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像「瀨尿牛丸」一樣兩全其美的「速崩圓粒控制釋放劑」

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2014/01/11 ・1511字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 566 ・九年級

報導/江書賢

就像周星馳電影《食神》裡的「瀨尿牛丸」結合牛肉的鮮美與蝦肉的甘甜,創造出令人驚豔的美味一樣,「財團法人醫藥工業技術發展中心」開發出了一項稱為「速崩圓粒控制釋放劑」的技術,將「速崩錠」與「控制釋放圓粒」兩種不同功能的藥劑形式合而為一,開啟未來藥錠製作的新趨勢。

「速崩錠」對許多愛美、希望自己身材窈窕的朋友們來說可能已經非常熟悉,因為市面上許多號稱具有減肥、甩油效果的口服錠劑就是做成速崩錠的形式,一旦放入口中就會快速溶化、崩解成細小顆粒。而「控制釋放劑」是指一類經過特殊設計的藥物,在人體的消化過程中,不像一般藥物那樣在胃裡快速被吸收,而是在腸道中逐漸的釋放出來,因此具有藥物的作用時機比較和緩、均勻,而且作用時效比較長的特性。

速崩錠快速溶於口中的特性,適合讓吞服藥丸、藥錠有困難的幼兒、年長者,以及容易拒絕或甚至會假裝吃藥(然後趁看護的人不注意時再偷偷吐掉)的精神病患使用;而「控制釋放劑」不但藥效作用時機均勻,因此可減少藥物的副作用,並且因為它具有長效的特性,所以可以減少每天必須服藥的次數。這對於討厭服藥過程的人,以及需要長期服藥的慢性病患來說是一大福音。

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一般藥錠的製作方法,是把具有影響人體作用的主要藥物粉末,與其它能讓藥物粉末結合成形或者有輔助作用的物質粉末(統稱為「賦形劑」)先混合在一起,然後放入機器,用外加力量快速衝擊打壓混合粉末,讓組成這一些粉末的粒子互相嵌合在一起形為藥錠;這一個過程稱為「打錠」。速崩錠的原理是選擇具有「引水」特性的適當配方作為賦形劑,一旦藥錠接觸到水,賦形劑就會快速吸引水分,原本嵌合在一起的藥物粉末粒子也就就散開了,整顆藥錠便能夠在口水中快速「崩散」成微粒。

而醫藥工業技術發展中心在這一項技術中所採用的「圓粒控制釋放劑」,是把藥物粉末滾成一顆顆小小的圓粒,並且在圓粒外面包覆一層膜衣。藉由設計適當的膜衣溶解特性(可以由配方、膜衣的厚度等來調整),便可以控制藥物圓粒在消化道中溶解釋放的過程。當膜衣處在消化道的化學環境中,會逐漸膨脹,表面產生微小的孔洞,包在膜衣內部的藥物圓粒成分會一點一滴地逐漸穿過孔洞釋放出來,再被人體吸收。因此,人們吃了藥以後,血液中藥物濃度隨時間的變化會是和緩、均勻的,而且能夠維持高於某個濃度一段較長的時間。相較來說,一般的藥物會在胃中大量溶解,在短時間內便全部被吸收進血液內。在這樣的情況下,藥物濃度在血液中會快速且劇烈變化,造成副作用,而且血液中的藥物濃度維持時間比較短,藥效不持久,所以一天中需要多次服用。圓粒控制釋放劑還有一項額外的優點是,包裹在圓粒外的膜衣可以隔絕藥物的苦澀或異味。

一般來說,控制釋放劑的藥物圓粒是放在膠囊中讓病人吞服,而不是壓成藥錠,因為圓粒的膜衣在「打錠」的過程中會受壓而破裂,失去藥物控制釋放的功能。醫藥工業技術發展中心的研發團隊累積了藥物制劑的經驗,藉由調整膜衣與賦形劑的配方、膜衣厚度等,使圓粒膜衣在打壓制錠的過程不會破裂,因此能夠將控制釋放圓粒做成速崩錠,把兩者的優點合在一顆藥錠之中。目前已經有抗憂鬱、抗過敏、阿茲海默症治療等的學名藥物可以採用「速崩圓粒控制釋放劑」的形式製造出來。

