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科學家套用物理重力模型來預測病毒性疾病的傳播

科景_96
・2011/02/09 ・1298字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 589 ・九年級
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Original publish date:Aug 18, 2004

編輯 Tino 報導

美國賓州州立大學(Penn State University) 昆蟲暨生物學系助理教授Dr. Bjornstad等人套用物理重力模型來預測麻疹(measles)等病毒性疾病的傳播。

Dr. Bjornstad表示,在過去所預測病毒性疾病的傳播是根據距離來做假設,而病毒流行地點所緊鄰的城鎮將是下一個疾病大流行的地點。但現今,他們所研究的成果對這項說法表示質疑,他們甚至排除空氣傳播是病毒散播的方式。

套用物理學和運輸理論,其研究人員使用一種伴隨著以距離為基礎的經驗重力模型來定義病毒傳染性疾病的空間傳播網路.。Dr. Ottar Bjornstad等人在今年八月的美國生態學會年度會議(the annual meeting of the Ecological Society of America)中表示,他們的研究正是以流行病學結合社會學以及運輸理論的模型來探討病毒疾病傳播網路。

Dr. Bjornstad指出,有些人就像我一樣雖然住在路易斯城附近,但是紐約市燈光閃爍熱力四射,比路易斯城更加得吸引我。病毒就好比人一樣,不一定嚮往鄰近的城市,反而會到具有吸引力的大城市發展。然而城市就好比行星一樣,越大就越有吸引力,但是吸引力的大小也因距離的增加而減少。

為了測試他們所設計的模型,他們使用英國過去歷年來感染孩童的麻疹流行病學資料,資料上完整記載從西元1940年到現今英國各地區孩童及每週和每個社區麻疹流行所蔓延的情形。英國當局已有大約有1,000 個城市和 450 個鄉村地區的報告並證實麻疹爆發大約每隔兩年發生一次。因此,他們嘗試套用他們的模型來預測這些專門感染幼童的麻疹傳播路線。

另一方面,他們也著手探討他們設計的模型是否與野生動物疾病相關,賓州州立大學生物系研究生Laura M. Warlow同時與Bjornstad從事建立野生動物模型相關研究,探討犬瘟熱病毒(distemper)在麻斑海豹(harbor seals)所蔓延的情形,Warlow發現,麻花海豹不像人類一樣容易被大城市明亮的燈光所吸引,他們反而是嚮往具有豐富食物的大海灘。

Warlow表示,這些在海灘聚集成一大群的海豹稱為haul-outs,這種群落的大小正與海灘的大小以及食物接近有很大的關連。而麻花海豹就像孩童一樣,會藉由咳嗽彼此之前傳染犬瘟熱病毒,在西元1988和2002年就曾發生兩次犬瘟熱病毒爆發,大量殺死北海的麻花海豹。而Warlow則是利用定位系統和空中攝影的方式來瞭解海豹實際的數目以進行1988年的病毒爆發的研究。Warlow把所得的資料套用所設計的距離模型和重力模型進行研究,發現重力模型能快速地預測傳染給海豹的犬溫熱病毒的蔓延情形。

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在完成預測感染孩童與動物病毒性疾病的模型之後,他們想更進一步探討感染成人病毒性疾病的傳播路線。Dr. Bjornstad說,他們目前在美國國家衛生中心的John E. Fogerty國際中心從事衛生科學方面的研究,他們想把模型應用在成人的人口數以及具有部分免疫力的人口數,來探討流行性感冒病毒在成人的傳播路線。

原始論文:
Grenfell, B.T., Bjørnstad, O.N., & Finkenstädt, B. (2002) Endemic and epidemic dynamics of measles: Scaling predictability, noise and determinism with the time series SIR model. Ecological Monographs 72: 185-202

參考來源:

相關連結:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Sep 22, 2010] 都市叢林裡的演化之戰
  • [Feb 03, 2006] 喬治在哪裡?
  • [Mar 06, 2004] 西尼羅河病毒的散播之謎
  • [Mar 28, 2003] 流感病毒之演化

