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整形外科之父-《開膛史》

時報出版_96
・2013/05/16 ・2385字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 496 ・六年級

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接受心臟外科手術後的病患,有些會因為發生併發症,接受其他外科醫師的診治。

例如有人因為腸子阻塞不通,甚至是腸胃出血,需要消化系統的醫師開腸剖肚;也有人移除不了呼吸器,到最後得拜託胸腔外科或耳鼻喉科醫師,為他們實施「氣管切開」的置管手術;更有病患在心臟手術後昏迷不醒,最後發現是腦出血,要商請神經外科為他們做「開顱術」清除血塊,避免腦組織受到壓迫而壞死……。

上述的併發症雖然林林總總,但會診的外科醫師都脫不了「見招拆招」的模式,把眼前的問題解決了即可,不需要去思索當次手術的「配套措施」。但是,有一個科別和心臟外科合作時,和上述的醫師不一樣,除了要「實用」以外,還必須兼顧「美觀」,那就是整型外科醫師。

由於大部分的開心手術是將胸骨用電鋸打開,才能看清楚整個心臟,然後再施行手術。所以要是術後傷口有感染,甚至於造成胸骨的「骨髓炎」的話,常常會使得胸前有大片組織缺損,情況嚴重到傷口關不起來時,就需要整型外科醫師的幫忙,在「巧婦難為無米之炊」的考驗下,他們就必須利用胸大肌、腹膜或者是大腿的皮瓣,巧妙的將傷口關起來,並且還要想辦法,讓提供給傷口組織的地方,外表看起來跟沒什麼大事發生一樣。這樣的功力,讓身為心臟外科醫師的我不得不佩服。

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整型外科的英文名稱叫“Plastic and Reconstruction Surgery”,翻譯後應該叫做「整型與重建外科」。但臺灣有太多醫美診所的影響,一般人對整型外科的印象大多停留在割雙眼皮、隆鼻、隆乳、打脈衝光等等讓人看起來「美觀」的處置上,而不知植皮、燒燙傷、脣顎裂修補、變性手術、接斷指等等更複雜的手術,都需要學有專精的整型外科醫師介入。

整型外科中的“plastic”是從希臘字“plastike”演變而來,是「模鑄」或「鑄造」的意思,“plastic surgery”雖然是十九世紀的德國外科醫師格拉斐(Karl Ferdinand von Graefe)所創的字眼,但在希臘羅馬時代,以「整型」為概念的外科處置早已風靡一時。

根據文獻記載,當時的人偏好兩種手術:一種是去除背上的疤,一種是把孩提時期被割去的包皮「補回來」。

背上有疤,看在羅馬人眼裡,會覺得是種恥辱,因為這在當時會被認為可能是在戰場上心生恐懼,轉身拔腿向後逃,背上被敵軍殺傷而造成。另有一說是被敵軍俘虜後嚴刑拷打,背後遭鞭笞所留下來的。因此,背上有疤的人會找外科醫師處理解決。

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另一種有關包皮的手術就更有趣了。在古希臘羅馬時代,包皮是男性高貴的象徵,是不可以輕易割掉的。據說在那個時代舉行的奧林匹克運動會,不論是參觀者或比賽者,都必須裸體參加,女性是不被允許入場觀賞的。當時男人出場時,如果龜頭露了出來是不神聖的行為,所以所有男人都必須有包皮,如果包皮過短,則會將包皮往前拉,並且用線綁起來。

如果有人包皮過短,抑或是包皮在小時候被割了,外科醫師就要想辦法幫求助者「生」出來。這件事在羅馬帝國時代早期的百科全書作者塞蘇斯(Celsus)的筆下記錄了下來,只可惜沒有把方法流傳後世。

不過,雖然說希臘羅馬時代就有整型手術,但公認整型手術的開端是在西元前六世紀的印度,蘇許魯塔(Sushruta)醫師所施行的「鼻整型手術」。因為古印度對於「通姦」的刑罰就是削去鼻子,所以造就了此一手術的出現。

