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心智完全正常的人也可能有「幻覺」?那些關於幻覺研究的濫觴——《大腦不思議》

方寸文創_96
・2023/02/22 ・2400字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 作者/汪漢澄
  • 繪者/宋明憲

不同的人,或說不同群體的人,面對同一個不尋常的現象,經常會做出不同的解讀,解讀的方式則往往取決於個別的文化背景以及個人想像。

比方說,有人說他老是看到一些別人看不到的東西,像是有白衣女在空中飄來飄去,或別人的身上輻射出彩色光芒,在早期的社會中,這人很有可能就會被帶到廟觀裡燒香收驚,或是被認為具有「陰陽眼」的天賦,可以協助別人「跨界溝通」。

然而在另外一些文化裡,類似的事件卻能夠觸發科學家長期的想像以及研究。

兩百多年前的幻覺紀錄

十八世紀,在日內瓦共和國(今屬瑞士)有一位很傑出的博物學者兼哲學家夏勒.波內[註1]。他本身是法學博士,卻一輩子都從事熱愛的科學、哲學研究跟寫作,並且成果斐然。他創造了葉序(phyllotaxis,植物葉子的排列方式)這個植物分類系統,發現了一些昆蟲的單性生殖現象,觀察到毛毛蟲與蝴蝶是通過小氣孔來呼吸;他更是第一個在生物學中使用「演化」(evolution)這個詞,還首先提出了地球史學中的生物大滅絕理論。

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夏勒.波內及其動植物研究。圖/方寸文創出版《大腦不思議

夏勒.波內在 1760 年的著作《關於心智體系的分析研究》(Essai Analytique sur les Facultés de l’Ame)中,記錄了過去沒有人描述過的特別病例,病人就是波內八十七歲的祖父。

這位老紳士身體不錯,行動如常,神智清明,但因為兩眼患有嚴重白內障,幾乎全盲。老人雖然看不見外界的任何東西,眼前卻時不時浮現一些影像,例如男人與女人、鳥、馬車、房子、掛毯、鷹架等等,非常生動。老先生說這些東西倏忽而來,倏忽而去,時遠時近,時大時小,動來動去,變幻無常,但都非常逼真,就跟眼前真的有這些東西一樣。雖然影像真假難辨,老先生卻心裡雪亮,明白那些都只是幻覺,絕不會把它們當成是真的。

夏勒.波內在書中提出自己對這一奇特症狀的高明解讀:

這一切的一切,應該都存在於與視覺有關的那一部分大腦之中。不難想像,有某種身體的因素,牽動了我們心智中某些敏感的纖維,就是我們平常看到物體時所牽動的那些纖維,以致產生了可以亂真的物體形象。但只要其他負責思考的那部分纖維沒有被牽動,我們的心智就不會搞不清這些影像的真假了。

兩百多年前,沒有醫學專業背景的夏勒.波內,首度對人的「視幻覺」這一奇特現象提出了科學解釋。

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當然,視幻覺與聽幻覺這些「無中生有」的症狀,在精神病患者或是失智症老人身上是很常見的,古已有之。而人們(包括醫師)在過去也很自然地接受這類病人會看到一些不存在的東西,聽到一些不存在的聲音。畢竟病人的神智是有問題的,不是嗎?

然而夏勒.波內確知自己的祖父只有視力缺損,神智與精神狀況是完全正常的,正是這一點,讓波內這位愛智者開始思索「幻覺」的本質。可惜從那之後,波內的觀察與想法沒能受到世人的關注,被忽略了一百多年之久。

不請自來的視覺訊息

同樣居住在日內瓦,但比夏勒.波內晚了超過一個半世紀的瑞士神經兼精神科醫師喬治.德.莫西爾[註2],在視幻覺的研究方面很有建樹,診治過不少有視幻覺的病患。他十分佩服前輩老鄉夏勒.波內當初的創見,所以就在一九六七年發表的論文當中,把這種「智能與精神正常,但因眼疾導致視覺障礙的人所產生的複雜視幻覺」命名為「夏勒.波內症候群」,以茲追念前賢。

莫西爾在論文中寫道:

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視幻覺絕不能單用視覺的減少來解釋,它一定是因為大腦的變化而產生。

