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時光流變中的偉大渺小:探尋初級纖毛於神經發育的功能

科技大觀園_96
・2022/03/30 ・3493字 ・閱讀時間約 7 分鐘

我們對於纖毛的印象,或許是在氣管、輸卵管表面,擺動的纖毛推動痰液或卵子前進,又或者是在更原始的生物如草履蟲表面,纖毛幫助生物游動。在演化早期,這一類的纖毛對於生物體生存具有重大的意義,細胞仰賴這些纖毛或特化的鞭毛運動,往特定的方向移動。

氣管表面的纖毛,由電子顯微鏡拍攝。圖/Wikimedia

初級纖毛——不會動的纖毛有什麼用?

從單細胞生物演變到多細胞生物的漫長歷程中,纖毛協助運動的功用似乎不再如過往重要,但細胞仍然保留著這個胞器。這種不會運動的纖毛,就是初級纖毛(primary cilia)。許多神經細胞也具有初級纖毛,然而科學界對於這些纖毛的功能或作用仍不清楚。陽明大學腦科學研究所教授蔡金吾致力研究神經系統中的纖毛,試圖解析纖毛與腦部發育疾病以及腫瘤的關係。

科學家曾認為初級纖毛僅是演化過程中,運動纖毛退化而成的痕跡構造,後來卻發現它們的功能發生變化:它們雖不再具有運動的功能,但伸出細胞外的纖毛,成了一個像是天線般的構造,可以感應與接收外來訊息,有助細胞的訊息傳導。

初級纖毛不僅在生理與發育過程中扮演著重要角色,在許多細胞中,當初級纖毛發生缺陷時,也會造成細胞功能的缺失甚至疾病,統稱為纖毛類疾病(ciliopathies)。科學家發現患有纖毛類疾病者,常有智力發展或小腦萎縮等問題,推測初級纖毛的缺陷,影響神經系統的生理功能。

纖毛在神經系統中的功能究竟是什麼呢?蔡金吾在研究神經發育的過程中,發現纖毛也出現在許多神經幹細胞中,包含大腦的放射狀膠質細胞(radial glia cells, RGCs)與小腦的顆粒前驅細胞(granule neuron progenitors)。許多分化完成的神經細胞也具有纖毛,少數的一個例外,則是小腦中成熟的顆粒細胞(granule neurons)不具有初級纖毛。這項發現也促使蔡金吾的研究團隊更加好奇,初級纖毛在不同細胞、不同時期,分別具有什麼功能。

研究緣起:原來中心體和纖毛息息相關

不過蔡金吾並不是原先就想研究纖毛,起初的研究興趣是探討中心體對於神經細胞遷移(neuronal migration)作用的影響。中心體是動物細胞中的微管組織中心,在細胞分裂時協助將染色體分配到子細胞。

蔡金吾在哥倫比亞大學就讀博士班期間,研究大腦發育疾病——平腦症(lissencephaly)的致病機轉。大腦發育過程中,神經幹細胞分裂並分化成神經細胞的過程位於腦部深層,而神經細胞須遷移至腦部表層,進一步形成大腦皮質。在由 LIS1 基因突變造成的平腦症中,神經細胞的遷移會受阻。蔡金吾透過實驗觀察與文獻探討,認為神經細胞在遷移過程中,中心體就像婚禮禮俗中「帶路雞」的角色,會率先在細胞中往上跑,帶領細胞核往上移動;但 LIS1 基因若突變,中心體便無法往上跑,整個神經細胞無法往上遷移,造成發育上的缺陷。

大腦發育過程:神經幹細胞經過不對稱細胞分裂(asymmetric cell division)後,形成神經細胞,持續朝上遷徙。圖/沈佩泠繪

然而,中心體和纖毛有什麼關係?其實,纖毛是由中心體長出來的!