蘇許魯塔醫師那時候是在古印度大城瓦拉納西(Varanasi)行醫,聰明的他利用額頭的皮膚移位,巧妙地包覆住被削去的鼻子,幫患者重新整修出新的鼻子。他把這樣的方法詳細記錄在他寫的一本書Sushruta Samhita裡,曾經被翻譯成阿拉伯文,傳到阿拉伯世界,不過沒有流傳到歐洲大陸。

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直到一七九四年,一位署名B.L.的作者,將上述的方法翻譯成英文,發表在《紳士雜誌》(The Gentleman’s Magazine)裡面,雖然沒有造成大轟動,卻也引起一位英國外科醫師卡普(Joseph Constantine Carpue)的重視。結果他隻身到印度,花了二十年的時間學習蘇許魯塔醫師的方法,並且將這個方法改良,再帶回歐洲。

一八一五年,卡普醫師首度將他的方法在歐洲施行,做了第一例的「鼻整型手術」,但是大家似乎有意無意忘記了原創的作者蘇許魯塔,而把這個方法叫作「卡普氏手術」(Carpue’s operation)。

不過歐洲的醫師也不是省油的燈。在文藝復興時期,當時梅毒盛行,有人因為受到感染而使得鼻子腐爛變形,義大利的外科醫師塔利亞科齊(Gasparo Tagliacozzi)突發奇想,用病人的上臂重建鼻子。方法是把病人的手高舉,固定在病人的頭上,然後將鼻子縫在病人的上臂內側,等到鼻子和上臂長在一起後,再把上臂供給鼻子的組織削下來,最後手、鼻分離,將上臂的傷口縫起來,再將有了新組織的鼻子修成一定形狀。

這位十六世紀的外科醫師塔利亞科齊,被某些人尊奉為「現代整型外科之父」,但是他製作的鼻子並不牢靠,病人如果擤鼻涕太用力,可能鼻子就掉了;加以當時教會力量強大,認為梅毒這個花柳病是來自上帝的懲罰,所以塔利亞科齊醫師的「鼻子整型術」並沒有風行太久。

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講了幾個有關整型外科的歷史故事,但都只是皮毛而已,因為整型外科的範圍很廣,任何一個小手術,都可以在文獻裡找到其發展的軌跡,如果全部寫下來,應該可以寫成一部書。但不容否認,今日整型外科能有系統的發展,還是拜兩次世界大戰之賜。

在第一次世界大戰時,在倫敦工作的紐西蘭耳鼻喉科醫師吉里斯(Harold Gillies),開始對在戰爭中顏面受損的士官兵治療,由於成效不錯,更讓他所訓練出來的卡桑基安(Varaztad Kazanjian)與布雷爾(Vilray Papin Blair)兩位醫師,被聘請到美國,為有相同問題的美國士官兵服務,於是各國也紛紛仿效,在醫院成立相關的部門處理這些病患。

第二次世界大戰,有英國皇家空軍的機組員在作戰中發生嚴重的燒燙傷,吉里斯的學生兼外甥麥欽道(Archibald McIndoe)接續了他的工作,連帶使得燒燙傷也加入了整型外科的範圍。

如今的整型外科處理的疾病已是琳琅滿目,多到連我也無法記住所有的項目,他們的功力實在令人佩服。但可惜的是,充斥在各個交通要衝的醫美診所廣告,讓許多民眾已經忘記整型外科醫師的能耐,以為他們似乎只會這些雕蟲小技而已,實在是讓人很想為他們打抱不平。

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摘錄自《開膛史》,作者蘇上豪,時報出版。

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時報出版_96
174 篇文章 ・ 35 位粉絲
出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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拆解邊緣AI熱潮:伺服器如何提供穩固的運算基石?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/05/21 ・5071字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文與 研華科技 合作,泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言,總能牽動整個 AI 產業的神經。然而,我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線,那如果哪天「網路斷了」,會發生什麼事?

想像你正在自駕車打個盹,系統突然警示:「網路連線中斷」,車輛開始偏離路線,而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭,開始暴走跳舞,甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎?當然不是!也因為如此,「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端,AI 就能在現場即時反應,不只更安全、低延遲,還能讓數據當場變現,不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ?