這一項技術只需要調整配方,而不需要特殊的生產設備或者製程,所以能夠幫助國內的製藥廠商用原本的設備,以相對於特殊製程來說比較低的成本,製造出具有市場競爭力的學名藥錠。使台灣的廠商能夠在具有雄厚資本,在開發新藥上占絕對優勢的先進國家大型藥廠等巨人林立的國際藥品市場競爭環境中,開拓出一片市場空間。

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圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

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在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

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  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

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即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

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典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

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GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

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(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
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賴昭正_96
43 篇文章 ・ 56 位粉絲
成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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夜尿、頻尿、解尿不順嗎?你的膀胱無法緊縮,可以做一個攝護腺拉開術
careonline_96
・2024/05/01 ・2284字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「那是一位五十多歲的男士,因為晚上要起床解尿好幾次而導致失眠,白天上班也常跑廁所,所以來泌尿科檢查。」衛生福利部雙和醫院泌尿科高偉棠醫師表示,「檢查後確認有良性攝護腺肥大,於是便開始服藥。」

患者服藥之後,解尿的症狀有改善,但是藥物的副作用卻讓他很困擾。高偉棠醫師說,患者突然從坐姿要站起來的時候,容易頭昏眼花,而且性生活時因沒有射精,而被懷疑是在外面亂搞,讓他百口莫辯。雖然改善了排尿,卻影響了性生活,使他更難勃起,痛不欲生。

經過討論後,患者決定接受微創攝護腺拉開術,利用細小的植入物拉開攝護腺。高偉棠醫師說,術後患者便能順利解尿,很快就可以上班,不用費心解釋請假手術的原因。隨著性生活漸漸恢復,讓患者相當開心。

良性攝護腺肥大的常見症狀包括尿液流速變慢、排尿的力道沒有年輕時那麼有力、尿到一半會中斷,無法一次將膀胱排空,需分多次排尿。高偉棠醫師說,患者排尿時需要藉助腹肌的力量將尿液排出,排尿後仍有尿液滴滴答答,內褲可能被沾濕。患者會越來越頻尿,夜尿的情況會加重,而且一感到尿意就很急迫,行動不便者可能會來不及而尿失禁。

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以往認為 60 歲以上才會發生,但近年來由於飲食習慣改變、營養過剩等因素,50 多歲的男性就可能出現相關症狀。因此,中年男性要留意身體狀況的改變,及早發現並治療。

如果不治療良性攝護腺肥大,膀胱功能會漸漸受到影響。高偉棠醫師說,因為膀胱會持續用力收縮,試圖將尿液排出,將導致膀胱過度敏感及焦躁。如果長期未改善,膀胱最終會過度疲勞、無法收縮,導致膀胱失能的狀態。即使日後治療攝護腺肥大,但膀胱功能已經受損,難以恢復正常收縮能力。嚴重時會演變成神經性膀胱,膀胱完全喪失收縮力,無法自主排尿,是相當危險的狀況。

「就像車子卡在泥濘中,如果讓引擎持續高速運轉,最終引擎就會報銷。」高偉棠醫師說。因此,良性攝護腺肥大需要及早治療,以避免對膀胱造成無法挽回的損害。」

在過去,針對良性攝護腺肥大的治療大多會先考慮藥物治療,直到藥物已無法改善症狀,或是患者無法忍受藥物副作用後,才考慮手術治療。高偉棠醫師說,主要原因是傳統攝護腺刮除手術屬於較大的手術,手術時間較長、失血量較多、風險較高、併發症較多,而且術後可能造成逆行性射精或影響勃起功能。

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近年來,微創攝護腺拉開術的發展,有助於改變良性攝護腺肥大的治療觀念。高偉棠醫師說,因為微創攝護腺拉開術的手術時間較短、手術風險較低、不會破壞攝護腺、不會影響勃起功能,所以只要出現攝護腺肥大的症狀,就可以考慮早期介入治療。

對患者而言,及早接受微創治療能夠避免一些藥物的副作用。高偉棠醫師說,目前用於良性攝護腺肥大的藥物主要有兩種,一種叫甲型阻斷劑,能讓攝護腺周邊的肌肉放鬆,缺點是會造成血壓下降、頭暈;另一種是5α還原酶的抑制劑,能夠抑制男性荷爾蒙,讓攝護腺萎縮,而患者可能出現性慾下降、性功能下降的狀況。