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蔡金吾發現, 神經幹細胞在分裂之前,竟然會先往上、再往下遷移,而這個過程中,中心體並沒有扮演帶路的角色,反而始終位於細胞中的下方。原來是因為,位於神經幹細胞下方的中心體會朝下長出初級纖毛,等到分裂時纖毛則消失不見。

纖毛與中心體示意圖。圖/沈佩泠繪

過度活化的天線,導致腫瘤形成

纖毛的生長在神經發育中扮演著重要的角色,然而當它失去調控時,又會出現什麼情形呢?近年蔡金吾與法國居禮研究所的 Dr. Olivier Ayrault 合作,探討小腦髓母細胞瘤的發展過程,開啟了與纖毛的正面交鋒。小腦髓母細胞瘤是一種嚴重的小兒惡性腫瘤,過往科學家已知有一類型的小腦髓母細胞瘤會過度表現 Atoh1(小腦顆粒前驅細胞生長必須的一種轉錄因子),卻不知道為什麼。

蔡金吾研究團隊透過小腦電穿孔技術,將特定 DNA 送入小腦的神經幹細胞,以操控要表現的蛋白質。

研究團隊以雙光子顯微鏡觀測小腦發育的情形,發現若讓 Atoh1 轉錄因子過度表現,神經幹細胞就無法正常分化與遷移,而是保持神經幹細胞的狀態並持續分裂。此外,也發現初級纖毛受到 Atoh1 的調控,Atoh1 的過度表現,使得初級纖毛持續存在。初級纖毛具有像是天線一般接收外界訊息的功能,因此細胞持續接收特定訊息,促使細胞不斷分裂、增生,進而形成腫瘤。

小鼠出生後的神經發育過程中,小腦的神經幹細胞從小腦表層往下遷徙至小腦深層,與大腦由下往上遷徙至表層皮質相反。當 Atoh1 過度表現,神經幹細胞的初級纖毛會持續存在,促使細胞不斷分裂、形成腫瘤。圖/修改自參考資料 3

過往在癌症研究中,認為腫瘤形成往往與初級纖毛的缺失有關;然而在小腦髓母細胞瘤中,初級纖毛受到失調的訊息傳導而持續存在,卻反而成了促使腫瘤生長的關鍵。蔡金吾表示,原先並沒有特別思索纖毛與神經細胞功能的關聯,如今回顧,卻發現這些研究都與纖毛有著直接或間接的關係。目前蔡金吾與清華大學醫學科學系副教授林玉俊、陽明大學生化暨分子生物研究所副教授王琬菁合作,期望透過先進技術,更精準地進行實驗操縱,共同解開纖毛—中心體複合體在神經發育過程中的功能。

鼓勵學生多探索,會有意想不到的旅程

蔡金吾鼓勵學生們不要只是照著假說的脈絡走,更要多觀察、多探索。他回顧自己的經歷,有許多意想不到的驚喜發現,例如從事博士後研究時,觀察小鼠大腦的神經幹細胞遷移,眼角餘光的一瞥,意外發現一群新的細胞——外層放射狀膠質細胞(outer radial glia cells, oRGs),當時科學家認為只有靈長類才具有 oRG 細胞。這項發現令他們感到十分驚喜,也打破了過去既定的認知。

還有蔡金吾剛回臺灣時,聆聽一場癌症生物學的演講,聽到講者利用跳躍基因在細胞中隨機誘發突變,以鑑測出癌症進程中重要的基因。看似與自己研究領域無關的主題,卻讓他後來有一天夢到:是不是也能把跳躍基因應用於大腦發育的基因研究?醒來後,他趕緊衝到電腦前,在論文資料庫搜尋相關關鍵字,驚喜地發現還沒有人做過類似的研究。於是他帶領實驗室學生,結合子宮內電穿孔(in utero electroporation)技術,把跳躍基因送到大腦的神經幹細胞中,再進行篩選,成功找出與大腦發育相關疾病的基因。蔡金吾形容這像是一種 eureka moment,一個靈光乍現的時刻。

