爆炸性頭痛、頸部很僵硬，當心腦動脈瘤破裂！

• 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？

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。

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：

• 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

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？

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。

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？

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?

（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）或。

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。

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《揭開頭痛的秘密：止痛藥不是唯一解》
• 作者 / 簡鈺璇｜科技大觀園特約編輯

頭痛讓每個人都頭痛！根據 WHO 統計，頭痛是神經科最常見的疾病，相較於所有疾病，每年頭痛造成的失能人數是世界第二。然而，我們對頭痛的理解並不夠透徹，很多人甚至覺得吃止痛藥就好，頭痛不是什麼病。

「頭痛是病，而且它有一定的病生理機轉機制，吃止痛藥對頻繁頭痛者來說，並不是最好的方式。」臺北榮民總醫院神經內科醫師、臨床醫學研究所教授陳世彬說。

17 年前陳世彬就加入榮陽頭痛研究團隊，致力解開頭痛之謎，是國際知名的腦神經研究專家，研究成果傑出，榮獲 108 年度科技部「吳大猷先生紀念獎」。

他主要研究最痛和最難纏的兩款頭痛——RCVS（Reversible cerebral vasoconstriction syndrome，可逆性腦血管收縮症候群）及 migraine（偏頭痛）。RCVS 是最嚴重也最危險的頭痛類型，若太晚發現，有相當高的機會會產生中風（缺血性腦梗塞或腦出血）；偏頭痛則是造成全世界最多人失能的神經科疾病。

然而，腦神經運作相當複雜，每個人對藥物的反應不同，因此陳世彬的角色除了看診、開藥外，還得投入研究，解開頭痛之謎，才能對症治療。

 全台第一個發現雷擊頭痛 RCVS 的病徵

RCVS 引發的疼痛是頭痛之王，患者在發病期間會產生瞬間爆炸般的頭痛，又稱為雷擊頭痛。陳世彬說：「這個痛是會痛到在地上打滾、尖叫和求救的可怕的頭痛。」

這類的頭痛通常伴隨排便、性行為、洗澡或情緒激動等動作而誘發，對病患生活造成極大的困擾，常有患者怕到不敢洗澡、不敢上大號，北榮的頭痛門診中有 1-2% 病患屬於此類。

但在 2007 年以前，全世界對這個疾病是很陌生的，僅有北榮、美國和法國三個研究團隊關注它，RCVS 的名稱也是當時的專家共識決定的。陳世彬表示，會開啟這一系列研究，主要原因是一開始遇到一個病人頭疼到沒有藥可以解決，接著產生視覺皮質區中風而失明，團隊才開始針對這個謎一般的病進行研究。

團隊發現 RCVS 患者的腦血管攝影中，可以看見血管一節節收縮的痕跡，收縮的狀況由小血管慢慢移到中央血管區，因此剛開始檢查時很難看見。RCVS 會引起嚴重的併發症，例如可逆性腦後方白質病變或腦水腫達 9-38%、缺血性腦梗塞達 4-54%，以及腦出血可能高達 20%，必須及早診斷。

榮陽頭痛研究團隊是全台第一個釐清 RCVS 臨床表現、建立檢查與治療標準流程、找出併發症的團隊，並開發新影像技術協助診治和探討病生理機轉，在 RCVS 領域中的研究成果可說是世界第一。

至於血管為何會收縮呢？陳世彬坦言，目前掌握的 RCVS 病生理機制不算全面，不過全世界目前只有榮陽頭痛研究團隊有針對此病病生理機轉進行研究並發表論文，現在知道病患的交感神經容易過度活化，且產生過度的氧化壓力，因而導致血管收縮，這些現象跟病患帶有某些基因有關。此外，血液中內皮前驅細胞數量少、修復大腦血管功能較弱者，也是 RCVS 的好發患者。近期團隊透過全基因體關聯性研究，也有新的發現。陳世彬表示，RCVS 患者的基因位點分佈與其他人差異很大，而這些基因也跟血腦障壁破壞、中風、腦出血等腦血管疾病有關。 