「有些患者是犧牲性生活,來改善攝護腺肥大的症狀。」高偉棠醫師說。「所以微創治療的好處就是減少藥物帶來的副作用,而且中老年人經常服用多種慢性病的藥物,如果能夠減少攝護腺肥大的藥物,也可避免藥物出現交互作用。」

傳統攝護腺刮除術會對組織造成較大的破壞,術中失血量較多、術後可能遭遇出血、疼痛、漏尿的狀況,恢復期比較長。高偉棠醫師說,無論是使用刮除手術或雷射,術後都有逆行性射精的狀況,而且約有 10 % 至 20 % 患者的勃起功能會受到影響。

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微創攝護腺拉開術是藉由內視鏡進入尿道,然後利用至少 4 條細小的束帶將攝護腺向外拉開。高偉棠醫師說,因為不會破壞攝護腺,手術時間較短,術中幾乎不會流血,術後有立即性的改善。患者能夠很快恢復工作,且不會有逆行性射精的問題,不會影響原有的性功能。

貼心小提醒

微創攝護腺拉開術的發展,讓良性攝護腺肥大患者多了另一項選擇。高偉棠醫師說,藥物治療效果不佳、無法忍受藥物副作用、不願意長期服藥、想要保留性功能、無法承受傳統手術風險的患者都可以將微創攝護腺拉開術納入考量。患者要與專科醫師詳細討論,根據攝護腺的大小與形狀,選擇合適的治療方式!

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關注大麻合法化,先了解大麻的大小事
Charlotte 熊_96
・2022/05/28 ・3037字 ・閱讀時間約 6 分鐘

泰國衛生部長 Anutin Charnvirakul 最近為了響應即將在六月上路的新法--家戶種植大麻合法化--並加速大麻轉型為該國的經濟作物,在今年五月八號時宣佈政府即將在下個月發放百萬棵大麻植株,以鼓勵民眾種植[3]。這些大麻為醫藥用大麻,但若要轉為商用大麻,只要向地方政府申請即可。雖然聽起來可能讓很多人躍躍欲試,但是目前在泰國娛樂性使用大麻,仍然會面臨牢獄之災。

泰國新法上路,那台灣呢?

至於台灣,雖然大麻仍然被列為二級毒品,近年來台灣也逐漸有大麻合法化、放寬大麻管制等等的聲音。綠色浪潮是台灣民間推動大麻合法化的主要團體之一,在今年四月更舉行了第一屆的「大麻祭」。近期積極推動的連署主要訴求有三:上修四氫大麻酚(THC)容許值,與美國同步(美國規定 0.3%,原因是有證據支持 0.3% 以下不會有成癮性,台灣目前容許 0.001%);比照聯合國最新版本的《麻醉品單一公約》來修法來管制大麻;以及將大麻從反毒宣導中移除[6]。而在政府層級,大法官於 2020 年於釋字第 790 號中,宣布毒品管制條例中的「意圖供製造毒品之用,而栽種大麻者,處 5 年以上有期徒刑,得併科新臺幣 500 萬元以下罰金。」違憲。因為其不論情節輕重,都處以五年以上的有期徒刑,違反比例原則[9]

目前在泰國娛樂性使用大麻,仍然會面臨牢獄之災。圖/Pexels

從醫學角度看大麻

大麻是什麼,每個人腦袋裡大概都會有些既定印象,就讓我們以醫學的角度來看看大麻。大麻為一種草本植物,而既然是自然界的生物,組成成分想當然耳非常複雜。但是引發最多討論的是對人類中樞神經有作用的化學成分四氫大麻酚(tetrahydrocannabinol, THC),以及有藥用潛能但不影響精神狀態的大麻二酚(cannabidiol , CBD)。進入生物體內後,四氫大麻酚會由體內細胞上的 CB1 受器(cannabinoid receptor 1)以及 CB2 受器(cannabinoid receptor 2)接收,引發細胞下游反應。四氫大麻酚接上大腦的 CB1 受器後,就可以產生欣快感。大麻二酚反而不太愛接上 CB1 受器,甚至有時候會在旁邊干擾四氫大麻酚與 CB1 受器的接合。大麻二酚主要接到 CB2 受器,非但沒有讓人「變嗨」的作用,研究還指出醫用大麻二酚會降低焦慮症的症狀,有止痛功效,也運用在一些運動神經疾病[7]

