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你所不知道的椎間盤——椎間盤突出應力分析|2021 數感盃|高中專題|銀獎

數感實驗室_96
・2021/12/25 ・3156字 ・閱讀時間約 6 分鐘

  • 作者:吳芳瑜、周盈妤/永春高中

數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。
本文為 2021 數感盃青少年寫作競賽/高中組專題報導類佳作之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

我從高一就加入熱舞社,認識一位二十多歲的舞蹈老師。某次練習時,他說他因為一次空翻失誤,造成了椎間盤突出;後來,聽到一位籃球教練,因長期的運動,也有著椎間盤突出的問題;而身邊也有幾位長輩年輕時經常搬重物,導致了椎間盤突出。 

我開始好奇,到底甚麼是椎間盤突出?查了資料才發現,許多從事搬重物的工作者、年輕的運動員,都飽受「腰痛」以及四肢發麻的困擾;而經過檢查發現,這些腰痛及四肢發麻等問題,都是「椎間盤突出」造成的。 

圖/envato elements

有些健康網站或新聞建議了蹲下再搬重物的姿勢,避免造成椎間盤突出問題。而我們試著用簡單的模型,探討這些生活中「不同姿勢對椎間盤所造成的壓力」的問題。 

壹、脊椎結構 

首先,我們先來大致的了解一下脊椎的結構,每個人身上都有 33 塊脊椎骨,分別有 7 塊頸椎、12 塊胸椎、5 塊腰椎、5 塊薦椎、4 塊尾椎。每一節脊椎都會由椎間盤、小關節及韌帶連接。 

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(一)椎間盤 

連接上下兩塊脊椎骨,具有保護、緩衝的功 能,從內到外的結構分別為:髓核、纖維環 、軟骨板(終板),其中髓核是椎間盤最重 要的部分,內部為膠狀物質,可隨外部壓力 改變形狀,負責緩衝的功能。

(二)小關節 

主要負責穩定兩相鄰脊椎,其表面有相對的軟骨 (作為骨頭的緩衝),周圍有關節滑囊(潤滑)。

貳、甚麼是椎間盤突出?  

俗稱為「椎間盤滑脫」是指位於椎間盤中間、成果凍狀的「髓核」受到擠壓,壓迫到神經、韌帶、脊髓硬膜,或是從外層纖維環的裂縫流出來。大致上可以分成二種情況:

圖/《背部保健學習百科》

參、椎間盤突出受力分析  

由於我們無法拿實際的骨頭做測量,因此我們詢問生物老師,老師幫我們去保健室取得腰椎模型,得到腰椎長約 3 公分,寬 2 公分,椎間盤間距約為 1 公分。

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我們先以長方形的假設對脊椎截面進行討論:脊椎未彎曲時,完整承受正向力的截面積約為 6cm² = 0.0006m²

腰椎測量。圖/作者提供

接下來我們考慮一位身高 170 公分,體重 60 公斤的人,要抬起重量 10kg = 100N 的物體;又假設上半身重量佔全身重量的 75%,則此人上半身重量為 60×75% = 45kg = 4500N

因為多數的椎間盤突出發生在尾椎的位置,所以我們用尾椎第三節及第四節進行討論。如下圖所表示,當我們在彎腰的時候,上方的脊椎對下方脊椎的夾角為 θ,則下方脊椎的垂直受力面積為 2× cos θ × 3(cm2),我們先計算下方接觸面所承受的壓力。

我們會使用正向應力的公式:   \sigma =\frac{P}{A}(Pa\, or\, N/m^{2})

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(一)不彎腰 

假設搬重物時,直接下蹲,且脊椎沒有任何彎曲,則此時的彎曲角度為 0°,椎間盤單位面積所承受的力為 (100+4500)÷0.0006=7666666Pa 

(二)單膝彎腰 

假設搬重物時,單膝彎腳下蹲,且稍微彎腰,考慮此時脊椎彎曲角度約為10°,那麼椎間盤單位面積所承受的力為 (100+4500)÷0.0005908=7786052Pa 

(三)站立彎腰 

假設搬重物時直接彎腰,考慮此時脊椎彎曲角度達到最大限度,約為 30°。那麼椎間盤單位面積所承受的力為 (100+4500)÷0.0005196=8852963Pa 

