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牙醫照X光不用等-直接讀取式數位X光感測器

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/03/13 ・1200字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

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文 / 陸子鈞

牙醫師要替你拔牙或者補蛀齒前,一定會拍個X光照片。不過膠片式攝影需要另外儀器讀取膠片,沒拍好還得重拍;直接成像雖然不用等待顯像,但是設備昂貴,並不是每間牙醫診所都能負擔得起。現在,國家中山科學研究院的自主開發技術,有機會讓數位直接成像設備更普及在小型醫療診所,提昇就醫品質。

現在比較常見的膠片式電腦放射攝影(computed radiography, CR),在拍攝牙齒X光影像時,需要塞入一片磷光影像膠片,拍攝後再由雷射光讀取機將膠片上的潛像轉換成X光影像,假如顯像後發現拍得不好還得重新拍攝,非常花時間。新一代的直接成像(Direct Radiography, DR)操作時不需要磷光影像膠片和雷射光讀取機,能夠直接成像,但是設備昂貴,通常只有忙碌的大型醫院會購置。

牙根掃描圖片。
牙根掃描圖片。
透過直接讀取式數位X光感測器,牙齒樣本的X光影像能即時呈現在電腦螢幕上。
透過直接讀取式數位X光感測器,牙齒樣本的X光影像能即時呈現在電腦螢幕上。

對病患來說不只是省時,「不說你可能不知道,DR(直接成像)的放射線劑量也比CR(電腦放射攝影)還低」,國家中山科學研究院材料暨光電研究所郭志暐博士提到。但直接成像設備都仰賴國外進口,所以價格昂貴,大多數的小型診所還是使用較麻煩、費時又較高放射線劑量的電腦放射攝影。郭博士所主持的醫療器材研究團隊,目標就是要發展國內自有技術的高階醫療器材-包括直接讀取式數位X光感測器。他說:「當初接到這項計畫感覺非常『神聖』,因為過去在國家中山科學研究院都是研發國防武器,但是這次卻是發展救人的醫療器材。」

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直接讀取式數位X光感測器
直接讀取式數位X光感測器

直接讀取式數位X光感測器最主要的元件就是碘化銫(鉈)閃爍體(scintillator)和CMOS影像感測器。閃爍體能夠將X光轉換成可見光,再由CMOS影像感測器接收,成為數位訊號。閃爍體越厚,發出的光就越強,但光在越厚的閃爍體中也容易散開,降低了解析度。因此,研究團隊改用真空蒸鍍方式沉積碘化銫(鉈)薄膜,製成柱狀的結構閃爍體,可以利用全反射效應將光子侷限在柱中而不會散開,也就能得到較佳的影像解析度。由於解析度較高,所以拍攝相對來說不需要這麼強的X光,減少患者接收的放射線劑量。

(左)無結構閃爍體:光容易散射,降低解析度。(右)有結構閃爍體:光會集中,提高解析度。
(左)無結構閃爍體:光容易散射,降低解析度。(右)有結構閃爍體:光會集中,提高解析度。
郭博士(第一排左二)與研究團隊
郭博士(第一排左二)與研究團隊

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創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
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從「衛生紙」開始的環保行動:一起愛地球,從 i 開始
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/03 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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你是否也曾在抽衛生紙的瞬間,心頭閃過「這會不會讓更多森林消失」的擔憂?當最後一張衛生紙用完,內心的愧疚感也油然而生……但先別急著責怪自己,事實上,使用木製品和紙張也能很永續!只要我們選對來源、支持永續木材,你的每一個購物決策,都能將對地球的影響降到最低。

二氧化碳是「植物的食物」:碳的循環旅程

樹木的主食是水與二氧化碳,它們從空氣中吸收二氧化碳,並利用這些碳元素形成枝葉與樹幹。最終這些樹木會被砍伐,切成木材或搗成紙漿,用於各種紙張與木製品的製造。

木製品在到達其使用年限後,無論是被燃燒還是自然分解,都會重新釋放出二氧化碳。不過在碳循環中,這些釋出的二氧化碳,來自於原本被樹木「吸收」的那些二氧化碳,因此並不會增加大氣中的碳總量。

只要我們持續種植新樹,碳循環就能不斷延續,二氧化碳在不同型態間流轉,而不會大量增加溫室氣體在大氣中的總量。因為具備循環再生的特性,讓木材成為相對環保的資源。

但,為了木製品而砍伐森林,真的沒問題嗎?當然會有問題!