邊緣 AI,乍聽之下,好像是「孤單站在角落的人工智慧」,但事實上,它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前,像是企業、醫院、學校內部的伺服器,個人電腦,甚至手機等裝置,都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算,稱為邊緣運算;而在邊緣節點上運行 AI ,就被稱為邊緣 AI。簡單來說,就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力,「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

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那麼,為什麼需要這樣做?資料放在雲端,集中管理不是更方便嗎?對,就是不好。

當數據在這些邊緣節點進行運算,稱為邊緣運算;而在邊緣節點上運行 AI ,就被稱為邊緣 AI。/ 圖片來源:MotionArray

第一個不好是物理限制:「延遲」。
即使光速已經非常快,數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房,再把分析結果傳回來,中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回,就算只是幾十毫秒的延遲,對於需要「即刻反應」的 AI 應用,比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時,每一毫秒都攸關安全與精度,這點延遲都是無法接受的!這是物理距離與網路架構先天上的限制,無法繞過去。

第二個挑戰,是資訊科學跟工程上的考量:「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送,湧入的資料數據量就像超級大的水流,一下子就把水管塞爆!要避免流量爆炸,你就要一直擴充水管,也就是擴增頻寬,然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理,把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端,是不是就能減輕頻寬負擔,也能節省大量費用呢?

第三個挑戰:系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時,一旦網路不穩、甚至斷線,那怎麼辦?很多關鍵應用,像是公共安全監控或是重要設備的預警系統,可不能這樣「看天吃飯」啊!邊緣處理讓系統更獨立,就算暫時斷線,本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應,這在工程上是非常重要的考量。

所以你看,邊緣運算不是科學家們沒事找事做,它是順應數據特性和實際應用需求,一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇,是我們想要抓住即時數據價值,非走不可的一條路!

邊緣 AI 的實戰魅力:從工廠到倉儲,再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了,接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢?它強就強在能夠做到「深度感知(Deep Perception)」!

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所謂深度感知,並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減,而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型,從原始數據裡面,去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

研華科技為例,旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例,利用物件偵測模型,快速將工業產品中的瑕疵挑出來,而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測,因此品管上能達到一致性,減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中,檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品,替工廠節省大量人力,同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。/ 圖片提供:研華科技

此外,在智慧倉儲場域,研華與威剛合作,研華與威剛聯手合作,在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台,打造倉儲系統的 AMR(Autonomous Mobile Robot) 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣,AMR 不需要事先規劃好路線,靠著感測器偵測,就能輕鬆避開障礙物,識別路線,並且將貨物載到指定地點存放。

當然,還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning ),除了可以做備忘錄跟排程規劃以外,還能將實務上碰到的問題記錄下來,等到之後碰到類似的問題時,就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問,那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了?其實,對許多企業來說,內部資料往往具有高度機密性與商業價值,有些場域甚至連手機都禁止員工帶入,自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安,又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言,自行部署大型語言模型(self-hosted LLM)才是理想選擇。而這樣的應用,並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器,體積僅如後背包大小,卻能輕鬆支援語言模型的運作,實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現:要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型,會不會太吃資源?這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一:如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」,又不減智慧。接下來,我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

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語言模型瘦身術之一:量化(Quantization)—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限,大模型卻越來越龐大,「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像:有些畫面細節我們肉眼根本看不出來,刪掉也不影響整體感覺,卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此,只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示,什麼是浮點數?其實就是你我都熟知的小數。舉例來說,圓周率是個無窮不循環小數,唸下去就會是3.141592653…但實際運算時,我們常常用 3.14 或甚至直接用 3,也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思! 