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蔡金吾鼓勵學生多觀察、多探索。圖/劉馨香攝

研究過程雖非一帆風順,但是這些不可預期的、意想不到的發現,卻讓蔡金吾感覺十分有趣,他強調,當實驗結果與預設的假說不符時(當然,前提是結果可重複可再現),不要感到害怕,而是要更進一步去探究。蔡金吾笑說:「這可能也是為什麼我十歲的時候,就想要做科學研究。」 

蔡金吾的跨領域人生

受到華裔太空人王贛駿教授的啟發,小時候蔡金吾便對物理學產生濃厚的興趣。由於對大自然的好奇,上大學後雙主修物理與動物科學,在臺大物理系教授曹培熙的實驗室進行專題研究期間,架設光鑷子(optical tweezers),應用於細胞力學的研究,後來經過臺大生命科學系教授嚴震東推介,進入陽明大學微生物免疫學研究所教授林奇宏的實驗室進行相關研究,後來又到哥倫比亞大學進行神經生物學研究,蔡金吾一路上累積的跨領域研究經驗,其實都不是原先預想到的。他指出,人生並非一路筆直的坦途,但是「當機會來臨的時候,我會去抓住它。」

未來蔡金吾除了延續過往大腦與小腦發育疾病的研究之外,近年來也投入神經退化性疾病的研究,希望能夠找到適合的藥物標靶,減緩患者症狀。蔡金吾說,從事科學研究其實受惠於社會非常多,除了探究疾病的機制以外,也期望能夠找到方法,協助治療疾病,改善患者的生活。

參考資料

1. Tsai, J., Chen, Y., Kriegstein, A. R., & Vallee, R. B. (2005). LIS1 RNA interference blocks neural stem cell division, morphogenesis, and motility at multiple stages. Journal of Cell Biology, 170(6), 935-945. 

2. Hsiao, C., Chang, C., Ibrahim, R. B., Lin, I., Wang, C., Wang, W., & Tsai, J. (2018). Gli2 modulates cell cycle re-entry through autophagy-mediated regulation of the length of primary cilia. Journal of Cell Science, 131(24), jcs221218.

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3. Chang, C., Zanini, M., Shirvani, H., Cheng, J., Yu, H., Feng, C., Mercier, A. L., Hung, S., Forget, A., Wang, C., Cigna, S. M., Lu, I., Chen, W., Leboucher, S., Wang, W., Ruat, M., Spassky, N., Tsai, J., & Ayrault, O. (2019). Atoh1 controls primary cilia formation to allow for SHH-triggered granule Neuron progenitor proliferation. Developmental Cell, 48(2), 184-199.e5.

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科技大觀園_96
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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。

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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

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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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腦腫瘤新對策:微創開顱手術避免傷及重要神經
careonline_96
・2024/07/10 ・2039字 ・閱讀時間約 4 分鐘

劉育志醫師:大家好,我是劉育志醫師,歡迎林亞銳醫師來到照護線上。

林亞銳醫師:大家好,我是林亞銳醫師。

劉育志醫師:請問顱底腫瘤可能產生哪些症狀?

林亞銳醫師:基本上顱底腫瘤會牽涉到顱底的一些神經跟血管,所以大部分造成的症狀,都是顱神經的症狀,比如說壓迫到視神經,就會造成視線的模糊,壓到眼球運動的神經,就會造成複視的狀況,如果壓到聽力、顏面神經,就會有一些相對應的顏面神經癱瘓,或是聽力受損,進而如果是在比較接近頸椎的部分,有時候就會有吞嚥,跟聲音沙啞的狀況,因為顱底也有一些腦幹的解剖構造,所以也會造成步態偏移的症狀。

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劉育志醫師:顱底腫瘤的手術會面臨哪些挑戰?

林亞銳醫師:顱底腫瘤附近有很多重要的神經血管,因此要在這些重要的神經血管中,移除腫瘤,同時保存這些重要的神經血管,這是其中最重大的挑戰。

劉育志醫師:目前有哪些工具,能輔助顱底腫瘤的手術?

