達文西機械手臂提升心臟手術，減少術後疼痛、縮短恢復期

本文由 高柏科技 合作，泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時，曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏，那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓，引來眾多師生抗議。

「從此以後，我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中，帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言：在理論模型中，氨是太空熱控系統的理想介質；但在現實的辦公大樓裡，它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯，但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險，以及必須為後果負責的工程師。

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ，曾任職於美國 OAO 工程部熱流組，深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球，他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心：當晶片運算速度無止境攀升，那股伴隨而生的熱，究竟該往哪裡去？

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗，彷彿進步毫無邊界。然而，每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化，一旦設備過熱，系統便會降頻保護。在物理現實面前，再動聽的發表會敘事也必須低頭。

回顧個人電腦發展早期，晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後，鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級，其實更像是對空間的極限勒索：晶片功率翻倍，發熱源的面積卻沒變大，機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出，散熱設計的核心只有三要素：功率、熱源面積與空間限制。他舉例，在標準的 1U 機箱中，若發熱面積約為三十乘三十毫米，氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數，而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於，風扇轉速提升的背後，是噪音、電力損耗與空間占用。

因此，「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫，而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱，卻也將新的挑戰帶入機房：漏液風險、流道堵塞、材料相容性，以及維運時的難度。工程的進步，本質上鮮少是徹底消滅問題，更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的，不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人，是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中，沒有空氣能讓風扇製造對流；受光面溫度破百度，陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射，以及熱管與環路型熱管（LHP）來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱，冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力：在他設定的特定條件下，實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能；但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變，移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦（kW）。他強調「每秒」的觀念，因為散熱談的是動態流動速率，而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此，太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度，偏好無馬達幫浦的被動式設計；但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度，往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒：技術是否「先進」，與它是否「適合」當下的場景，始終是兩回事。

好論文，為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」，而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作，還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據，在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時，也曾遇過實驗數據無法複製，或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠，而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝，高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」，每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作，並指派專業人才在過程中持續微調、校正，確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測，但由於儀器預設以「水」校正，換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算，卻發現缺乏重複性，數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面，改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證，才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號，而在於那段不夠優雅的挫折：假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻，企業需要的不只是會算數的人才，而是能洞察研究何時「走鐘」，並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

林唯耕坦言，過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」，進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽，卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計，若無法穩定生產或贏得客戶信任，也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案，誰來負責出貨？

訪談尾聲，主持人國威提出了一個時代難題：假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計，企業該選擇全面擁抱 AI 的速度，還是保留緩慢但穩定的工程驗證，以規避潛在的失效風險？

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是：兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案；但工程師仍須實作原型，進行嚴苛的性能與可靠度測試，最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺，而是基於一項事實：AI 的資料庫裡，通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節，且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代，最稀缺的未必是熟練下指令（Prompt）的人，而是具備這種能力的人：能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來，並且願意為最終的量產品質負起責任。

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中，雲端是由龐大的機房架構而成，裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張，都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值，就是不讓這筆物理帳單，被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

• 作者／照護線上編輯部
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「那是位年輕男性，身材又瘦又高，就是常見的先天性疾病馬凡氏症候群。」林口長庚醫院心臟血管外科主任陳紹緯教授表示，「有一天，患者因為急性劇烈胸痛被送到急診室，檢查發現是A型主動脈剝離，且合併嚴重的主動脈瓣逆流。」

A型主動脈剝離的進展快速，且死亡率很高。陳紹緯教授指出，確定診斷後，便替患者安排緊急手術，進行高複雜度主動脈根部重建手術，又叫「班氏手術」。術中會切除病變的主動脈瓣與升主動脈根部，然後植入一段帶有人工瓣膜的人工血管，再將冠狀動脈重新縫合至人工血管側壁。術後患者順利恢復，目前仍在門診追蹤治療。

主動脈瓣位於左心室與主動脈之間，能夠幫助維持血流的方向。當左心室收縮時，主動脈瓣開啟，當左心室舒張時，主動脈瓣關閉。倘若主動脈瓣無法完全關閉，便會出現主動脈瓣逆流。

主動脈瓣逆流的症狀與心臟衰竭類似，常見表現包括心悸、胸悶、頭暈、疲累、活動易喘、下肢水腫等。

造成主動脈瓣逆流的原因包括感染性心內膜炎、瓣膜退化性變化等。陳紹緯教授指出，在台灣，主動脈瓣逆流常與主動脈瘤或主動脈剝離有關。主動脈瘤會使主動脈根部擴大，讓主動脈瓣無法完全閉合。

