醫療保健－《富足：解決人類生存難題的重大科技創新》

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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劉育志醫師：請問什麼是間質性膀胱炎？

蔡青倍醫師：間質性膀胱炎，其實是一個慢性非細菌性的膀胱炎，所以既然是慢性，通常這些病人，會有超過六個禮拜以上，不舒服的情況，怎麼樣的不舒服，其實是很像細菌性膀胱炎的，解尿疼痛、下腹痛，所以它的核心症狀其實是疼痛，它的診斷需要，還有輔助一些下泌尿道的症狀，譬如有一些解尿疼痛，頻尿、急尿，一直要去上廁所，這樣非常困擾的下泌尿道症狀，它的盛行率，其實在女生的族群比較常見，也許有八到九成都是女性的病患，而且相對是年輕的，平均可能是四十幾歲左右，會被做診斷，也因為慢性，所以是無時無刻，可能病人都有覺得這樣的不舒服，在這種解尿疼痛、下腹痛，無時無刻的影響，也因此這些病人的生活品質，是非常的差的，甚至有些人覺得這些病人的生活品質，甚至比洗腎的病人還要來得差。

劉育志醫師：請問在確診間質性膀胱炎，會遭遇哪些困難？

蔡青倍醫師：間質性膀胱炎，基本上是一個慢性的過程，所以很多病人，在一開始的症狀，本來就是比較模糊不清，或者是一開始的症狀，其實是反反覆覆發生，也因為有些病人會在性行為之後，或者是月經來以前，這樣的症狀又再發作，也因此像這樣的疼痛、解尿不舒服，很容易被診斷為泌尿道感染，也許這些病人在給了藥物治療之後，症狀又有稍微得到緩解，沒有再進一步追根究柢，把根本的原因找出來，也有一個文獻說，平均這些病人，要經過七、八年的時間，可能會遇到五到七位，不一樣的主治醫師，最後才得到診斷。

劉育志醫師：請問間質性膀胱炎該如何治療？

蔡青倍醫師：第一步，要先能夠好好的照顧自己，跟疾病能夠長期共處，所以第一點的保守治療，要能夠先了解自己，應該會有一些壓力、情緒，或者是飲食，會讓疼痛、解尿不舒服的情況，又再次發作，所以如果找到自己容易誘發的因素去避免，以平常的生活習慣，維持一個良好的生活習慣，不要有太大的壓力，適當的飲水，去減少發作，在比較一些緊急發作的狀況，會需要用到一些藥物治療，這樣的藥物治療，還是以一些止痛劑，適當的止痛劑，或者是一些膀胱，或者是一些骨盆肌肉，放鬆治療藥物為主，很多病人應該也會問到說，目前有玻尿酸的膀胱灌注治療，這樣的治療其實是藉由玻尿酸的溶液，可以修復膀胱上皮的黏多醣層，對於尿液裡面的一些刺激物，就會比較沒有那麼敏感，這也是病人常常在我們門診，有可能會反覆回來，做灌藥的一個療法，如果口服藥物治療，或者是膀胱灌注治療，可能都沒有辦法紓解，這麼嚴重疼痛的狀況，也會有比較侵入性的，像膀胱進水擴張手術，或者是膀胱鏡的注射手術。

劉育志醫師：請問玻尿酸灌注會如何進行？

蔡青倍醫師：玻尿酸其實是 50 cc 的一個透明的溶液，它的結構因為跟膀胱表皮的，黏多醣層類似，也因此如果能夠灌注到膀胱內側，其實是可以修復，補充破損的黏多醣層，病人的症狀也會獲得緩解，在診間醫師會經由導尿的方式，將 50 cc 透明的玻尿酸，直接灌注到病人的膀胱內側，之後導尿管其實就可以拿掉，病人就可以馬上下來活動，也許過一、兩個小時之後，再自己把玻尿酸，隨著尿液一起排出來，其實就可以了，病人也許在灌注之後的幾天，甚至到幾個禮拜之內，就會覺得這樣的疼痛，解尿不適的狀況舒緩許多。

劉育志醫師：請問玻尿酸灌注治療的選擇，有何注意事項？

蔡青倍醫師：其實在全球而言，這樣的玻尿酸產品非常多，目前真正進入台灣的品項，也都有台灣衛福部的核可，但是大家在選擇這樣的產品，其實可以注意，是不是有標明來源，它的純化，整個過程到底是怎麼樣進行，再來是這些產品，是不是都有比較多的文獻，去佐證它的使用概念，所以其實建議大家，在選擇產品的時候，是可以稍微詢問，玻尿酸的來源跟廠牌。