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從吸碳到固碳的循環

砍對樹,很重要

實際上,有不少木材來自於樹木豐富的熱帶雨林。然而,熱帶雨林是無數動植物的棲息地,它們承載著地球豐富的生物多樣性。當這些森林被非法砍伐,不僅生態系統遭到破壞,還有一個嚴重的問題–黃碳,也就是那些大量儲存在落葉與土壤有機質中的碳,會因為上方森林的消失重新將碳釋放進大氣之中。這些原本是森林的土地,將從固碳變成排碳大戶。

不論是黃碳問題,還是要確保雨林珍貴的生物多樣性不被影響,經營得當的人工永續林,能將對環境的影響降到最低,是紙漿和木材的理想來源。永續林的經營者通常需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。木材反覆在同一片土地上生成,因此不用再砍伐更多的原始林。在這樣的循環經營下,我們才能不必冒著破壞原始林的風險,繼續享用木製品。

人工永續林的經營者需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。

如何確保你手中的紙張來自永續林?

如果你擔心自己無意中購買了對環境不友善的商品,而不敢下手,只要認明FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。並且從森林到工廠、再到產品,流程都能被追蹤,為你把關每一張紙的生產過程合乎永續。

只要認明 FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。

家樂福「從 i 開始」:環境友善購物新選擇

不僅是紙張,家樂福自有品牌的產品都已經通過了環保認證,幫助消費者在日常生活中輕鬆實踐環保。選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌,這代表商品在生產過程中已經符合多項國際認證永續發展標準。

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「從 i 開始」涵蓋十大環保行動,從營養飲食、無添加物、有機產品,到生態農業、動物福利、永續漁業、減少塑料與森林保育,讓你每一項購物選擇都能與環境保護密切相關。無論是買菜、買肉,還是日常生活用品,都能透過簡單的選擇,為地球盡一份力。

選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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將一生毫無保留地奉獻給科學——瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡.居禮
椀濘_96
・2022/03/21 ・3561字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮(Maria Skłodowska-Curie,1867-1934),看姓氏不難聯想到,她就是我們所熟知的居禮夫人。她開創了放射性理論,發明分離放射性同位素技術,以及發現兩種新元素,是第一位獲得諾貝爾獎的女性,也是首位獲得兩座獎項的學者,在科學上的貢獻對後世影響深遠。

瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮(1867-1934)。圖/Wikipedia

艱難困苦的童年

瑪麗生於波蘭華沙的書香世家,排行老么,家中有布朗斯拉娃(二姐)與索菲亞(大姐)兩位姊姊。父親是一名中學老師兼理事,母親原為一名校長,祖父亦是位受人尊敬的數學與物理教師。

當時的波蘭已被俄羅斯帝國佔領,在沙皇的統治下,波蘭人民的生活處處受限,也影響了瑪麗一家的命運。瑪麗的父親因濃烈愛國精神而被俄國上司打壓,校方撤除了他的理事一職,並將他們全家趕出宿舍;加上雙親的家庭參與波蘭獨立民族起義,家中又遭遇投資失利,經濟頓時陷入困境。

隨後瑪麗一家搬進廉價的住所,父親為貼補家用便招收了多名寄宿生,平時除供應食宿外,從學校下班後還替他們補習來賺取更多收入。生活看似漸漸好轉,但遺憾的是,短短三年內瑪麗的大姐及母親皆因病去世。

1890 年,瓦迪斯瓦夫.斯克沃斯基與女兒們的合影,左起:瑪麗亞、布朗斯拉娃(二姐)、索菲亞(大姐)。圖/Wikipedia

因性別在求學路上受阻

天資聰穎的瑪麗亞自幼就是個相當用功的學生,尤其在數理方面更是表現亮眼;在她 15 歲那年,便以第一名的成績從女子文理學校畢業。

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然而,因當時波蘭的正規高等院校拒收女性學生,波蘭女子若想繼續接受正規的大學教育,唯一一條路就是出國留學,但這對瑪麗家中的經濟條件而言,是筆相當大的開銷且難以負擔。