「也就是說控制 RCVS 的並不是單基因遺傳，而是很多基因都貢獻一部分，如果你的基因位點（染色體上基因所在位置）都很不好，就很像拿到一手壞牌，容易有這些病症。」陳世彬說。

目前 RCVS 的治療方式會採用腦血管專一性的「鈣離子阻斷劑」，它是一種血管擴張的藥物。陳世彬提到，有趣的是它可以馬上緩解頭痛，但無法立刻改善血管收縮的情況，病患頭痛消失的時候，反而是血管收縮最嚴重的時候，也因此需要持續服藥到血管恢復為止，目前沒有人知道為什麼，也沒有人清楚為何洗澡會引發 RCVS。

這個疾病還有許多謎，等待研究團隊努力解開呢！

大腦沒有痛覺，那偏頭痛怎麼來？

相較於 RCVS 痛到痛不欲生，偏頭痛則是受大眾忽略的疾病。

陳世彬表示，偏頭痛是病，但有時卻會被誤以為是單純的感冒或經期症候群。他在臨床就看到好多病患苦於頭痛，一個月痛超過 15 天以上，到處打針、吃藥，吃到肝腎胃都壞掉，頭痛還是好不了。根據北榮資料統計，目前嚴重的慢性偏頭痛患者大約有 1.7%，比例相當高。

陳世彬提醒，偏頭痛並不一定是單一邊的頭痛，它可以是痛在雙側或頭頂，有時是連肩頸或整個頭都會痛，發病時的症狀還有噁心、嘔吐、畏光和怕吵的症狀，有些人在發作前還會出現視覺預兆，眼前會出現閃光或盲點，而看不到前方的狀況。

偏頭痛的病生理機轉也相當複雜，最重要的假說是「三叉神經血管理論 」（Trigeminovascular theory）。陳世彬解釋，大腦本身沒有痛覺神經，腦膜才有痛覺神經，頭痛就是來自腦膜周圍的三叉神經末梢纖維，當這些神經纖維被活化後，會造成局部的神經性發炎，使得疼痛神經的末梢被更進一步活化，訊號傳到大腦中樞後，讓我們有疼痛的感覺。

為何有人的三叉神經比較容易被活化呢？陳世彬表示，基因是影響偏頭痛的原因之一，父母有偏頭痛狀況，孩子也容易是偏頭痛患者。近年歐美國家大規模研究全基因體關聯性，已經找到 44 個跟偏頭痛有關的基因位點，而北榮的研究團隊則找到 4 個位點，其中兩個跟歐美發現的位點一致，另外兩個則是台灣人獨有的。

陳世彬表示，有個偏頭痛的基因位點「TRPM8」是全世界共通的，它掌管離子通道，且與冷的刺激所造成的疼痛有關，這說明天氣變化或溫度改變，如大熱天突然進到冷氣房，確實跟頭痛有關聯性。因此未來或許可以針對此離子通道設計藥物，達到事前預防的效果。

陳世彬認為，針對偏頭痛嚴重的病患，將來的目標是可以透過篩檢看哪些基因造成頭痛，然後對症預防、調整體質，減少頭痛發生的頻率，而不只是吃止痛藥來治標。

後記：醫師最幸福

即使研究卓越，陳世彬還是最喜歡當醫師，「做了很多研究不一定有結果，但把病人治好是有成就感的，所以我更喜歡臨床。」

他印象很深刻，剛升主治醫師不久，就收到一位年輕患者不明原因昏迷插管已快一兩個月，但她的 CT、MRI 都是正常的，這時科主任剛巧出國，就交給他處理。當時大家都找不出原因，他覺得病患的病程，跟之前國際神經學會時，美國研究團隊報告的一個案例很像。

「當時台北榮總沒有人診斷過這個病，我決定寫信去美國，請當初發現這個病的醫生幫忙驗患者的抗體，然後把患者血液寄到美國，後來證實是抗 NMDA 受體腦炎，一種免疫疾病（註: 此病曾被寫成小說並拍成電影《我發瘋的那段日子 Brain on fire》）。陳世彬表示，當時緊急做血漿交換，才做到一半患者就清醒了一小時，然後又持續昏迷，後來經過一段時間治療後，這位病患是與家人開心走著離開醫院。