從那時開始,這個從夏勒.波內以來一脈相承的看法,就被科學界廣泛接受了。

喪失視力的人竟可以看到生動逼真的視幻覺。圖/方寸文創出版《大腦不思議

人們一旦開始留意夏勒.波內症候群這個奇特的現象,就發現它其實並不罕見,甚至可以說相當普遍。後來的學者統計,在年長族群的視覺障礙,尤其是因為視網膜的中央凹(fovea)處的病變所導致者,有 10% 以上(甚至有人認為高達 40%)會出現視幻覺。視網膜的中央凹負責視野的中心區,也就是看得最清晰、對我們的視力最重要的部分。此處的病變會讓患者的中央視野看不見,但位於視野周邊的景物則相對看得比較清楚。

視網膜病變好發於上了年紀的人,其中又有不低的比例會產生夏勒.波內症候群,可想而知,各行各業的人都有機會得到這毛病,醫師與學者也不例外。

澳洲的傑出神經生理學家波克[註3],自己就得了視網膜病變引起的夏勒.波內症候群,他以他的第一手經驗,詳細記錄自己的病程以及視幻覺的內容,還把它們描繪出來,並提出對這種幻覺的理論,寫成很有分量的論文,於 2002 年發表。波克認為夏勒.波內症候群的產生,是來自於腦部視覺相關皮質的「傳入阻滯」(deafferentation)——意思就是說,正常應該由視網膜經過視神經而傳到大腦的視覺訊號,現在因眼睛生病沒傳進來,那麼本來時時刻刻都等著接收這些電訊號的視覺相關皮質,就會感到十分空虛而作怪起來。它的神經細胞興奮度提高,無中生有,自發性發出視覺訊號,讓患者以為自己看到了東西。

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註解

  1. 夏勒.波內(Charles Bonnet,1720‒1793):日內瓦博物學家,首將演化概念納入生物學範疇。
  2. 喬治.德.莫西爾(Georges de Morsier,1894‒1982):瑞士神經兼精神科醫師,以研究視幻覺而知名。
  3. 大衛.波克(David Burke):澳洲神經生理學家。

——本書摘自《大腦不思議》,2022 年 12 月,方寸文創出版,未經同意請勿轉載。

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伺服器過熱危機!液冷與 3D VC 技術如何拯救高效運算?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/11 ・3194字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 高柏科技 合作,泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達(NVIDIA)、Google、微軟,甚至是 Meta 的存在,究竟是什麼?答案或許並非更強大的 AI,也不是更高速的晶片,而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初,搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機,傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題,但這場「科技 vs. 熱」的對決,才剛剛開始。 

不僅僅是輝達,微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中,希望藉由洋流降溫;而更激進的做法,則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中,來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

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但這些方法真的有效嗎?安全嗎?從大型數據中心到你手上的手機,散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技,一同看看如何用科學破解這場高溫危機!

運算=發熱?為何電腦必然會發熱?

為什麼電腦在運算時溫度會升高呢? 圖/unsplash

這並非新問題,1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時,就提出了「蘭道爾原理」(Landauer Principle),他根據熱力學提出,當進行計算或訊息處理時,即便是理論上最有效率的電腦,還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失,系統的熵就會上升,而隨著熵的增加,也會產生熱能。

換句話說,當計算是不可逆的時候,就像產品無法回收再利用,而是進到垃圾場燒掉一樣,會產生許多廢熱。

要解決問題,得用科學方法。在一個系統中,我們通常以「熱設計功耗」(TDP,Thermal Design Power)來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說,TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量,通常以瓦特(W)為單位。也就是說,TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP,例如AMD的CPU 9950X,TDP是170W,GeForce RTX 5090則高達575W,伺服器用的晶片,則可能動輒千瓦以上。

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散熱不僅是AI伺服器的問題,電動車、儲能設備、甚至低軌衛星,都需要高效散熱技術,這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料(TIM)」:提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡,散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料,而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中,晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合,表面多少會有細微間隙,而這些縫隙如果藏了空氣,就會變成「隔熱層」,阻礙熱傳導。