成績同樣優異的二姐曾想過前往巴黎學醫,夢想成為一名懸壺濟世的醫師,但礙於家中經濟狀況遲遲無法如願。瑪麗想幫姐姐盡早完成學業,決定先當家教來資助其學費,兩人也約定,待畢業後再協助瑪麗出國求學。在瑪麗的支持下,二姐終於得以前往巴黎一圓醫師夢。

爾後的幾年,瑪麗一面做著家教工作,一面自學,期間閱讀了大量化學相關書籍,也是在這時獲得了第一份實驗室工作機會,這消息對她相當振奮;儘管實驗室設備簡陋,但能把在書中讀到的知識親手實作就已心滿意足,此經歷也影響了她未來將走上科學研究這條路。晚年瑪麗回憶起這段的時光:

「就是因為這第一次的實驗室工作,使我肯定自己在實驗研究上的興趣。」

突破重重阻礙取得學位

1891 年,24 歲的瑪麗在進行實驗室工作的同時,也終於踏上留學路,前往巴黎大學修讀物理學。剛到巴黎的她人生地不熟,對語言不熟悉外,又因過往在波蘭所受的教育無法應付大學課程,初期學業表現遠遠不及同儕。瑪麗便在課業上下足功夫,閒暇時間也都泡在圖書館裡,終於皇天不負苦心人,靠著清晰的思維加上勤奮苦讀,成績漸漸有了起色。

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1893 年瑪麗以第一名的佳績成功取得了物理學碩士學位,原先是想再取得一個數學學位,但此時她已將留學用的積蓄花光,也就放棄了這份念頭。幸運的是,在友人的協助下,華沙當局頒發給瑪麗海外優秀留學生「亞歷山大獎學金」,使她得以重返巴黎大學繼續深造,並在隔年順利取得第二個碩士學位。值得讚揚的是,在畢業的幾年後她將這份獎學金歸還給委員會,這舉動令人相當震驚,從未有任何一名學子歸還過,而瑪莉是第一位。

科學界的佳偶——居禮夫婦

學成後,瑪麗留在法國並開啟了她的科研生涯。當時為了能夠順利進行工作,正尋找著合適的實驗室;在同鄉物理學家約瑟夫.科瓦爾斯基介紹下,她結識了未來的丈夫,法國青年科學家——皮耶.居禮。對科學滿懷熱情的兩人情投意合,彼此欣賞著對方的個性及才華。

1894 年,瑪麗返回波蘭生活,原以為能在家鄉繼續從事喜愛的科研工作,然而波蘭的大學仍以性別為由將其拒絕。在皮耶的說服下,瑪麗回到巴黎並協助他完成了磁性研究,兩人也在同年結為連理。

當時總有人打趣得說:「皮耶最大的發現就是瑪麗」。

在實驗室裡的居禮夫婦。圖/Wikipedia

帶領科學邁向新篇章

婚後夫婦倆一面養育女兒,一面做科研。瑪麗首要目標就是取得博士學位,她選定了當時剛發現的X射線以及鈾射線作為研究主題。後續在研究鈾礦時,透過驗電器的測量結果,瑪麗推斷鈾礦必定含有其他活性比鈾大的物質,於是開啟了她尋找其他放射性物質之路。

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皮耶對瑪麗亞的工作越來越感興趣,隨後也加入了太太的行列。他們用酸液分解研磨過的瀝青鈾礦,再用化學分析方法分離出瀝青礦中可能含有比鈾更具放射性的物質。不久後,成功從實驗裡發現了比鈾的活性高 300 倍的新元素。隨後居禮夫婦發表了一篇聯合署名論文,正式宣布以「釙」(Polonium)命名所發現的新元素,以紀念波蘭。

在發現釙之後不久,她從實驗中發覺似乎有更強烈的放射性物質,便認定這也許是另一個新元素,這時物理學家亨利.貝克勒也加入了居里夫婦的研究行列。他們終於找出這個放射性比鈾大 900 倍的物質,三人將新元素命名為「鐳」(radium),拉丁文意為「射線」,也在研究過程中創造出單詞「放射性」(radioactivity)。

在當時居禮夫婦聯合及單獨發表的 32 篇論文中,其中一篇就為:在鐳輻射下,病變或腫瘤細胞比健康細胞死得更快。可說是若沒有這份的研究成果,就不會有現在用來治療癌症的放射性療法了。

