血流不順、胸悶氣喘，最常見的心臟疾病——主動脈瓣膜狹窄

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《主動脈瓣狹窄恐導致猝死！經導管主動脈瓣膜置換術TAVI解析，心臟血管外科醫師圖文懶人包》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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「有位 70 多歲女士，因為在家裡昏厥而被送到急診室，檢查發現有嚴重的主動脈瓣膜狹窄，建議動手術治療。」林口長庚醫院心臟血管外科主任陳紹緯教授表示，「因為患者有多種慢性病，身體狀況較差，家屬相當擔心手術伴隨的風險。」

經過討論後，患者選擇接受經導管主動脈瓣膜置換術（TAVI），利用導管置放生物組織人工瓣膜取代硬化狹窄的主動脈瓣。陳紹緯教授說，經導管主動脈瓣膜置換術的傷口較小、手術時間較短、失血量較少、術後疼痛較少，幫助患者較快恢復，並順利出院，目前持續在門診追蹤治療。

主動脈瓣膜狹窄是指主動脈瓣膜因增厚、鈣化或變硬而無法完全開啟，造成血流受阻，進而導致心臟負擔逐漸加重。陳紹緯教授指出，當主動脈出口越來越狹窄，患者若不及時接受適當治療，可能導致心臟衰竭，甚至有猝死風險。

主動脈瓣膜狹窄的危險因子包括高齡、高血壓、高血脂、先天性心臟病、慢性腎臟疾病等。陳紹緯教授說，初期的主動脈瓣膜狹窄沒有明顯症狀，患者通常沒有自覺。

隨著狹窄惡化，患者可能出現胸悶、胸痛、呼吸困難、暈厥、頭暈等症狀。陳紹緯教授說，當瓣膜狹窄嚴重，心臟持續超負荷運作，將導致心臟衰竭，一旦出現心臟衰竭症狀，患者平均存活期只有2年。

積極治療，才能保存心臟功能

針對主動脈瓣膜狹窄，治療方式包括藥物治療、傳統主動脈瓣置換手術、經導管主動脈瓣置換手術等。陳紹緯教授說明，傳統主動脈瓣置換手術已被證實是有效且可提供穩定的長期效果，外科醫師會將損壞的主動脈瓣膜切除，然後縫上人工瓣膜。傳統主動脈瓣置換手術需要使用人工心肺機，並讓心臟暫時停止跳動，可同時處理多種心臟問題。

經導管主動脈瓣膜置換術（TAVI）屬於微創手術，陳紹緯教授說明，利用導管置換主動脈瓣有助降低手術風險，縮短恢復期。

醫師會在股動脈處穿刺，將導管送入血管內。在先進影像定位系統輔助下，將導管延伸到主動脈瓣的位置。導管的末端帶有可摺疊的人工瓣膜，展開人工瓣膜後，便能取代病變狹窄的主動脈瓣。確定人工瓣膜的功能正常後，醫師便能移除導管，關閉穿刺點。

經導管主動脈瓣膜置換術的傷口僅約 1 公分，可於局部麻醉下進行。整體手術時間較傳統開心手術短，術中失血量較少，術後疼痛較少、住院天數與恢復期都能相對縮短。陳紹緯教授說，對於高齡、合併多種慢性疾病或身體狀況較差的患者而言，經導管主動脈瓣膜置換術有助降低手術風險。不過，經導管主動脈瓣膜置換術與傳統開心手術各有優勢與適應症，醫師會依據患者的年紀，整體健康狀況、瓣膜病變嚴重度及個人需求來做最適切的建議。

外科主動脈瓣人工瓣膜有何差異？

在醫學科技的進步下，高齡高風險的主動脈瓣狹窄病患都會優先建議經導管主動脈瓣膜置換術，然而許多病人仍然建議傳統外科手術，如年紀較輕，先天性二瓣型主動脈瓣，伴隨其它瓣膜疾病，主動脈疾病，冠狀動脈疾病等，目前國際治療指引仍建議外科手術優先。不同於導管瓣膜只有生物組織瓣膜，外科人工瓣膜的選擇比較多樣，長期耐用性也已經得到證實。

