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「心跳過慢」也要注意!——安裝心律調節器可改善症狀,預防中風、猝死發生

careonline_96
・2022/03/17 ・2114字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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發現心臟跳得很慢,有關係嗎?

「心跳過慢可分成正常生理現象,或者是疾病導致兩種。」高雄醫學大學附設中和紀念醫院心臟內科蔡維中醫師指出,「一般人若每分鐘心跳小於 60 下,就符合心跳過慢的定義,但若是訓練有素的運動員,心跳也可能會低於每分鐘 60、50 下。」

至於病理性的心跳過慢,原因則可能包括電解質不平衡、酸鹼值不平衡、藥物、心肌梗塞、心肌發炎、病竇症候群、房室傳導阻滯等。

心跳過慢會導致中風、甚至猝死風險增加。蔡維中醫師解釋,當我們把人體想像成一台車子,那心臟就是車子的引擎,身體活動時,心臟必須負責驅動血液循環,提供足夠的血流給各個器官;當心跳變慢時,無法提供足夠的血流給全身使用,就可能會出現虛弱、無力、呼吸困難等症狀。若血流不足發生在腦部時,就會出現頭暈、記憶力、注意力減退等現象,有的人甚至會昏倒,甚至有研究指出心跳過慢與中風有相關性!

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蔡維中醫師強調,「比較危險的心跳過慢,像是房室傳導阻斷,就伴隨猝死的危險,一定要積極治療!」

安裝心律調節器穩定且安全性高,同步減少藥物副作用

根據治療指引,心跳過慢的主要治療方式為安裝心律調節器,蔡維中醫師說,心臟是提供全身血液的重要器官,因此需要穩定且副作用較少的方式來提升心跳,使用口服藥物相對來說其實較不可靠。反而,安裝心律調節器可以持續監測心跳,當心跳太慢時,心律調節器就會及時作用,刺激心臟跳動,讓心跳維持在正常的速度,是較可靠、安全的治療方式。

臨床上會從症狀與風險兩方面進行考量,產生四種排列組合,蔡維中醫師分析,只要是高風險的心搏過慢,就會建議病人積極考慮裝心律調節器,舉例來說,有些老人家在睡覺時,會出現很危險的心臟傳導阻滯,雖然沒有症狀,但就有可能造成猝死。此外,就算是低風險者,但若有症狀,也可考慮安裝心律調節器,讓症狀得以改善,提升生活品質。

安裝心律調節器還有一個優點,就是不需要再服用使心跳加速的藥物,可降低因刺激心跳加速的藥物造成其他心律不整的風險與避免藥物副作用。

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挑選「智能速率」心律調節器——身心變化都能及時偵測,治療效果佳

正常心臟會根據生理、心理變化改變心跳速率,因此心律調節器也朝著更人性化的方向進步。蔡維中醫師解釋,傳統心律調節器只能依照設定的速率運作或根據身體震動來調整速度,而最新型的「智能速率」心律調節器能夠偵測心肌電阻抗,精準評估心臟對於自律神經的反射與需求,更聰明、人性化地適時調整心跳速度。

「智能速率」心律調節器可以偵測當下自律神經的狀態,幫病人調控最符合自然心臟輸出的心跳速率。蔡維中醫師說明,正常情況下,心跳會由自律神經調控,例如在靜坐休息、心情平靜時,就會調低心跳速率,在運動、心情緊張時,則調高心跳速率。傳統節律器無法做到,但「智能速率」心律調節器就可以做到近似正常的自律神經的調整,達成更精確、更符合正常生理狀態的治療目標。

同時,傳統心律調節器大多沒有遠端功能,因此只有在病人回門診追蹤時,才能知道心跳的狀態,但「智能速率」心律調節器透過其遠端連線功能,即可改善此不足。蔡維中醫師說,心律調節器若具有遠端功能,再搭配類似基地台的儀器,就可以及時跟心律調節器連線,在雲端獲取數據,因此若偵測到特殊心律不整等狀況,醫療團隊就可以提早發現,即時因應,大幅提高安全性。

