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天氣濕冷就關節疼痛!是事實還是迷思?

李嘉瑋醫師_96
・2021/04/30 ・1946字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 492 ・五年級

你的膝蓋或下背部,會不會像氣象台預報天氣一樣、可以預知天氣要變冷了?每當天氣又濕又冷時,你是否開始感到全身肌肉緊繃、關節僵硬疼痛?其實,你並不孤單,有成千上萬的人跟你有一樣的經驗。但是,「寒風刺骨」,天氣變濕變冷,會導致關節肌肉疼痛,究竟是科學事實、還是民眾的迷思呢?

「寒風」真的能「刺骨」嗎?

2017 年有個美國研究,蒐集了長達五年的網路資料,發現當氣溫下降時,大家在網路上搜尋關節肌肉疼痛的比例就會增加,可見這是天氣變冷時,民眾普遍會遇到筋骨痠痛的狀況[1]。而 2015 年有個歐洲研究,蒐集了 800 多個有關節炎的患者,發現當濕度增加時,患者產生關節的僵硬,筋骨疼痛的機率也會提高,而如果同時也有伴隨有寒流低溫的狀況,關節疼痛也會更明顯[2]

圖/Giphy

「寒風刺骨」的原因是什麼?

2016 年有篇文獻回顧文章 (review article),分析數十篇論文,探討天氣變濕變冷,造成筋骨疼痛的原因。可能的成因有:

  1. 就「氣溫」而言,低溫會讓肌肉緊縮僵硬、筋膜延展性變差,而天氣冷也會讓人不想活動,血液循環不佳而感覺僵硬,這些都會造成容易有筋骨僵硬疼痛的感覺。
  2. 就「濕度」部分,高濕度通常伴隨低氣壓,而低氣壓有可能使發炎的肌腱韌帶更為腫脹,造成筋骨更痛。
  3. 最後是陰暗濕冷的天氣,也會讓心情跟著變差,而情緒憂鬱,也都會讓疼痛加重。

大部分民眾都發現天氣濕冷會增加肌肉關節疼痛的發作,而許多研究也發現,對於有退化或風濕性關節炎的病人,感受更是深刻。但也是有研究提出反面看法,2001 年有個美國研究,收集了約 1,500 個關節炎病人,詢問他們過去 24 年來,在不同天氣時,關節疼痛、僵硬程度和心情的變化。結果卻發現這些症狀,在夏天和冬天時並沒有明顯差別,疼痛和天氣沒有因果關係[4]

如何預防「寒風刺骨」

但無論如何,即使科學還沒發現關節疼痛和天氣中間的確切關聯,做好以下四點,都還是可以幫助你在寒流來襲或陰雨綿綿時,筋骨疼痛的狀況:

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1. 保持身體活動

雖然天冷會讓人不想活動,但維持適度的運動,才能維持良好的末梢血液循環,減少疼痛。可以在室內做些瑜珈或太極等延展性的運動,如果要出外運動的話,記得要先做好拉筋運動暖身,避免筋膜僵硬,導致運動傷害。

雖然天冷會讓人不想活動,但維持適度的運動,才能維持良好的末梢血液循環,減少疼痛。圖/Giphy

2. 做好保暖

除了多穿保暖衣物之外,可以多泡熱水澡,不僅可以放鬆緊繃的肌肉,讓血液循環變好,整個身心放鬆之後,疼痛也能緩解。而睡覺時,由於體溫會降低,再加上肌肉長時間維持固定的睡姿,都容易導致睡到一半痛起來。所以,睡覺時做好保暖,睡前輕微拉筋放鬆一下,可以避免睡覺時肌肉抽筋痛醒,或是睡醒身體的筋骨僵硬。

除了多穿保暖衣物之外,可以多泡熱水澡,不僅可以放鬆緊繃的肌肉,讓血液循環變好,整個身心放鬆之後,疼痛也能緩解。圖/Giphy

3. 避免體重上升

由於低溫的天氣,會讓人不禁食指大動,想多吃東西來增加熱量。但要小心體重上升,因為過重的身體,對原本就退化的關節都是更大的負擔,維持標準的體重,才能減輕關節炎的症狀。

圖/Giphy

4. 室內使用除濕機

在家裡適度的使用除濕機,保持室內溼度 40-60%,不僅關節痛痛減少,也能減少黴菌塵蟎的孳生。

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天氣變濕變冷,很多人都會有關節肌肉疼痛的狀況,尤其是老人家或關節炎的病人,有時候並不是關節又發炎了(發炎會明顯的紅腫熱痛),而是和血液循環或情緒有關。而儘管「寒風刺骨」,科學家還沒確切得到生理原因是什麼,但做好保暖保濕,以及維持適度的運動,對關節筋骨疼痛都是有大大的幫助。