然而,量化並不是那麼容易的事情。而且實際上,降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時,工程師會精密調整,確保效能在可接受範圍內,達成「瘦身不減智」的目標。

當硬體資源有限,大模型卻越來越龐大,「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。/ 圖片來源:MotionArray

模型剪枝(Model Pruning)—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型,其實就是在搭建一整套類神經網路系統,並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而,在這麼多參數中,總會有一些參數明明佔了一個位置,卻對整體模型沒有貢獻。既然如此,不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候,總會雜草叢生,但這些雜草並不是我們想要的作物,這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在,而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術,就稱為 AI 模型的模型剪枝(Model Pruning)。

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模型剪枝的效果,大概能把100變成70這樣的程度,說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助,但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型,僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手,採取更治本的方法:一開始就打造一個很小的模型,並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」,是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾(Knowledge Distillation)—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下,一位經驗豐富、見多識廣的老師傅,就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在,他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案,老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」,例如「為什麼我會這樣想?」、「其他選項的可能性有多少?」。這樣一來,小小的學徒模型,用它有限的「腦容量」,也能學到老師傅的「智慧精髓」,表現就能大幅提升!這是一種很高級的訓練技巧,跟遷移學習有關。

舉個例子,當大型語言模型在收到「晚餐:鳳梨」這組輸入時,它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯:50%,蝦球:30%,披薩:15%,汁:5%」。在知識蒸餾的過程中,它可以把這套機率表一起教給小語言模型,讓小語言模型不必透過自己訓練,也能輕鬆得到這個推理過程。如今,許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成,讓我們得以在資源有限的邊緣設備上,也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是!即使模型經過了這些科學方法的優化,變得比較「苗條」了,要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料,並且高速、即時、穩定地運作,仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說,要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型,真正放到邊緣的現場去發揮作用,就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

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邊緣 AI 的強心臟:SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器,就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色!那麼,它到底厲害在哪?

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要?因為 GPU 的設計,天生就擅長做「平行計算」,這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的!

你想想看,那麼多數據要同時處理,就像要請一大堆人同時算數學一樣,GPU 就是那個最有效率的工具人!而且,有多張 GPU,代表可以同時跑更多不同的 AI 任務,或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果,在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎!

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房,有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計,體積相對緊湊,散熱空間也比較好(這對高功耗的 GPU 很重要!),部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算,進行「工程化」,讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格,背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場,系統穩定壓倒一切!你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧?這些設計確保了部署在現場的 AI 系統,能夠長時間、穩定地運作,把實驗室裡的科學成果,可靠地轉化成實際的應用價值。

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研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器,體積僅如後背包大小,卻能輕鬆支援語言模型的運作,實現高效又安全的 AI 解決方案。/ 圖片提供:研華科技

台灣製造 × 在地智慧:打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能,能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署,及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析,還是其他 AI 相關的服務,都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務,讓企業在啟動 AI 專案前,大幅降低前期投入門檻,靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構,從精密製造、城市交通管理,到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全,都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是,這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示,這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果,往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI,不只是一項技術創新,更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場,就能被有效的「理解」與「利用」,是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石!

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解開夢境的奧秘:腦電活動如何塑造我們的做夢能力?——《我們為何會做夢》
PanSci_96
・2024/11/04 ・2465字 ・閱讀時間約 5 分鐘

清醒開顱揭開夢的產地

我在手術室進行清醒開顱手術時,會使用像筆一樣的設備,直接以微電流刺激測試患者的大腦。那暴露在外、皺摺起伏的大腦表面閃爍著乳白色的微光,布滿了動脈與靜脈。而患者意識清醒、機敏,但感覺不到疼痛,因為腦部沒有痛覺受器,但會對電流刺激產生反應。每個人的大腦都是獨一無二的,有些區域一旦被觸碰,就會受到刺激活化。有時,我觸碰一處,患者會說出童年記憶;刺激另一處時,患者會聞到檸檬的味道;再碰另一處,患者也許會感到悲傷、尷尬,甚至是慾望。

清醒開顱手術的目的,是為了找出不受微電流影響的精確位置,如此一來,我便可從此處安全地下刀,切開表面組織以觸及下方的腫瘤。若微電流刺激未產生任何反應,我便清楚割除此處不會造成任何功能受損。

