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研究生:黃國緯
研究生(外文):Kuo Wei Huang
論文名稱:外耳道共振與鼓膜特性之關聯性探討
論文名稱(外文):The correlation of the canal resonance and the characteristic of tympanic membrane for in-vivo human ear
指導教授:余仁方
指導教授(外文):J. F. Yu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:醫療機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
論文頁數:169
中文關鍵詞:鼓膜穿孔鼓膜鈣化電腦斷層掃描錘骨外耳道共振
外文關鍵詞:Tympanic membrane perforationsTympanic membrane calcificationComputed tomography scanMalleusReal-ear measurement
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在臨床上,學齡前的孩童有90%都曾有過積液性中耳炎,是兒童最常見的感染症之一。長期積水有可能造成鼓膜破裂造成含血或膿性之耳漏,並可見鼓膜之裂孔。中耳積水不只會影響聽力及學習表現,它也是一種慢性發炎,長期下來耳膜會變薄或鈣化,更嚴重的會使耳膜塌陷,處在負壓狀態下,並造成永久性的聽力損失。
相關文獻指出鼓膜穿孔會影響其外耳道共振,但對於鼓膜鈣化或是耳道之鼓膜前軟組織部和顳骨部或是錘骨柄長度比例是否會影響其外耳道共振,目前並無相關研究進行探討。
本研究利用外耳假體之定性方式模擬鼓膜特性,以及由電腦斷層掃描(CT scan)方式,利用非侵入式活人體耳道內軟硬組織做幾何外型量測,以及使用耳鼻喉科內視鏡系統拍攝並擷取鼓膜影像,運用影像處理,計算鼓膜縱軸上之錘骨柄長度比例與外耳道共振進行探討。
本研究結果發現,鼓膜穿孔與鼓膜鈣化亦會影響其外耳道共振,但外耳道內之鼓膜前軟組織部和顳骨部及錘骨柄長度比例並無直接之關聯性。此研究結果也可提供將來助聽器選配之用,以達到助聽器最大功效,以及提供臨床醫師在處理慢性中耳炎患者手術,以為不同病患進行量身訂作的醫療。
In clinical, 90% of pre-school age kids suffered from chronic otitis media with effusion (COME), which was one of the common infectious diseases for children. Chronic otitis media with effusion would result in tympanic membrane rupture and otorrhea in the long run. The hearing and learning ability of children would be affected by otitis media with effusion which was also a kind of chronic inflammation. The tympanic membrane would be thinner or calcification. Even the tympanic membrane would collapse due to otitis media with effusion. Children under negative tympanometric pressure over a long period of time would result in permanent hearing loss.
Based on previous studies, the canal resonance would be affected by tympanic membrane perforations. However, the canal resonance affected by tympanic membrane calcification or by the soft tissue, temporal bone or the length of manubrium of malleus would not be discussed in previous studies.
The in-vivo human ear was utilized to model the characteristic of tympanic membrane qualitatively in this study. The geometry was measured non-invasively by CT scan. The image of tympanic membrane was obtained by the endoscope system which was utilized by otorhinolaryngology. The length of manubrium of malleus was measured by image processing and the canal resonance was discussed.
Based on the results, the canal resonance would be affected by tympanic membrane perforations and tympanic membrane calcification. However, there was no significant correlation among the soft tissue, the temporal bone and the length of manubrium of malleus. Thus, the results obtained by this study could be the reference for hearing aids selection and for the surgery of the chronic otitis media.
目錄
指導教授推薦書........................................................................................
口試委員會審定書………………………………………………………………..