參考文獻

  1. Scott Telfer, Nick Obradovich. Local weather is associated with rates of online searches for musculoskeletal pain symptoms. PLoS One. 2017;12(8): e0181266
  2. Erik J Rheumatol, et al. The Influence of Weather Conditions on Joint Pain in Older People with Osteoarthritis: Results from the European Project on OSteoArthritis. The Journal of Rheumatology. 2015;42(10): 1885-1892; DOI: https://doi.org/10.3899/jrheum.141594
  3. Ciara Deall, Haroon Majeed. Effect of Cold Weather on the Symptoms of Arthritic Disease: A Review of the Literature. Journal of General Practice. 2016;4(5); DOI:10.4172/2329-9126.1000275
  4. D J Hawley, F Wolfe, F A Lue, H Moldofsky.Seasonal symptom severity in patients with rheumatic diseases: a study of 1,424 patients.J Rheumatol . 2001 Aug;28(8):1900-9
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李嘉瑋醫師_96
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台大醫學系畢業,台大復健專科醫師,前台大和國泰復健科主治醫師,專長身體痠痛、運動傷害、骨骼肌肉超音波和PRP增生治療,喜歡分享各種和疼痛復健有關的知識

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圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

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在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

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  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

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即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

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典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

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GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

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(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
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賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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休息愈久、愈不舒服?類風濕性關節炎怎麼辦
careonline_96
・2020/12/24 ・2349字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 554 ・八年級

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「醫生,我的手好痛,每天起床都很僵硬,是不是血路不通?」王太太問。
「你的手指變形多久了?」醫師望著王太太明顯變形的手指問。
「這是因為我都用手洗衣服,才會變這樣啦。」王太太說。
「恐怕沒這麼單純,」醫師說,「我先幫你安排一些檢查,你有可能是類風濕性關節炎喔!」

類風濕關節炎好發於 40 至 60 歲的女性,是種自體免疫疾病,使關節慢性發炎,而持續發紅、腫痛。類風濕關節炎的特點是「休息愈久、愈不舒服」,早上起床時關節會僵硬超過一個小時。麻煩的是,如果沒有及時接受治療,發炎的關節將會漸漸變形、失去功能。

我吃的藥跟別人不一樣,這樣正常嗎?

臺北榮民總醫院過敏免疫風濕科劉志偉醫師指出,類風濕關節炎的傳統治療藥物有非類固醇消炎止痛藥(NSAID)、類固醇、疾病調節抗風濕藥物(DMARDs)等。

近年來發展出來的生物製劑、小分子藥物能夠抑制異常活化的免疫細胞,穩定病情。

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劉志偉醫師說,「患者常會問,我吃的藥好像跟其他病友的藥不一樣?」這是因為每位患者的病程、疾病活性皆不相同,醫師會根據疾病活動度來擬定個人化的治療策略,使用不同的藥物組合與劑量,而且會依照病情持續調整藥物,盡量能夠緩解病情、並減少藥物的副作用。

使用的治療藥物並非一成不變,隨著腫痛關節數目、僵硬程度、整體健康狀況、發炎指標的變化,皆需適時調整藥物。

類風濕性關節炎是慢性發炎!那必須吃多久的藥?

中山醫學大學附設醫院風濕免疫過敏科梁培英醫師表示,類風濕性關節炎是由於免疫系統失調,而對自己的關節發動攻擊,導致慢性發炎反應。疾病成因與先天體質及後天環境因素有關,女性患者約是男性患者的三倍。

因為是自體免疫的問題,所以藥物無法讓疾病消失,但可以控制疾病活動度。

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根據研究,愈早診斷、愈早接受治療,能有較好的預後。梁培英醫師提醒,若沒有好好控制類風濕性關節炎,關節可能在幾年內遭到破壞,讓手部功能大受影響,此外類風濕性關節炎還可能侵犯身體其他器官,像是影響心臟的心包膜炎、心肌炎,影響肺臟的肋膜炎、肺纖維化,還有腦中風、腎臟病變、心血管疾病等多種問題。

梁培英醫師一再叮嚀,持續接受治療可以提升患者之生活品質,與類風濕性關節炎和平共存。

患者需長期服藥,期間該注意什麼?

