臺灣博碩士論文加值系統

下肢壓瘡多發生於下肢或四肢癱瘓的病患，主要的形成因素有壓力、溫度、剪力、濕度及營養等所造成的。傳統診斷的方法是用目視及皮膚的組織觸診，檢查其損害程度的不同以作為判斷的指標，這種主觀的判斷方法，將造成醫學診斷上的誤差。
本研究目的是利用紅外線熱影像儀，量測皮膚組織受局部壓力時溫度差的變化趨勢，來探討壓力、時間及體表溫度變化的相關性，提供診斷與治療的依據，做為評估壓瘡程度的重要指標。根據文獻數據來探討紅外線熱像儀可否做為臨床上，診斷下肢壓瘡的輔助工具。
本論文是使用紅外線熱影像儀SPECTRUM 9000MB-500及Vista Medical FSA UT1010壓力感測器，隨機拍攝在恆定持續的壓力下，15位正常人下肢的溫差熱影像。其左下肢設定為實驗組，以恆定的接觸介面壓力40-90 mmHg，持續施壓20-60分鐘，平均施加於左下肢中間部位做測試，右下肢則設定為對照組。並從特徵影像中圈選左和右下肢的上、中、下六個特徵區域，計算各區域的平均溫度分佈及標準差，分析並探討其相關參數，以預測溫度對於壓瘡的影響。
實驗結果顯示，受壓迫下肢的血流因受阻導致體表溫差變大，在受壓小於100mmHg且短暫受測時間，溫差皆在2.5℃以下。當下肢所承受的壓力越大或時間越久，造成局部血管扭曲、變形，進而影響到血流通過產生缺血的現象，所以溫度分佈差距越大，標準差亦會增加。在持續承受40mmHg的壓力，300分鐘以上的皮膚表面會有超過4℃的溫差產生。左右下肢檢測正確度透過ROC曲線分析為0.92具診斷意義，因此藉由本文的實驗分析方法，證明對於下肢癱瘓與潰瘍的病患，溫差熱像可以作為性迅速診斷的輔助工具。

The Lower Limbs Ulcer is often happened to the low limbs and paralyzed patient of four limbs resulted from the forming factor of pressure, temperature, shearing stress, moisture and nutrition etc.. Using visual and skin contacts to subjective diagnosis is the traditional estimate method; but its diagnosis is inaccuracy occasionally.
This research purpose is to utilize the thermal imaging, examines the skin and tissue the variation tendency with difference temperature while receiving some pressure, discuss with pressure, time and dependence that body surface temperature change, offer and diagnose it with the therapeutic basis, estimate the important indicator which pressure sore grade. Compare according to document data, estimate the thermal imaging system could is it diagnose for clinic low limbs ulcer.
This research investigates the influence situation of temperature to pressure sore using SPECTRUM9000MB-500 thermal imaging system and Vista Medical FSA UT1010 pressure system to gather the low limbs image of 15 normal persons at random at different pressure. The left low limbs are set up for the experiment group, with invariable contact interface pressure 40-90 mmHg, exert pressure for 20-60 minutes continuously, exert and test in the position in the middle of the left low limbs equally, the right low limbs are set up for the control group. Estimates the temperature distributions and standard deviations of six zones including upper, middle, lower of two lower limbs with the characteristic of thermal imaging.
The experimental results are shown that the blood vessel of lower limbs loading pressure cause larger temperature difference of body surface and this temperature difference is below 2.5℃ at lower 100 mmHg and short time. The temperature difference distributions and standard deviations are more and more large as lower limbs loading heavy or long resulting in some blood vessel twist or distortion. The temperature difference is over 4℃ at the continuing situation of 40mmHg and above 300 minutes. Control the low limbs to measure correct degree and analysis for 0.92 meanings of diagnosing through ROC curve. At last, the experimental and thermal image analyzing methods can be the diagnosis auxiliary tool rapidly for paralysis patient and low limbs ulcer in this paper.

