知識大圖解：心臟移植

本文由 高柏科技 合作，泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時，曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏，那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓，引來眾多師生抗議。

「從此以後，我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中，帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言：在理論模型中，氨是太空熱控系統的理想介質；但在現實的辦公大樓裡，它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯，但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險，以及必須為後果負責的工程師。

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ，曾任職於美國 OAO 工程部熱流組，深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球，他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心：當晶片運算速度無止境攀升，那股伴隨而生的熱，究竟該往哪裡去？

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗，彷彿進步毫無邊界。然而，每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化，一旦設備過熱，系統便會降頻保護。在物理現實面前，再動聽的發表會敘事也必須低頭。

回顧個人電腦發展早期，晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後，鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級，其實更像是對空間的極限勒索：晶片功率翻倍，發熱源的面積卻沒變大，機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出，散熱設計的核心只有三要素：功率、熱源面積與空間限制。他舉例，在標準的 1U 機箱中，若發熱面積約為三十乘三十毫米，氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數，而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於，風扇轉速提升的背後，是噪音、電力損耗與空間占用。

因此，「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫，而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱，卻也將新的挑戰帶入機房：漏液風險、流道堵塞、材料相容性，以及維運時的難度。工程的進步，本質上鮮少是徹底消滅問題，更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的，不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人，是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中，沒有空氣能讓風扇製造對流；受光面溫度破百度，陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射，以及熱管與環路型熱管（LHP）來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱，冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力：在他設定的特定條件下，實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能；但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變，移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦（kW）。他強調「每秒」的觀念，因為散熱談的是動態流動速率，而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此，太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度，偏好無馬達幫浦的被動式設計；但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度，往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒：技術是否「先進」，與它是否「適合」當下的場景，始終是兩回事。

好論文，為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」，而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作，還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據，在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時，也曾遇過實驗數據無法複製，或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠，而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝，高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」，每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作，並指派專業人才在過程中持續微調、校正，確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測，但由於儀器預設以「水」校正，換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算，卻發現缺乏重複性，數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面，改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證，才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號，而在於那段不夠優雅的挫折：假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻，企業需要的不只是會算數的人才，而是能洞察研究何時「走鐘」，並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

林唯耕坦言，過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」，進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽，卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計，若無法穩定生產或贏得客戶信任，也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案，誰來負責出貨？

訪談尾聲，主持人國威提出了一個時代難題：假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計，企業該選擇全面擁抱 AI 的速度，還是保留緩慢但穩定的工程驗證，以規避潛在的失效風險？

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是：兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案；但工程師仍須實作原型，進行嚴苛的性能與可靠度測試，最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺，而是基於一項事實：AI 的資料庫裡，通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節，且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代，最稀缺的未必是熟練下指令（Prompt）的人，而是具備這種能力的人：能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來，並且願意為最終的量產品質負起責任。

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中，雲端是由龐大的機房架構而成，裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張，都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值，就是不讓這筆物理帳單，被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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心臟手術後的復原，正確飲食與運動是關鍵！專科醫師傳授清淡低鹽飲食與優質蛋白的攝取要訣，並解析如何透過循序漸進的復健運動、呼吸訓練與安全須知，幫助患者安心調養，穩步找回健康。

許多心血管外科手術後的患者和家屬都會很關心，術後應該怎麼吃？什麼時候能開始運動？該作多少運動？該作什麼樣的運動有益心血管健康？有什麼禁忌？其實，正確的飲食與活動是復原的重要環節。請林口長庚醫院心臟血管外科主任陳紹緯教授解答常見疑問，幫助您安心調整生活步調，穩定邁向健康。

Q1、心血管外科手術術後該怎麼吃？

心臟手術後，整體飲食原則應以清淡、低鹽、低脂及低膽固醇為主，並採少量多餐的方式，減輕腸胃負擔。建議多選擇原型食物，補充足夠且優質的蛋白質，如魚類、去皮雞肉及豆製品，以促進傷口癒合與體力恢復，同時搭配高纖蔬菜與水果，幫助腸道蠕動，預防術後常見的便秘問題。

烹調方式建議以蒸、煮、燙或涼拌為主，減少用油量，避免油炸及重口味調味品。為降低鹽分攝取，可利用蔥、薑、蒜等天然香料取代食鹽或醬油，讓低鹽飲食更容易被接受。

此外，若有服用華法林等藥物，需穩定攝取含維他命K的食物，避免大量食用。由於低鈉鹽具有較高的鉀，請務必與醫師或營養師討論合適的攝取方式。

部分心血管手術後的病人，如重度心臟衰竭者，可能需要依醫囑限制每日飲水量，以減輕心臟負擔，並記錄尿量、每日測量體重，若2天內體重增加超過1.5至2公斤，應警覺是否為水腫確保恢復過程安全順利。

