工程与生活陈明飞老师(二).ppt

/15 論文架構 第一章 緒論：簡介微循環在體內的主要功用，以及本研究目的與方法，最後回顧影像處理在微循環檢測之相關文獻。 第二章 影像處理原理：介紹本文所用之影像處理方法，並展示微循環影像處理後結果。 第三章 影像處理於微循環之應用：說明甲襞微循環檢測系統架構之選用以及研究方法。 第四章 結果與討論：甲襞微循環區域比對與血流測速結果，並提出系統需改善之缺點。 第五章 結論與未來展望：本研究總結與微循環研究未來發展。 摘要 本研究應用影像處理觀察甲襞(Nailfold)微循環，甲襞是位於指甲根部的皮膚皺摺，是觀察微循環的良好部位，在醫學上觀察甲襞的形態可得知許多生理狀態的重要訊息。 血流測速方面，以時間灰階變化作為量測方法，取一段微血管影像，其灰階值會因血球通過而改變，在一時間內得知灰階峰值變化距離，即可求得血液流速。 文中以影像匹配將一區域微循環建立為樣本，利用匹配法進行比對，以節省搜尋時間與降低人工誤判機率，並以此法針對特定區域微循環進行長期觀察流速及變化。 第一章 緒論 微循環(Microcirculation)包含小動脈(Arteriole)、微血管(Capillary)、小靜脈(Venule)和毛細淋巴管(Lymphatic Capillary)，透過這些血管和管壁的體液循環系統稱為微循環。人體健康的改變也影響著微循環的變化，微循環血管管絆與流速的變化對應著某些疾病的徵兆，藉由觀察維循環的各項指標，可得知人體所發出的生理訊息。目前醫學上常藉由觀察甲襞微循環的各項生理指標進行病理與內臟影響的相關研究。 人體中微循環可觀察部位包括甲襞(Nailfold)、眼球結膜、舌下等，其中甲襞微循環最易於觀察，其位於指甲根部的皮膚皺摺，此處皮膚薄，觀察方式也較簡便，是有利於直接觀察維循環的良好區域，國內外對於人體微循環的研究也多偏向觀察甲襞微循環。 研究方法 本文主要應用各種影像處理技法強化所攝得甲襞微循環影像，以便測得血液流速。 在微血管對位方面，以影像比對(Pattern Match)建立一區域微循環之樣版，對比出因手部晃動而移位的影像位差。並藉此方式可長期觀察一區域微血管，文獻僅提出拍攝全甲襞影像，以人工排列後搜尋欲觀察位置，鑑於此方式過於繁雜，故應用影像比對代替此繁雜方式。 在血流速測量方面，以時間灰階變化作為量測方法，取一段微血管影像，其灰階值會因血球通過而改變，在一時間內得知灰階峰值變化距離，即可求得血液流速。 文獻回顧 一、甲襞微血管分類 Gibson[3]等人在1956年發表了數種血管類型。 Norris和Chowning[4] 在1963年發表了更多的血管種類，如圖1所示，圖中微血管的種類與本文觀測得到的血管種類相差無幾。 Houtman[5]等人在1986年補充了其他病變血管的種類。 Jones[6]等人與臨床醫師合作在2001年將微血管進行形態學分類，以演算法進行自動分類的工作，而有85%的臨床醫生同意他們的結果。 在2005年劉育英[7]以臨床微循環影像建立了微循環圖譜，指出各種病變血管與類型。 文獻回顧(續) 二、血流測速 田牛[8]於1980年將血液流速分為七級，如表1所示，並且匯整出各種血流測速方法。 Umetani[9]於等人1989年利用梯度法取得了紅血球流速，並且指出血液流速與時間變化的關係。 Tsukada[10]等人於1996年以高速攝影機擷取影像，利用影像互相關函數法(Image Correlation Method)進行老鼠腸系膜內的血流測速，並證實了血液流速與心跳之關係。 1998年Jan[11]等人以改良式雷射都卜勒測速計進行老鼠體內微循環測速，其誤差低於市售都卜勒測速計。 文獻回顧(續) 2001年易政男[12]以鋒值時間差法將血液流動後所改變的灰階值差進行血液流速計算，其所測得流速約為111±10μm/sec，並提出可與雷射都卜勒測速計進行血流測速的互補。 2001年林建源[13]以雷射都卜勒測速計測量了身體各部位皮膚組織加熱前後血流與血量的相關性。 2002年陳雪惠[14]利用運動估算(Motion Estimation)，分別對六組男女進行血液流速計算，其中四組為健康男女，並提出血管形態對於血流的影響。 Manjunatha和Singh[15]在2002年提出了血管分枝中紅血球流動的狀態，清楚的描述出血球在不同管徑與轉折血管中的形狀。 文獻回顧(續) 2003年李錦奎[16]以M-line影像法求取暫態溫度改變後之血液流速，並且提出此法可彌補雷射都卜勒測速在粒擺流以下流速無法測速的不足。 2003年吳至傑[17]設計可攜式微循環觀測系統，並應用影像處理進行血液流速分析。 2004年Dong[18]等人以自動粒子影像測速，進行老鼠體內小靜脈內的微粒子測速。