這件事讓他非常歡欣鼓舞，更下定決心要好好做研究，嘉惠病人。儘管「研究的困難多到不知從何說起」，但他坦言突破困難後，收穫相當大。而且要不是讀博士時被教授指派做動物實驗，他也不會多了一項研究利器，能夠做流行病學以外的研究。

陳世彬笑著說，神經科學本就是奠定在科學家無數的錯誤、突破困難之上。以往神經科學被笑說是「 know everything, do nothing 」，但在科學家的努力下，許多退化性疾病如失智症、帕金森氏症或一些罕見疾病如漸凍人、多發性硬化症等，都有一些新的治療發明，相信在可見的未來都不再是絕症了。想到這，陳世彬就覺得一切努力都是值得的。

• 作者 / 照護線上編輯部
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正值壯年的林先生身體狀況大致良好，有天在公司用餐的時候，突然感到劇烈頭痛，隨後便失去意識。大吃一驚的同事們連忙叫了救護車，將林先生送到急診室。

「抵達急診室時，患者處於昏迷狀態，而且還有心律不整。」衛生福利部雙和醫院神經外科主任蘇亦昌醫師回憶，「這是因為身體承受極大壓力，進而誘發心律不整。」

檢查發現，患者的腦出血可能源自於腦動脈瘤破裂，蘇亦昌醫師指出，腦出血是非常危險的狀況，可能破壞腦部功能，導致失能、甚至死亡。與家屬討論後，神經外科醫師先動手術引流腦部血水，以降低腦壓。

患者的腦動脈瘤比較大，約 1.2 公分，蘇亦昌醫師解釋，為避免破裂的腦動脈瘤繼續出血，所以後續進行了微創腦血管介入治療。醫師先在腦動脈瘤裡填滿白金線圈，接著在腦動脈瘤開口處置放血管支架。

在細心照顧下，患者終於度過了危險期，漸漸恢復意識，也能開始進行復健。蘇亦昌醫師說，「經過一年多，患者復原得相當不錯，已經可以走路、騎腳踏車。」

爆炸性頭痛、頸部僵硬，腦動脈瘤破裂極為致命！

「腦動脈瘤不是『腫瘤』，」蘇亦昌醫師指出，「腦動脈瘤是因為動脈某處的血管壁較脆弱，在經過血流衝擊下，像氣球一般漸漸膨大。」動脈瘤形成的時候，通常沒有明顯症狀，但是隨著動脈瘤越脹越大，便可能破裂出血。

人體動脈的血壓較高，當動脈瘤破裂時將造成嚴重腦出血，患者會感到爆炸性頭痛、接著是噁心嘔吐，頸部會變得很僵硬。蘇亦昌醫師說，「患者的脖子只要稍微向前彎就會痛得很厲害，所以頸部非常僵硬，一動都不敢動。」

腦部構造非常精密，腦動脈瘤破裂出血，可能讓患者失去意識、陷入昏迷，是性命垂危、非常緊急的狀況，即使經過搶救，仍可能導致失能、癱瘓、死亡。

腦動脈瘤的形成與動脈血管壁的健康有關，蘇亦昌醫師分析，危險因子包括老年人、高血壓、抽菸、飲酒過量、多囊腎、結締組織疾病等。若具有腦動脈瘤家族史，例如直系血親有 1 個患者，或旁系血親有 2 個以上患者，便要特別留意。

另外，假使身體其他部位有發現動脈瘤，代表患者患者的動脈血管可能因為某些狀況而比較脆弱，在腦部形成動脈瘤的機會也比較高。

較小顆的腦動脈瘤通常沒有症狀，至於較大顆的腦動脈瘤可能對周圍的神經、腦組織造成壓迫，而出現頭痛、複視等症狀。想要確認腦動脈瘤的存在，需要藉助影像檢查，蘇亦昌醫師說，腦血管磁振造影檢查能夠偵測到腦動脈瘤，且沒有輻射線。部分沒有症狀的患者是在健康檢查時，才意外發現自己有腦動脈瘤。