脊椎不同彎曲角度之受力分析 

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接下來我們進一步考慮椎間盤內部,如下方示意圖。其中 AB 線段從 A 處開始依序通過了纖維環、髓核,再到達前方 B 處的纖維環;C、D 是線段通過髓核的兩側端點;O 是脊髓中點。經剖面圖測量估計,  \overline{AC}:\overline{CD}:\overline{DB} ≒ 1:4:1

圖/《背部保健學習百科》

假設上方正向力的大小是 F,在脊椎未彎曲的情形下,也就是 0° 時,受力是平均的,所以每一個部分的平均正向應力皆相同。若有彎曲的狀況,考慮從 A 點到 B 點的範圍,從 0 均勻增加到 2F 的受力分布;在這個狀況下,雖然平均受力仍然是 F,但在   \overline{AC}   \overline{CO}   \overline{OD}   \overline{DB} 四個對應範圍的正向應力也會有所不同,受力範圍也個別不同。

可推算出各範圍正向力:  \overline{AC}\approx \frac{F}{6}   \overline{CO}\approx \frac{2F}{3}   \overline{OD}\approx \frac{4F}{3}   \overline{DB}\approx \frac{11F}{6}

以下是各個對應範圍的正向應力分析:

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從上面表格中可以發現,用錯誤的姿勢搬重物,對於纖維環的壓力甚至可能達到正確姿勢的   \frac{21153}{1666}\approx 13 倍以上!

在一開始討論的例子中,F 的值是 4600N,水深增加 1m,壓力大約就增加 101.3hPa,所以 m=xF÷100÷101.3hPa,換算出這些壓力對應到在海裡大約是多少深度: 

肆、結論  

由上表得知當脊椎彎曲 30° 時,   \overline{DB} 部分纖維環所承受的壓力是 0° 時的 13 倍,且超過了 人體極限的 32 倍(人類自由潛水最深紀錄為 300m),換算成海的深度就接近世界上第六深的海溝——克馬德克海溝(深度約 10047 m)的底部,難怪對椎間盤會造成這麼大的傷害! 

所以我們要用正確的姿勢搬重物,對椎間盤造成的傷害也會大幅的降低,透過這次的數學模型分析,我們才了解到錯誤的動作會對椎間盤承受的壓力有多大,因此希望大家好好保護自己的脊椎,不要再直接彎腰下去拿重物了! 

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引注資料: 

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數感實驗室_96
76 篇文章 ・ 50 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

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拆解邊緣AI熱潮:伺服器如何提供穩固的運算基石?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/05/21 ・5071字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文與 研華科技 合作,泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言,總能牽動整個 AI 產業的神經。然而,我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線,那如果哪天「網路斷了」,會發生什麼事?

想像你正在自駕車打個盹,系統突然警示:「網路連線中斷」,車輛開始偏離路線,而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭,開始暴走跳舞,甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎?當然不是!也因為如此,「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端,AI 就能在現場即時反應,不只更安全、低延遲,還能讓數據當場變現,不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ?

邊緣 AI,乍聽之下,好像是「孤單站在角落的人工智慧」,但事實上,它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前,像是企業、醫院、學校內部的伺服器,個人電腦,甚至手機等裝置,都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算,稱為邊緣運算;而在邊緣節點上運行 AI ,就被稱為邊緣 AI。簡單來說,就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力,「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

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那麼,為什麼需要這樣做?資料放在雲端,集中管理不是更方便嗎?對,就是不好。

當數據在這些邊緣節點進行運算,稱為邊緣運算;而在邊緣節點上運行 AI ,就被稱為邊緣 AI。/ 圖片來源:MotionArray

第一個不好是物理限制:「延遲」。
即使光速已經非常快,數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房,再把分析結果傳回來,中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回,就算只是幾十毫秒的延遲,對於需要「即刻反應」的 AI 應用,比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時,每一毫秒都攸關安全與精度,這點延遲都是無法接受的!這是物理距離與網路架構先天上的限制,無法繞過去。

第二個挑戰,是資訊科學跟工程上的考量:「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送,湧入的資料數據量就像超級大的水流,一下子就把水管塞爆!要避免流量爆炸,你就要一直擴充水管,也就是擴增頻寬,然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理,把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端,是不是就能減輕頻寬負擔,也能節省大量費用呢?