為了解決這個問題,需要一種關鍵材料,導熱介面材料(TIM,Thermal Interface Material)。它的任務就是填補這些縫隙,讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」,即使主線有再多車道,如果匝道堵住了,車流還是無法順利進入高速公路。同樣地,如果 TIM 的導熱效果不好,熱量就會卡在晶片與散熱片之間,導致散熱效率下降。

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那麼,要怎麼提升 TIM 的效能呢?很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁,若要更高效的散熱材料,則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成:高導熱粉末(如金屬或陶瓷粉末)與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好,盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了,受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸,高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後,會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題,高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」,說是凝膠,但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄,比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK,到這裡,「匝道」的問題解決了,接下來的問題是:這條散熱高速公路該怎麼設計?你會選擇氣冷、水冷,還是更先進的浸沒式散熱呢?

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液冷與 3D VC 散熱技術:未來高效散熱方案解析

除了風扇之外,目前還有哪些方法可以幫助電腦快速散熱呢?圖/unsplash

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量,也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限,因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷,熱量在經過 TIM 後進入水冷頭,水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好,且增加的體積不大。唯一需要注意的是,萬一元件損壞,可能會因為漏液而損害其他元件,且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮,可以考慮另一種方案,「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義,就是把均溫板層層疊起來,變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板,原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」,直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中,會放入容易汽化的工作流體,當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化,當熱量被帶走,汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法,最大的特點是:導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻,不會有熱都聚集在入口(熱源處)的情況,能更有效降溫。

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整個 3DVC 的設計,是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯,能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC,就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是,工作流體移動的過程經過設計,因此不用插電,成本僅有水冷的十分之一。但相對的,因為是被動式散熱,其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC,高柏科技一直致力於不斷創新,並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積,高柏科技開發了6項專利技術,涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後,均溫板不僅保有高導熱性,還增強了結構強度,顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步,有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術,將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中,許多冷卻液會選擇沸點較低的物質,因此就像均溫板一樣,可以透過汽化來吸收掉大量的熱,形成泡泡向上浮,達到快速散熱的效果。

然而,因為水會導電,因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些,但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時,很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS,這是一種永久污染物,會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液,例如礦物油、其他油品,又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

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另外,把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等,都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證,相信很快就能推出更強大的散熱模組。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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精神個案系列:如何區別「附體」跟「恐慌」?
胡中行_96
・2023/07/17 ・1793字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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約莫 30 年前,家庭經濟艱困,這名新加坡華人婦女選擇墮胎。固然有丈夫支持,仍深感愧疚羞恥。術後,她「聽到」誦經,並「看見」床舖上腐屍橫臥。[1]

圖/Nicate Lee on Unsplash

症狀再現

2017 年,婦人覺得整週被惡靈騷擾,腎臟切除術(nephrectomy)只得延期。後來在 2018 年的手術期間和之後,她分別接受兩種鴉片類藥物(opioids)止痛,卻導致不由自主的過動症狀。同時,繚繞的梵音與陳列的死屍,再次出現長達一個禮拜。她的腦電波圖及腦部核磁共振結果正常。投以具鎮靜效果的苯二氮平類藥物(benzodiazepines),兩週後外顯症狀消失並出院,但繼續用藥。此外,她術後情緒低落,有輕生的念頭,被診斷為重度憂鬱症(major depressive disorder),因此吃了兩年的選擇性血清素再吸收抑制劑(selective serotonin reuptake inhibitors)。[1]

自殺防治專線
 衛生福利部安心專線 1925
 生命線協談專線 1995
 張老師輔導專線 1980

2021 年,雷同的非自主性症狀重現:每日 2、3 回,胸口一股寒氣朝四肢擴散,再轉成刺痛。又哭又笑,尖叫、顫抖,手舞足蹈。幾分鐘至 1 小時下來,發汗疲憊。時年 62 歲的婦人,不禁憂心未來的日子如何是好。[1]

4天後,在新加坡中央醫院(Singapore General Hospital)的急診室裡,婦人再次發作。肌肉注射一劑抗精神病藥物,沒幾分鐘,她就坐直身子,為自己的行為道歉。然而問診未及 10 分鐘,便再度失控。這回經靜脈打了苯二氮平類藥物,數分鐘內,又恢復鎮靜。[1]

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新加坡中央醫院。圖/Jaytothez on Wikimedia Commons(CC BY-SA 3.0)