蔡青倍醫師：她(患者)在來看我之前，的確也經歷了超過五年以上，蠻痛苦的就醫過程，因為她在一開始的症狀，其實是有點反反覆覆，大部分其實是在憋尿之後，開始就會覺得肚子痛、排尿不順，解尿痛的狀況，她就到處去看醫生，反反覆覆、來來回回，她可能看了也許不下十家的醫院，一開始的症狀是會好的，可是在來看我的前面那一、兩年，就發現這樣的症狀，在吃了藥之後，變得好像沒有什麼效果，那一年她其實是沒有辦法上班，所以她的工作也因此就沒有，就變成到處看醫生，可以想像其實她的生活非常痛苦，她的說法是每天尿尿超過二、三十次，在經過膀胱鏡的檢查之後，確定這樣的診斷，我們幫她做的治療，除了口服藥物之外，其實是玻尿酸的灌藥治療，她其實也蠻認真配合，所以在第一個月，她每個禮拜都來報到，她覺得那一個月，是這幾年最大的轉折點，她開始比較有辦法出門，後來她的玻尿酸的灌藥治療，是採用一個比較維持性的療法，也就是每一、兩個月，她再回來接受治療，後面變得非常的穩定之後，我們也慢慢的拉長灌藥時間，可能到兩、三個月，再回來灌藥一次，而且幾乎所有的止痛藥，或者是頻尿的藥物治療，也都不太需要了，給我最大的鼓勵是，她也很高興的回來跟我說，她後來又找到了工作。

蔡青倍醫師：雖然她是一位蠻年輕的病人，目前也才三十幾歲，可是看得出來，她從很年輕的時候，就開始慢慢的出現症狀，經過了那麼長時間，吃藥跟就醫治療，最後找到了確切的治療之後，其實是可以維持一個非常好的生活品質。

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零診斷成本

一卷膠帶？真的嗎？當卡洛斯．卡馬拉（Carlos Camara）開始在美國加州大學洛杉磯分校修讀博士課程，研究高能量密度物理時，他從沒想過他很快就會發現自己在暗房內使用Scotch牌膠帶做實驗—或者說，一卷膠帶可以大大降低世界各地的醫療成本。一開始他只知道：某些材料碰撞在一起時會生出光來—這就是為什麼你咀嚼Life Saver牌的冬青糖果時，嘴裡會出現一點點閃光。這被稱為「摩擦發光」現象。卡馬拉在適度的真空狀態下進行摩擦發光實驗，他發現某些材料不單會發出可見光，也會釋放出X射線。所以現在的問題是，哪些材料？他開始廣泛試驗許多不同的材料。然後，事情發生了。卡馬拉在黑暗中拉開一卷Scotch牌膠帶。「我非常震驚，」他說：「它不僅是我測試過最光亮的材料之一，而且它也產生了X射線。」

這可是大新聞。這發現登上《自然》期刊封面，然後在電視影集《尋骨線索》（Bones）中又被提及。影集播出後不久，卡馬拉與連環創業企業家戴爾．福克斯（Dale Fox）結盟，成立摩擦遺傳因子公司（Tribogenics），目標是製造出世界上最小、最便宜的X光機。有別於造價二十五萬美元、洗碗機大小、仰賴十八世紀技術的裝置（基本上，就是把真空管連接至電源供應器），摩擦遺傳因子版本（卡馬拉稱為「X光像素機」〔X-ray pixel〕）的主要組成部分，成本不用一美元，體積只有半個隨身碟大小，利用摩擦發光產生X射線。這些像素機可以被組合成各式各樣的大小或形狀：組合成十四乘十七英寸的大小就能用來做胸腔攝影；組成一長條就能用來進行電腦斷層掃描。而且這些像素機的用電需求非常底（不到傳統X光機的百分之一），所以光靠太陽能板或手搖動力就能支援。「想像一下：只需一個公事包便可收納整組放射線儀器，」福克斯繼續說：「它能靠電池或太陽能供電，攜帶方便，能夠診斷從手臂骨折到腹部埂阻等多種症狀。這將把醫學以及發展中世界的醫療保健帶到一個新的層次。」