第三個挑戰:系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時,一旦網路不穩、甚至斷線,那怎麼辦?很多關鍵應用,像是公共安全監控或是重要設備的預警系統,可不能這樣「看天吃飯」啊!邊緣處理讓系統更獨立,就算暫時斷線,本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應,這在工程上是非常重要的考量。

所以你看,邊緣運算不是科學家們沒事找事做,它是順應數據特性和實際應用需求,一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇,是我們想要抓住即時數據價值,非走不可的一條路!

邊緣 AI 的實戰魅力:從工廠到倉儲,再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了,接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢?它強就強在能夠做到「深度感知(Deep Perception)」!

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所謂深度感知,並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減,而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型,從原始數據裡面,去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

研華科技為例,旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例,利用物件偵測模型,快速將工業產品中的瑕疵挑出來,而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測,因此品管上能達到一致性,減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中,檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品,替工廠節省大量人力,同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。/ 圖片提供:研華科技

此外,在智慧倉儲場域,研華與威剛合作,研華與威剛聯手合作,在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台,打造倉儲系統的 AMR(Autonomous Mobile Robot) 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣,AMR 不需要事先規劃好路線,靠著感測器偵測,就能輕鬆避開障礙物,識別路線,並且將貨物載到指定地點存放。

當然,還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning ),除了可以做備忘錄跟排程規劃以外,還能將實務上碰到的問題記錄下來,等到之後碰到類似的問題時,就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問,那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了?其實,對許多企業來說,內部資料往往具有高度機密性與商業價值,有些場域甚至連手機都禁止員工帶入,自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安,又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言,自行部署大型語言模型(self-hosted LLM)才是理想選擇。而這樣的應用,並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器,體積僅如後背包大小,卻能輕鬆支援語言模型的運作,實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現:要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型,會不會太吃資源?這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一:如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」,又不減智慧。接下來,我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

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語言模型瘦身術之一:量化(Quantization)—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限,大模型卻越來越龐大,「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像:有些畫面細節我們肉眼根本看不出來,刪掉也不影響整體感覺,卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此,只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示,什麼是浮點數?其實就是你我都熟知的小數。舉例來說,圓周率是個無窮不循環小數,唸下去就會是3.141592653…但實際運算時,我們常常用 3.14 或甚至直接用 3,也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思! 

然而,量化並不是那麼容易的事情。而且實際上,降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時,工程師會精密調整,確保效能在可接受範圍內,達成「瘦身不減智」的目標。

當硬體資源有限,大模型卻越來越龐大,「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。/ 圖片來源:MotionArray

模型剪枝(Model Pruning)—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型,其實就是在搭建一整套類神經網路系統,並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而,在這麼多參數中,總會有一些參數明明佔了一個位置,卻對整體模型沒有貢獻。既然如此,不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候,總會雜草叢生,但這些雜草並不是我們想要的作物,這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在,而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術,就稱為 AI 模型的模型剪枝(Model Pruning)。

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模型剪枝的效果,大概能把100變成70這樣的程度,說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助,但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型,僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手,採取更治本的方法:一開始就打造一個很小的模型,並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」,是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾(Knowledge Distillation)—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下,一位經驗豐富、見多識廣的老師傅,就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在,他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案,老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」,例如「為什麼我會這樣想?」、「其他選項的可能性有多少?」。這樣一來,小小的學徒模型,用它有限的「腦容量」,也能學到老師傅的「智慧精髓」,表現就能大幅提升!這是一種很高級的訓練技巧,跟遷移學習有關。

舉個例子,當大型語言模型在收到「晚餐:鳳梨」這組輸入時,它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯:50%,蝦球:30%,披薩:15%,汁:5%」。在知識蒸餾的過程中,它可以把這套機率表一起教給小語言模型,讓小語言模型不必透過自己訓練,也能輕鬆得到這個推理過程。如今,許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成,讓我們得以在資源有限的邊緣設備上,也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是!即使模型經過了這些科學方法的優化,變得比較「苗條」了,要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料,並且高速、即時、穩定地運作,仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說,要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型,真正放到邊緣的現場去發揮作用,就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

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邊緣 AI 的強心臟:SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器,就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色!那麼,它到底厲害在哪?