鑑別診斷

負責診療此婦人的精神科醫師認為,如果一個人著魔般地附體出神(possession trance),就要從心理諮商和心理治療,瞭解壓力來源,並學習調適;倘若罹患恐慌症(panic disorder),則可以再加上投藥。第一線的藥物,正是她之前手術後服用的選擇性血清素再吸收抑制劑,還有苯二氮平類藥物。理論說來簡單,偏偏兩種精神狀態,均會在壓力下的生氣和挫折時被觸發,症狀又有相似之處,診斷可得仔細鑑別。[1][註]

恐慌症

剛入院時,婦人的生命徵象、血液、腦部斷層掃描、腦電波圖、神經功能;以及外表、情緒、表情、行為、言語、思考和感知等,精神狀態檢查(mental state examination)的項目都正常。不過住院期間,她已被病症折磨到想自盡。婦人告訴醫師,這些異狀起因於惡靈纏身。[1]

在新加坡,22% 的華裔精神病患,將違常的思維與舉止,歸咎靈異附體:其中 40% 幻聽;32.7% 幻視。所以就是來者自稱能聽天音、見鬼神,精神科醫師想必都如禪佛入定,處變不驚。何況宗教信仰與精神醫學重疊的案例,並非當地獨有。比方說,有個 19 歲的突尼西亞裔義大利女子,描述《可蘭經》裡提到的那種精靈,侵入自己的身心。她被視為罹患恐慌症,施以選擇性血清素再吸收抑制劑,偕同心理諮商和心理治療後,情況便順利改善。[1]

新加坡中央醫院的精神科醫師,盤點著婦人的症狀:流汗、顫抖、發寒、胸口不適、感覺異常,以及害怕失控。《精神疾病診斷與統計手冊》第 5 版中,恐慌症全數 13 種症狀,她就有 6 種。雖然墮胎與腎臟切除術的創傷經驗,有機會觸發中邪般的解離症狀;但是婦人意識清醒,未曾浮現其他人格,也無記憶斷片的現象。至於情緒不佳,主要是受到這些經驗的影響,倒不是本來就深陷低潮。換句話說,既非附體出神,也不是伴隨精神病特徵的重度憂鬱症,而是帶有文化特色的恐慌症[1]

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婦人在對症下藥,且病情穩定後出院。她計劃一邊服藥;一邊尋求民間信仰的傳統諮商。基於文獻指出宗教活動有助預後,醫師亦樂見雙軌並行。[1]

  

備註

原個案報告使用的「附體」(possession)和「出神」(trance)二詞,[1]既有宗教意味;亦可指稱精神醫學中的附體出神障礙(possession trance disorder)。比起該醫師提到的恐慌症,附體出神障礙其實跟解離性身份障礙(dissociative identity disorder),更加相似。[2]相關案例請見:〈精神個案系列:發瘋、中邪,還是通靈?

  1. Khoe HCH, Gudi A. (2022) ‘Case Report: An Atypical Presentation of Panic Disorder Masquerading as Possession Trance’. Frontiers in Psychiatry, 12:819375.
  2. Pietkiewicz IJ, Kłosińska U, Tomalski R. (2022) ‘Trapped Between Theological and Medical Notions of Possession: A Case of Possession Trance Disorder With a 3-Year Follow-Up’. Frontiers in Psychiatry, 13:891859.
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胡中行_96
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精神個案系列:外遇私刑,幻肢勃起
胡中行_96
・2023/05/22 ・1607字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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他外遇,便被老婆私刑去勢。先送蘇托莫醫師綜合醫院(Dr. Soetomo General Hospital)急診室,經歷二次泌尿科手術,並數度造訪精神科門診,療程可謂一波多折。根據個案報告作者耐人尋味的描述,這名 35 歲的印尼男子沒有報案,夫妻也未對簿公堂,「所以感情堪稱和睦」。且不論該說法是否合理,因為此處罪證確鑿,兇嫌坦承犯案,又無法律訴訟,[1]實說用不上鑑識科學。因此,本故事歸類在精神個案系列,關懷男子受創的心靈。(延伸閱讀:〈鑑識故事系列:命根子沒了?!狗咬或自宮?〉)