如果碰到類似這次新冠肺炎疫情的情形,具備遠端功能的心律調節器,還可以減少回診到醫的次數,讓醫療團隊跟患者都能減輕負擔。

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此外,心律調節器仰賴電池運作,電量耗盡時便需要再次手術更換。蔡維中醫師表示,「智能速率」心律調節器的使用年限會較傳統型來的久,可減少當心律調節器電量耗盡時需再次接受置換手術的次數,生活品質更好。

「智能速率」心律調節器可進行核磁共振 務必提前告知醫師

若接近較高的電場、磁場時,需要非常小心,例如核磁共振檢查時,傳統節律器可能會有風險,無法進行。但「智能速率」心律調節器因為有經過特殊設計,所以病患可以接受核磁共振掃描,就醫時請務必主動告知。

因為心律調節器會安裝在鎖骨下方的胸壁前面,故患者應盡量避免手臂過大範圍的活動,也不要將手機放在胸前口袋。蔡維中醫師叮嚀,因為具有金屬成分,在過海關、安檢、防盜門的時候,也建議可主動告知安檢人員。

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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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心跳過慢恐昏厥——生理性起搏式手術、智能速率心律調節器,助維持心臟功能
careonline_96
・2023/07/27 ・2506字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「醫師,我的心跳好慢。」王女士說。

「有感到不舒服嗎?」醫師問,一邊把手搭在患者的手腕上計算心跳速率。

「就覺得很沒力,經常會頭暈。」王女士說。

「你的心跳每分鐘才 40 幾下,要趕緊檢查喔。」

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經過詳細檢查,確認患者屬於病理性心跳過慢,於是建議植入心律調節器治療。台大醫院內科部賀立婷醫師表示,由於患者的心臟功能較差,於是採用新發展的生理性起搏術式來裝設,並選擇了能依據生理需求調整輸出的智能速率心律調節器,能幫助大幅改善症狀,也能避免造成心臟衰竭。

我們的心臟會持續跳動將血液送往全身。賀立婷醫師解釋,在正常的狀況下,竇房結(SA node)會以穩定的速率發出電訊號,促使心房收縮,接著電流會經由房室結(AV node)傳到心室,造成心室收縮。若是竇房結發出電訊號的速率太慢,或是房室結的傳導中斷,都會造成病理性心跳過慢。

導致竇房結或房室結功能異常的主要原因之一為老化。賀立婷醫師說,其他的原因還包括心肌梗塞、心臟手術等。

心跳過慢的病人可能會覺得比較沒有力氣、頭暈。賀立婷醫師指出,還有部分患者的心跳會暫停,如果心跳暫停的時間過久,腦部無法得到足夠的血流量,就會昏厥。

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「正常狀況下,心臟會隨著身體的活動調整輸出量。」賀立婷醫師說,「心跳過慢可能無法滿足一般人在日常生活、工作、運動的需求,導致活動力變差、容易頭暈、喘,使生活品質受到影響,嚴重還可能導致暈倒、甚至引起腎臟功能惡化。」

智能速率心律調節器,根據生理需求調整輸出

發現心跳過慢時,醫師會嘗試找出病因,並排除藥物的影響。賀立婷醫師表示,如果確認是病理性心跳過慢,病人有症狀並影響到日常生活或器官的功能時,唯一的治療方式便是放置永久性心律調節器。心律調節器能夠發出電訊號,維持心跳速率。

我們的竇房結能夠依照生理需求,適時調整心跳速率。賀立婷醫師說,為了讓心律調節器發揮類似竇房結的功能,部分心律調節器會偵測身體動作,在動作增加時,調高心跳速率;在動作減少時,調低心跳速率。

但是偵測身體動作的機制會比較受限,賀立婷醫師解釋,因為心律調節器安裝在鎖骨下方,若是病人的動作不影響到胸部,便無法調整心跳速率。例如踩室內運動腳踏車,上半身動作幅度較小,心律調節器可能無法感應到動作;或者是在心情緊張但身體沒有活動的時候,這類心律調節器也無法調高心跳速率。