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要?因為 GPU 的設計,天生就擅長做「平行計算」,這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的!

你想想看,那麼多數據要同時處理,就像要請一大堆人同時算數學一樣,GPU 就是那個最有效率的工具人!而且,有多張 GPU,代表可以同時跑更多不同的 AI 任務,或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果,在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎!

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房,有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計,體積相對緊湊,散熱空間也比較好(這對高功耗的 GPU 很重要!),部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算,進行「工程化」,讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格,背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場,系統穩定壓倒一切!你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧?這些設計確保了部署在現場的 AI 系統,能夠長時間、穩定地運作,把實驗室裡的科學成果,可靠地轉化成實際的應用價值。

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研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器,體積僅如後背包大小,卻能輕鬆支援語言模型的運作,實現高效又安全的 AI 解決方案。/ 圖片提供:研華科技

台灣製造 × 在地智慧:打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能,能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署,及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析,還是其他 AI 相關的服務,都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務,讓企業在啟動 AI 專案前,大幅降低前期投入門檻,靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構,從精密製造、城市交通管理,到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全,都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是,這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示,這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果,往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI,不只是一項技術創新,更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場,就能被有效的「理解」與「利用」,是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石!

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脊椎狹窄不只是腰痠背痛:認識潛在的神經壓迫危機
careonline_96
・2024/08/21 ・2091字 ・閱讀時間約 4 分鐘

今天我們要來了解的狀況叫做脊椎狹窄(spinal stenosis)。脊椎從顱骨下方開始承接,一節節的脊椎骨從頸部相連一路到尾椎骨處。在相連的脊椎內,有個空間是讓脊髓神經一路往下,這空間我們稱為脊椎椎管。萬一脊椎裡的空間太小了,就稱為脊椎狹窄,這時脊髓神經就需要承受比較大的壓力,患者就會產生症狀,容易痛、麻木、或無力。

脊椎狹窄的原因

那為什麼脊椎內的空間會太小呢?有部分患者是先天性的,本身在結構上脊椎椎管的空間就比較狹小,患者神經就容易受到壓迫。然而,多數患者的症狀來自於退化,包括骨頭、韌帶、和椎間盤都可能退化,這三者的退化都會讓脊椎椎管的空間變得更小:

■ 骨頭的退化:脊椎骨在退化過程中會因為關節發炎而產生骨刺,突出的骨刺就減少了脊椎椎管的空間。

■ 韌帶的退化:脊椎韌帶(或稱黃韌帶)位於脊椎椎管的後壁,原本是含有很多彈性纖維的,但會隨著年紀變得僵硬,變得愈來愈厚,連帶使得脊椎椎管的空間變小。

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■ 椎間盤的退化:椎間盤是脊椎骨與脊椎骨之間的緩衝墊,可以吸收脊椎之間的衝擊力道,而隨著年紀和退化,椎間盤裡面的成分往後擠出,突出的椎間盤也會減少脊椎椎管的空間。

雖然脊椎狹窄可以影響各年齡層,絕多數的患者年紀超過了 50 歲。而除了最常見的退化老化之外,脊椎的腫瘤和外傷也可能會導致脊椎狹窄。

脊椎狹窄的症狀

由於脊椎狹窄是基於退化老化而慢慢發生的,患者剛開始症狀不明顯,偶爾痛一下,抽一下,不是會引發急性嚴重疼痛的類型。整段脊椎從脖子到下背都可能有狹窄的問題,而最常見的部位在腰部下背處,患者會發現自己如果站久一點,或是走久一點,就會開始覺得腿部有抽痛感,我們稱為「神經性跛行」。由於站直直的時候症狀會更明顯,因此患者容易變成身體前傾的狀態,利用身體前傾的姿勢釋放出脊椎的空間,讓神經較不受壓迫,因而減輕了症狀。