狀況緊急的時候，大多會使用腦部電腦斷層檢查，因為電腦斷層的速度較快，可以在短時間內獲得影像，幫助醫師擬定治療計畫。

確定診斷腦動脈瘤之後，會進一步評估其破裂風險，蘇亦昌醫師說，因為治療腦動脈瘤本身也有風險，所以需要綜合考量腦動脈瘤大小、患者年紀、身體狀況等各項因素，並與患者仔細討論。一般而言，如果腦動脈瘤破裂風險小於 1%，可能會建議患者密切追蹤，假使腦動脈瘤破裂風險較高，便會建議介入治療。

在腦動脈瘤未破裂的狀態下進行治療，病況相對較好掌控，醫師、患者都能做較好的準備；倘若等到動脈瘤破裂，狀況將非常緊急，出血會對腦部造成傷害，發生各種併發症的機會也比較高。

善用微創腦血管介入治療，拆彈解危

腦動脈瘤的治療，包括手術治療與微創腦血管介入治療。手術治療是由神經外科醫師打開頭顱，經由腦組織的間隙找到動脈瘤後，用血管夾將腦動脈瘤夾起來，蘇亦昌醫師說明，隨著醫學的進步，現在還可以採用微創腦血管介入治療。醫師會根據患者的狀況來決定治療方式，必要時也可以兩者合併使用。

進行微創腦血管介入治療時，醫師會由鼠蹊處穿刺股動脈，然後送入細細長長的導管，在 X 光輔助下，小心翼翼的讓導管通過蜿蜒的動脈延伸到腦動脈瘤的位置。「為了不要讓血液繼續衝擊動脈瘤，我們可以使用白金線圈栓塞，」蘇亦昌醫師說，「也就是利用白金線圈填滿動脈瘤，形成栓塞，讓血液無法進入。」

每顆腦動脈瘤的型態皆不太一樣，開口較小的稱為「窄頸動脈瘤」，開口較大的稱為「寬頸動脈瘤」，兩者的處理方式略有不同。窄頸動脈瘤只需填入白金線圈即可，蘇亦昌醫師說，寬頸動脈瘤則須在填入白金線圈後，放置血管支架，避免白金線圈掉出來。

除了白金線圈栓塞治療，現在還可使用「密網導流支架栓塞治療」，蘇亦昌醫師解釋，這是使用網孔很密的血管支架，可以有效阻擋血流進入腦動脈瘤，不會再對腦動脈瘤造成衝擊。醫師會根據腦動脈瘤的型態、大小、位置來決定適合的栓塞方式。

提早發現提早治療

腦動脈瘤往往是在不知不覺中形成，隨著腦動脈瘤日漸膨大，破裂的風險也越來越高。蘇亦昌醫師提醒，腦動脈瘤危險因子包括老年人、高血壓、抽菸、飲酒過量、家族史、多囊腎等，利用腦血管磁振造影檢查能夠偵測到無症狀的腦動脈瘤。

倘若評估起來，腦動脈瘤破裂的風險較高，會建議介入治療。目前是以微創腦血管介入治療為主，可使用白金線圈栓塞治療、密網導流支架栓塞治療。

腦動脈瘤破裂會引發爆炸性頭痛、頸部僵硬，可能在短時間內昏迷、甚至奪命。若能提早發現、提早治療，有助於改善預後，降低失能的風險！

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頭痛或頭暈是幾乎每個人都曾經歷過的問題，發作起來真的讓人很不舒服。以最常見的一種頭痛類型「張力型頭痛」來說，在一些研究中指出，一年的盛行率甚至可以高達 8 成！也就是說，全台灣一年可能有超過 2000 萬人都曾發生過頭痛的問題，而且這個問題還有逐年上升的趨勢。在研究中也發現，女性朋友發生頭痛的機率（ 88% ）比起男性（ 69% ）要高出許多。

頭痛在多數的狀況下，是不會有大問題的。但在一些少數的狀況下，頭痛可能與中風、腦膜炎、腫瘤、顱內動脈瘤…等可能致死的疾病有關，所以在媒體報導中，你常會看見一些像是「頭痛勿輕忽， XX 歲年輕人頭痛後竟死亡」這類的標題。