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    科景_96
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    腹脹、腹痛、體重驟減…竟是後腸腫瘤悄悄作祟!
    careonline_96
    ・2025/04/02 ・2337字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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    圖/照護線上

    「曾經有位中年患者因為腹部劇痛被送到急診室,檢查發現是左大腸腫瘤導致腸套疊及腸道缺血,於是安排緊急手術切除腫瘤。」台中榮民總醫院大腸直腸外科陳周誠醫師表示,「病理報告顯示腫瘤為神經內分泌腫瘤,且惡性度較高容易復發。」

    回溯患者的病史,他有明顯的腹漲、腹部不適、慢慢地體重減輕從 70 公斤降到 56 公斤,與功能性神經內分泌腫瘤有關。陳周誠醫師說,因為腫瘤惡性度較高,患者術後開始接受體抑素類似物治療,至今已超過七年,目前狀況穩定,腫瘤沒有復發的狀況,持續在門診追蹤治療。

    神經內分泌腫瘤(Neuroendocrine Tumor/Neuroendocrine carcinoma,NET/NEC),過去稱為「類癌」,是一種會產生神經內分泌激素的腫瘤,這些細胞具有分泌激素的特性,能夠釋放組織胺、多胜肽、和前列腺素等,而在生理功能上造成腹脹、腹痛、腹瀉、體重減輕、臉部潮紅、呼吸急促、心跳加快等症狀。

    神經內分泌腫瘤可能出現在多個器官,例如大腸、小腸、胃、胰臟、肝臟、肺臟、卵巢和胸腺等橫跨多個專科領域。陳周誠醫師說,在人類胚胎發育過程中,原始消化管可分成前腸、中腸、後腸,前腸會形成食道、胃等,中腸會形成空腸、迴腸、升結腸、橫結腸等,後腸會形成遠端橫結腸、降結腸、乙狀結腸、直腸等。後腸神經內分泌腫瘤就是發生在左大腸及直腸等部位。

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    什麼是後腸神經內分泌腫瘤
    圖/照護線上

    陳周誠醫師說明:神經內分泌瘤的症狀通常不具有特異性,可能出現腹脹、腹痛、腹瀉、體重減輕、臉部潮紅、呼吸急促、心跳加快等症狀。這些症狀主要是因為腫瘤分泌的物質會影響血管擴張和腺體分泌。由於神經內分泌瘤的症狀不具有特異性,或症狀不明顯,都是水煮青蛙慢慢來,讓患者及醫師不易察覺。

    其次,常見之大腸癌(腺癌)原發點發生在黏膜,但是後腸神經內分泌腫瘤生長在黏膜下層,所以在做大腸鏡檢查時可能也不容易發現。

    後腸神經內分泌腫瘤可能長在直腸、肛門,有時能藉由肛門指診檢查發現肛門附近的腫瘤,透過手套感覺腫瘤的硬度。陳周誠醫師說,通常摸起來的硬度及大小類似生的1公分以下的紅豆或綠豆,與正常組織的柔軟度不同。

    近年來,大家對於神經內分泌腫瘤越來越熟悉,病例數已大幅增加。特殊染色的應用,也提高了神經內分泌腫瘤的診斷準確率。

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    如何治療後腸神經內分泌瘤?