常見的外科人工瓣膜主要分成兩大類，金屬機械性瓣膜與生物組織瓣膜（含豬心組織瓣膜、牛心組織瓣膜）。陳紹緯教授解釋，金屬機械性人工瓣膜的耐久性佳，通常會建議年輕患者使用，可減少日後再次手術的風險。植入金屬機械性人工瓣膜後，患者需終身服用抗凝血藥物，也要避免劇烈運動。

50 歲以上的患者，通常會建議使用生物組織瓣膜。陳紹緯教授說，牛心組織瓣膜的耐用性較佳，患者不需長期使用抗凝血藥物，可減少藥物相關併發症，維持生活品質。

各種人工瓣膜皆有其優點，健保給付條件也不相同，心臟外科醫師會綜合考量患者的年齡、身體條件、其他併發症以及預期壽命來建議適合的瓣膜種類。

筆記重點整理

• 主動脈瓣膜狹窄是指主動脈瓣膜因增厚、鈣化或變硬而無法完全開啟，造成血流受阻，進而導致心臟負擔逐漸加重。隨著狹窄惡化，患者可能出現胸悶、胸痛、呼吸困難、暈厥、頭暈等症狀。一旦出現心臟衰竭症狀，患者平均存活期只有 2 年。
• 傳統主動脈瓣置換手術已被證實是有效且可提供穩定的長期效果，特別是年輕的先天性二瓣型主動脈瓣，外科醫師會將損壞的主動脈瓣膜切除，然後縫上人工瓣膜。傳統主動脈瓣置換手術需要使用人工心肺機，並讓心臟暫時停止跳動，可同時處理多種心臟問題。
• 經導管主動脈瓣膜置換術（TAVI）屬於微創手術，傷口僅約 1 公分，可於局部麻醉下進行。整體手術時間較傳統開心手術短，術中失血量較少，術後疼痛較少、住院天數與恢復期都能相對縮短。對於高齡、合併多種慢性疾病或身體狀況較差的患者而言，經導管主動脈瓣膜置換術有助降低手術風險。
• 各種人工瓣膜皆有其優點，健保給付條件也不相同，心臟外科醫師會綜合考量患者的年齡、身體條件、其他併發症以及預期壽命來建議適合的瓣膜種類。

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• 作者／ 醫藥新知
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95 歲的陳伯伯身體一向相當硬朗，不僅行動自如，甚至每天都保有運動習慣，但有次不小心感冒之後，卻一直出現氣喘吁吁的症狀，原本擔心是肺炎，沒想到就醫後竟發現是主動脈瓣膜狹窄釀禍，陳伯伯為重拾生活品質，因此立刻決定進行傳統主動脈瓣膜置換手術。

臺大新竹分院急重症醫學中心主任蔡孝恩表示，傳統主動脈瓣膜置換手術雖然需要鋸開胸骨、暫停心臟跳動，但由於視野開闊、清楚，因此安全性相當高。不過由於陳伯伯年事已高，原本醫療團隊有點擔心，但陳伯伯意志相當堅定，因此術前評估相關風險，確認安全後便進行手術，術後也有專業團隊協助減痛、照護傷口，所以陳伯伯迅速恢復健康，每天又能到處趴趴走。

蔡孝恩主任表示，主動脈瓣膜狹窄是心臟病中常見的疾病，瓣膜就如同一扇門，隨著年紀增長，逐漸有血液鈣化的沉澱物附著在瓣膜上，因此心臟必須更費力工作，猶如進行「重訓」，才能順利打開門，這就是所謂的主動脈瓣膜狹窄；初期心臟還能努力工作，把血液運送到全身，當時間一久，不只主動脈瓣膜狹窄愈來愈嚴重，心臟也因長期過勞而出現肥厚情形，此時會出現胸悶、頭暈、氣喘等心臟衰竭症狀。

根據統計，75～80 歲以上的銀髮族中，大約有 5～10% 都有不同程度的主動脈瓣膜狹窄，但多數幾乎沒有任何症狀，蔡孝恩主任說，許多患者就如同上述的陳伯伯一般，因為氣喘就醫，胸部 X 光檢查發現有陰影而懷疑是肺炎，直到排除肺部疾病之後，才發現陰影是已經變得肥厚的心臟，進而查出原因是主動脈瓣膜狹窄。