福克斯在乳房X光檢查領域看到了更多可能性。「今天，乳房X光檢查需要一副昂貴、大型、固定的機組，才能拍到一個粗糙的2D畫面。但請你想像一下這樣的『胸罩』：頂部設有微小的X光射出器，底部則設有X光感應器。它能夠自行充電、供電，擁有3G或無線上網功能，而且能夠裝在聯邦快遞的盒子裡送到病人手上。病人穿上胸罩，按下按鈕，醫生便會上線並開始說：「嗨。準備好為你的乳房進行X光檢查了嗎？請保持不動。」接著X光射出，感應器收集並傳送影像，再由醫生當場讀取。病人把包裹寄回，整個手續完成，既省時又省錢。

X光像素機陣列，是達到「零診斷成本」的第一步。此概念是由前哈佛大學化學教授，現為超級企業家的喬治．懷特賽茲所提出。一如該名詞所想傳達的，懷特賽茲希望把疾病診斷的成本降至越低越好，而它在馬蓋先的領域裡的確是相當低。為了達到目標，懷特賽茲最近把注意力轉移到折磨著竄起中的十億人的疾病。要發展對抗愛滋病、瘧疾和結核病疫苗的唯一方法，是找到一種準確、價廉，且足以應付大量病人的診斷和監測技術。然而，你無法靠今天的技術做到這一點。

所以，懷特賽茲參考了普拉哈拉德的金字塔底端發展模型。他並未選擇藉由顯著降低一部十萬美元機器的成本起步，而是選擇以現有最便宜的材料做起：一張側邊約一公分、能夠吸附液體的試紙。在懷特賽茲試紙的邊緣放上一滴針眼大小的血液或一滴尿液，液體滲入後便沿著試紙纖維移動。印在紙上的疏水聚合物引導液體沿預定的渠道流向一組測試井，這些測試樣本在此處與特定試劑交互作用後，會使試紙變色。其中一個測驗室測試尿液中的葡萄糖，如果有糖分出現，試紙會變成褐色；另一個則是測試蛋白質，如果有蛋白質出現，試紙就會變成藍色。由於這樣的試紙並不昂貴，要達到懷特賽茲所謂的零診斷成本並非遙不可及。「主要的成本在於蠟印表機，」他說：「這些印表機每部約八百美元。如果你讓它們每天運作二十四小時，每年每部可生產出一千萬張試紙。因此，我們確實能夠達到零診斷成本的目標。」

馬蓋先三部曲的最後一部曲—痰樣本，甚至更有前景。它是之前介紹過的「晶片化驗所」之必需品，該技術由阿尼塔．戈埃爾博士的奈米生物系統公司所研發。將一滴唾液或血液放在戈埃爾的奈米技術平台，在你身體內的任何病原體的去氧核糖核酸以及核糖核酸標記將會無所遁形，確認種類後再上報到中央超級電腦—華生醫生。這些晶片是邁向零診斷成本的重要一步，也是幫助解決三個主要醫療保健挑戰不可或缺的元素。這三個挑戰是：遏止流行病，減少生物恐怖主義威脅，和治療如愛滋病等廣為流行的疾病。由哥倫比亞大學研發的「m晶片」技術（mChip），將HIV病毒篩檢去貨幣化及去物質化。過去一度需要長期就醫、一小瓶血液，數天或數週的焦急等待，才能完成篩檢；現在已變成無需看醫生，只需一滴血以及十五分鐘的判讀，全部過程只需花費不到一美元的成本，而且只需使用比信用卡還小的微流控光學晶片（microfluidic optical chip）。

由於我們很快就能透過行動裝置連上華生醫生，而該行動裝置又設有環球定位系統，因此電腦不僅可以同時替你做出診斷，也能偵測到某地某疾病的異常高發病率，例如奈洛比的流感疫情，從而提醒世界衛生組織可能出現的流行疫病。更棒的是，由於華生醫生的診斷成本就只包含電腦的運算費用（其實只是電力成本），所以費用便降到只有幾分錢。為了加速這一進程，二○一一年五月十日，無線供應商高通公司（Qualcomm）與X獎項基金會合作，宣布計畫發展高通手機感測器監視軟體X設計獎（Qualcomm Tricorder X PRIZE），獎項名稱是引用《星際爭霸戰》中的醫學掃描技術。此次大賽將提供一千萬美元獎金，給首先製造出優於專業醫生團隊的斷症工具的隊伍，而且該工具必須是便於消費者使用的低成本行動裝置。