當攝取方式為「抽」大麻時,由肺臟吸收大約 50%,當以食品方式「吃」的話,大約 10% 會被吸收。吸食未經萃取大麻相關的副作用包括:認知功能改變、慢性支氣管炎、及肺癌、生育力下降、精子動力降低、睪固酮濃度降低等等[5]。胎兒在子宮中暴露到大麻,會增加低體重嬰兒以及早產的可能性、也會增加新生兒加護病房住院率[1]。成癮性的大麻使用者腦部的獎賞迴路會被大麻所改變,而無法控制對於大麻的依賴程度。而在驟然停止使用大麻時,成癮性的大麻使用者也會出現戒斷症狀,包括焦躁易怒、睡眠障礙、食慾下降、體重減輕、憂鬱等等。

成癮性的大麻使用者也會出現戒斷症狀,包括焦躁易怒、睡眠障礙、食慾下降、體重減輕、憂鬱等等。圖/Pixabay

大麻與心臟疾病

一般人聽到「心臟病」、「心肌梗塞」應該會聯想到比較有年紀的病人。但在一篇研究中指出,古柯鹼以及大麻的使用在「年輕」的病人(總共收案 2,097 位 50 歲以下心肌梗塞病人)中,會增加心肌梗塞後的心因性死亡率以及總死亡率[4]。原因之一是四氫大麻酚會造成血管內皮細胞的發炎,進而造成血管粥狀硬化。同樣的血管變化也會發生在腦部,如果血管斑塊破裂,就有可能造成阻塞性中風。而這些過程都跟前面提到的 CB1 受器有關。CB1 受器除了存在於腦部,引發止痛鎮靜甚至欣快的效果,也存在於血管內皮細胞上。當四氫大麻酚接上這個受器之後,會引發細胞內一連串的生物化學作用,增加氧化壓力,進而引發發炎,以及血管粥狀硬化[2]

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吸食大麻引起的心血管疾病有解嗎?

於是由目前任教於台大藥理所的魏子堂副教授,領導史丹佛團隊,發起了尋找 CB1 拮抗劑之旅,結果發現在大豆內的 Genistein 是天然的 CB1 拮抗劑[8]。所謂的拮抗劑就是會在結合受器後,不引起下游的反應,如此一來,同樣在尋找同樣受器的不同受質,就無法結合到該受器,而引起下游反應。

在老鼠的模型中發現同時給予 Genistein 以及四氫大麻酚的老鼠,比起單獨使用四氫大麻酚的老鼠有表現較低的發炎物質。而且在犧牲老鼠後得到的病理切片也有同樣的結論。在另一組實驗中,本來被為了高脂餐的「胖胖鼠」,在經過單獨給予四氫大麻酚之後,血管斑塊增大的幅度,也比同時給予 Genistein 的胖胖鼠還要更多。

在老鼠的模型中發現同時給予 Genistein 以及四氫大麻酚的老鼠,比起單獨使用四氫大麻酚的老鼠有表現較低的發炎物質。圖/Pixabay

與此同時,可能有些醫用大麻擁護者會擔心,那我們想要從醫用大麻得到的中樞神經系統止痛與鎮靜效果呢?在這個實驗裡發現 Genistein 並不會擾這方面的效果。

不過目前在 Cell 發表的這篇實驗仍在動物模型階段,如果要進一步在臨床醫學上使用,還是需要長期的臨床試驗觀察。Genistein 已經可以在一些補品或是健康食品中看到,所以安全性應該是無虞,但是若要證明它能讓吸食大麻的「人」避免掉心血管副作用,還是要經過二期、三期、四期臨床試驗。何況通常心血管疾病的病程需要數年,甚至數十年的時間才能看到變化。最有名的心血管研究是在二十世紀中期的佛萊明漢研究(Framingham study),一開始的設計為一個長達 20 年計畫,而也是因為這個重要的研究,得以奠基當代心臟科學的基礎。