心臟超音波可以評估主動脈瓣逆流的嚴重程度，包括逆流束面積、左心室擴大程度與收縮功能。通常在主動脈瓣逆流達到重度且合併症狀或左心室功能受損時，會考慮進行主動脈瓣置換手術或其他介入性治療。

主動脈瓣人工瓣膜有何差異？

若主動脈瓣逆流的原因為單純瓣膜病變（如瓣葉鈣化、退化或感染），治療方式是採用主動脈瓣置換術，人工瓣膜的選擇包括機械瓣膜與生物瓣膜。

機械瓣膜的耐久性高，大部分可終身使用，不過患者需終身服用抗凝血劑。陳紹緯教授說，生物瓣膜（例如牛心組織瓣膜、豬心組織瓣膜）不需因為瓣膜因素終身服用抗凝血劑，可避免藥物帶來的風險，並維持良好的生活品質，但是使用年限較機械瓣膜短，未來可能需要再次更換人工瓣膜。

臨床上，一般會建議年紀較輕的患者使用機械瓣膜，而50歲以上的患者可考慮使用生物瓣膜。陳紹緯教授說，請患者和家屬在術前與醫師詳細討論，共同選擇合適的人工瓣膜。

高複雜度主動脈根部重建-「班氏手術」步驟解析

假使主動脈瓣逆流合併主動脈根部擴張、主動脈瘤或主動脈剝離，則需進行主動脈根部重建–班氏手術（Bentall Procedure）。

主動脈根部的解剖構造較複雜，且有負責供應心肌血流的冠狀動脈。陳紹緯教授解釋，班氏手術是一種複合式主動脈根部重建手術，醫師會先切除病變的主動脈瓣與升主動脈根部，植入一段帶有人工瓣膜的人工血管，再將冠狀動脈重新縫合至人工血管側壁，屬於高複雜度心臟外科手術。

如果主動脈瓣本身沒有嚴重的病變，單純是因為主動脈擴大而造成主動脈瓣逆流，在主動脈手術經驗豐富的團隊可考慮保留瓣膜作大衛氏手術 （David Procedure），病患可進一步和心臟外科醫師討論。

隨著導管治療技術的進步，目前台灣也有針對主動脈瓣逆流的經導管主動脈瓣置換術正在進行臨床試驗。陳紹緯教授說，由於主動脈瓣逆流患者可能缺乏鈣化結構，導管瓣膜較難固定，是需要克服的挑戰，希望未來能夠造福更多的患者！

筆記重點整理

● 主動脈瓣逆流的症狀與心臟衰竭類似，常見表現包括心悸、胸悶、頭暈、疲累、活動易喘、下肢水腫等。

● 造成主動脈瓣逆流的原因包括感染性心內膜炎、瓣膜退化性變化等。在台灣，主動脈瓣逆流常與主動脈瘤或主動脈剝離有關。主動脈瘤會使主動脈根部擴大，讓主動脈瓣無法完全閉合。

● 若主動脈瓣逆流的原因為單純瓣膜病變（如瓣葉鈣化、退化或感染），治療方式是採用主動脈瓣置換術，人工瓣膜的選擇包括機械瓣膜與生物瓣膜。機械瓣膜的耐久性高，大部分可終身使用，不過患者需終身服用抗凝血劑。生物瓣膜不需因為瓣膜因素終身服用抗凝血劑，可避免藥物帶來的風險，並維持良好的生活品質，但是使用年限較機械瓣膜短，未來可能需要再次更換人工瓣膜。

● 假使主動脈瓣逆流合併主動脈根部擴張、主動脈瘤或主動脈剝離，則需進行主動脈根部重建–「班氏手術」班氏手術是一種複合式主動脈根部重建手術，醫師會先切除病變的主動脈瓣與升主動脈根部，植入一段帶有人工瓣膜的人工血管，再將冠狀動脈重新縫合至人工血管側壁，屬於高複雜度心臟外科手術。

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提問：請問主動脈瓣狹窄可能出現哪些症狀？

陳紹緯醫師：主動脈瓣狹窄大部分的原因，是老化造成心臟瓣膜打不開，如果心臟瓣膜打不開，心臟的血液就沒有辦法有效送到全身，血液沒有辦法送到全身之後，可能會有心臟衰竭的症狀。血液無法送到心臟的冠狀動脈，病人會有胸悶的症狀，有的病人會昏倒，甚至猝死來作為表現。