得來不易的諾貝爾獎

在一系列研究及發現後,1903 年瑪麗終於獲得巴黎大學物理博士學位。同年瑞典皇家科學院授予居禮夫婦及亨利.貝克勒諾貝爾物理學獎,起初委員會僅表彰皮耶和貝克勒,不過有位倡導女性科學家權利的委員通報並向上申訴,瑪麗亞才能獲得提名,成為了首位獲得諾貝爾獎的女性。

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1911 年諾貝爾獎證書。圖/Wikipedia

隨著瑪麗亞成功從金屬中提煉出鐳,1911 年瑞典皇家科學院授予她第二座諾貝爾獎(此次為化學獎),以表彰:「發現了鐳和釙元素,提煉純鐳並研究了這種引人注目的元素的性質及其化合物」。此次的獲獎肯定也使她能夠說服法國政府支持並建立鐳研究所,該研究所於 1914 年建成,研究領域涉及化學、物理、醫學等。

將自己毫無保留地貢獻給科學與社會

一戰期間瑪麗為協助戰地外科醫生,便在靠近前線的地方設立了戰地放射中心。她的身影穿梭在戰地醫院中,指導著 X 光裝置的組裝及使用,據估計,超過 100 萬受傷士兵受過她的流動式 X 光機治療。

瑪麗與她的 X 光車。圖/Wikipedia

在戰後的歲月裡,瑪麗亞將時間奉獻將所學與經驗傳授給學生,也包括許多遠從世界各地慕名而來的後進學者。在她的指導下,鐳研究所培育出了四位諾貝爾獎得主,女兒伊倫.約里奧-居禮及女婿弗雷德里克.約里奧-居禮也在其中。

1934 年,瑪麗亞因再生不良性貧血逝世於療養院,後世普遍認為是因長時間暴露於輻射中而造成的,當時科學上並未了解到游離輻射會對人體產生危害,也未開發任何防護措施。瑪麗亞的生活處處充滿放射性物質,幾十年間患上了多種慢性疾病,然而一直到去世,她從未意識到這會危及自己的健康甚至是生命。

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瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮一生不慕名利,奔波於科學研究、教育學子,將畢生毫無保留地貢獻給科學與社會。直到今日,世人仍持續讚賞她的付出與貢獻,紀念這位偉大的科學家。

參考資料:

  1. 維基百科—瑪麗.居禮
  2. 科學名人堂—居禮夫人
  3. 居禮夫人:大家都聽過的科學家,與她充滿波折的人生和感情路
  4. 科技大觀園—開啟輻射醫學大門的居禮夫人
  5. 傑出的科學貢獻與多舛波折的人生:瑪麗.居禮誕辰|科學史上的今天:11/7
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椀濘_96
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喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)

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認識「蛀牙 5 階段」:正確塗「氟」可以強化琺瑯質!
careonline_96
・2021/12/09 ・2320字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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氟漆、氟膠有何差別?正確塗氟預防蛀牙、強化琺瑯質,牙醫師圖文解說

「醫師,我的牙齒好敏感喔,」王小姐抱怨道,「吃冷、吃熱都不舒服,有時候連吃甜食也會敏感痠痛。」

仔細檢查過牙齒後,醫師說,「有幾顆牙齒都有蛀牙,得趕快處理,以免繼續惡化喔。」

「唉…果然又蛀牙了…」王小姐嘆了口氣。

牙齒是我們的重要夥伴,如果蛀掉了就會帶來一連串麻煩,齒顎矯正科專科醫師李軒指出,除了使用牙刷、牙線確實清潔牙齒外,無論大朋友、小朋友也都可以善用氟漆、氟膠等氟化物來強化琺瑯質,降低蛀牙的機會。

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蛀牙5階段,務必及早介入

蛀牙有分幾個階段,李軒牙醫師指出,最初期是琺瑯質(牙釉質)表面開始脫鈣,牙齒表面看起來白白的,顏色不太一樣。

接下來琺瑯質結構遭到破壞,會形成蛀洞。李軒牙醫師說,當蛀牙局限於琺瑯質時,患者通常無感,如果沒有定期檢查,很容易錯過治療時機。

當蛀牙越來越深侵入牙本質時,患者喝水、吃東西時就會覺得敏感不適。

蛀牙5階段

如果蛀牙繼續惡化,牙髓腔便會受損,李軒牙醫師說,牙髓腔裡有神經,疼痛自然會越來越厲害。

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隨著感染惡化,牙髓腔內的細菌越來越多,將會形成膿瘍,假使細菌順著牙根往深處蔓延,就可能在牙齦上出現膿包,或導致臉部的蜂窩性組織炎,嚴重甚至可能進展為敗血症,危及性命。