印尼蘇托莫醫師綜合醫院。圖/Unknown author on Wikimedia Commons(GFDL 1.2)

幻肢勃起

正常狀況下,腦部能透過神經系統,感受陰莖的狀態。[2]現在接收感官訊號的要道斷了,必須及時搶修。泌尿科事先告知男子,倘若陰莖重接術(penile reimplantation)失敗或感染,裝回去的部份得再切掉。復原期間,正養精蓄銳的腦部特定皮質迴路,不曉得受到何方刺激,竟迎來天大的驚喜:術後 2 天,男子立刻「察覺」勃起功能滿血回歸,對結果萬分滿意。無功不受祿的泌尿科醫師,深知就是華陀再世,亦無此神力,不禁懷疑男子經歷了幻肢勃起(phantom erection),[1]這種觸幻覺(tactile hallucination)。[3]隔日,便將他轉診。[1]

過去美國也曾有類似病例:一個男人在 44 歲移除陰莖。64 歲時告訴醫師,自己 20 年來一直有逼真的幻肢勃起。逝去的器官平常缺乏存在感,但若有漂亮女孩路過,便活躍到他得親眼確認是不是誤會了什麼。不過,醫師似乎未採取任何行動。[3]

調適障礙症

精神科初診時,印尼男子抱怨陰莖疼痛,心情略受影響。除此之外,他的口語、思路,以及認知人、時、地的定向力等都正常,而且當下沒有幻覺。然而 3 天後,他開始煩惱手術是否失敗。精神科醫師認為男子得了伴隨焦慮與憂鬱情緒的調適障礙症(adjustment disorder with mixed anxiety & depressed mood),並提出下列建議:[1]

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  • 婚姻諮商:這是一種協助改善伴侶關係的心理治療,著重於兩人之間的性愛、溝通、問題處理與衝突平息等。對此個案來說,還要面對下體受創所帶來的衝擊等挑戰。[1]
  • 支持性心理治療:幫助病患及配偶調適手術造成的心理影響。[1]
  • 家庭心理教育:使病患和伴侶瞭解診斷,以及相應的治療選項和調適方法。[1]
  • 放鬆技巧:教導病患如何放鬆,並調節自己的情緒。[1]
  • 精神藥物學:每天早晨口服抗憂鬱劑fluoxetine。[1]

幻肢疼痛

過沒幾天,精神尚不穩定的男子,因組織壞死(照片),同意接受陰莖切除術(penectomy)。命根子沒了,他卻依然「感覺」到那裡的痛楚,甚至以為是縫線脫落所致。這種幻肢疼痛(phantom limb pain),通常發生在截肢手術後的頭幾日。[1]殘肢的神經過度亢奮,並長出神經瘤(neuromas);脊髓在中央敏感化(central sensitisation)的過程中,增加神經活動,擴大感受範圍,變得異常敏感;腦部則進行皮質重組(cortical reorganisation),讓對應斷肢原處的皮質,改為負責鄰近部位,於是殘肢的痛覺可能轉移到不復存在的斷肢,也就是幻肢上。[4]

精神科回診時,男子心情奇差,只想盡快痊癒復工。醫師見他病況惡化,就更強調持續治療的重要性;並透過婚姻諮商,協助他們夫妻學習彼此忍讓,重建關係。同時,處方調整為具有止痛和抗憂鬱效果的 amitriptyline;以及抗焦慮的 clobazam。一個半月後,男子在老婆的陪同下回到診間。他向精神科醫師表示,自己已經好轉,並逐漸接受現況。[1]

  

  1. Arizona P, Yulianti E, Fithriyah I. (2023) ‘Psychiatric Approach in Phantom Erection Postpenectomy Patient’. Case Reports in Psychiatry, 4113455.
  2. Shindel AW. (MAY 2022) ‘Erectile Dysfunction’. UCSF Health, University of California San Francisco.
  3. Fisher CM. (1999) ‘Phantom Erection After Amputation of Penis. Case Description And Review of The Relevant Literature on Phantoms’. Canadian Journal of Neurological Sciences, 26(1):53-6.
  4. Hanyu-Deutmeyer AA, Cascella M, Varacallo M. (04 SEP 2022) ‘Phantom Limb Pain’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
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胡中行_96
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