主動脈瘤、主動脈剝離與瓣膜逆流的關係一次搞懂

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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主動脈剝離常伴隨致命的突發性胸背劇痛。本文帶您了解其危險因子與治療方式，並解析新型混合式支架手術如何免除開胸，以更小的傷口減輕患者疼痛，大幅加速術後恢復。

提問：請問主動脈剝離可能出現哪些症狀？

劉國聖醫師：主動脈剝離最常見的症狀是突發性的嚴重胸痛，會轉移到背部。少部分的病人是用器官灌流不良來表現，比如說，如果發生下肢血管灌流不良，會出現腳麻痺、腳痛；如果是腸子的血管灌流不良，就會出現急性腹痛的症狀。

提問：請問主動脈剝離的危險因子有哪些？

鄭羽廷醫師：主動脈剝離的危險因子有很多，像一些先天性的疾病、基因的缺陷、高血壓、外傷或者是感染，這些東西都有可能讓主動脈的質地變差，進而造成突然的破裂剝離。

提問：請問主動脈剝離該如何治療？

劉國聖醫師：急性主動脈剝離分成A型跟B型主動脈剝離。所謂A型主動脈剝離，就是有影響到升主動脈；B型主動脈剝離，就是沒有影響到升主動脈。一般來說急性A型主動脈剝離，因為它破裂死亡的機率非常的高，所以A型主動脈剝離是以手術治療為主。急性B型主動脈剝離，大部分的情況是以藥物治療即可，除非病人有出現嚴重的背痛，或是有嚴重的器官灌流不良，才會需要立即的手術治療。

提問：請問主動脈支架手術會如何進行？

鄭羽廷醫師：主動脈支架手術需要從腹股溝的地方，將支架從腹股溝的血管送到胸主動脈的位置做釋放。視每個人的情況不一樣，如果需要遮擋住往左手的血管，左手的血管就需要再進行其他的外科手術進行繞道，譬如說需要一個左脖子到左腋下血管的繞道，所以這時候你的脖子跟胸口這邊，就會另外需要再兩個傷口。

提問：請問主動脈支架手術能帶給患者哪些好處？

鄭羽廷醫師：如果患者的血管它的解剖構造適合使用主動脈支架來處理的話，病人的傷口就只會有一個腹股溝一個打針的傷口。再視情況，如果需要做一些脖子或者是手的血管的繞道，他的脖子或者是手、胸前就需要開另外一些傷口。如果是要使用傳統的手術來置換的話，譬如說你需要去縫合主動脈弓的血管，或者是降主動脈的血管，這時候你的側胸就需要開一個三、四十公分長的傷口。所以這兩個的侵襲性跟術後恢復的情況相比，主動脈支架病人會舒適很多，恢復也會快很多。

提問：請問新型混合式主動脈支架手術會如何進行？

鄭羽廷醫師：新型的混合式主動脈支架，它有內建一個血管的側支，所以主動脈支架釋放之後，我們可以再從手的血管進來再釋放一個側支的支架。這樣子做的好處就是可以不需要脖子跟胸口的另外那兩個外科的切口。

提問：請問新型混合式主動脈支架手術能帶給患者哪些幫助？

鄭羽廷醫師：新型的混合式主動脈支架，它可以省去一些外科手術的傷口，所以可以減少病人的疼痛不適，還有減少一些聲帶麻痺的風險。有些時候它也可以減少、避免病人的胸口需要鋸開，需要開胸手術。

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請問什麼是主動脈瘤？

陳紹緯醫師：主動脈瘤並不是我們傳統認知的惡性腫瘤，並不會造成遠端轉移，也不是什麼不治之症。主動脈瘤指的就是血管異常的膨大。一般而言，主動脈瘤的定義是大於5公分。根據不同的位置，包括了升主動脈、主動脈弓、降主動脈以及腹主動脈，不同的位置會有不同的治療條件。主動脈瘤如果及早發現，一般治療效果都相當的好。但是如果拖到了主動脈破裂，手術風險就相當的高。