然而，即使現下有眾多的馬蓋先思想，但我們仍離達到終極醫療保健目標有一段距離，因為知道病人出了什麼問題只打贏了一半的戰役。我們仍然需要治療和治癒病人。我們已經解決了許多能夠「預防」的疾病，手段是通過清潔用水、清潔能源、基礎營養、室內沖水馬桶。然而，我們還得考量到另一種分類的疾病：容易治療和／或可治癒的疾病。其中有許多是使用簡單的藥品已可控制，但有一些則需要手術才能解決。科技已經在斷症方式引發革命性的改變，如果它也能對手術產生相同的影響，又會是什麼模樣呢？

全能的幹細胞

一九九○年代初，傑出的神經創傷外科醫生羅伯特．哈里里（Robert Hariri）對自己的領域感到越來越沮喪，特別是手術刀的限制。「我們可以做到有限度的修復，令傷者在意外發生後得以存活，」他說：「但是，手術無法令他們完全回復正常。」所以，哈里里尋找各種能恢復自然發展過程的方法，讓大腦自我再生和重建。在九○年代後期，他意識到，他或許可以像現在注射藥物般將幹細胞注入患者體內，以治療病人、戰勝病魔。哈里里認為，要掌控細胞醫學的真正潛力，必須確保未來能穩定地供應幹細胞，所以他創立了他的第一家公司，儲存取自胎盤的幹細胞和新生兒的臍帶血。四年後，市值三百億的藥業巨擘賽基公司（Celgene）因為看中這項技術再造醫學的潛力，收購了生命庫與人類創造公司（LifeBank/Anthrogenesis）。

不過，並非只有賽基公司採取行動。「我們每個人都來自一顆受精卵，然後發育成擁有十兆個細胞的複雜有機體，而這個有機體內有二百多個組織，個個都是全天候從無間斷地工作，發揮其專司的功能。」骨髓移植（幹細胞治療的形式之一）專家、奇點大學醫學部主任丹尼爾．克拉夫特（Daniel Kraft）博士說：「幹細胞驅動了令人難以置信的細胞分裂、生長，與修復過程。幹細胞所擁有的能力，能夠為醫療保健帶來許多方面的革命，是當前幾乎所有技術所無法超越的。」

哈里里同意這項技術的潛力無限。在接下來的五到十年，我們將能夠利用幹細胞來矯治慢性自體免疫性疾病，如類風濕關節炎、多發性硬化症、潰瘍性結腸炎、克隆氏症，和硬皮症。之後，我相信下一個新的大領域將是神經退化性疾病，那時我們便可逆轉帕金森氏症、阿茲海默症，甚至中風。而且，人們也將可以負擔得起醫療費用。細胞製造技術在過去十年已出現巨大的進步。舉例來說，我們已經從認為細胞療法的費用會超過十萬美元，轉而相信只要大約一萬美元就能執行。在未來十年，我認為我們可以更顯著地降低成本。所以，我們在談論的是，未來我們有希望以不多於一台筆電的價格，「治療」慢性疾病和重振主要器官。

你擔心在你的肝臟或腎臟衰竭之前，無法讓它們恢復生機嗎？別害怕，我們還有另一種解決方案。哈里里取得的專利之一，是「利用幹細胞修復或重建屍體器官與組織母體」。這是在實驗室培育全新和可移植器官的基礎，維克弗斯特大學醫學中心（Wake Forest University Medical Center）人體組織工程師先驅安東尼．阿塔拉（Anthony Atala）已成功展示這方法的可行性。

「世界各地都對器官有龐大的需求，」阿塔拉說：「在過去十年，器官移植等候名單上的病人數目增加了一倍，但最終能夠成功進行移植的人數卻依舊沒有上升。而到目前為止，我們已經能夠在實驗室裡培育出人耳、手指、尿道、心臟瓣膜，和整個膀胱。」

阿塔拉的下一個主要挑戰，是培育人類體內最複雜的器官之一：腎臟。在器官移植清單上，大約有八成的患者都是在等待腎臟。二○○八年，在美國進行的腎臟移植手術數量就超過了一萬六千次。為了完成這壯舉，他和團隊已經超越了使用屍體器官和組織母體的技術，並且確實「3D列印」出腎臟的早期版本。「開始時，我們使用的是普通的桌面噴墨印表機，每次粗略地列印一層細胞。」他解釋：「只要幾小時，我們已經能夠列印出一顆真的迷你腎臟。」儘管要做出完整的腎臟可能得再花上十年的時間，但阿塔拉卻是持謹慎樂觀的態度，因為他列印出的部分腎臟組織已經能夠排出類似尿液的物質。