蔡孝恩主任說明，主動脈瓣膜狹窄是不可逆的情況，因此治療方式是置換主動脈瓣膜，目前有傳統手術、經導管瓣膜置換手術兩種方式，可依據經濟、使用時間來選擇。

不同於傳統手術，經導管瓣膜置換手術不需暫停心臟跳動，從鼠蹊部穿刺來放置瓣膜，幾乎沒有傷口，大約 2～3 天即可出院；不過目前經導管瓣膜置換手術仍屬於有條件的健保給付，若不符合資格，就須自費大約 100 多萬元，若沒有一定的經濟能力或醫療保險支持，恐怕會是沉重的負擔。此外，經導管瓣膜置換手術的持久度仍未明朗，目前相關研究仍在進行中，因此醫師也不能確定術後多久需要再次手術。

蔡孝恩主任表示，傳統手術最大的優點就是安全性高，許多人擔心術後疼痛、預後，以臺大新竹分院的經驗為例，會由各科室組成團隊，一起協助患者減痛、術後盡早下床活動，以利傷口恢復得更快，許多患者甚至 7～8 天即可出院，讓親友們相當驚訝。不過，若年紀相當大、身體健康不佳或有共病如洗腎患者，還是建議考慮風險更低的經導管瓣膜置換手術。

此外，經導管瓣膜置換手術也很適合需要第二次置換瓣膜的患者，蔡孝恩主任解釋，瓣膜分為機械瓣膜、生物瓣膜，機械瓣膜雖不需更換，但要終生服用抗凝血劑，會有出血、血栓等風險。生物瓣膜則分為豬心瓣膜、牛心包瓣膜，豬心瓣膜大約可使用 5～10 年，牛心包辦膜大約 15 年左右，但無論是豬、牛瓣膜，若在 60 多歲時進行第一次主動脈瓣膜置換手術，未來勢必會面臨第二次的瓣膜置換手術。

尤其現代人平均壽命愈來愈長，考慮主動脈瓣膜置換手術時必須有更長遠的規劃，第一次手術時若能選擇較好的瓣膜，不僅使用時間更長，甚至能有利於第二次手術。蔡孝恩主任說明，以較新的乾式瓣膜為例，雖然同屬牛心包瓣膜，但採取專利的乾式儲存方式，所以推估能提升瓣膜的使用年限，預估應該比一般的牛心包辦膜用得更久。

除此之外，乾式瓣膜的可擴式設計，其瓣膜開口能夠撐大，若需要進行第二次置換瓣膜手術時，就能選擇「經導管瓣中瓣手術」，在原先的瓣膜置放處再放入新的瓣膜，進行瓣中瓣（Valve-in-Valve）術式。

蔡孝恩主任表示，如果第一次、第二次都選擇傳統主動脈瓣膜置換手術，就必須面對傷口沾黏可能增加出血的風險；當然還是有不少患者採取這樣的方式，而且術後預後良好，但由於患者需要進行第二次手術時，大多都已超過 70～80 歲，身體狀況、是否有共病都要一併考慮，若風險高就建議採取經導管瓣膜置換手術。

蔡孝恩主任也提醒術後一定要降低感染機率，例如好好刷牙減少口腔細菌，身體出現傷口時要仔細照護，這是因為置入的瓣膜屬於外來植入物，若是體內遭到細菌攻擊，很容易就會沾附在瓣膜上面，進而導致損壞，屆時就必須再次置換瓣膜。

除此之外，術後要維持正常的生活作息、飲食均衡、戒掉菸酒等壞習慣，每 3 個月定期回診、每年定期做心臟超音波檢查，如此才能與瓣膜好好相處，維持更好的生活品質。

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• 作者／照護線上編輯部
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60 多歲的陳女士（化名）患有中度二尖瓣閉鎖不全，某天因突然喘得厲害，而被送到急診室。衛生福利部雙和醫院心臟血管外科主治醫師李紹榕表示，「經過檢查後，發現二尖瓣閉鎖不全已惡化為重度，導致急性症狀發生，故安排患者接受了二尖瓣修補手術，讓瓣膜恢復正常功能，並持續觀察。」