提問：請問主動脈瓣狹窄該如何治療？

陳紹緯醫師：主動脈瓣狹窄經過心臟超音波確認為重度之後，病人如果有症狀，建議儘速治療。 如果沒有得到治療，病人一般的壽命平均約兩年左右。目前治療的方式主要分為兩大類，第一類是傳統開胸心臟手術，第二類是微創經導管瓣膜置換手術。

提問：請問傳統主動脈瓣置換手術有何優點？

陳紹緯醫師：傳統主動脈瓣置換手術的進行方式如下，首先必須將病人的胸骨打開，建立人工心肺機體外循環，暫時取代心臟的功能，再將心臟打開，舊的主動脈瓣切除，再植入新的人工瓣膜，之後，我們再脫離人工心肺機，完成整個手術。此項手術已經有多年的歷史及經驗，目前長期手術的結果都相當良好，大部分的病人也可以在低風險的狀況下完成外科主動脈瓣置換手術。

提問：請問經導管主動脈瓣置換術有何優點？

陳紹緯醫師：藉由先進的科技，我們將瓣膜壓縮在導管裡面。首先，病人大部分可以藉由局部麻醉的方式，以打針方式進行。藉由先進的影像系統定位，我們將瓣膜置換於原先退化的病灶，將其撐開之後將瓣膜植入。由於心臟不用停止，沒有傷口，病人恢復比較快，也可以有效降低高風險病人的手術危險。

提問：請問什麼是兩瓣型主動脈瓣？

陳紹緯醫師：主動脈瓣狹窄好發的病人，原則上分為兩大族群。第一類是屬於老年族群，這群病人就是由於年紀到了，瓣膜使用的年限已到，而老化、鈣化造成狹窄，通常病人八、九十歲。這一類的病人執行經導管主動脈瓣置換手術，對於病人可以降低風險，也可以得到比較好的恢復。另外一類的病人他的瓣膜是先天性就有一些異常，正常的主動脈瓣有三片瓣葉，然而有1%到2%的病人，先天性瓣葉就少了一片，在兩個瓣葉的狀況下，這些病人的瓣膜會提早退化，大部分的病人會在50歲到60歲之間就發病，這類病人由於發病時間較早，一般我們會建議傳統的外科瓣膜置換手術。原因之一，是因為這些瓣膜置換手術完的病人，他能用外科瓣膜得到比較好的長期耐用性。第二，這些病人常常在主動脈上會有一些病灶，包括了主動脈瘤，在一次手術中可以進行主動脈瓣置換以及主動脈瘤的修補。

提問：請問人工瓣膜有哪些種類？

陳紹緯醫師：原則上分為兩大類，第一類是金屬瓣膜，第二類是生物瓣膜。金屬瓣膜的好處就是它相當耐用，它的問題主要是因為這個金屬的材質放在人體內會容易產生血栓，所以病人必須要終身服用抗凝血劑。第二類型是生物瓣膜，生物瓣膜有不同的材質，包括了牛的瓣膜或是豬的瓣膜，它的好處是使用這類的瓣膜不用終身服用抗凝血劑，它的壞處是這些瓣膜由於是動物組織做成的，放在體內會容易排斥，造成退化，一般視材質的不同，10年到20年可能要再次進行手術。

提問：請問什麼是經導管瓣中瓣手術？

陳紹緯醫師：生物瓣一般會有使用年限，正常的使用下在10年、20年之後這個生物瓣膜的材質會退化。我們可以利用外面的金屬框架植入經導管瓣膜，這樣的手術可以在局部麻醉、不插管的狀況下執行。我們藉由鼠蹊部的傷口打針的方式，將瓣膜運送進原來退化的生物瓣膜內，將生物瓣膜撐開，再植入一個新的導管瓣膜。藉由心臟不停止沒有傷口的方式下，對病人進行二次手術，可以有效降低手術的風險以及增進手術後的恢復。

陳紹緯醫師：主動脈瓣狹窄經過心臟超音波確認為重度之後，病人如果有症狀，建議儘速治療。原則上身體狀況較佳、年紀較輕的病人，建議傳統外科瓣膜置換手術，可以得到較佳的長期結果，也可以將其他疾病在同一次手術中一起處理。經導管瓣膜置換手術適用於高齡、高風險病人，可以藉由新技術來降低手術風險，增進手術後的恢復。建議病人和主治醫師做詳細的討論，根據病人自身的病情，選擇最適合的治療方式。

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