「無論是因老化、創傷或疾病影響而需進行器官再生或組織修復療程，」克拉夫特博士說：「這快速發展的領域將會影響幾乎所有臨床領域。最近發明，通過重新編程患者自身皮膚而產生的誘導多能幹細胞，為我們提供了通往這種強大技術的無爭議平台。隨著幹細胞、組織工程、3D列印技術即將匯集，我們很快就會有一個無比強大的兵工廠，為我們帶來充足的醫療保健資源。」

摘自PanSci 2013年8月選書《富足：解決人類生存難題的重大科技創新》，由商周出版。

• 作者／照護線上編輯部
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「那是一位大學教授，發現乳癌後便接受手術，不過大約一年半後發現肝臟轉移。」新光醫院乳癌中心主任鄭翠芬醫師表示，「因為患者屬於停經前荷爾蒙受體陽性、HER2 陰性乳癌，所以便開始接受口服 CDK4/6 抑制劑標靶藥物、抗荷爾蒙治療與停經針。」

經過一年的治療後，患者肝臟的腫瘤幾乎完全消失。鄭翠芬醫師說，經過討論後，患者決定接受手術，切除部分肝臟。術後患者持續使用口服 CDK4/6 抑制劑，至今又過了 4 年，病情依然維持穩定，都沒有使用到化學治療。因為是口服藥，沒有明顯肝心毒性副作用，只有些許的白血球低下，可透過調整劑量而控制改善，所以患者的生活沒有受到影響，依然在大學裡教書、作研究。

「這在過去是難以想像的狀況，因為以前的乳癌患者若出現肝臟轉移，都必須接受化學治療，而存活期大概僅有一年。」鄭翠芬醫師說，「CDK4/6 抑制劑不僅大幅提升治療成效，也讓患者能夠維持生活品質。經常有患者出國旅遊，回診時還特地帶小禮物來跟我們分享。」

鄭翠芬醫師說，從今年開始，停經前轉移性荷爾蒙受體陽性、HER2 陰性乳癌患者也納入健保給付，相信能帶給年輕的乳癌患者非常大的幫助！

乳癌是台灣女性最好發的癌症，其中約有四成患者尚未停經。鄭翠芬醫師指出，確診乳癌後，會根據雌激素受體 ER、黃體激素受體 PR、人類表皮生長因子受體 HER2 等生物標記將乳癌分成幾種亞型，包括荷爾蒙受體陽性乳癌、HER2 陽性乳癌、三陰性乳癌等。

停經前乳癌患者以荷爾蒙受體陽性佔多數，而且癌細胞的惡性度較高，術後復發的風險也較高。鄭翠芬醫師說，由於停經前乳癌患者較年輕，在擬定治療計畫時，往往還會有生育、工作、家庭的考量。如果患者只有三十幾歲，可能要討論關於生育能力的保存。

治療停經前乳癌，一般需要讓患者進入停經的狀態，才能達到較好的治療效果。鄭翠芬醫師說，過去的作法是將卵巢切除，現在則可以用停經針，讓患者進入停經的狀態。在完成療程後，較年輕的患者還有機會恢復月經。

針對轉移性荷爾蒙受體陽性、HER2 陰性乳癌，以往只能使用化學治療，而在 CDK4/6 抑制劑標靶藥物問世後，治療成效大幅提升，是相當重要的治療工具。鄭翠芬醫師說，細胞週期素激酶 CDK（cyclin-dependent kinases）是調節細胞分裂週期的重要蛋白質，CDK4/6 抑制劑是一種細胞週期抑制劑，可以阻斷細胞分裂週期，進而抑制癌細胞的分裂複製，並延緩荷爾蒙抗藥性的出現。目前的國際治療指引建議使用 CDK4/6 抑制劑標靶藥物，搭配抗荷爾蒙治療與停經針。

根據臨床試驗，停經前轉移性荷爾蒙受體陽性、HER2 陰性乳癌患者接受 CDK4/6 抑制劑標靶藥物，搭配抗荷爾蒙治療與停經針，能夠發揮顯著治療成效，延長存活時間。鄭翠芬醫師說，疾病無惡化存活期大概可達到 2 年以上，也有患者達到 3、4 年。

CDK4/6 抑制劑標靶藥物採用口服，便利性高，且副作用較化療少，有助維持生活品質。鄭翠芬醫師說，如今健保已將 CDK4/6 抑制劑標靶藥物、抗荷爾蒙治療與停經針納入給付，幫助停經前、停經後之轉移性荷爾蒙受體陽性乳癌患者降低經濟負擔。