正確塗氟,強化琺瑯質

我們的牙齒主要是由鈣、磷組成的磷灰石,李軒牙醫師表示,口腔裡的細菌會分解食物殘渣,產生酸性物質。原本堅硬的牙齒在接觸這些酸性物質後,會漸漸被溶解、釋出鈣跟磷,這個過程稱為「脫鈣(去礦化)」。

研究發現,氟化物(Fluoride)可以跟鈣結合,形成氟化磷灰石,李軒牙醫師分析,「與原來的磷灰石相比較,氟化磷灰石的結構較穩定,較能抵抗酸性物質的侵蝕,有助強化琺瑯質。」

運用氟化物來預防齲齒已有數十年的歷史,目前有氟漆、氟膠、氟錠、含氟牙膏等多種氟化物可供使用。

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氟化物有助強化牙齒結構

在牙齒遭到酸蝕前塗氟可以強化琺瑯質,增加對抗酸蝕的能力,李軒牙醫師說,如果牙齒已有脫鈣的現象,塗上氟漆、氟膠,還是能夠強化琺瑯質,有效降低未來再發生蛀牙的機會,或是減少敏感的問題。

「臨床上有時會遇到成年患者感覺牙齒很痠、敏感,看起來還沒有形成明顯的窩洞,」李軒牙醫師說,「我們會嘗試塗氟漆,並安排病人回診檢查,如果在初期及早介入,有機會阻斷後續蛀牙的發生。」

氟漆、氟膠比一比

氟漆跟氟膠的內容物都是氟化物,差別在於載體。李軒牙醫師解釋,氟漆的使用方法是塗在牙齒表面,它會形成一個保護層,讓氟化物有較長的時間去跟牙齒裡的鈣結合,成為氟化磷灰石,以強化琺瑯質。

氟膠的使用方法是先做一個氟托(牙托),然後裝入氟膠,李軒牙醫師說,佩戴氟托時,所有的牙齒都浸泡氟膠裡面。使用氟膠後,通常會建議在半個小時內不要吃東西、漱口,否則氟膠很容易就會流失掉。

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氟漆的好處是可以有效地附著在牙齒表面,碰到水之後,會形成一個保護膜,有較長的時間滲透到牙齒,強化琺瑯質。李軒牙醫師說,「因為氟膠比較容易流失,所以我們較常是使用氟漆,讓氟化物有足夠的時間發揮強化琺瑯質的效果。」

氟漆、氟膠比一比

氟膠比較容易流失,若是遇到配合度較差的小朋友,也無法進行,李軒牙醫師說,氟漆的方便性較高,且能在牙齒表面形成保護膜,持續較久的時間,所以目前在替兒童塗氟時,都會使用氟漆來進行。

塗氟時,牙醫師會先把牙齒表面、牙縫裡的牙菌斑清乾淨,接著隔絕口水,讓牙齒維持在清潔、乾燥的狀態,然後再塗上氟漆。

部分家長會關心使用氟化物的安全性,李軒牙醫師說,口服的氟錠較容易有過量的情形,通常是小朋友誤食,當成糖果一口氣吃了很多顆,所以家中的氟錠一定要放在小朋友拿不到的地方。至於其他氟化物的含量有限,縱然吃掉一整條牙膏,其實也不至於有嚴重的影響。

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氟漆中的氟化物都是在安全許可範圍內,李軒牙醫師說,只要由專業牙醫師操作,不用擔心氟化物過量的問題。

貼心小提醒

小朋友開始長牙後,便要定期到牙科檢查、塗氟,在尚未蛀牙前,開始強化琺瑯質,李軒牙醫師提醒,及早介入便可以用一些相對簡單,費用也比較低的方法,有效地做好牙齒保健,避免引發未來一些不必要的麻煩。關於牙齒的健康,預防永遠勝於治療喔!

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