林亞銳醫師:以顱底手術而言,都會需要借助高畫質的顯微鏡,可以幫助我們更清楚,分辨重要神經血管的位置,跟腫瘤相對應的關係,也必須藉由一些高速的氣鑽,幫助我們將旁邊的一些骨頭移除,才可以把腫瘤安全的拿掉,其中當然還是需要一些,精密的術中神經功能監測,可以讓我們在手術中,更能知道重要的血管,或是重要的神經的位置,這樣我們就可以更放心,把腫瘤移除。

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劉育志醫師:請問什麼是微創鑰匙孔開顱手術?

林亞銳醫師:顧名思義就是藉由比較小的傷口,以一個像鑰匙孔大小的開顱手術,來進行腫瘤的移除,因為電腦斷層跟磁振造影,影像的進步,讓我們可以知道這些腫瘤附近,有沒有重要的神經血管,再經由比較高畫質的顯微鏡,我們就可以經由比較小的傷口,去看清楚腫瘤的位置,也在手術的切除過程當中,可以更安心的把周圍的神經血管看清楚,可以更小心的剝離,達到微創的開顱手術。

劉育志醫師:相較於傳統手術,微創鑰匙孔開顱手術有哪些優勢?

林亞銳醫師:傳統的開顱手術通常傷口會非常大,也會將骨頭做大規模的移除,這樣來講病人的失血量,跟未來的美觀上面,都會遭受到很大的影響,因此現在有微創的開顱手術,傷口可以縮小到 3 至 5 公分,骨頭可以只鋸掉大概 2×2 公分的大小,經由這個切口就可以進去移除腫瘤,這樣對於病人來講,未來的外觀上面會相當美觀,整個手術的進行,也會讓失血量相當少,病人的恢復也會相當快,可以把住院的天數也同時縮短,優點很多。

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劉育志醫師:請問微創鑰匙孔開顱手術,會如何進行?

林亞銳醫師:我們通常是藉由眉毛上面,劃一個 3 至 5 公分的切口,把傷口藏在眉毛裡面,從這邊去做一個小的開顱,進而進到我們的顱底,可以經由這麼小的傷口,移除一個相當巨大的顱底腫瘤。

林亞銳醫師:有一位大概 50 幾歲的男性,因為頭暈、頭痛就到急診求診,同時伴有噁心、嘔吐、視力模糊,做電腦斷層,發現有蜘蛛網膜下腔出血,這種最常見的就是動脈瘤破裂出血,因此在急診,我們就有給他做電腦斷層的血管攝影,電腦斷層的血管攝影,發現他有前交通動脈瘤的破裂,在它旁邊剛好也有一顆小顆的動脈瘤,因此他同時有兩顆動脈瘤,因為位置正好在附近,我們就進行了鑰匙孔開顱手術,去針對這兩顆動脈瘤做夾閉的手術,進行的過程非常順利,病人恢復也很快,在術後的第一天,就從加護病房轉到普通病房,並在術後的第七天就出院回家,現在在門診追蹤都恢復得相當好,傷口也相當美觀,病人相當的滿意。

林亞銳醫師:微創鑰匙孔開顱手術,從 2011 年開始引進林口長庚,至今我們大概已經有累積將近 200 個病例,隨著技術的成熟與演進,目前我們已經將微創鑰匙孔開顱手術,應用在很多,除了腫瘤之外,包括動脈瘤的手術上面,如果我們經由一個微創鑰匙孔開顱手術,讓病人可以恢復得很快,以外科手術來夾閉動脈瘤,會讓動脈瘤的復發率降到最低。

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劉育志醫師:感謝林醫師來到照護線上,我們下次再見,掰掰。

林亞銳醫師:掰掰。

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泌尿上皮癌復發機率高,術後免疫輔助治療降低風險
careonline_96
・2024/02/10 ・1771字 ・閱讀時間約 3 分鐘