停經前或正在停經乳癌婦女患者使用 CDK4/6 抑制劑，須與芳香環轉化酶抑制劑及停經針合併使用，並符合以下條件：

1. 荷爾蒙接受體為：ER 或 PR＞30%。
2. HER-2 檢測為陰性。
3. 經完整疾病評估後未出現器官轉移危急症狀（visceral crisis）且無中樞神經系統轉移。
4. 骨轉移不可為唯一轉移部位。

「目前健保會給付 2 年 CDK4/6 抑制劑，在滿 2 年後，如果治療效果仍然不錯，可以考慮自費使用。」鄭翠芬醫師說，「有不少患者已經使用了 4、5 年 CDK4/6 抑制劑，病情都維持穩定，不用接受化學治療。」

貼心小提醒

乳癌早期沒有症狀，建議定期接受檢查，才能早期發現乳癌。鄭翠芬醫師叮嚀，隨著藥物的進步，乳癌的治療成效也持續提升，不但能夠顯著延長存活期，也可維持生活品質。確診乳癌後，務必和醫師配合，盡快接受治療！

• 本文轉載自 Care Online 照護線上《停經前轉移性荷爾蒙受體陽性、HER2陰性乳癌，CDK4/6抑制劑、抗荷爾蒙治療、停經針顯著延長存活期，專科醫師圖文解析》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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零診斷成本

一卷膠帶？真的嗎？當卡洛斯．卡馬拉（Carlos Camara）開始在美國加州大學洛杉磯分校修讀博士課程，研究高能量密度物理時，他從沒想過他很快就會發現自己在暗房內使用Scotch牌膠帶做實驗—或者說，一卷膠帶可以大大降低世界各地的醫療成本。一開始他只知道：某些材料碰撞在一起時會生出光來—這就是為什麼你咀嚼Life Saver牌的冬青糖果時，嘴裡會出現一點點閃光。這被稱為「摩擦發光」現象。卡馬拉在適度的真空狀態下進行摩擦發光實驗，他發現某些材料不單會發出可見光，也會釋放出X射線。所以現在的問題是，哪些材料？他開始廣泛試驗許多不同的材料。然後，事情發生了。卡馬拉在黑暗中拉開一卷Scotch牌膠帶。「我非常震驚，」他說：「它不僅是我測試過最光亮的材料之一，而且它也產生了X射線。」

這可是大新聞。這發現登上《自然》期刊封面，然後在電視影集《尋骨線索》（Bones）中又被提及。影集播出後不久，卡馬拉與連環創業企業家戴爾．福克斯（Dale Fox）結盟，成立摩擦遺傳因子公司（Tribogenics），目標是製造出世界上最小、最便宜的X光機。有別於造價二十五萬美元、洗碗機大小、仰賴十八世紀技術的裝置（基本上，就是把真空管連接至電源供應器），摩擦遺傳因子版本（卡馬拉稱為「X光像素機」〔X-ray pixel〕）的主要組成部分，成本不用一美元，體積只有半個隨身碟大小，利用摩擦發光產生X射線。這些像素機可以被組合成各式各樣的大小或形狀：組合成十四乘十七英寸的大小就能用來做胸腔攝影；組成一長條就能用來進行電腦斷層掃描。而且這些像素機的用電需求非常底（不到傳統X光機的百分之一），所以光靠太陽能板或手搖動力就能支援。「想像一下：只需一個公事包便可收納整組放射線儀器，」福克斯繼續說：「它能靠電池或太陽能供電，攜帶方便，能夠診斷從手臂骨折到腹部埂阻等多種症狀。這將把醫學以及發展中世界的醫療保健帶到一個新的層次。」

福克斯在乳房X光檢查領域看到了更多可能性。「今天，乳房X光檢查需要一副昂貴、大型、固定的機組，才能拍到一個粗糙的2D畫面。但請你想像一下這樣的『胸罩』：頂部設有微小的X光射出器，底部則設有X光感應器。它能夠自行充電、供電，擁有3G或無線上網功能，而且能夠裝在聯邦快遞的盒子裡送到病人手上。病人穿上胸罩，按下按鈕，醫生便會上線並開始說：「嗨。準備好為你的乳房進行X光檢查了嗎？請保持不動。」接著X光射出，感應器收集並傳送影像，再由醫生當場讀取。病人把包裹寄回，整個手續完成，既省時又省錢。