Q2、心血管外科手術術後該如何運動？

復健運動在心肺功能恢復的過程中扮演非常重要的角色，不僅能幫助病情穩定，還能為日後順利出院及回到日常生活做好準備。陳紹緯教授表示，透過循序漸進、適當安排的運動訓練，可以提升心肺耐力、改善活動能力，並降低長期臥床或活動不足所帶來的風險。手術後會由專業復健師指導，於專屬場地提供循序漸進的復健運動訓練，全程守護您的術後康復安全。

運動中都應配合量測心跳、血壓及血氧濃度，以確保身體狀況在安全範圍內。

一般來說，運動前的心跳不宜過快或過慢，建議維持在每分鐘50至120下之間。運動過程中，若心跳比休息時增加太多（初期建議不要比休息心跳增加超過20下/分鐘），或反而比休息時減少超過10下/分鐘，都可能代表心臟暫時無法負荷目前的運動強度，此時應降低運動強度或暫停休息。如果有服用β-阻斷劑的病人，因心跳本身較低，建議改以「自覺用力程度」來評估運動是否合適。

此外，運動前務必先進食，避免運動時發生低血糖，建議在飯後約1至2小時進行運動最為適合。運動過程中若出現噁心、嘔吐、呼吸困難、胸口不適、胸悶、冒冷汗、頭暈、眼前發黑、過度疲倦或其他不舒服的感覺，請立即停止運動並告知醫護人員，這些都可能是心臟暫時無法承受目前運動量的警訊，需要立即休息與進一步評估。

呼吸復健是心血管外科手術後相當重要的一環，因為麻醉、疼痛、臥床，皆容易造成肺部擴張不足或痰液堆積，可能導致肺炎。術後進行呼吸復健可以幫助肺部恢復正常功能並減少併發症。請務必依照指示使用呼吸訓練器材（例如誘發性肺量計），清醒時每小時練習10至20次，幫助肺部擴張。

Q3、心血管手術患者在做運動時該注意什麼？

主動脈疾病患者由於血管結構較脆弱，不適合進行重量訓練或需要用力憋氣的運動。接受正中開胸手術的病人，術後三個月內可在無痛範圍內將雙手保持在中線活動，以防肩關節沾黏，請避免負重2至3公斤，以確保胸骨與手術傷口能夠順利癒合。如果傷口出現紅、腫、熱、痛或異常滲液，請盡快回診。

在運動環境方面，應避免在過熱或過冷的氣溫下進行戶外活動，因為極端溫度可能增加心臟與血管的負擔，影響身體調節能力。選擇安全、舒適的場地，並使用合適的防護裝備與運動器材，有助於降低運動傷害的風險。

「任何形式的身體活動都比完全不活動來得好。」陳紹緯教授強調，「如果目前的體力狀況無法達到建議的運動量，也不必因此放棄，只要在能力範圍內活動，即使只有短短5分鐘，也能對健康帶來實質益處。」

對於久未活動的人，應遵循「從低開始、慢慢增加」的原則，先從低強度、短時間的活動開始，再逐步提升頻率與持續時間，讓身體有足夠時間適應。

最重要的是，在開始或調整運動計畫前，請與醫療團隊充分討論，依照個人病情與身體狀況，擬定合適且安全的運動處方，才能在確保安全的前提下，發揮運動最大的健康效益。

Q4、心血管手術後長期該如何運動？

研究顯示規律運動長期對心血管健康有很大的幫助，接受過心血管外科手術的患者，在手術回復期後，經醫師評估病況適合，要養成規律運動的習慣。

根據心臟學會建議，只要具備活動能力，建議每週應達到一定程度的運動量，以維持心肺功能、肌力與整體身體機能。運動前後至少5至10分鐘的暖身與緩和運動。

在有氧運動方面，每週可依個人狀況選擇以下其中一種方式進行：

• 每週累積150至300分鐘中等強度有氧活動，或
• 每週75至150分鐘高強度有氧活動，或
• 也可以將中等與高強度活動交互搭配，只要達到等量的運動效果即可。
• 為了讓身體更容易適應並降低受傷風險，建議將有氧運動分散安排於一週內進行，而非集中在少數幾天完成。

陳紹緯教授進一步說明，「中等強度有氧運動」指的是在進行時心跳會比平常快、呼吸會變得比較急促，但仍然可以說話。例如：快走（每小時約4至6.4公里）、跳舞（如社交舞或交際舞）、園藝活動、騎腳踏車（時速低於16公里）。

「高強度有氧運動」指的是在進行時通常會感到身體發熱、開始流汗，而且幾乎無法連續說話，說幾個字就必須停下來喘氣。例如：跑步、游泳（持續來回）、高強度有氧舞蹈、騎腳踏車（時速16公里以上或上坡）、跳繩。