經典動作就是「購物車徵象(shopping cart sign)」,意指長者習慣推著購物車時,為了怕腿疼,身體會不自覺地微微向前傾,無法直立身體。所以,假使你觀察到家中長者會有走路前傾的模樣,要注意可以帶著長者就診,看看是否脊椎的退化老化已經造成了脊椎狹窄的問題。除了身體前傾之外,脊椎狹窄的患者會覺得坐著的時候比較不痛、不麻,因此患者會愈來愈不想活動。

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另一個容易有脊椎狹窄狀況的位置是頸椎,這時患者的症狀還會出現在手臂,平常就覺得有點麻麻的,舉手投足還會刺痛或無力,偶爾會失去走路的平衡性,最嚴重的還會帶來尿失禁或大便失禁。

脊椎狹窄的診斷與治療

若患者表現出脊椎狹窄的症狀,醫師會安排核磁共振或電腦斷層等影像檢查,確認脊椎狹窄的程度,並確認是否有腫瘤、外傷等其他問題。確認診斷後,可以用止痛藥、局部注射類固醇、及物理治療等方式改善患者的不適。

如果患者症狀嚴重,可以考慮用手術改善。那要改善脊椎狹窄,就要創造出比較大的空間,減少脊髓神經受到的壓迫。因此,可能的方式包含了移除部分的脊椎椎板;當移除程度不同,也會關係到需不需要再多做其他穩定脊椎的補救方式。假使走到這一步,要好好和醫師了解手術計畫。另外,手術能釋出一些脊椎裡的空間,但無法改變關節發炎,因此患者可能還會持續有症狀。

預防脊椎狹窄

由於脊椎狹窄最常與年紀變大的退化老化相關,我們無法完全預防脊椎狹窄,但多保持健康體重、選擇優質食物、避免抽菸、維持好的姿勢、和定期運動還是可以讓脊椎更健康,延緩脊椎退化造成狹窄及症狀。

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總結脊椎狹窄

脊椎狹窄代表神經走在脊椎間的通道時,因為空間不足而受到了壓迫,有些人沒有症狀,而根據狹窄位置不同,有些患者則在下肢、下背、脖子、或上臂處覺得疼痛、抽抽麻麻的,甚至肌肉無力。脊椎狹窄的原因與退化最有關,要與醫師好好討論治療方式。

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晚期攝護腺癌骨轉移不灰心!積極治療減少痛苦、顯著延長存活期
careonline_96
・2024/07/19 ・2488字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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「那是一位 60 多歲的男士,因為嚴重背痛而就醫,才發現是攝護腺癌骨轉移。」義大醫院外科副院長林嘉祥教授指出,「雖然在診斷時便是第四期攝護腺癌合併單獨腰椎轉移,但是患者勇敢積極的接受各項治療,包括脊椎手術、腰椎轉移部位放射線治療、達文西根除性攝護腺癌根除手術、骨轉移藥物治療、及男性賀爾蒙剝奪療法等。」

經過幾個月的治療,不僅背痛大幅改善,攝護腺癌也明顯縮小,所以在經過多專科癌症團隊的詳細討論後,病人與家屬決定利用達文西手術切除攝護腺癌原始病灶,術後患者順利恢復。林嘉祥醫師說,患者原本是坐著輪椅進到診間,因為劇痛而生不如死,不過在接受一系列的治療後,患者的生活品質大幅改善,目前狀況良好,持續在門診追蹤治療。

早期攝護腺癌患者就像隱形殺手,其實大多沒有症狀,一般是在門診或健診時,經由肛門指診、攝護腺超音波、或抽血檢驗 PSA 指數上升,進而懷疑攝護腺癌的可能。林嘉祥醫師說,倘若出現解尿不順、頻尿、夜尿、尿不乾淨等症狀,一定要到泌尿科門診檢查,泌尿科醫師會照以上之方式予以檢查,如果放任不管像上述病人產生腰痛時,往往已經是比較晚期的攝護腺癌。

在台灣,大約五六成的攝護腺癌患者在發現時已是第三期、第四期。林嘉祥醫師解釋,臨床上會根據 T、N、M 來決定攝護腺癌的分期,T 是評估腫瘤大小以及是否侵犯周圍的組織,N 是評估淋巴結轉移的狀況,M 是評估遠端轉移的狀況。晚期攝護腺癌可能出現遠端轉移,而骨頭轉移是相當常見的轉移部位。