X光像素機陣列，是達到「零診斷成本」的第一步。此概念是由前哈佛大學化學教授，現為超級企業家的喬治．懷特賽茲所提出。一如該名詞所想傳達的，懷特賽茲希望把疾病診斷的成本降至越低越好，而它在馬蓋先的領域裡的確是相當低。為了達到目標，懷特賽茲最近把注意力轉移到折磨著竄起中的十億人的疾病。要發展對抗愛滋病、瘧疾和結核病疫苗的唯一方法，是找到一種準確、價廉，且足以應付大量病人的診斷和監測技術。然而，你無法靠今天的技術做到這一點。

所以，懷特賽茲參考了普拉哈拉德的金字塔底端發展模型。他並未選擇藉由顯著降低一部十萬美元機器的成本起步，而是選擇以現有最便宜的材料做起：一張側邊約一公分、能夠吸附液體的試紙。在懷特賽茲試紙的邊緣放上一滴針眼大小的血液或一滴尿液，液體滲入後便沿著試紙纖維移動。印在紙上的疏水聚合物引導液體沿預定的渠道流向一組測試井，這些測試樣本在此處與特定試劑交互作用後，會使試紙變色。其中一個測驗室測試尿液中的葡萄糖，如果有糖分出現，試紙會變成褐色；另一個則是測試蛋白質，如果有蛋白質出現，試紙就會變成藍色。由於這樣的試紙並不昂貴，要達到懷特賽茲所謂的零診斷成本並非遙不可及。「主要的成本在於蠟印表機，」他說：「這些印表機每部約八百美元。如果你讓它們每天運作二十四小時，每年每部可生產出一千萬張試紙。因此，我們確實能夠達到零診斷成本的目標。」

馬蓋先三部曲的最後一部曲—痰樣本，甚至更有前景。它是之前介紹過的「晶片化驗所」之必需品，該技術由阿尼塔．戈埃爾博士的奈米生物系統公司所研發。將一滴唾液或血液放在戈埃爾的奈米技術平台，在你身體內的任何病原體的去氧核糖核酸以及核糖核酸標記將會無所遁形，確認種類後再上報到中央超級電腦—華生醫生。這些晶片是邁向零診斷成本的重要一步，也是幫助解決三個主要醫療保健挑戰不可或缺的元素。這三個挑戰是：遏止流行病，減少生物恐怖主義威脅，和治療如愛滋病等廣為流行的疾病。由哥倫比亞大學研發的「m晶片」技術（mChip），將HIV病毒篩檢去貨幣化及去物質化。過去一度需要長期就醫、一小瓶血液，數天或數週的焦急等待，才能完成篩檢；現在已變成無需看醫生，只需一滴血以及十五分鐘的判讀，全部過程只需花費不到一美元的成本，而且只需使用比信用卡還小的微流控光學晶片（microfluidic optical chip）。

由於我們很快就能透過行動裝置連上華生醫生，而該行動裝置又設有環球定位系統，因此電腦不僅可以同時替你做出診斷，也能偵測到某地某疾病的異常高發病率，例如奈洛比的流感疫情，從而提醒世界衛生組織可能出現的流行疫病。更棒的是，由於華生醫生的診斷成本就只包含電腦的運算費用（其實只是電力成本），所以費用便降到只有幾分錢。為了加速這一進程，二○一一年五月十日，無線供應商高通公司（Qualcomm）與X獎項基金會合作，宣布計畫發展高通手機感測器監視軟體X設計獎（Qualcomm Tricorder X PRIZE），獎項名稱是引用《星際爭霸戰》中的醫學掃描技術。此次大賽將提供一千萬美元獎金，給首先製造出優於專業醫生團隊的斷症工具的隊伍，而且該工具必須是便於消費者使用的低成本行動裝置。

然而，即使現下有眾多的馬蓋先思想，但我們仍離達到終極醫療保健目標有一段距離，因為知道病人出了什麼問題只打贏了一半的戰役。我們仍然需要治療和治癒病人。我們已經解決了許多能夠「預防」的疾病，手段是通過清潔用水、清潔能源、基礎營養、室內沖水馬桶。然而，我們還得考量到另一種分類的疾病：容易治療和／或可治癒的疾病。其中有許多是使用簡單的藥品已可控制，但有一些則需要手術才能解決。科技已經在斷症方式引發革命性的改變，如果它也能對手術產生相同的影響，又會是什麼模樣呢？