國家圖書館博碩士論文電子檔案上網授權書 iii
長庚大學碩博士論文著作授權書 iv
誌 謝 v
中文摘要 vi
Abstract vii
圖目錄 xiv
表目錄 xvii
第一章 簡介 1
1.1 前言 1
1.2 耳朵的構造功能及聽力傳遞 1
1.2.1 外耳 1
1.2.2中耳 2
1.2.3內耳 3
1.2.4 鼓膜的構造 4
1.2.5聽力傳遞 5
1.3 中耳腔疾病 5
1.3.1 鼓膜外傷 5
1.3.2 急性中耳炎 6
1.3.3 慢性化膿性中耳炎 7
1.3.4 慢性積液性中耳炎 8
1.4 鼓室成型術 9
1.5 通氣管手術 10
1.6 聽覺輔具 11
1.6.1 助聽器 11
1.7 Amira®醫學影像軟體 12
1.8 純音聽力檢查(pure tone audiometry) 13
1.8.1 氣導純音聽力檢查 13
1.8.2 骨導純音聽力檢查 13
1.9 檢耳鏡 13
1.10 研究動機及目的 14
1.10.1 研究動機 14
1.10.2 研究目的 15
第二章 外耳道共振與鼓膜穿孔之關聯性探討 27
2.1 緣由與目的 27
2.2 材料 29
2.2.1外耳假體 29
2.2.2中耳腔假體 29
2.2.3鼓膜假體材質 29
2.2.4真耳測試檢查(real-ear measurement) 30
2.2.5 統計分析軟體 30
2.3方法 30
2.3.1正常鼓膜之真耳測試檢查 30
2.3.2鼓膜穿孔之真耳測試檢查 31
2.3.3 SPSS統計分析 31
2.4 結果 31
2.4.1 各鼓膜假體真耳測試檢查結果 31
2.4.2 鼓膜假體之各音頻增益量 31
2.4.3 以SPSS分析各鼓膜假體之真耳測試檢查結果 32
2.4.4 各鼓膜穿孔假體之真耳測試檢查結果 32
2.4.5 各鼓膜穿孔假體之音頻增益量 33
2.4.6以SPSS分析各鼓膜穿孔假體之真耳測試結果 34
2.4.7以SPSS分析各鼓膜穿孔孔徑大小假體之真耳測試結果 35
2.5 討論 36
2.6 結論 37
第三章 外耳道共振與鼓膜鈣化之關聯性探討 64
3.1 緣由與目的 64
3.2 材料 66
3.2.1外耳假體 66
3.2.2中耳腔假體 66
3.2.3鼓膜假體材質 66
3.2.4真耳測試檢查(real-ear measurement) 66
3.2.5 統計分析軟體 67
3.3方法 67
3.3.1正常鼓膜之真耳測試檢查 67
3.3.2模擬鼓膜鈣化之真耳測試檢查 67
3.3.3 SPSS統計分析 68
3.4結果 68
3.4.1 各鼓膜假體真耳測試檢查結果 68
3.4.2 以SPSS分析各鼓膜假體之真耳測試檢查結果 68
3.4.3 各鼓膜鈣化假體之真耳測試檢查結果 68
3.4.4 以SPSS分析各鼓膜假體之真耳測試檢查結果 70
3.5討論 71
3.6結論 72
第四章 人耳道內軟硬組織與耳道共振之關聯性探討 96
4.1 緣由與目的 96
4.2 材料 99
4.2.1受試者條件 99
4.2.2真耳測試檢查儀 99
4.2.3 統計分析軟體 99
4.3 方法 99
4.3.1 HRCT影像處理 99
4.3.2幾何外型之量測 100
4.3.3真耳測試檢查(real-ear measurement) 101
4.3.4 SPSS統計軟體分析 101
4.4結果 101
4.5討論 101
4.6結論 102
第五章 鼓膜之幾何外型與外耳道共振之關聯性探討 111
5.1 緣由與目的 111
5.2 材料 114
5.2.1受試者條件 114
5.2.1鼓膜影像擷取 114
5.2.3真耳測試檢查儀 114
5.3 方法 114
5.3.1 HRCT影像處理 114
5.3.2鼓膜影像處理與量測 115
5.3.3錘骨柄比例結果之比較 116
5.3.4真耳測試檢查(real-ear measurement) 116
5.3.5 SPSS統計軟體分析 117
5.4結果 117
5.5討論 118
5.6結論 118
第六章 總結與未來展望 131
6.1總結 131
6.2未來展望 132
參考文獻 134
附錄 138
圖目錄
圖1.1 人耳的構造 16
圖1.2 聲音由氣體進入液體的介面 17
圖1.3 鼓膜的構造 18
圖1.4 鼓膜四個象限 19
圖1.5 鼓膜各型穿孔 20
圖1.6 鼓膜鈣化 21
圖1.7 中耳積液 22