攝護腺癌骨轉移常發生在中軸骨,例如脊椎、骨盆等處。林嘉祥醫師說,出現骨頭轉移時,患者可能感到痠痛不適,但是也可能沒有感覺。隨著骨頭轉移惡化,各種骨骼併發症將陸續發生,當神經受到壓迫可能導致肢體無力、癱瘓;由於骨轉移病灶會破壞骨骼的結構,患者可能在輕微受力下便出現病理性骨折,導致劇烈疼痛、行動不便。

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輕忽骨轉移會對患者造成嚴重的衝擊,包括生活品質低落、失去工作能力、因為行動不便而需要仰賴他人照顧等。為了治療各種骨骼併發症,勢必增加醫療花費,而且可能中斷攝護腺癌的治療計畫,影響存活率。

林嘉祥醫師說,「骨骼併發症會影響患者的生理與心理,並對家屬造成沉重的負擔。如果發現有骨轉移的狀況,一定要積極接受治療!」

攝護腺癌患者在治療、追蹤的過程中,醫師會定期抽 PSA 之外,安排全身骨骼掃描(Whole body bone scan)。林嘉祥醫師說,全身骨骼掃描能夠偵測骨骼轉移的病灶,幫助醫師適時調整治療策略。

「運動造成的痠痛通常會在休息後漸漸改善,骨頭轉移的痠痛通常會持續或加劇。」林嘉祥醫師說,「癌症患者如果察覺有持續骨頭痠痛的狀況,一定要在回診時向醫師反應,不要自認為是一般的腰痠背痛,而延誤病情。」

晚期不等於末期!積極治療維持生活品質

「晚期不等於末期!」林嘉祥醫師強調,「攝護腺癌合併骨頭轉移算是第四期,但是第四期並非末期,透過積極治療,還是能夠維持生活品質、提升存活率。」

在二、三十年前,第四期攝護腺癌患者的存活期大約是 1.5 至 2.5 年。林嘉祥醫師說,隨著治療工具的進步,現在第四期攝護腺癌患者的存活期已大幅提升,很多患者的存活期甚至可以達到七、八年以上。

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醫師一方面會針對攝護腺癌進行治療,一方面會針對骨轉移進行治療。林嘉祥醫師說,臨床上主要利用男性荷爾蒙剝奪療法,降低患者體內的男性荷爾蒙,達到抑制攝護腺癌的效果。

骨轉移的治療包括藥物治療、放射治療等。林嘉祥醫師說,藥物治療的選擇主要有單株抗體藥物、雙磷酸鹽藥物,可抑制蝕骨細胞之活性,減少骨質被吸收,有效延緩骨骼併發症發生,以維持生活品質、減少失能的機會。

另外,患者也要攝取足夠的營養,幫助生成新骨質。每天的鈣質攝取建議達到 1,000 mg(毫克),維生素 D 攝取建議達到 400 IU(國際單位)。

使用骨轉移藥物時,少部分患者可能會出現顎骨併發症。林嘉祥醫師說,在骨轉移治療前,會先請患者至牙科檢查,在治療期間,務必維持良好的口腔衛生,建議可以響應政府德政,每 3 個月進行 1 次公費氟化物治療,除了可以降低蛀牙風險,有專業的牙科醫師定期檢查更能確保口腔衛生。

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林嘉祥醫師也鼓勵,義大醫院癌症中心整合了腫瘤外、內科,放射腫瘤科、影像診斷科、營養師、社工師、復健師等多科別團隊的專業,幫助患者打造一條龍式的治療,不僅可以幫助患者打造各適切的療程,也可以讓患者受到更完整的醫療照護,可以更便利的擊退攝護腺癌威脅。

貼心小提醒

「晚期攝護腺癌不等於末期!轉移也不等於末期!」林嘉祥醫師說,「請不要灰心,不要怕麻煩!目前有越來越多治療工具,患者與家屬要與醫療團隊好好討論、密切配合,針對攝護腺癌以及骨轉移進行治療,便可維持生活品質,回復原本的生活,並能顯著延長存活期!」

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