頭暈、胸悶、喘 當心二尖瓣膜出問題！嚴重恐心臟衰竭

「心臟裡有四個瓣膜，幫助維持血液流動的方向，而二尖瓣位於左心房與左心室間，會在左心房收縮時打開，左心室收縮時關閉。」李紹榕醫師指出，二尖瓣膜可能出現狹窄或逆流的狀況，二尖瓣狹窄（Mitral Stenosis）的原因可能與風濕性心臟病有關，由於瓣膜鈣化、組織增厚，導致瓣膜無法完全開啟，讓血液無法順利從左心房流至左心室，造成左心房壓力上升，可能引發肺高壓、心房顫動、呼吸困難等問題；二尖瓣逆流（Mitral Regurgitation）的原因包括瓣膜鬆弛、瓣膜腱索異常、瓣膜結構破壞等，導致瓣膜閉鎖不全。當左心室收縮時，部分血液逆流回左心房，造成左心室與左心房負荷增加，長期可能導致心臟衰竭。

二尖瓣出問題時，患者可能出現頭暈、胸悶、心悸、呼吸急促等症狀，活動耐受度也逐漸下降，李紹榕醫師提醒，二尖瓣疾病的治療必須依據病患的年齡、瓣膜狀況、併發症風險及整體健康狀況來判斷，為了避免心臟功能持續惡化，一定要及早接受治療。

瓣膜損壞不擔心 置換手術專家解析

針對二尖瓣狹窄，大多會建議更換人工瓣膜，幫助患者獲得穩定且明確的療效；二尖瓣逆流，則大多會先嘗試進行瓣膜修補手術，但若是感染已對瓣膜造成嚴重破壞便得考慮瓣膜置換手術。李紹榕醫師進一步分享，「案例陳女士經討論後，雖先採二尖瓣修補手術，但是在幾個月後二尖瓣閉鎖不全的狀況又漸漸惡化，為避免病情加劇，建議患者接受二尖瓣膜置換手術。」

二尖瓣置換手術可以採用傳統開胸手術或微創手術。李紹榕醫師分析，傳統開胸手術的優點是視野清晰，且可以同時處理多個瓣膜或其他心臟問題；微創手術的優點是傷口較小、術後疼痛較輕、恢復期較短，但是因為視野受限，不易處理多重病變。在手術前，醫師都會和患者與家屬詳細討論，根據患者的年齡、健康狀況、病情嚴重度等，共同選擇合適的手術方式。

瓣膜選擇不擔心 置換手術專家解析

除了手術方式之外，人工瓣膜的選擇也是術前必須討論的重點。李紹榕醫師說，一般而言，65 歲以上患者常優先考慮「生物瓣膜」，50 歲以下患者較傾向使用「機械瓣膜」。

機械瓣膜的使用年限較長（約20-30年），但若未來瓣膜再次受損，通常需重新使用傳統開胸手術更換瓣膜；生物瓣膜的使用年限雖較機械瓣膜稍短，但優點是若未來瓣膜退化，可透過經導管瓣膜置換術進行，侵入性較低。

隨著科技進步，目前有新型乾式生物瓣膜，材質經過特殊處理，可以突破傳統生物瓣膜的使用年限，可上達約 10-15 年，趨近於機械瓣膜。另外，新型乾式牛瓣膜較豬瓣膜具更大的瓣膜有效開口面積（EOA），提供給病患在生活上更佳的血液流動力。

李紹榕醫師說，針對心臟相關術式，患者不必過於擔心與畏懼，現臨床手術經驗越來越完善，過程中可能附帶的中風風險僅約 1-3%，且越年輕風險越低，提醒患者可以透過共享決策（SDM），與醫師共同討論，將有助於選擇適合的手術方式與瓣膜類型。並以雙和醫院心臟血管外科團隊為例，能夠提供多元且全方位的心臟血管外科治療，無論是傳統開胸手術、微創手術、達文西機械手臂輔助手術、經導管手術，均能熟練執行，提供給患者完善的照護。

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