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從軟骨看早期退化性關節炎的新方法

營養共筆
・2013/04/07 ・708字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

新研究發現與運動相關的軟骨損傷能幫助鑑定人們是否罹患早期退化性關節炎。

研究者麻州理工學院(Massachusetts Institute of Technology)Alan Grodzinsky:「此發現將能改善早期偵測退化性關節疾病的徵兆,未來也可能被應用來改善修復軟骨的方法。」

研究者們發展出一種鑑定退化性關節炎相關變化的方法 — 關節軟骨對高負擔活動(如慢跑或是跳躍)的反應。

軟骨是一種堅固、橡膠狀的組織,能作為骨骼間的緩衝並避免它們相互摩擦。退化性關節炎開始發展的時候,軟骨抵抗物理活動衝擊的能力就會變弱。我們現在已經知道導致這種能力失去的分子叫做糖胺聚糖glycosaminoglycans, GAGs

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藉由使用這套新系統,研究者們發現耗盡 GAG 的軟骨在面對高負荷活動的時候會失去變硬的能力。GAG 流失也會造成軟骨液體的流失增加,這很可能是軟骨面對衝擊時保護能力下降的原因。

這個研究能能在人們還沒感到任何疼痛的階段就發現初期的軟骨退化,而在這個階段我們就應該注意慢跑或是跳躍之類的運動,以避免關節退化速度加劇。

約有 1/3 的年長者受到退化性關節炎的影響,並且是最常見的關節失調的類型。

寫在後面

雖然研究是說軟骨的損傷與運動有關,不過可別因為這樣就認為運動有害關節與軟骨的健康。適度的運動對關節是有保護的作用的,不過如果已經受傷了,就不要勉強自己活動,因為這個時候不管做什麼都可能會增加關節與軟骨的負擔,而加速退化。

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關於本文

轉載自營養共筆

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營養共筆
86 篇文章 ・ 3 位粉絲
應該是有幾個營養師一起寫的共筆,內容與健康議題有關。可能是新知分享、經驗分享或是有的沒的同學們~如果對寫這個共筆有興趣的話,歡迎一起豐富它的內容喔。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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老花眼怎麼辦?替換老花眼鏡好麻煩,該作雷射手術嗎?
careonline_96
・2024/06/26 ・516字 ・閱讀時間約 1 分鐘

老花眼就是眼睛調節能力隨著年紀而下降。

以前年輕的時候,眼睛像是一台很好的相機,可以看得很遠、看得很近。

所謂的老花就是調節力變差,使我們需戴另一副老花眼鏡,除了近視眼鏡外,還要再加上一副老花眼鏡,來幫助我們看近物。

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careonline_96
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自體免疫失調引發乾癬性關節炎,併發症狀多勿輕忽
careonline_96
・2022/09/27 ・1892字 ・閱讀時間約 3 分鐘

大叔長袖衣褲不敢脫,竟因乾癬性關節炎所致

今年 50 歲的王大叔(化名)從事農夫一職,不管風吹雨淋,每日都用心種植台灣好米。幾年前手肘內側出現小塊皮屑,起初以為是濕疹,就使用皮膚藥膏解決,豈料半年後紅疹逐漸擴大蔓延全身,脫屑飄雪花的外觀,讓他飽受外界異樣眼光,出門時都要穿著長袖衣褲來遮掩,才敢勉強出門工作,對原本就木訥寡言的王大叔,人際社交更加困難。之後腳踝跟膝蓋關節出現疼痛,幾度痛到他無法下田工作,嚴重影響生活品質,最後輾轉轉診到免疫風濕科檢查,確定罹患「乾癬性關節炎」。

收治個案的竹山秀傳醫院免疫風濕科蕭育芬醫師表示,初期先幫王大叔以傳統藥物治療,甚至用到最大劑量,但症狀只有些微改善,關節痛一直反覆發作,未獲得良好控制。後來申請健保給付的生物製劑介入治療,皮膚脫屑情況大為好轉,只剩些微紅斑,另外關節痛也明顯改善,讓他能恢復正常社交生活,也能繼續下田種植好米給大家。

乾癬並非傳染性疾病,自身免疫失調引起發炎

蕭育芬醫師說,乾癬性關節炎多數發病在 30~50 歲的青壯男女,初期開始可能只有乾癬,而乾癬會造成皮膚紅疹脫屑搔癢,嚴重影響患者外觀。

由於「乾癬性皮膚炎」一開始可能無任何關節症狀,統計約 20~30% 乾癬患者會發展出乾癬性關節炎,出現關節僵硬腫痛、痠痛等症狀,好發部位為手、腳、膝蓋、手肘或中軸等關節部位,提醒乾癬患者出現類似關節等症狀應儘早就醫進一步評估。

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蕭育芬醫師補充,乾癬皮膚的紅疹脫屑看起來很像皮癬,常常讓民眾誤以為乾癬是一種傳染疾病。

其實,乾癬並不具有傳染力,它是身體內的免疫系統造成的發炎反應,導致皮膚過度增厚、脫屑紅腫,而一般的皮癬是黴菌感染,是外在微生物感染所造成的,因此民眾切勿混淆。

乾癬稱皮膚科的糖尿病,併發症症狀多樣勿輕忽

蕭育芬醫師說明,乾癬性關節炎目前成因不明,誘發因子可能與先天遺傳基因,再加上後天環境刺激,如抽煙喝酒、受傷感染、生活壓力、情緒、睡眠或肥胖等所致,要避免疾病加劇,建議乾癬性關節炎患者應維持正常生活作息,並做好體重控制。

蕭育芬醫師指出,乾癬又被稱為皮膚科的糖尿病,由於乾癬是全身性發炎疾病,發炎容易引發併發症產生,例:虹彩炎、指甲病變、發炎性腸道疾病或代謝症候群(高血壓、高血糖、高血脂)。

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另外,因疾病容易影響外觀,也會讓患者的身心、生活及社交活動備受衝擊,臨床常見部分患者合併情緒障礙及睡眠障礙,因此乾癬患者罹患憂鬱的機率也高於一般人。

乾癬性關節炎有藥醫,生物製劑精準抑制發炎

「現今醫藥技術發達,針對乾癬性關節炎患者的治療藥物選擇性相當多樣!」

蕭育芬醫師表示,初期先使用傳統免疫調節藥治療,若超過半年並達到一定劑量,但療效仍然不佳時,就會進一步向健保申請生物製劑介入治療。生物製劑就像是標靶治療,針對發炎的細胞或細胞激素精準抑制,同時能改善皮膚及關節症狀。

蕭育芬醫師補充說明,目前生物製劑的種類相當多,包含皮下注射的抗腫瘤壞死因子、口服標靶藥物……等,會評估患者狀況使用適當的治療藥物。另外,目前已有適合懷孕及哺乳使用的生物製劑,對於有備孕計劃的患者,也可以提早與醫師溝通調整藥物,但切勿擅自停藥造成病情加劇!

蕭育芬醫師提醒,乾癬患者若出現關節腫痛症狀,應儘快至免疫風濕科檢查診斷,只要配合醫師積極治療,相信疾病都可以獲得良好的控制,患者也能維持良好生活品質,繼續開心工作!

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