全能的幹細胞

一九九○年代初，傑出的神經創傷外科醫生羅伯特．哈里里（Robert Hariri）對自己的領域感到越來越沮喪，特別是手術刀的限制。「我們可以做到有限度的修復，令傷者在意外發生後得以存活，」他說：「但是，手術無法令他們完全回復正常。」所以，哈里里尋找各種能恢復自然發展過程的方法，讓大腦自我再生和重建。在九○年代後期，他意識到，他或許可以像現在注射藥物般將幹細胞注入患者體內，以治療病人、戰勝病魔。哈里里認為，要掌控細胞醫學的真正潛力，必須確保未來能穩定地供應幹細胞，所以他創立了他的第一家公司，儲存取自胎盤的幹細胞和新生兒的臍帶血。四年後，市值三百億的藥業巨擘賽基公司（Celgene）因為看中這項技術再造醫學的潛力，收購了生命庫與人類創造公司（LifeBank/Anthrogenesis）。

不過，並非只有賽基公司採取行動。「我們每個人都來自一顆受精卵，然後發育成擁有十兆個細胞的複雜有機體，而這個有機體內有二百多個組織，個個都是全天候從無間斷地工作，發揮其專司的功能。」骨髓移植（幹細胞治療的形式之一）專家、奇點大學醫學部主任丹尼爾．克拉夫特（Daniel Kraft）博士說：「幹細胞驅動了令人難以置信的細胞分裂、生長，與修復過程。幹細胞所擁有的能力，能夠為醫療保健帶來許多方面的革命，是當前幾乎所有技術所無法超越的。」

哈里里同意這項技術的潛力無限。在接下來的五到十年，我們將能夠利用幹細胞來矯治慢性自體免疫性疾病，如類風濕關節炎、多發性硬化症、潰瘍性結腸炎、克隆氏症，和硬皮症。之後，我相信下一個新的大領域將是神經退化性疾病，那時我們便可逆轉帕金森氏症、阿茲海默症，甚至中風。而且，人們也將可以負擔得起醫療費用。細胞製造技術在過去十年已出現巨大的進步。舉例來說，我們已經從認為細胞療法的費用會超過十萬美元，轉而相信只要大約一萬美元就能執行。在未來十年，我認為我們可以更顯著地降低成本。所以，我們在談論的是，未來我們有希望以不多於一台筆電的價格，「治療」慢性疾病和重振主要器官。

你擔心在你的肝臟或腎臟衰竭之前，無法讓它們恢復生機嗎？別害怕，我們還有另一種解決方案。哈里里取得的專利之一，是「利用幹細胞修復或重建屍體器官與組織母體」。這是在實驗室培育全新和可移植器官的基礎，維克弗斯特大學醫學中心（Wake Forest University Medical Center）人體組織工程師先驅安東尼．阿塔拉（Anthony Atala）已成功展示這方法的可行性。

「世界各地都對器官有龐大的需求，」阿塔拉說：「在過去十年，器官移植等候名單上的病人數目增加了一倍，但最終能夠成功進行移植的人數卻依舊沒有上升。而到目前為止，我們已經能夠在實驗室裡培育出人耳、手指、尿道、心臟瓣膜，和整個膀胱。」

阿塔拉的下一個主要挑戰，是培育人類體內最複雜的器官之一：腎臟。在器官移植清單上，大約有八成的患者都是在等待腎臟。二○○八年，在美國進行的腎臟移植手術數量就超過了一萬六千次。為了完成這壯舉，他和團隊已經超越了使用屍體器官和組織母體的技術，並且確實「3D列印」出腎臟的早期版本。「開始時，我們使用的是普通的桌面噴墨印表機，每次粗略地列印一層細胞。」他解釋：「只要幾小時，我們已經能夠列印出一顆真的迷你腎臟。」儘管要做出完整的腎臟可能得再花上十年的時間，但阿塔拉卻是持謹慎樂觀的態度，因為他列印出的部分腎臟組織已經能夠排出類似尿液的物質。

「無論是因老化、創傷或疾病影響而需進行器官再生或組織修復療程，」克拉夫特博士說：「這快速發展的領域將會影響幾乎所有臨床領域。最近發明，通過重新編程患者自身皮膚而產生的誘導多能幹細胞，為我們提供了通往這種強大技術的無爭議平台。隨著幹細胞、組織工程、3D列印技術即將匯集，我們很快就會有一個無比強大的兵工廠，為我們帶來充足的醫療保健資源。」

摘自PanSci 2013年8月選書《富足：解決人類生存難題的重大科技創新》，由商周出版。