進行清醒開顱手術時,我以幾毫米的距離有條不紊地逐一刺激患者腦部最外層的大腦皮質(cerebral cortex),這會為患者帶來奇異且深刻的體驗,有時感覺甚至強烈到患者要求我停手,此時,我便必須暫停手術。儘管大腦皮質只有薄薄一層,厚度不超過六毫米,卻主導了我們大半的個人能力,包含語言、感知、記憶和思想。那嘶嘶作響、微弱的電流,能引發患者各種反應,例如聽見聲音、回憶起創傷事件、體驗深刻的情感──甚至做夢。

事實上,惡夢可透過電刺激(electrical stimulation)誘發,只要將電極探頭從大腦表面某個隆起處移開,惡夢就會終止;一旦用電極刺激同一處,惡夢就會再度出現。現今認為,反覆出現的惡夢是自行維持的神經元電活動循環,重現我們恐懼的經歷。

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惡夢可由電刺激誘發,反覆惡夢源於恐懼記憶的神經循環。 圖/unsplash

夢境背後的生理奧秘

無庸置疑地,我的專業回答了人類其中一項最原始的疑問:夢從何而來?對此,我可以斷言,夢境源自於我們的大腦,尤其是腦部的電活動(electrical activity)。

從古至今,夢真正的起源一直令人困惑,我們也缺乏基本的了解。在人類歷史的長河中,夢多半意味著來自神靈、魔鬼或祖先的訊息,或是靈魂夜半出竅所搜集到的資訊。我們頭顱內看似毫無活動的一坨組織,是人最難以想像的夢的來源。大家普遍認為,人入睡時,頭腦處於休眠狀態,只是被動的容器,因此,夢不可能是睡眠的產物。怎麼可能是呢?我們的大腦與外界的訊號隔絕,在此情況下,它如何能成為這種夜間奇觀的來源?夢的起源肯定來自遠比我們自己更偉大、超然的力量。

當然,現今已知,所有意識都源於腦電活動,包含做夢在內。事實證明,做夢的腦和清醒的腦一樣活躍。而且,部分睡眠階段所測到的腦電強度和模式,看來與我們清醒時幾乎並無二致。此外,人在做夢時,某些腦部區域消耗的能量可能超過清醒時,尤其是情緒和視覺中樞。我們清醒時,大腦通常會將情緒和邊緣系統(與情緒、本能、學習記憶有關的大腦區塊)的代謝活動上調或下調 3% 至 4%,但做夢時的腦可將邊緣系統的代謝活動提高至 15%,十分驚人。這表示做夢時,可達到人清醒時生理上難以達到的情緒強度。換言之,你在做夢時,最是「生氣勃勃」。

夢境時腦活動與清醒時相似,情緒強度甚至高於清醒狀態。圖/unsplash

人在做夢時,大腦活動十分活躍,我們視線清晰、感受深刻,還能自由移動。夢之所以對我們影響深重,是因為我們將夢境的體驗視為真實。從生理上而言,我們在夢裡感受到的快樂與清醒時無異,恐怖、沮喪、性興奮、憤怒和懼怕等情緒亦是如此。同理,我們在夢中的身體經歷感覺也很真實。在夢裡奔跑時,運動皮質(motor cortex)會被啟動,與我們真正在跑步時所使用的腦部區域相同;當我們在夢裡感受到愛撫,就如同人在清醒時一樣,感覺皮質(sensory cortex)會受到刺激;回想自己過往住處的回憶,會使負責視覺感知的枕葉被活化。

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有些人聲稱,他們從不做夢。但實際上,幾乎人人都會做夢,只是並不是每個人都會記得自己的夢。人做夢並非出於選擇,而是生存所需。我們睡眠不足時,入睡後最先發生的事就是做夢;倘若睡眠充足,但做夢不足,一睡著後也會立刻開始做夢。即便無法入睡,人也會產生生動的夢。世上有一種罕見且致命的遺傳疾病,名為「致死性家族失眠症」(Fatal Familial Insomnia),罹患此疾的患者幾乎無法睡眠,但對他們而言,做夢的需求十分強烈,以致於白天會出現做夢般的狀態。做夢對人類而言不可或缺。