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智能速率心律調節器則能夠克服傳統心律調節器的限制,透過偵測心臟收縮率,有效調整心率輸出,故在患者靜坐休息、心情平靜的時候,智能速率心律調節器會調低心率輸出;在患者活動或是感受到壓力、緊張激動的時候,能適時調高心率輸出,充分滿足生理需求。

生理性起搏術式,幫助維持心臟功能

此外,因應醫學進步,自 2000 年開始電生理學界開始發展新的手術方式——生理性起搏術式。

正常的電氣傳導是從心房傳到心臟中間的房室結,然後經由希氏束(His bundle),再延著左束支、右束支傳向兩邊的心室。賀立婷醫師解釋,過去在置放心律調節器時是將導線放在右心室,所以電氣傳導的方向會和原本的方向不同。

生理性起搏術式正是為了貼近正常的生理狀態而出現。賀立婷醫師說,生理性起搏術式是將導線從右心室放入心室壁中靠近希氏束的位置,達到「希氏束起博」的效果,讓心律調節器發出的電訊號,能夠透過希氏束與左束支、右束支刺激心室收縮。

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生理性起搏技術還能根據患者的狀況調整,針對左束支傳導阻滯,將導線放到靠近左束支的位置,達到「左束支起搏」的功能。

採用生理性起搏術式能讓電流以貼近生理的方式傳導,在改善心搏過緩的同時,也能夠避免左、右心室收縮不同步,比較不會影響心臟本身的功能,避免造成心臟衰竭等併發症。

賀立婷醫師指出,一旦進展為心臟衰竭就不容易逆轉,所以針對已經心臟衰竭的病人,基本上都會盡量考慮採用生理性起搏術式,避免讓心律調節器的電訊號是由右往左傳;至於尚未有心臟衰竭的患者,若採用生理性起搏術式,也能大幅降低未來出現心臟衰竭的機率。

在安裝心律調節器前,醫師都會根據病況與家屬、患者詳細討論,協助選擇合適的手術方式。

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心律調節器能夠幫助患者維持心律,改善症狀與生活品質。賀立婷醫師提醒,即使狀況穩定,也要按時回診,定期檢查心律調節器,確保功能正常。目前已有蠻多心律調節器能提供居家遠端監控的功能,如裝有此功能心律調節器的患者,就能將資料上傳至雲端,若出現異常,醫療團隊也能迅速提醒患者回診。

貼心小提醒

放入心律調節器後,患者要避免接近磁場強大的地方,以免干擾心律調節器的運作。賀立婷醫師說,到醫院做檢查或通過安檢時,請事先告知工作人員。

日常生活中的吹風機、微波爐並不會影響心律調節器。若有任何疑問,都可以向醫療團隊諮詢喔!

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心跳失靈怎麼辦?心律調節器就是心臟的 ABS 防鎖死系統
活躍星系核_96
・2020/02/21 ・2947字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

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文/George Chan│希望從醫工的角度出發,與讀者分享醫材開發背後的巧思。藉由介紹醫材設計的觀點、開發醫材的經驗分享,與整理相關的知識資源,讓大家得知,醫材開發,有跡可循。

人工心律調節器(artificial pacemaker),一般直接叫心律調節器或 pacemaker,是我們植入人體的醫療器材中,最為常見也最為複雜的一種。「常見」在於現代需要心律調節的狀況增多,「複雜」在於要存放在有很多變數的環境,又要保持功能長時間正常運作。

有了這些要求,心律調節器設計上有有什麼要考量的點?

 

心臟的天然調節器:竇房結

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人工心律調節器,就像是心臟的 ABS防鎖死系統

而當竇房結失去功能時,也就是不能正常的調節心律時,能怎麼做?就會需要人工的心律調節器。心律調節器屬於醫療器材,因為是為了輔助、替代竇房結,所以通常是植入心臟後同時用於「監控」與「調節」心律用:當測到較低頻率的心律時,就放電訊號刺激心跳回到正常的心律。

汽車的 ABS 防鎖死系統

Understanding Anti-lock Braking System (ABS) !