請問主動脈瘤的危險因子為何？

陳紹緯醫師：常見的主動脈瘤危險因子包括了年紀，年紀越大的人越容易發生主動脈瘤。此外，抽菸、家族病史以及高血脂，都有可能增加主動脈瘤的風險。

請問主動脈瘤該如何治療？

陳紹緯醫師：根據主動脈瘤不同的位置，會決定它不同的治療方式。絕大多數的病人都可以利用主動脈支架微創手術來進行治療。但是升主動脈瘤由於靠近心臟，主動脈支架並不適合治療，必須藉由傳統開胸心臟手術來治療升主動脈瘤。

請問開放式手術有哪些優點？

陳紹緯醫師：如果主動脈瘤發生在主動脈根部、升主動脈這些位置，目前都只能以傳統的開放式手術進行。此外，開放式手術最大的好處是一勞永逸。我們在手術中將病灶主動脈瘤切除，並植入新的人工血管，長期的結果相當可靠。

請問主動脈支架手術有何優點？

陳紹緯醫師：絕大多數的病人可以藉由腹股溝打針、穿刺的方式進行手術，沒有任何手術切口。在先進的影像導引系統定位之下，我們將主動脈支架置放於病灶。主動脈支架撐開之後會將血液導流，使血液不會進入主動脈瘤，因此主動脈瘤會逐漸萎縮甚至消失。主動脈支架手術最大的好處就是微創、低侵襲性。傳統開放式手術由於傷口較大，恢復較慢，會有出血性的危險。藉由支架手術，可以大幅降低手術的死亡風險以及出血的風險。

請問主動脈支架手術可能出現哪些併發症？

陳紹緯醫師：主動脈支架手術雖然微創、低侵襲性，可以有效降低手術的風險。然而主動脈瘤的治療長期效果還是需要詳細的追蹤。有10％到20％的病人，在長期追蹤中會發生主動脈支架移位、主動脈支架滲漏的問題，有可能需要經過二次手術再次治療。部分的病人，在反覆治療之後仍然沒有辦法有效解決，最後必須以開放式手術來進行。

請問主動脈支架手術有哪些新的進展？

陳紹緯醫師：目前有一些新的技術可以輔助讓主動脈支架手術更安全，效果更理想。
首先是藉由先進的影像系統，在混成手術室中執行這項手術，可以達到更精準的定位，來降低側漏以及主動脈支架移位的併發症。傳統主動脈支架手術在鼠蹊部仍然必須要有手術切口，鼠蹊部的手術切口常常會有感染以及淋巴滲液的併發症。可以藉由新技術血管縫合釘，在沒有傷口、打針穿刺的狀況下，就可以完整地進行主動脈支架手術。主動脈支架手術最大的併發症就是主動脈支架出現滲漏或者是位移的風險。近年來，研發出新型的技術——主動脈支架錨釘。藉由錨釘的固定，可以將主動脈支架有效地固定在主動脈，降低位移以及滲漏的風險。

請問什麼是胸主動脈分支支架？

陳紹緯醫師：主動脈瘤的治療最困難的位置就是在主動脈弓。由於主動脈弓解剖構造複雜，主動脈支架常常難以有效地應用。新型的主動脈分支支架可以有效解決主動脈弓主動脈瘤的問題。藉由先進的新型支架，可以將腦部的血管藉由分支支架灌流。在部分的病人可以免除開胸的危險性，採用微創主動脈支架就能解決所有的主動脈瘤病灶。

陳紹緯醫師：在十年前，一位八十多歲的老先生因為主動脈瘤破裂、休克，緊急送醫。當時我們採用緊急手術，進行開胸主動脈置換手術，將升主動脈置換，挽救病人生命。
經過10年之後，後端的主動脈弓又出現新的主動脈瘤。病人已經90多歲，不適合再用傳統開放式手術。我們採用新型的胸主動脈分支支架來進行治療，讓病人免除心臟停止、開胸，以及降低出血的風險，得到良好的治療。

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