大家看了這類的新聞可能會很緊張，但這類問題畢竟是少數，而且通常會伴隨特殊的症狀。今天團隊醫師將藉由這篇文章，完整讓你了解常見的頭痛原因有哪些？什麼狀況下可以嘗試自我緩解？什麼時候應該考慮就醫？甚至是應該立刻就醫？以後自己或身邊的人發生類似的狀況，就有個判斷的依據囉！

頭痛原因有哪些？有什麼症狀表現？

要了解頭痛，我們得先了解痛覺是怎麼產生的。一般來說，當棒子意外擊中頭部時，人體皮膚表層的疼痛接收器，就會收到被敲打的訊息，經過許多神經細胞的傳遞，最後將訊息傳至大腦感覺皮質，就會產生疼痛的感覺。但頭痛跟這種棒子敲到頭的狀況不太一樣，事實上可能有更複雜的機制，至今科學研究仍沒辦法完整解釋。

除了被棒子被敲到這樣的頭痛以外，頭痛基本上分為兩大類。一種是找不到特殊疾病所引起的頭痛，我們稱為原發性頭痛 (primary headache)。另一種是因為明確的其他疾病，所導致的頭痛，我們稱之為次發性頭痛 (secondary headache)。

目前我們還找不到明確的機制，可以完整解釋原發性頭痛是如何產生的，但有部分研究推測，原發性頭痛可能與頭頸部的肌肉酸痛、腦內血管或神經細胞出現異常有關。

頭痛發作的原因有很多，大部分不是由其他疾病所導致的，這類頭痛醫學上通稱為原發性頭痛 (primary headache)。根據頭痛表現及發作位置的不同，可分為張力性頭痛、偏頭痛、叢發性頭痛三大類型：

1. 張力性頭痛：為最常見的頭痛類型。症狀表現比較輕微，患者的頭部兩側常有像被繃帶緊緊綑綁的疼痛感。活動身體時，症狀通常不會加劇。
2. 偏頭痛：7 成的偏頭痛患者會感覺頭部單側有鈍鈍的疼痛 ⁷ ，常因為活動頭部、強烈光線及聲響而使頭痛加劇。一般會伴隨噁心嘔吐、畏光、視覺異常等症狀。
3. 叢發性頭痛：急劇的疼痛一開始會從眼眶或太陽穴的位置發作，接著再轉移到頭部一側。該頭痛程度較前二者嚴重，沒辦法靠休息來緩解，通常會伴隨臉色蒼白、臉部盜汗、鼻塞或眼睛流淚等症狀。

此外，如果是由中風、腦膜炎、顱內動脈瘤、一氧化碳中毒等疾病引起的頭痛症狀，我們稱之為次發性頭痛 (secondary headache)。這類型的頭痛不是單純緩解症狀就行了，若不及時處理疾病病兆，可能會出現危及生命的併發症。

看到這裡，你也許會擔心自己的頭痛，會不會是可能產生致命風險的次發性頭痛。不過別太擔心，因為大部分的頭痛屬於症狀較輕微的原發性頭痛，通常可以用以下介紹的多種方式加以緩解。如果真的很擔心是次發性頭痛，在文章末段我們有整理了注意事項，可以自行比對。

頭痛有什麼緩解方法？可以吃藥解決嗎？

上述三種原發性頭痛類型當中，張力性頭痛是最常見的一種，可在長時間內反覆發作，嚴重打亂日常生活的節奏。張力性頭痛可能由肌肉酸痛、腦內血管及神經細胞異常，以及長期壓力所引起的。不過我們可以依照各個不同可能的誘發原因，來做出相對應的緩解方法。