那心律調節器又是怎麼運作的?

我們先跳出來看看另外一個情境:通常我們汽車在運行時,遇到緊急狀況要踩剎車,情急之下會把煞車踩得很死,讓我們失去對輪胎的控制、無法轉動方向盤,進而讓車子失控並造成事故。

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直到 20 世紀中期,ABS(Anti-lock Braking System)系統的出現,拯救了許多芸芸眾生。ABS 系統做的事很簡單,就是監控「如果煞車被踩得太死」導致方向盤失去功能,會自動幫我們以一定頻率的釋放煞車,讓我們的方向盤仍能順利運作。

ABS 與心律調節器的異同與洞見

鏡頭拉回,當竇房結失去功用時,就像是鎖死的煞車,而心律調節器就如同 ABS 系統,幫我們「監控」心臟的鎖死狀態並幫忙「調節」心律。在這兩個場景中,我們都看到了用一個外在輔助系統持續監控,讓原本可能發生的緊急狀況(煞車鎖死、心跳極緩等),能被「導回正軌」──控制汽車、維持心跳。

這兩者在情境上極其相似,像是在功能性上,都需要很強調穩定性,也就是感測功能要能持續、穩定順利運作;當需要控制煞車、釋放電流時,能強而有力又順利的做出調整(畢竟是人命攸關)。這也是為什麼如果看在設計上的考量,兩者在設計上有很多可以相互參照的點,之後設計心律調節器卡住時可以去對照看看 ABS。

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The first lithium-iodide cell powered pacemaker. Cardiac Pacemakers Inc. 1972[53]

使用心律調節器的提醒

如果身邊的人有裝心律調節器,除了平常盡量避免直接的電磁干擾(像是拿磁鐵在心臟附近晃),也要記得要請他記錄使用的廠牌與型號,這樣能有效幫助很多後續檢驗的順利。像是在照 MRI 時,先確定心律調節器的材料就很重要,現在有越來越多的調節器可以進入 MRI,不過仍不是所有的。

  1. FDA 通過使用全世界最小心律調節器,嘉惠患有心臟疾病的病
  2. Cardiac Pacemaker
  3. Control Of Heart Rate
  4. Sinus Node Dysfunction
  5. Artificial Cardiac Pacemaker
  6. Hopkinsmedicine — Pacemaker Insertion

(延伸閱讀:讓小心肌聽話! — 自動體外心臟除顫機AED

本文轉載自:Unmet Needs 臨床工程專欄:心跳失靈怎麼辦?心律調節器 Pacemaker——心臟的防鎖死系統(ABS)

「臨床工程專欄」希望從醫工的角度出發,與讀者分享醫材開發背後的巧思。藉由介紹醫材設計的觀點、開發醫材的經驗分享,與整理相關的知識資源,讓大家得知,醫材開發,有跡可循。

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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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「心跳過慢」也要注意!——安裝心律調節器可改善症狀,預防中風、猝死發生
careonline_96
・2022/03/17 ・2114字 ・閱讀時間約 4 分鐘

發現心臟跳得很慢,有關係嗎?

「心跳過慢可分成正常生理現象,或者是疾病導致兩種。」高雄醫學大學附設中和紀念醫院心臟內科蔡維中醫師指出,「一般人若每分鐘心跳小於 60 下,就符合心跳過慢的定義,但若是訓練有素的運動員,心跳也可能會低於每分鐘 60、50 下。」

至於病理性的心跳過慢,原因則可能包括電解質不平衡、酸鹼值不平衡、藥物、心肌梗塞、心肌發炎、病竇症候群、房室傳導阻滯等。

心跳過慢會導致中風、甚至猝死風險增加。蔡維中醫師解釋,當我們把人體想像成一台車子,那心臟就是車子的引擎,身體活動時,心臟必須負責驅動血液循環,提供足夠的血流給各個器官;當心跳變慢時,無法提供足夠的血流給全身使用,就可能會出現虛弱、無力、呼吸困難等症狀。若血流不足發生在腦部時,就會出現頭暈、記憶力、注意力減退等現象,有的人甚至會昏倒,甚至有研究指出心跳過慢與中風有相關性!