除了有氧運動之外，也要進行肌力訓練。建議每週至少安排2天以上進行中等或更高強度的肌力訓練，盡量涵蓋所有主要肌群，包括上肢、下肢、核心與背部。對於初學者或希望以較安全方式進行訓練者，可從「靠牆深蹲」或「坐姿抬腿」等動作開始，這些動作安全性高，且能有效訓練多個主要肌群。

理想的運動型態應採取多元組合的方式，將有氧運動、肌力訓練與平衡訓練一併納入。這樣不僅能提升體能，也能改善身體穩定度、降低跌倒風險。

良好的飲食習慣是維護心血管健康的重要基礎。透過適當的飲食調整，不僅能減輕心臟負擔，也能降低慢性疾病風險，提升整體健康狀態。

Q5、心血管手術後長期該怎麼吃維持心血管健康？

首先，應落實低鹽限鈉飲食，盡量避免醃漬食品、罐頭、香腸、火腿等高鈉加工食品。過多的鈉攝取容易造成體內水分滯留，進而增加水腫與心臟負擔。

在脂肪攝取方面，建議採取低脂、低膽固醇飲食，盡量挑選優質脂肪。

蛋白質來源可優先選擇魚類、去皮雞肉及豆製品，並減少攝取肥肉、雞皮、動物內臟、奶油及油炸食品，以降低血脂與膽固醇負擔。

優質蛋白質的補充，建議多攝取豆類、魚類及瘦肉，並盡量以植物性蛋白質為優先選擇，有助於減少飽和脂肪攝取並保護心血管。

此外，應增加膳食纖維攝取。全穀類如糙米與燕麥，以及充足的蔬菜與水果，不僅能幫助腸道健康、預防便秘，也能減少因排便用力而增加的心臟負荷。

在用油方面，建議以玄米油、芥子油、橄欖油等富含不飽和脂肪酸的植物油取代動物性脂肪，避免使用「飽和脂肪」與「反式脂肪」（如奶精、酥油製品），幫助維持良好血脂狀態。

心血管手術患者應限制刺激性物質的攝取，減少咖啡因飲料與酒精，避免對心血管造成額外負擔。

陳紹緯教授提醒，若正在服用抗凝血藥物（如華法林），需特別注意維生素K的攝取穩定性。含維生素K的食物（如深綠色蔬菜）並非完全禁止，但應維持固定攝取量，避免突然大量食用。由於補品、藥材可能出現交互作用，建議與醫師或營養師討論適合的飲食方式！

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主動脈瓣狹窄若引發胸悶、暈厥，宛如啟動生命倒數！醫師解析傳統開胸與「經導管主動脈瓣置換」的差異，高齡或高風險患者可透過免開胸的微創手術大幅降低風險，安全續命。

「有位洗腎的老太太，曾經因為主動脈瓣狹窄接受瓣膜置換手術，當時是使用組織瓣膜。」林口長庚醫院心臟血管外科主任陳紹緯教授表示，「經過多年後，上次手術使用的豬心組織瓣膜逐漸退化，讓患者漸漸出現心臟衰竭的症狀。」

由於患者的身體狀況較差，再次接受外科開心手術的風險較高，讓家屬相當憂心。陳紹緯教授說，因為患者高齡高風險二次手術風險高，所以在經過詳細全身檢查後，申請健保給付進行「經導管主動脈瓣瓣中瓣置換手術」。

經導管主動脈瓣瓣中瓣置換手術的優點是不需開胸、心臟不停止，可以大幅降低手術風險。陳紹緯教授說，術後患者順利恢復，目前仍在門診追蹤治療。

主動脈瓣狹窄是指主動脈瓣因老化或病變而無法正常開啟，導致左心室的血液無法有效輸送至全身。陳紹緯教授指出，由於血液供應不足，可能造成胸悶、胸痛、頭暈、暈厥、呼吸困難等症狀，嚴重恐造成猝死。

主動脈瓣狹窄初期通常沒有明顯症狀，一旦出現胸痛、昏厥或心衰竭等表現，便如同啟動了倒數計時器。根據統計，出現胸痛後，患者的平均存活時間約5年；出現昏厥後，約為3年；出現心衰竭後，約為2年。

陳紹緯教授強調，當心臟超音波確認為重度主動脈瓣狹窄且病人已有症狀時，建議儘速接受治療，千萬不可拖延！

此外，陳紹緯教授指出2025年更新的歐洲心臟學會瓣膜疾病治療指引建議即使無症狀，若超音波確認為主動脈瓣狹窄極重度，或狹窄快速惡化，或心臟已有受損跡象也建議早期治療。