【肌肉緊繃酸痛】

長期姿勢不良，或頭頸部同一姿勢維持過久，這些情況可能會導致肌肉容易緊繃及酸痛，進而引發頭痛症狀。可藉由調整姿勢、按摩肌肉、熱敷的方式加以緩解。

1. 調整姿勢：身體處於坐姿的狀態下，應避免頭部過度前傾（不要當低頭族）、彎腰駝背，以及長時間維持同一個姿勢，活動一下頭部及雙肩來遠離肌肉僵硬及疼痛的問題。
2. 按摩肌肉：用不會產生疼痛的力道來按摩頭部後側、頸部及肩部來紓解緊繃的肌肉。
3. 熱敷：利用瀝乾後的熱毛巾來熱敷，或按壓肌肉痠痛的部位。

【腦內血管及神經細胞異常】

攝取過量的咖啡因及酒精會使腦內血管及神經細胞出現異常，可能會讓大腦對頭部的感覺變得更敏感、微小的痛覺被放大，進而引發了頭痛的症狀。

1. 減少咖啡因的飲用：少量的咖啡因可以使血管收縮以達到止痛的效果，但飲用過量咖啡因（每天超過 2 杯咖啡）的話⁹ ，容易產生咖啡因戒斷的症狀，其中包括了頭痛、容易疲倦、精神難以集中等等。
2. 遠離酒精飲料：酒精可能會影響腦內神經傳導的正常運作，進而引發頭痛、失眠、噁心嘔吐等症狀。

【長期壓力】

長期壓力可能引發頭痛外，還會增加罹患胃食道逆流及胃潰瘍的機會。建議可以透過冥想、心理諮商或適時放假休息等方式，以舒緩生活所帶來的壓力，守護自己的身心健康。

在藥局購買止痛藥該注意的事

除了上述提到的緩解方法，在一般藥局購買止痛藥也是緩解頭痛的方法之一。

選擇止痛藥的第一步驟是先查看藥物所含的成分，頭痛患者可以先選擇不含咖啡因成份且副作用相對較少的乙醯胺酚（ acetaminophen ，常見商品名：普拿疼。），除非醫師或藥師有特別建議可嘗試其他種類或複方的止痛藥³。

此外，每一種止痛藥的成分在劑量上有所不同，購買這類成藥時請務必向藥師確認藥物有什麼副作用？符不符合自己當前的症狀？服藥時需遵循藥盒上的指示來用藥，不要因症狀尚未改善而擅自增加藥物劑量，這樣不只容易產生藥物的副作用，而且可能對肝、腎功能造成負面影響，反而危害自己的健康哦！

如果是一般原發性頭痛，依上述方式緩解頭痛，照理說是不用去看醫生的。但相反的，頭痛伴隨某些症狀時，是必須特別注意的，萬一不小心耽誤的話，可能會出現嚴重的併發症。為了防範未然，接下來我們要教你如何分辨什麼症狀可考慮就醫檢查，以及什麼症狀需要立即就醫。

頭痛什麼時候要看醫生？ 

較輕微的頭痛，大部分可以透過改善生活習慣，或服用成藥的方式來緩解。但如果出現以下症狀時，可考慮就醫，讓醫師評估後，進行適合的檢查：

• 頭痛加劇難以緩解
• 持續發高燒（體溫超過攝氏 38 度，需評估病毒或細菌感染的風險）
• 耳鳴（需要評估是否因為過敏或鼻竇炎所導致）
• 視覺異常變化（可能是腫瘤、偏頭痛或青光眼等疾病造成）

要特別提醒的是，需要開立哪些檢查，醫師會針對你的症狀以及理學檢查結果，進行綜合評估。不是每個人都需要腦部斷層或核磁共振。在不需要這些檢查時，硬要做檢查，不只是醫療資源的浪費，也同時讓自己暴露於過多的放射線風險中。

但有些頭痛可能會產生嚴重併發症，甚至是致命的，這種狀況下就不可不慎。某些疾病如中風、急性腦膜炎、顱內動脈瘤，都可能出現頭痛的症狀，但同時也常併發其他症狀，因此我們必須學會辨識這些頭痛以外的症狀特色，才能避免嚴重的風險。當出現以下疾病症狀時，患者就有必要立即就醫：

• 中風：臉部表情不對稱（微笑時嘴角一側較低，嘴歪）、單側手臂無法舉起、說話突然變得不清不楚
• 顱內動脈瘤破裂：劇烈頭痛、噁心嘔吐、頸部僵硬、視力模糊、意識不清
• 急性腦膜炎：初期可能會出現頭痛、頸部僵硬、發燒的症狀
• 癲癇發作：四肢不由自主抽動、意識狀態改變