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蔡維中醫師強調,「比較危險的心跳過慢,像是房室傳導阻斷,就伴隨猝死的危險,一定要積極治療!」

安裝心律調節器穩定且安全性高,同步減少藥物副作用

根據治療指引,心跳過慢的主要治療方式為安裝心律調節器,蔡維中醫師說,心臟是提供全身血液的重要器官,因此需要穩定且副作用較少的方式來提升心跳,使用口服藥物相對來說其實較不可靠。反而,安裝心律調節器可以持續監測心跳,當心跳太慢時,心律調節器就會及時作用,刺激心臟跳動,讓心跳維持在正常的速度,是較可靠、安全的治療方式。

臨床上會從症狀與風險兩方面進行考量,產生四種排列組合,蔡維中醫師分析,只要是高風險的心搏過慢,就會建議病人積極考慮裝心律調節器,舉例來說,有些老人家在睡覺時,會出現很危險的心臟傳導阻滯,雖然沒有症狀,但就有可能造成猝死。此外,就算是低風險者,但若有症狀,也可考慮安裝心律調節器,讓症狀得以改善,提升生活品質。

安裝心律調節器還有一個優點,就是不需要再服用使心跳加速的藥物,可降低因刺激心跳加速的藥物造成其他心律不整的風險與避免藥物副作用。

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挑選「智能速率」心律調節器——身心變化都能及時偵測,治療效果佳

正常心臟會根據生理、心理變化改變心跳速率,因此心律調節器也朝著更人性化的方向進步。蔡維中醫師解釋,傳統心律調節器只能依照設定的速率運作或根據身體震動來調整速度,而最新型的「智能速率」心律調節器能夠偵測心肌電阻抗,精準評估心臟對於自律神經的反射與需求,更聰明、人性化地適時調整心跳速度。

「智能速率」心律調節器可以偵測當下自律神經的狀態,幫病人調控最符合自然心臟輸出的心跳速率。蔡維中醫師說明,正常情況下,心跳會由自律神經調控,例如在靜坐休息、心情平靜時,就會調低心跳速率,在運動、心情緊張時,則調高心跳速率。傳統節律器無法做到,但「智能速率」心律調節器就可以做到近似正常的自律神經的調整,達成更精確、更符合正常生理狀態的治療目標。

同時,傳統心律調節器大多沒有遠端功能,因此只有在病人回門診追蹤時,才能知道心跳的狀態,但「智能速率」心律調節器透過其遠端連線功能,即可改善此不足。蔡維中醫師說,心律調節器若具有遠端功能,再搭配類似基地台的儀器,就可以及時跟心律調節器連線,在雲端獲取數據,因此若偵測到特殊心律不整等狀況,醫療團隊就可以提早發現,即時因應,大幅提高安全性。

如果碰到類似這次新冠肺炎疫情的情形,具備遠端功能的心律調節器,還可以減少回診到醫的次數,讓醫療團隊跟患者都能減輕負擔。

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此外,心律調節器仰賴電池運作,電量耗盡時便需要再次手術更換。蔡維中醫師表示,「智能速率」心律調節器的使用年限會較傳統型來的久,可減少當心律調節器電量耗盡時需再次接受置換手術的次數,生活品質更好。

「智能速率」心律調節器可進行核磁共振 務必提前告知醫師

若接近較高的電場、磁場時,需要非常小心,例如核磁共振檢查時,傳統節律器可能會有風險,無法進行。但「智能速率」心律調節器因為有經過特殊設計,所以病患可以接受核磁共振掃描,就醫時請務必主動告知。

因為心律調節器會安裝在鎖骨下方的胸壁前面,故患者應盡量避免手臂過大範圍的活動,也不要將手機放在胸前口袋。蔡維中醫師叮嚀,因為具有金屬成分,在過海關、安檢、防盜門的時候,也建議可主動告知安檢人員。

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