快速動眼期之外的夢境

過去數十年來,關於夢的研究多半著眼於特定的睡眠階段,即快速動眼期(rapid eye movement,REM)睡眠。研究人員歸納的結論是,我們每晚大約會花兩小時做夢。換算下來,這表示人的一生中,約有十二分之一的時間沉浸在夢中,相當於我們每年有一個月的時間在做夢。夢顯然在我們生活中佔據了重要的地位和時間。而且,這個數據也許大大受到低估。睡眠實驗室的研究者在整晚不同時間點喚醒受試者,而不限於快速動眼睡眠期間;結果發現,人在任何睡眠階段都可能會做夢,這意味著我們一生中,也許有近三分之一的時間都在做夢。

現今,睡眠對健康的重要性受到高度關注,但這些研究發現讓我不禁心想:也許我們真正需要的不是睡眠,而是夢。

——本文摘自《我們為何會做夢:睡夢中的大腦如何激發創造力,以及更好地改善清醒時的生活》,2024 年 11 月,悅知文化出版,未經同意請勿轉載。

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鑑識故事系列:從下呼吸道取出的矽膠
胡中行_96
・2023/07/31 ・2335字 ・閱讀時間約 4 分鐘

這次來醫院的目的,是更換並固定新的侵入性呼吸器材,計劃相當簡單:事前禁食,全程無麻醉,不用住院,做完直接回家。不過,當天程序走到一半,13 歲的德國男孩就過世了。[1]

氣管造口術。圖1/U.S. National Heart Lung and Blood Institute (NIH) on Wikimedia Commons(Public Domain)

氣管造口術

男孩患有原因不明的嚴重先天性神經疾病。[1]大概是食物或液體動不動就落進下呼吸道,他時常感染吸入性肺炎(aspiration pneumonia),[1, 2]因此曾接受氣管造口術(tracheostomy;簡稱氣切)(圖 1):在脖子前方開一個永久性的孔洞,置入氣切管,並連接正壓呼吸器[1]這個氣管造口便於抽清下呼吸道,以維持暢通;[3]但是多年下來形狀走樣,開過數次刀,換了各種氣切管,都無法穩固裝置。不僅空氣外漏,氣切管的充氣氣囊(圖 2),也總是在呼吸器運作時滑出來。於是,男孩的醫師群決定執行氣管造口矯正術(tracheostomal epithesis),把氣切管跟氣管造口之間的縫隙封起來。[1]

氣切管:充氣氣囊(箭頭)及測風球(三角形)。圖2/參考資料1,Figure 1(CC BY 4.0)

氣管造口矯正術

氣管造口矯正術開始,兒童胸腔科醫師拿起新的氣切管,先測試充氣氣囊是否功能正常,再將氣切管從男童的氣管造口插入。以支氣管鏡確認其位置無誤後,拔除呼吸器。然後灌飽氣切管的充氣氣囊,以防止男童吸入異物;同時仍露在體外,用來顯示氣囊狀況的測風球,也相當飽滿。男孩平常能在無呼吸器的情況下,撐好幾個小時,所以及至此刻他的生命徵象依然穩定。[1]

混合槍。圖3/參考資料1,Figure 3(CC BY 4.0)

假體製作師把混合槍(圖3)的前端,伸入氣管造口,從新的氣切管旁,灌注橙色的矽膠印模材料,精確複製周邊組織的構造,好在稍後翻模塑形,填補氣切管跟氣管造口間的空隙。在進行此步驟時,假體製作師發覺矽膠用量異常地大。開始灌注的 60 秒後,男孩的血氧飽和濃度劇降,臉色發青。[1]

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所有動作立刻停止。原本在灌注完成後,要透過氣管鏡,檢查有無矽膠跑進氣管或支氣管。現在兒童胸腔科醫師,以及陸續加入搶救的兒童加護科、兒童腸胃科和耳鼻喉科醫師,只管拼命地把矽膠抽出來,還有進行人工呼吸。他們拔出氣切管,再插入一支新的,然後從支氣管鏡看到矽膠的堆積,遠超過計劃範圍。趕緊給男童上了麻醉劑,推去手術室。[1]