「醫師,我媽的腎臟功能剩下 40 分,接下來的輔助治療應該要如何進行?」陪著王女士回診的女兒問。

70 歲的王女士因為罹患上泌尿道上皮癌而接受手術,切除一側的腎臟與輸尿管。台中榮民總醫院泌尿外科李建儀醫師指出,由於泌尿上皮癌術後復發的風險較高,因此建議接受術後輔助治療,但是患者的腎臟功能卻讓家屬很擔心。

經過詳細討論後,決定使用免疫治療。李建儀醫師說,治療過程中,患者有出現皮膚搔癢的狀況,不過可以用藥物與藥膏來改善,順利完成為期一年的術後免疫輔助治療。目前沒有局部復發或遠端轉移的狀況,患者也持續在門診追蹤。

人體的泌尿系統類似水管系統,泌尿上皮就是管路的內壁,涵蓋腎盂、輸尿管、膀胱、尿道等,由泌尿上皮產生的惡性腫瘤便統稱為「泌尿上皮癌」。

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泌尿上皮癌最常見的症狀是血尿,李建儀醫師說,大約 85% 的病人會出現血尿,可能是肉眼可見,或是顯微鏡下才看得到的血尿。而血尿的嚴重程度與腫瘤的嚴重程度不一定有關。出現在下泌尿道,如膀胱、尿道的腫瘤,血尿會比較明顯,較容易被發現。

泌尿上皮癌復發風險高

李建儀醫師說,位於膀胱的下泌尿道泌尿上皮癌,若是尚未侵犯肌肉層,可以使用經尿道膀胱腫瘤刮除術,再視狀況以膀胱灌藥來輔助,減少復發機率。李建儀醫師說,若是已經侵犯肌肉層,便需要進行手術切除。

位於腎盂、輸尿管的上泌尿道泌尿上皮癌的治療相對比較複雜,即使是第一期也可能得進行腎臟跟輸尿管的切除。李建儀醫師說:「目前在處理侷限性腫瘤,或患者的腎臟功能較差時,可能會進行部分腎臟切除手術,盡量保留腎臟功能。然而根據統計,泌尿上皮癌患者中近 8 成在 5 年內有復發的危險,比例非常高。」

為了降低復發機率,泌尿上皮癌患者於手術之後可使用輔助化學治療,或使用免疫治療。李建儀醫師說,「術後輔助免疫治療用在肌肉侵犯型、或是淋巴有轉移的病人,在減少復發與遠處轉移的機率上,都有明顯的改善,與未使用輔助治療相比,有助延長近一倍的無疾病存活期。」

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免疫療法的作用機轉是透過抑制細胞表面的免疫檢查點來做治療,李建儀醫師解釋,針對癌細胞表面的 PD-L1 分子與免疫 T 細胞表面的 PD-1 分子,當 PD-L1 與 PD-1 接合時,T 細胞會受到抑制,若使用藥物避免 PD-L1 與 PD-1 接合,T 細胞便能辨識癌細胞並發動攻擊,抑制腫瘤生長。

在過去,免疫治療主要用於晚期泌尿上皮癌患者,大多病情較嚴重且用過多種藥物。李建儀醫師說:「由於病情較嚴重,治療成效較為有限,所以大家會在臨床試驗嘗試提早使用免疫治療。目前已經確認,在高復發風險的患者,包括肌肉侵犯型膀胱癌,或第二期、第三期的上泌尿道泌尿上皮癌,使用術後輔助免疫治療有助降低復發的機率。」

貼心小提醒

泌尿上皮癌常見症狀是血尿,位於膀胱的泌尿上皮癌通常有較明顯的血尿,而容易被發現;位於腎盂、輸尿管的泌尿上皮癌可能會較晚發現。

在狀況許可時,會使用手術治療切除腫瘤,不過泌尿上皮癌術後復發風險較高。李建儀醫師說,泌尿上皮癌患者中近 8 成在 5 年內有復發的危險,建議進行術後輔助治療以降低復發風險,可使用化學治療或免疫治療。

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患者在術後建議與醫師詳細討論,選擇合適的治療,並且按時回診、密切追蹤!

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