圖1.8 中耳通氣管 23
圖1.9 檢耳鏡 24
圖1.10 外耳右耳顳骨之CT影像 25
圖1.11 圈選耳道(a)之CT影像圖 26
圖2.1活人外耳道共振增益曲線 38
圖2.2活人體外耳 39
圖2.3外耳假體(1) 40
圖2.4外耳假體(2) 41
圖2.5中耳腔假體 42
圖2.6 聚氯乙烯(PVC)材質之保鮮膜 43
圖2.7 高密度聚乙烯(HDPE)材質之塑膠膜 44
圖2.8 聚氯乙烯(PVC)材質之熱收縮膜 45
圖2.9 親水性水膠體材質之人工皮膚 46
圖2.10真耳測試儀FONIX 7000 47
圖2.11各鼓膜假體材質之外耳道共振增益曲線 48
圖2.12保鮮膜之鼓膜假體與其鼓膜穿孔之外耳道共振增益曲線 49
圖2.13塑膠膜之鼓膜假體與其鼓膜穿孔之外耳道共振增益曲線 50
圖2.14熱收縮膜之鼓膜假體與其鼓膜穿孔之外耳道共振增益量 51
圖2.15人工皮膚之鼓膜假體與其鼓膜穿孔之外耳道共振增益曲線 52
圖3.1活人外耳道共振增益曲線 73
圖3.2活人體外耳 74
圖3.3外耳假體(1) 75
圖3.4外耳假體(2) 76
圖3.5中耳腔假體 77
圖3.6 聚氯乙烯(PVC)材質之保鮮膜 78
圖3.7 聚氯乙烯(PVC)材質之塑膠膜 79
圖3.8高密度聚乙烯(HDPE)材質之塑膠膜 80
圖3.9 親水性水膠體材質之人工皮膚 81
圖3.10真耳測試儀FONIX 7000 82
圖3.11各鼓膜假體材質之外耳道共振增益曲線 83
圖3.12保鮮膜之鼓膜假體與其鼓膜鈣化之外耳道共振增益曲線 84
圖3.13塑膠膜之鼓膜假體與其鼓膜鈣化之外耳道共振增益曲線 85
圖3.14熱收縮膜之鼓膜假體與其鼓膜鈣化之外耳道共振增益曲線 86
圖3.15人工皮膚之鼓膜假體與其鼓膜鈣化之外耳道共振增益量 87
圖4.1 3D右耳耳道 103
圖4.2 3D左耳耳道 104
圖4.3 右耳之(a)軟組織部耳道與(b)顳骨部耳道 105
圖4.4左耳之(a)軟組織部耳道與(b)顳骨部耳道 106
圖4.5真耳測試儀FONIX 7000 107
圖4.6真耳測試檢查 108
圖5.1 耳鼻喉科內視鏡系統 119
圖5.2 使用耳鼻喉科內視鏡系統拍攝之鼓膜影像 120
圖5.3 3D右耳之(a)耳道與(b)聽小骨 121
圖5.4 3D左耳之 122
圖5.5鼓膜影像轉置 123
圖5.6量測錘骨側突與鼓膜臍間長度以及鼓膜縱軸總長 124
圖5.7 3D量測錘骨側突與鼓膜臍間長度以及鼓膜縱軸總長 125
圖5.8真耳測試儀FONIX 7000 126
圖5.9真耳測試檢查 127
表目錄
表2.1 各鼓膜假體之材料參數 53
表2.2 各鼓膜假體與真人測試之各音頻增益量 54
表2.3 各鼓膜假體之各音頻顯著性分析結果 55
表2.4 各假體鼓膜穿孔孔徑為1mm音頻之增益量 56
表2.5 各假體鼓膜穿孔孔徑為3mm音頻之增益量 57
表2.6 保鮮膜之鼓膜假體與其鼓膜穿孔之各音頻顯著性分析結果 58
表2.7 塑膠膜之鼓膜假體與其鼓膜穿孔之各音頻顯著性分析結果 59
表2.8 熱收縮膜之鼓膜假體與其鼓膜穿孔之各音頻顯著性分析結果 60
表2.9 人工皮膚之鼓膜假體與其鼓膜穿孔之各音頻顯著性分析結果 61
表2.10 各鼓膜假體與其鼓膜穿孔之各音頻顯著性分析結果 62
表2.11 各鼓膜假體穿孔孔徑大小之各音頻顯著性分析結果 63
表3.1 真人外耳道共振之各音頻增益量 88
表3.2 各鼓膜假體之材料參數 89
表3.3 各鼓膜假體之各音頻顯著性分析結果 90
表3.4 保鮮膜鼓膜假體其正常與鈣化之各音頻增益量 91
表3.5 塑膠膜鼓膜假體其正常與鈣化之各音頻增益量 92
表3.6 熱收縮膜鼓膜假體其正常與鈣化之各音頻增益量 93
表3.7 人工皮膚鼓膜假體其正常與鈣化之各音頻增益量 94
表3.8 各鼓膜假體正常與鈣化之顯著性分析結果 95
表4.1 左右耳中軟組織部耳道與顳骨部耳道之平均體積 109
表4.2 左右耳中軟組織部耳道與顳骨部耳道之體積佔整體耳道比例 110
表5.1鼓膜影像中錘骨側突與鼓膜臍間長度佔整體鼓膜縱軸上之比例 128
表5.2 左右耳3D中錘骨側突與鼓膜臍間長度佔整體鼓膜縱軸上之比例 129
表5.3 鼓膜影像與HRCT影像3D中錘骨柄比例差異 130
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