醫療團隊於喉頭鏡支氣管鏡的輔助下,繼續清除矽膠,並且幫他接上體外維生系統(ECMO;又稱葉克膜)。在經過數次努力後,終於從下呼吸道,取出一根 Y 字型的矽膠(圖4)。遺憾 2 小時的搶救下來,男孩仍然回天乏術。[1]

從男孩下呼吸道取出的矽膠。圖4/參考資料1,Figure 6(CC BY 4.0)

鑑識證據

隔天,法醫仔細檢驗這具 140 公分高,28 公斤重的屍體,與死亡相關的發現,包括:取出的矽膠,跟氣管下半部、主支氣管和肺節支氣管完全吻合照片);肺水腫(pulmonary oedema);急性肺氣腫(acute emphysema);以及肋膜下的瘀點(petechiae)等。另外,假體製作師拿的混合槍,容量為 50 毫升;而從男孩體內取出的矽膠(圖 4),約有 43 毫升。至於出事時用的那支氣切管,充氣氣囊與測風球的功能都正常。[1]

法醫確定男孩死於矽膠阻塞下呼吸道,所造成的窒息[1]但是,應該不能超過充氣氣囊頂端的矽膠,究竟是怎麼搞得到處有?

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可能的肇因

2022 年於期刊上發表此個案報告的作者,推測矽膠有可能在這些情況下,流出預定範圍:[1]

  1. 充氣氣囊沒灌飽。[1]
  2. 充氣氣囊移位。[1]
  3. 灌注矽膠的壓力,擠壓氣管壁,而產生流竄的通道。[1]
  4. 灌注矽膠的壓力,大過充氣氣囊防堵的阻力。[1]
  5. 以上假設的各種組合。[1]

責任歸屬

調查完畢後,檢察單位認為:[1]

  1. 此氣管造口矯正術是必要的醫療行為,而且事前有簽署同意書。[1]
  2. 2016 年事件發生時,當地沒有氣管造口矯正術的官方準則。直到隔年,德國聯邦假體製作師協會(Deutscher Bundesverband der Epithetiker)增修指南,才涵蓋氣切造口等開放性傷口的印模。[1]換句話說,當時缺乏判定作法是否正確的標準。
  3. 該假體製作師受過所有相關訓練,具專業認證,而且過去 15 年,執行逾百次氣管造口矯正術。[1]
  4. 基於個體差異,無法估計矽膠的正確用量。[1]
  5. 醫療團隊有即時發現問題,並馬上以適切的方式急救。[1]

綜合以上,檢方以嫌疑不足結案。報導此事件的論文作者,則提出了幾項建議:首先,在氣管造口矯正術的過程中,最好同步使用氣管支氣管鏡,別等事後才檢查有無異狀。如此便能在問題發生的當下,迅速停止動作。再來,充氣的時候,若有氣囊壓力計(圖 5),灌飽與否就不會僅是憑感覺。最後,專業指南必須詳述操作步驟、所需的人員和技術,以及安全須知。[1]

1 號為氣囊壓力計。圖 5/Kriege M, Alflen C, Eisel J, et al. (2017) ‘Evaluation of the optimal cuff volume and cuff pressure of the revised laryngeal tube “LTS-D” in surgical patients’. BMC Anesthesiology, 17, 19.(CC BY 4.0)

  

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  1. Wittschieber D, Schulz R, Schmidt PF. (2022) ‘A safe procedure? The unusual case of a fatal airway obstruction by silicone during the production process of a tracheostomal epithesis in a 13-year-old boy’. International Journal of Legal Medicine, 136, 373–380.
  2. Vomiting’. (JUN 2021) Healthdirect Australia.
  3. Ueha R, Magdayao RB, Koyama M, et al. (2023) ‘Aspiration prevention surgeries: a review’. Respiratory Research, 24, 43.
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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。