梁培英醫師解釋,類風濕性關節炎患者大多需要長期使用藥物,所以醫師都會交代一些日常生活中要留意的狀況。

傳統非類固醇消炎止痛藥(NSAID)能夠改善關節發炎、疼痛,不過也可能出現胃炎、潰瘍等,一般可以搭配其他藥物使用以緩解腸胃不適的狀況。部分患者的潰瘍較厲害,可能有出血的現象,所以需要注意排便的顏色,若有解黑便,便要立刻就醫,檢查是否有上消化道出血,及早處理。

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由於部分類風濕性關節炎的藥物具有免疫調節的功能,患者要避開人潮,減少遭到感染的機會,若出現發燒、疲倦、咳嗽等症狀,最好儘快回診。

另有一些常見的狀況,如掉髮、嘴破、皮膚過敏等,可能與藥物有關,回診時可以主動提出來與醫師討論。

藥物能不能減量?要依照臨床症狀與抽血檢測發炎指數進行評估!

類風濕性關節炎是慢性病,患者或家屬常會詢問,「藥物能不能減量?」

劉志偉醫師解釋,藥物能否減量主要是看治療能否達標,所謂的「達標治療」會依照臨床症狀與抽血檢測發炎指數來評估。「我們會希望患者腫痛的關節數小於一處,而抽血的的 C 反應蛋白(C-Reactive Protein,CRP)小於 1 mg/dL,這樣才算治療達標。」

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目前也有發展出類風濕性關節炎之量化指標「疾病活動指數 28(DAS28 , disease activity score by 28 joints)」,將患者腫痛的關節數目、整體健康評估分數、與血中的發炎指數「紅血球沉降速率(ESR)」等項目加權後會得到一個結果。

當疾病活動指數 28 大於 5.1,屬於「高疾病活動度」,當疾病活動指數 28 小於 3.2,屬於「低疾病活動度」。若疾病活動指數 28 小於 2.6,疾病處於緩解期,便可以考慮將藥物減量。

劉志偉醫師強調,「定期回診追蹤、評估疾病活動度,對類風濕性關節炎而言,非常重要!」

關節破壞不可逆,若感異常最好盡速就醫

「患者候診時,經常會看到有些病友的手部關節變形很厲害,所以非常焦慮。」梁培英醫師說,「手指的靈活度對於日常生活、工作皆不可或缺,因為類風濕性關節炎可能對關節造成不可逆之破壞,請一定要在關節破壞之前及早接受治療。若起床時有關節僵硬疼痛的狀況,最好就醫檢查。」

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劉志偉醫師說,和過去相比較,類風濕性關節炎的治療已有長足進步,疾病調節抗風濕藥物、生物製劑、小分子藥物等陸續問世,幫助很多患者有效控制病情。建議要好好接受藥物治療,並配合復健治療,維持關節活動度,日常生活中不過度使用關節,才能維持良好的生活品質喔!

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為什麼關節會發出啪啪聲?
李 卓然
・2014/12/08 ・2013字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 492 ・五年級

螢幕快照 2014-11-21 下午5.14.10

有沒有人跟小小編一樣,很愛折手指讓關節發出喀喀喀的聲音,聽到那清脆的啪啪聲後感到無比舒爽而且還想一直重複去折它呢……?

究竟聲音到底是從哪裡來的?一直這樣用會不會得關節炎….?在挖掘出其中的奧祕之前我們要先來簡單的了解一下不同種的關節以及關節的解剖構造。

關節的種類

就以人體來說,兩塊骨頭相接的地方就叫做關節(Joint),關節可以用構造或功能分成好幾大類,以構造來區分的話可以大致分成纖維關節、軟骨關節、和滑膜關節,其中的纖維關節和軟骨關節比較不常被我們注意,因為他們屬於不太能自由移動的關節,滑膜關節跟我們之後要討論的比較有關連。

如果依照功能來區分關節的話可以分成不可動關節、微可動關節、以及可動關節。可動關節分成六大類,而每種都有滑膜的構造,而滑膜裡面的物質正是造成喀喀聲的主要成因!