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結語

大麻除罪化、合法化、醫療化等議題,在大部份台灣人腦海裡可能還有毒品管制條例中深植的「二級毒品」形象。這不僅僅是科學證據上的辯論,更有著歷史文化、社會觀感的拉扯。但隨著越來越多國家對大麻管制鬆綁、醫用大麻的出現、甚至泰國鼓勵轉植大麻當經濟作物的風氣開始興盛,以及台灣民間團體的推動,公民討論勢必會越來越多。新研究的出現--譬如本文中 Genistein 在未來臨床試驗後,可能可以保護大麻使用者,免於心血管副作用--可以豐富公民討論的內容。如何創造社會對於大麻議題,一個理性討論的空間,值得大家一起關注。

參考資料

  1. Birth Outcomes of Neonates Exposed to Marijuana in Utero: A Systematic Review and Meta-analysis | Neonatology | JAMA Network Open | JAMA Network [WWW Document], n.d. URL https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/2788451 (accessed 5.13.22).
  2. Cardiovascular effects of marijuana and synthetic cannabinoids: the good, the bad, and the ugly | Nature Reviews Cardiology [WWW Document], n.d. URL https://www.nature.com/articles/nrcardio.2017.130 (accessed 5.13.22).
  3. CNN, H.C., n.d. Thailand to give away one million free cannabis plants, minister says [WWW Document]. CNN. URL https://www.cnn.com/2022/05/11/asia/million-free-cannabis-plants-to-be-distributed-to-thai-households-intl-hnk/index.html (accessed 5.13.22).
  4. DeFilippis, E.M., Singh, A., Divakaran, S., Gupta, A., Collins, B.L., Biery, D., Qamar, A., Fatima, A., Ramsis, M., Pipilas, D., Rajabi, R., Eng, M., Hainer, J., Klein, J., Januzzi, J.L., Nasir, K., Di Carli, M.F., Bhatt, D.L., Blankstein, R., 2018. Cocaine and Marijuana Use Among Young Adults With Myocardial Infarction. J. Am. Coll. Cardiol., SPECIAL FOCUS ISSUE: CARDIOVASCULAR HEALTH PROMOTION 71, 2540–2551. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2018.02.047
  5. Pathophysiology – Elsevier eBook on VitalSource, 7th Edition – 9780323169448 [WWW Document], n.d. URL https://evolve.elsevier.com/cs/product/9780323169448?role=student (accessed 5.13.22).
  6. petition – 綠色浪潮 GreenWave, 2021. URL https://greenwavetw.com/ (accessed 5.13.22).
  7. Shahbazi, F., Grandi, V., Banerjee, A., Trant, J.F., 2020. Cannabinoids and Cannabinoid Receptors: The Story so Far. iScience 23, 101301. https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101301
  8. Wei, T.-T., Chandy, M., Nishiga, M., Zhang, A., Kumar, K.K., Thomas, D., Manhas, A., Rhee, S., Justesen, J.M., Chen, I.Y., Wo, H.-T., Khanamiri, S., Yang, J.Y., Seidl, F.J., Burns, N.Z., Liu, C., Sayed, N., Shie, J.-J., Yeh, C.-F., Yang, K.-C., Lau, E., Lynch, K.L., Rivas, M., Kobilka, B.K., Wu, J.C., 2022. Cannabinoid receptor 1 antagonist genistein attenuates marijuana-induced vascular inflammation. Cell 185, 1676-1693.e23. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.04.005
  9. 釋字第 790 號-全國法規資料庫 [WWW Document], n.d. URL https://law.moj.gov.tw/LawClass/ExContent.aspx?ty=C&CC=D&CNO=790 (accessed 5.13.22).
  10. 大麻究竟有多可怕? – PanSci 泛科學
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Charlotte 熊_96
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著迷於世界的多彩,也希望帶給人對生命的熱愛。現任美國愛因斯坦醫學中心小兒科住院醫師,畢業於台大醫學系。目前最希望成為小兒心臟科醫師,也沒忘從高中就想去無國界醫生當臨時醫師的夢想。 https://www.instagram.com/charlottethesunbear/