    針對後腸神經內分泌瘤,主要採手術治療,目的是切除腫瘤並確定診斷。陳周誠醫師說,如果腫瘤靠近肛門而且腫瘤大小小於 1 公分,可以經由肛門進行切除,不需要切除整段腸道;如果腫瘤位於較高位置或比較大,則需進行腸道部分切除並吻合。切除的檢體會進一步送檢驗,檢查淋巴結並進行特殊染色,以確認腫瘤的性質。

    如何治療後腸神經內分泌腫瘤
    圖/照護線上

    腫瘤切除後,病理醫師會根據癌細胞有絲分裂數目分級,分為 Grade 1、Grade 2、Grade 3和混合型。如果功能性症狀明顯或病人不適合切除腫瘤手術,則可能需要使用藥物治療,如體抑素類似物(Somatostatin Analogue),體抑素類似物能夠抑制腫瘤細胞增生、促進腫瘤細胞凋亡,達到抗腫瘤的治療效果;也能夠控制功能性症狀,有助於降低神經內分泌瘤復發的風險。陳周誠醫師表示,體抑素類似物通常採肌肉注射每 4 週一次,目前有新型長效體抑素注射凝膠,採深層皮下注射,注射體積很小,僅 0.5 ml,有助於減輕注射時的不適,就醫時間短便利性較高。

    體抑素類似物幫助降低復發風險
    圖/照護線上

    筆記重點整理

    • 神經內分泌腫瘤是一種會產生神經內分泌激素的腫瘤,這些細胞具有內分泌激素的特性,能夠釋放組織胺、多胜肽、胃泌素和前列腺素等,而對生理功能造成影響。
    • 後腸神經內分泌腫瘤可能出現在橫結腸、降結腸、乙狀結腸、直腸等部位。症狀通常不具有特異性,可能出現腹脹、腹痛、腹瀉、體重減輕、臉部潮紅、呼吸急促、心跳加快等。
    • 針對後腸神經內分泌腫瘤,主要採手術治療,目的是切除腫瘤並確定分期及惡性度分級診斷。若腫瘤惡性度較高或症狀較明顯,可能需要使用藥物治療,如體抑素類似物,幫助降低神經內分泌腫瘤復發的風險。
    • 體抑素類似物通常採肌肉注射每 4 週一次,目前有新型長效體抑素注射凝膠,採深層皮下注射,注射體積很小,僅 0.5 ml,有助於減輕注射時的不適,就醫時間縮短便利性較高。
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    反覆腹瀉、血便?小心發炎性腸道疾病,恐增腸癌風險!
    careonline_96
    ・2025/03/28 ・2190字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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    「有位 30 多歲的女性患者,平時工作相當忙碌,壓力很大,經常腹瀉。雖然發現排便帶血,但自認為是痔瘡,而沒有放在心上。」臺北榮民總醫院內視鏡診斷暨治療中心王彥博醫師指出,「因為持續解血便,患者經常感到頭暈,才終於就醫檢查。」 

    大腸鏡檢查發現患者的直腸、結腸有嚴重發炎、潰瘍。經過一系列檢查,確診 為潰瘍性結腸炎,王彥博醫師說,接受傳統藥物治療後,患者的症狀緩解,但 是一段時間後又會復發,於是向健保申請使用生物製劑。 

    王彥博醫師說,至今持續使用生物製劑已經過了三年,患者的狀況穩定下來, 沒有復發的狀況,回復正常的工作與生活。 

    發炎性腸道疾病(IBD,Inflammatory Bowel Disease)是一種慢性腸道發炎 疾病,主要分為潰瘍性結腸炎與克隆氏症。王彥博醫師解釋,潰瘍性結腸炎主 要影響結腸、直腸,常見症狀包括腹瀉、血便、腹痛等。克隆氏症可能影響所 有的消化道,常見症狀包括腹痛、腹瀉、營養不良、貧血、體重減輕等。 

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    「一般的腸胃炎會出現腹痛、腹瀉、發燒等症狀,大多會在幾天內緩解。」王 彥博醫師強調,「發炎性腸道疾病患者的症狀則是反覆發作,如果持續較久、經 常發作,便要提高警覺,盡快就醫檢查。」 

    除了影響腸道之外,發炎性腸道疾病也可能影響腸道以外其他器官,而出現眼 睛發炎、皮膚紅疹、關節疼痛等症狀。王彥博醫師說,大約四分之一的病人會出現腸道外症狀,曾經有病人是先以關節痛來表現,後來做檢查後才發現,原 來是罹患發炎性腸道疾病。 