目 錄

中文摘要 I
英文摘要 III
謝 誌 V
目 錄 VI
圖 索 引 IX
表 索 引 XI

第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2 研究背景 3
1-3 文獻回顧 5
1-3-1 壓瘡相關文獻 5
1-3-2 熱影像相關文獻 7
1-4 研究目的 9
1-5 論文架構 10

第二章 理論基礎 11
2-1 壓瘡的形成因素 11
2-1-1 壓力 12
2-1-2 剪力 12
2-1-3 皮膚的感覺器官 13
2-1-4 濕度 14
2-1-5 溫度 14
2-1-6 抽菸 14
2-1-7 營養 14
2-1-8 其它 14
2-2 壓瘡易發生部位 15
2-3 壓瘡的分級 16
2-4壓瘡傷口照護 19
2-4-1消毒劑 19
2-4-2使用封閉性敷料 20
2-4-3按摩 21
2-4-4氣墊圈 21
2-4-5烤燈 22
2-5皮膚的功能 22
2-6體溫調節機轉 24
2-6-1熱的產生 26
2-6-2熱的散失 27
2-6-3影響體溫的因素 28
2-7 壓力量測系統原理 28
2-8 紅外線熱影像原理 32
2-8-1 PLANCK的黑體輻射定律 34
2-8-2 WIEN 和 STEFAN-BOLTZMANN 定律 36
2-8-3 KIRCHHOFF’S LAW克希何夫定律 37
2-9熱影像機成像種類 37
2-10醫學上應用之紅外線攝溫影像術 39

第三章 研究架構與方法 41
3-1 研究材料與設備 41
3-1-1 研究材料 41
3-1-2系統硬體設備及規格 43
3-1-2-1壓力感測器 43
3-1-2-2 壓力影像分析軟體及介面 44
3-1-2-3紅外線熱影像設備 45
3-1-2-4 熱影像軟體功能及介面 46
3-1-2-5 壓瘡模擬設備架設 47
3-2 研究程序 48
3-2-1 研究前提 50
3-2-2 初期實驗假說及驗證 51
3-2-3 實驗步驟 53
3-2-3-1 影像圈選程序 55
3-2-3-2 影像前處理 55
3-2-3-3 影像分割 55
3-2-3-4 選取特徵區域 57
3-3 統計分析 59
3-4 特徵區域壓力誤差測試 61
3-5特徵區域溫度誤差校正 61
3-6 硬體重複性測試 62

第四章 結果與討論 63
4-1 紅外線熱影像色譜分析 63
4-2 不同區域壓力與溫差分析 64
4-2-1下肢各區間壓力差異分析 65
4-2-2左右下肢各區間溫度差異分析 66
4-2-3受壓前後左、右同側上下區間溫差分析 68
4-2-4受壓前後左右下肢溫差分析 71
4-2-5 根據下肢溫度分佈與病理學討論結果 73
4-3下肢褥瘡與成因探討 75
4-3-1溫度差和壓力關係的線性分析 77
4-3-2區域溫度和壓力關係的線性分析 79
4-3-3 溫度差與受壓時間的迴歸分析 81
4-4左右下肢溫度差ROC曲線分析 83
4-5 系統限制 87