幾乎每個人一生當中，都會經歷過頭痛所帶來的困擾。頭痛如果不去設法緩解，單靠意志力忍耐，其實是沒有必要的。因此，透過改善生活習慣、保持身心愉快，在真的需要時正確使用藥物等方式來緩解頭痛，可以讓頭痛這個問題對生活的影響降到最低。也別忘了牢記上面幾個必須「立刻就醫」的症狀，也許在某一天，會幫助到自己，或者是救了身邊的人一命也說不定。

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參考資料

1. Mayo clinic: Tension headache
2. Medscape: Tension headache
3. Uptodate: Patient education: Headache treatment in adults (Beyond the Basics)
4. Uptodate: Tension-type headache in adults: Pathophysiology, clinical features, and diagnosis
5. Uptodate: Tension-type headache in adults: Acute treatment
6. Uptodate: Tension-type headache in adults: Preventive treatment
7. Uptodate: Characteristics of common headache syndromes
8. Gary D. Carr. Alcoholism: A Modern Look at an Ancient Illness. Primary care : clinics in office practice. Volume 38, Issue 1, March 2011, Pages 9-21.
9. Bertil B. Fredholm, Karl Bättig et al. Actions of Caffeine in the Brain with Special Reference to Factors That Contribute to Its Widespread Use. Pharmacological Reviews March 1999, 51 (1) 83-133

• 作者 / 照護線上編輯部
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正值壯年的林先生身體狀況大致良好，有天在公司用餐的時候，突然感到劇烈頭痛，隨後便失去意識。大吃一驚的同事們連忙叫了救護車，將林先生送到急診室。

「抵達急診室時，患者處於昏迷狀態，而且還有心律不整。」衛生福利部雙和醫院神經外科主任蘇亦昌醫師回憶，「這是因為身體承受極大壓力，進而誘發心律不整。」

檢查發現，患者的腦出血可能源自於腦動脈瘤破裂，蘇亦昌醫師指出，腦出血是非常危險的狀況，可能破壞腦部功能，導致失能、甚至死亡。與家屬討論後，神經外科醫師先動手術引流腦部血水，以降低腦壓。

患者的腦動脈瘤比較大，約 1.2 公分，蘇亦昌醫師解釋，為避免破裂的腦動脈瘤繼續出血，所以後續進行了微創腦血管介入治療。醫師先在腦動脈瘤裡填滿白金線圈，接著在腦動脈瘤開口處置放血管支架。

在細心照顧下，患者終於度過了危險期，漸漸恢復意識，也能開始進行復健。蘇亦昌醫師說，「經過一年多，患者復原得相當不錯，已經可以走路、騎腳踏車。」

爆炸性頭痛、頸部僵硬，腦動脈瘤破裂極為致命！

「腦動脈瘤不是『腫瘤』，」蘇亦昌醫師指出，「腦動脈瘤是因為動脈某處的血管壁較脆弱，在經過血流衝擊下，像氣球一般漸漸膨大。」動脈瘤形成的時候，通常沒有明顯症狀，但是隨著動脈瘤越脹越大，便可能破裂出血。

人體動脈的血壓較高，當動脈瘤破裂時將造成嚴重腦出血，患者會感到爆炸性頭痛、接著是噁心嘔吐，頸部會變得很僵硬。蘇亦昌醫師說，「患者的脖子只要稍微向前彎就會痛得很厲害，所以頸部非常僵硬，一動都不敢動。」

腦部構造非常精密，腦動脈瘤破裂出血，可能讓患者失去意識、陷入昏迷，是性命垂危、非常緊急的狀況，即使經過搶救，仍可能導致失能、癱瘓、死亡。

腦動脈瘤的形成與動脈血管壁的健康有關，蘇亦昌醫師分析，危險因子包括老年人、高血壓、抽菸、飲酒過量、多囊腎、結締組織疾病等。若具有腦動脈瘤家族史，例如直系血親有 1 個患者，或旁系血親有 2 個以上患者，便要特別留意。