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首先要先了解這六類可動關節的基本型態:

滑動關節:適用於比較小幅度的平面滑動,例如手掌中的小碎骨結合的平面
滑動關節:適用於比較小幅度的平面滑動,例如手掌中的小碎骨結合的平面

鉸鍊關節:只能做單一平面的伸屈,例如肘關節或膝關節
鉸鍊關節:只能做單一平面的伸屈,例如肘關節或膝關節

樞軸關節:能做旋轉的動作,例如頸關節的旋轉
樞軸關節:能做旋轉的動作,例如頸關節的旋轉

球窩關節:球窩關節擁有最大的自由移動度,幾乎可以做各種角度的伸屈或旋轉,間關節和髖關節正是球窩關節
球窩關節:球窩關節擁有最大的自由移動度,幾乎可以做各種角度的伸屈或旋轉,肩關節和髖關節正是球窩關節

鞍狀關節:能做比較大幅度的移動,如大拇指的關節
鞍狀關節:能做比較大幅度的移動,如大拇指的關節

橢圓關節:能做前後和左右的移動,指關節正是這種橢圓關節
橢圓關節:能做前後和左右的移動,指關節正是這種橢圓關節

 滑膜關節內的構造

知道指關節屬於滑膜關節後,我們就要更仔細的去看滑膜關節內的構造:

滑膜
滑膜囊腔擔任起骨頭與骨頭之間潤滑的工作,若沒有滑膜囊的存在那麼關節之間的骨頭就很容易磨損發炎,一般關節炎就是這樣引起的。滑膜囊裡面的滑膜液,也叫關節液,可以想像成潤滑液的概念。關節液的成份主要是玻尿酸、葡萄糖胺等成分使得液體變得黏黏稠稠滑滑的[2]。

關節發出的喀喀聲

學了這麼多關於關節的知識後先來喝杯飲料休息一下,因為我們其實只觸及關節知識的冰山一角,但是我們現在知道的已經足以回答我們的問題了,為什麼它平常不發出聲音只有我們在用力的扳、折、或壓它的時候才會發出喀喀聲?或許有這樣提示你就發現了第一個線索了。

關節是活動的而且包覆滑膜囊的韌帶或肌肉也都是軟的,在壓迫或拉扯關節的時候,我們改變了關節的結構和空間;當我們延展韌帶時,我們同時也把滑膜囊撐大,這使滑膜腔的空間變大了一些,當一個密閉的腔室體積增大,勢必代表內部的壓力將會變小,而什麼東西跟壓力很有關係呢?就是氣體的溶解度,事實上有許多氣體溶在我們的滑膜液裡面,其中又以二氧化碳最多,當腔內壓力變低時,這些溶解的碳酸就會被迫析出成為氣體[3]。

此時此刻你的滑膜腔裡面其實產生了一些小氣泡,而因為這些氣泡形成的速度很快,快到使我們聽到啵啵喀喀的聲音。形成泡泡之後需要經過一段時間,這些氣體才會慢慢溶回關節液裡面,這也就是為什麼剛喀(啪)完以後需要一段冷卻時間才能在喀(啪)一次…嗯…你懂的。

一直讓關節啪啪啪會不會得關節炎?

我想,除了關節怎麼發出聲音之外,大家更想關心的就是這樣的習慣會不會對我們的關節產生不良的影響吧?如果了解了各種關節炎的成因之後就會發現,其實沒有一種已知的關節炎型態與氣泡的產生有直接關連[1],甚至有人做實驗來證明這件事,2009年的搞笑諾貝爾醫學組得獎者Donald L. Unger 進行了一項實驗,連續60年,他只去喀喀喀左手的手指而從來不去用右手,最後證明左右手並沒有顯著性的差異,也沒有導致關節炎[4]。(神人阿!)

參考資料:

  1. Jorge Castellanos & David Axelrod, ‘Effect of habitual knuckle cracking on hand function’, Annals of Rheumatic Diseases, Vol. 49, 1990, pp. 308-309.
  2.  Hui, Alexander Y.; McCart, William J.; Masuda, Koichi; Firestein, Gary S.; Sah, Robert L. (Jan–Feb 2012). “A Systems Biology Approach to Synovial Joint Lubrication in Health, Injury, and Disease”
  3. Watson P, Kernoham WG, Mollan RAB. A study of the cracking sounds from the metacarpophalangeal joint. Proceedings of the Institute of Mechanical Engineering [H] 1989;203:109-118.
  4. “Does Knuckle Cracking Lead to Arthritis of the Fingers?”, Donald L. Unger, Arthritis and Rheumatism, vol. 41, no. 5, 1998, pp. 949-50.
  5. 新高中「體育」課程,關節
李 卓然
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PanSci 實習編輯,陽明大學生物醫學技術暨檢驗學系畢業。對科學新知總是充滿興趣與好奇,對各種事情都保持懷疑和謹慎的態度所以常常被覺得人很機歪,但我真的只是想要很科學而已啊!