主動脈瓣膜置換手術才能根本解決問題

唯有透過主動脈瓣膜置換手術，才能從根本解決主動脈瓣狹窄的問題。陳紹緯教授說，標準開胸手術會利用人工心肺機暫時取代心臟功能，接著打開心臟、切除病變的主動脈瓣，並植入人工瓣膜。

外科開心手術是歷史悠久、技術成熟的手術，長期結果良好，亦可同時處理其他心血管病灶（如主動脈瘤），適合身體狀況佳、年紀較輕的病人。陳紹緯教授指出，特別是先天性二瓣型主動脈病人，因大部發病年紀較輕，瓣膜鈣化嚴重不規則，且常伴隨主動脈瘤，目前歐美心臟學會治療指引均建議優先使用外科主動脈瓣膜置換手術，近期臨床試驗也顯示在這個族群，長期結果外科手術優於導管瓣膜手術。

人工瓣膜主要分為「機械瓣膜」與「組織瓣膜」，機械瓣膜又稱金屬瓣膜，優點是使用年限長，不過患者須要終生服用抗凝血劑。陳紹緯教授解釋，組織瓣膜又稱生物瓣膜，主要有牛心組織瓣膜與豬心組織瓣膜，牛瓣膜具有較大的有效開口面積（EOA），血液流動效率較佳，且平均使用年限較長。接受組織瓣膜的患者不必因為瓣膜因素而長期用抗凝血劑，可避免藥物相關風險，幫助維持生活品質。

經導管主動脈瓣「瓣中瓣置換手術」解析

組織瓣膜的使用年限較機械瓣膜短，在經過多年後，可能需要再次接受瓣膜置換手術。陳紹緯教授說，第一次瓣膜置換手術時選擇的生物瓣膜很重要，歐美先進國家一般都使用新一代牛心組織瓣膜，使用年限相較豬心瓣膜更長，而患者在人工瓣膜退化後，若因高齡高風險需透過「經導管主動脈瓣瓣中瓣置換手術」來置換新的人工瓣膜，牛心組織瓣膜因開口較大，效果也較佳。

經導管主動脈瓣瓣中瓣置換手術是由鼠蹊部股動脈置入導管，在先進影像系統的導引下延伸至主動脈瓣的位置，然後展開新的經導管主動脈瓣。陳紹緯教授說，經導管主動脈瓣置換手術的優點是可在局部麻醉、不插管的狀況下進行。由於不需開胸、心臟不停止，能夠有效降低手術風險，且恢復期較短。

瓣中瓣置換手術是將新的人工瓣膜放入舊的人工瓣膜中，因此原本的人工瓣膜若是具有較大開口的牛心組織瓣膜，效果會較為理想。陳紹緯教授說，人工瓣膜的選擇需要完善的規劃，在手術前請與醫師詳細討論，綜合評估，共同選擇合適的人工瓣膜！

筆記重點整理

● 主動脈瓣狹窄是指主動脈瓣因老化或病變而無法正常開啟，導致左心室的血液無法有效輸送至全身。由於血液供應不足，可能造成胸悶、胸痛、頭暈、暈厥、呼吸困難等症狀，嚴重恐造成猝死。

● 唯有透過主動脈瓣膜置換手術，才能從根本解決主動脈瓣狹窄的問題。外科開心手術是歷史悠久、技術成熟的手術，長期結果良好，亦可同時處理其他心血管病灶（如主動脈瘤），適合身體狀況佳、年紀較輕的病人。特別是先天性二瓣型主動脈病人，因大部發病年紀較輕，瓣膜鈣化嚴重不規則，且常伴隨主動脈瘤，目前歐美心臟學會治療指引均建議優先使用外科主動脈瓣膜置換手術，近期臨床試驗也顯示在這個族群，長期結果外科手術優於導管瓣膜手術。

● 人工瓣膜主要分為「機械瓣膜」與「組織瓣膜」，機械瓣膜又稱金屬瓣膜，優點是使用年限長，不過患者須要終生服用抗凝血劑。組織瓣膜又稱生物瓣膜，主要有牛心組織瓣膜與豬心組織瓣膜，乾式牛瓣膜具有較大的有效開口面積（EOA），血液流動效率較佳，且平均使用年限較長。接受組織瓣膜的患者不必因為瓣膜因素而長期用抗凝血劑，可避免藥物相關風險，幫助維持生活品質。

● 第一次瓣膜置換手術時選擇的生物瓣膜很重要，歐美先進國家一般都使用新一代牛心組織瓣膜，使用年限相較豬心瓣膜更長，而患者在人工瓣膜退化後，若因高齡高風險需透過「經導管主動脈瓣瓣中瓣置換手術」來置換新的人工瓣膜，牛心組織瓣膜因開口較大，效果也較佳。由於不需開胸、心臟不停止，能夠有效降低手術風險，且恢復期較短。