另外，假使身體其他部位有發現動脈瘤，代表患者患者的動脈血管可能因為某些狀況而比較脆弱，在腦部形成動脈瘤的機會也比較高。

較小顆的腦動脈瘤通常沒有症狀，至於較大顆的腦動脈瘤可能對周圍的神經、腦組織造成壓迫，而出現頭痛、複視等症狀。想要確認腦動脈瘤的存在，需要藉助影像檢查，蘇亦昌醫師說，腦血管磁振造影檢查能夠偵測到腦動脈瘤，且沒有輻射線。部分沒有症狀的患者是在健康檢查時，才意外發現自己有腦動脈瘤。

狀況緊急的時候，大多會使用腦部電腦斷層檢查，因為電腦斷層的速度較快，可以在短時間內獲得影像，幫助醫師擬定治療計畫。

確定診斷腦動脈瘤之後，會進一步評估其破裂風險，蘇亦昌醫師說，因為治療腦動脈瘤本身也有風險，所以需要綜合考量腦動脈瘤大小、患者年紀、身體狀況等各項因素，並與患者仔細討論。一般而言，如果腦動脈瘤破裂風險小於 1%，可能會建議患者密切追蹤，假使腦動脈瘤破裂風險較高，便會建議介入治療。

在腦動脈瘤未破裂的狀態下進行治療，病況相對較好掌控，醫師、患者都能做較好的準備；倘若等到動脈瘤破裂，狀況將非常緊急，出血會對腦部造成傷害，發生各種併發症的機會也比較高。

善用微創腦血管介入治療，拆彈解危

腦動脈瘤的治療，包括手術治療與微創腦血管介入治療。手術治療是由神經外科醫師打開頭顱，經由腦組織的間隙找到動脈瘤後，用血管夾將腦動脈瘤夾起來，蘇亦昌醫師說明，隨著醫學的進步，現在還可以採用微創腦血管介入治療。醫師會根據患者的狀況來決定治療方式，必要時也可以兩者合併使用。

進行微創腦血管介入治療時，醫師會由鼠蹊處穿刺股動脈，然後送入細細長長的導管，在 X 光輔助下，小心翼翼的讓導管通過蜿蜒的動脈延伸到腦動脈瘤的位置。「為了不要讓血液繼續衝擊動脈瘤，我們可以使用白金線圈栓塞，」蘇亦昌醫師說，「也就是利用白金線圈填滿動脈瘤，形成栓塞，讓血液無法進入。」

每顆腦動脈瘤的型態皆不太一樣，開口較小的稱為「窄頸動脈瘤」，開口較大的稱為「寬頸動脈瘤」，兩者的處理方式略有不同。窄頸動脈瘤只需填入白金線圈即可，蘇亦昌醫師說，寬頸動脈瘤則須在填入白金線圈後，放置血管支架，避免白金線圈掉出來。

除了白金線圈栓塞治療，現在還可使用「密網導流支架栓塞治療」，蘇亦昌醫師解釋，這是使用網孔很密的血管支架，可以有效阻擋血流進入腦動脈瘤，不會再對腦動脈瘤造成衝擊。醫師會根據腦動脈瘤的型態、大小、位置來決定適合的栓塞方式。

提早發現提早治療

腦動脈瘤往往是在不知不覺中形成，隨著腦動脈瘤日漸膨大，破裂的風險也越來越高。蘇亦昌醫師提醒，腦動脈瘤危險因子包括老年人、高血壓、抽菸、飲酒過量、家族史、多囊腎等，利用腦血管磁振造影檢查能夠偵測到無症狀的腦動脈瘤。

倘若評估起來，腦動脈瘤破裂的風險較高，會建議介入治療。目前是以微創腦血管介入治療為主，可使用白金線圈栓塞治療、密網導流支架栓塞治療。

腦動脈瘤破裂會引發爆炸性頭痛、頸部僵硬，可能在短時間內昏迷、甚至奪命。若能提早發現、提早治療，有助於改善預後，降低失能的風險！

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