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
• 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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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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