第五章 結論和未來展望 88
5-1 結論 88
5-2 未來展望 90

參考文獻 92
附錄 A SPECTRUM9000MB-500 詳細規格表 97
附錄 B 紅外線熱像儀穩定度及準確度測式表 98


圖 索 引

圖2- 1 皮膚受剪力示意圖 13
圖2- 2 壓瘡易發生部位示意圖 15
圖2- 3 第一級壓瘡示意圖 16
圖2- 4 第二級壓瘡示意圖 17
圖2- 5 第三級壓瘡示意圖 17
圖2- 6第四級壓瘡示意圖，深達肌肉 18
圖2- 7第四級壓瘡示意圖，深達骨頭 18
圖2- 8皮膚結構剖視圖 24
圖2- 9產熱與散熱示意圖 26
圖2- 10 壓力感測器結構圖 29
圖2- 11壓電材料非對稱結構 30
圖2- 12電磁波頻譜圖 33
圖2- 14 WIEN 位移波長與黑體發光強度的關係圖 37
圖3- 1系統架構圖 42
圖3- 2壓力感測器 43
圖3- 3壓力感測器使用FSA軟體介面 44
圖3- 4 SPECTRUM9000MB-500 紅外線熱影像診斷系統 45
圖3- 5 ISANET EXPRESS 軟體介面圖示 46
圖3- 6壓瘡測試器材架設圖 48
圖3- 7研究程序 49
圖3- 8灰階分佈圖 56
圖3- 9紅外線熱像區域圈選示意圖 58
圖3- 10 壓力影像區域圈選示意圖 58
圖3- 11影像處理流程 59
圖3- 12左右下肢平均壓力時間變化曲線 61
圖4- 1正常人的下肢紅外線熱像 64
圖4- 2 壓力影像分佈圖 64
圖4- 3 受測者最大壓力分佈直方圖 66
圖4- 4受壓各區溫度差變化 67
圖4- 5右下肢靜脈血管分佈 76
圖4- 6 下肢動脈分枝 76
圖4- 7 受壓前區溫度差與壓力差分析 77
圖4- 8受壓中區溫度差與壓力差分析 77
圖4- 9受壓後溫度差與壓力差分析 78
圖4- 10 受壓前中後溫度差與壓力差分析 78
圖4- 11 實驗前區域平均溫度與壓力分佈圖 79
圖4- 12 實驗中區域溫度與壓力分佈圖 79
圖4- 13 實驗後區域溫度與壓力分佈圖 80
圖4- 14 受壓時間與溫度分佈圖 81
圖4- 15 溫度差與時間散佈圖 82
圖4- 16 溫度差與時間線性迴歸曲線圖 82
圖4- 17 左右下肢溫度差ROC曲線 85


表 索 引

表2- 1 壓瘡平均癒合天數對照表 18
表3- 1受測者基本資料表 43
表3- 2 實驗前受測者正面與背面T檢定 51
表3- 3 包覆測試後下肢正面與背面T檢定 52
表3- 4 受壓後下肢正面與背面T檢定 52
表3- 5皮膚組織與時間壓力對照表 53
表4- 1 左右下肢區域壓力分佈表 65
表4- 2各區受壓前後平均溫度差及標準差 66
表4- 3 各區域受壓前左右下肢之間的差異性T檢定 67
表4- 4各區域受壓中左右下肢間的差異性T檢定 68
表4- 5各區域受壓後左右下肢間的差異性T檢定 68
表4- 6受壓前所有受測者右下肢(控制組)區間的溫度差異性 69
表4- 7　受壓前所有受測者左下肢(實驗組)區間的差異性 69
表4- 8　受壓中所有受測者右下肢(控制組)區間的差異性 69
表4- 9　受壓中所有受測者左下肢(實驗組)區間的差異性 69
表4- 10　受壓後所有受測者右下肢(控制組)區間的差異性 70
表4- 11　受壓後所有受測者左下肢(實驗組)區間的差異性 70
表4- 12 受測者實驗前後右下肢(控制組)區間的差異性 71
表4- 13 受測者實驗前後左下肢(實驗組)區間的差異性 71
表4- 14實驗前後左右下肢平均溫度分佈及平均溫度差統計表 72
表4- 15 受壓前後各特徵參數比較表 73
表4- 16 豬隻模型在壓力導致組織傷害溫度增加統計表 74
表4- 17 受壓前後壓力與溫度差統計 79
表4- 18受壓前後壓力差與溫度差統計 80
表4- 19 受壓溫度差與時間統計表 82
表4- 20 壓力、溫度與時間迴歸摘要表 83
表4- 21 壓力、溫度時間迴歸係數 83
表4- 22 組內相關係數 84
表4- 23左右下肢溫差ROC曲線分析表 85
表4- 26 迴歸分析摘要表 87
表4- 27迴歸分析 BETA分配 87

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