    發炎性腸道疾病警訊
    圖 / 照護線上

    發炎性腸道疾病的成因尚未完全明瞭,目前認為可能與多種因素有關,包括基 因、飲食、環境、壓力等。王彥博醫師說,發炎性腸道疾病患者中具有家族史 的比例約為 10%。可能在遇到某些感染、飲食、環境的影響,而激發出針對腸 道的免疫反應,對自己的腸道組織發動攻擊,造成腸道慢性發炎。 

    潰瘍性結腸炎通常是呈現連續性病灶,從直腸向結腸延伸。克隆氏症的病灶會 呈跳躍式分布,包括食道、胃、小腸、結腸、直腸等皆可能受到侵犯。王彥博 醫師說,潰瘍性結腸炎通常侵犯黏膜層,可能造成腸道穿孔、腸道狹窄、毒性 巨結腸症等;克隆氏症會侵犯黏膜層、黏膜下層、肌肉層,若未接受治療,恐 導致腸道狹窄、穿孔、瘻管、膿瘍等嚴重併發症。倘若腸道長期處於發炎的狀 態,將使罹癌風險增加。 

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    發炎性腸道疾病可能產生嚴重併發症
    圖 / 照護線上

    潰瘍性結腸炎患者會經常腹瀉、血便,而導致營養不良、貧血,且嚴重影響生 活品質,甚至無法好好工作。王彥博醫師說,如果因為嚴重併發症而反覆接受 手術,可能造成短腸症候群,恐導致失能,對患者與家屬造成極大的衝擊。 

    治療發炎性腸道疾病,追求腸道黏膜癒合 

    診斷發炎性腸道疾病後,醫師會根據抽血檢查、影像檢查、內視鏡檢查、病理 切片的結果,評估疾病的嚴重度,並擬定合適的治療計畫。 

    首先要做好飲食控制,不要吃生食。王彥博醫師說,藥物治療包括 5-ASA 抗發 炎藥物、類固醇、免疫調節劑、生物製劑等。 

    長期使用類固醇可能造成月亮臉、水牛肩、增加感染風險等副作用,因此類固 醇通常僅作短期內控制急性病情之用,治療上主要會以 5-ASA 抗發炎藥物、免疫調節劑來控制發炎。倘若傳統治療成效不佳,便會考慮介入生物製劑。 

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    治療發炎性腸道疾病,追求腸道黏膜癒合
    圖 / 照護線上

    相較於傳統藥物,生物製劑的治療機轉較精準,可以有效抑制發炎反應,且副 作用較少,能夠幫助腸道黏膜癒合。 

    發炎性腸道疾病治療目標有幾項,第一、臨床症狀緩解,降低腹瀉、血便頻率;第二、發炎指數回復正常;第三、腸道黏膜癒合,降低復發風險;第四、達到病理緩解,長期穩定控制病情。王彥博醫師說,在症狀改善後,患者還是要按時回診,持續接受治療。 

    貼心小提醒 

    天氣寒冷時,很多人喜歡進補,但是發炎性腸道疾病患者最好不要任意進補。 王彥博醫師叮嚀,規律用藥、均衡飲食、維持良好生活習慣,才能把疾病控制 穩定,維持理想的生活品質,降低出現嚴重併發症的機會! 

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    心臟衰竭前的警訊!主動脈瓣膜狹窄怎麼辦?微創 TAVI 手術成為救命關鍵!
    careonline_96
    ・2025/03/26 ・2665字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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    圖 / 照護線上

    「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。

    主動脈瓣膜狹窄恐導致猝死
    圖 / 照護線上

    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。

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    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。

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    經導管主動脈瓣膜置換術步驟
    圖 / 照護線上

    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。

    主動脈瓣人工瓣膜有何差異?
    圖 / 照護線上

    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。

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    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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