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開發間歇式微型耗氧測定儀於活體珊瑚之異常環境下生理代謝研究

為了解決ML Kit ocr的問題，作者方彥閎 這樣論述：

本研究利用3D列印技術與光纖氧氣濃度感測儀，設計兩款微型間歇流動式流道裝置，內部容積分別為2.5 ml及8 ml，流道內水流流速範圍為4.0 ~ 28.8及5.8 ~ 36.0 (mm s-1)，可分別量測細枝鹿角珊瑚蟲群(Pocillopora damicornis)及受精後14(day post fertilization, dpf)天斑馬幼魚於不同環境下之氧氣消耗率(oxygen consumption rate, OCR)，以了解生物的氧氣代謝率及適應反應。裝置材質使用透明光敏樹脂，具有出色透明度和生物相容等特性，裝置為兩件可拆式套件，包含測試區、U型流道、整流器及螺旋槳等不同部件，

此外，本研究利用自動化量測程式與循環幫浦，可間歇式將外部水槽之正常含氧液體導入流道內，利用流道內循環方式，將原本流道內的低氧濃度水排出，達成可多次且長時間量測測試生物體耗氧率之目的。在全球氣候逐漸暖化下，海洋環境逐步發生升溫及海水酸化等現象，欲知珊瑚蟲個體對異常環境之生理反應，本研究利用內部體積2.5 ml微型間歇式流道裝置，並在測試區外圍設計恆溫層，達成恆溫目的。在實驗時，利用外部加溫水槽將設定溫度水導入恆溫層，且將設定溫度的高溫人工海水或酸化海水導入測試區，以達成高溫或酸化海水環境，而後利用外部馬達連接帶動測試區內的螺旋槳產生水流。由流力熱傳數值模擬結果顯示，當流道內部溫度從28 ℃的設定

溫度逐步升溫至38 ℃時，具有恆溫層設計且導入設定溫度液體，經10分鐘量測時間後，能保持測試區內於設定溫度的恆溫效果、有效降低熱損失，相較於無恆溫層，可減少1.1 ℃ ~ 6.46 ℃之溫度損失。實驗時，將珊瑚蟲群分別放入含有pH 8.3人工海水及pH 7.5酸化海水流道內，逐步升溫後，耗氧率隨之增加，當溫度到達30 ℃時，其耗氧率達到最高值分別為14.08 (pH 8.3)及7.76 (pH 7.5) μmole O_2 〖 g〗^(-1) hr^(-1)，珊瑚蟲群於酸化海水條件下的耗氧量僅為正常海水的55.1%，顯示酸化海水抑制珊瑚蟲的氧氣代謝能力，進而抑制其生長，而當溫度高於30 ℃後，

耗氧率隨之降低。將耗氧量隨溫度變化曲線經由迴歸分析後，珊瑚蟲群於pH 8.3及pH 7.5環境下，其呼吸崩潰溫度(respiration breaking temperature, RBT)分別為29.76及29.99 ℃，實驗結果顯示酸化環境下，並沒有明顯造成呼吸崩潰溫度的降低或升高，顯示酸化海水的環境僅抑制珊瑚蟲的耗氧率。另外採用內部容積8 ml微型間歇式流道裝置量測受精後14天斑馬幼魚，實驗首先利用步階方式緩慢增加流速，當速度到達14.42 mm〖 s〗^(-1)時，斑馬幼魚無法抵抗水流，此速度即為游泳臨界速度(critical swimming speed, U_crit)，而後將臨界

速度劃分為33% Ucrit、66% Ucrit、82.5% Ucrit及100% Ucrit，以了解每個速域下的氧氣消耗率，經擬合計算後，可得斑馬幼魚最佳游泳速度為6.38 mm〖 s〗^(-1)(44 % U_crit)，在此速度下有最小位移能量消耗率 (Cost of transport , COT) 0.213 μmole O2 〖 g〗^(-1) m^(-1)，表示斑馬幼魚在此速度下，達到最佳生物能源利用效率。本研究成功設計兩款流道裝置，具有低成本、微型、可拆卸等特點，適用於量測微小水生動物之氧氣消耗率，在未來研究上，亦可使用本研究裝置，應用於其他微小水生生物，比較不同物種之生理代謝

差異。

顳顎關節運動力學評估器具及吞嚥復健評估與電刺激訓練系統之開發驗證

為了解決ML Kit ocr的問題，作者孫國順 這樣論述：

顳顎關節(Temporo-Mandibular Joint, TMJ)是人體顏面兩側下頜骨與頭顱骨間之關節,無論我們講話、吃東西、唱歌等動作需要嘴巴移動時，顳顎關節就須派上用場。除此，該關節活動時除了旋動外還合併有「滑動」，而且在咀嚼時，兩側關節的運動也各有不同。因此顳顎關節可說是人體一個很忙而又獨特的關節。然而，病患顳顎關節及其附著之軟組織發生疼痛和功能異常，造成顳顎關節障礙(Temporo-Mandibular Disorder, TMD)時會影響其下顎運動及其功能性活動如咀嚼、吞嚥與發聲等。然而，臨床治療師大多憑外觀目測或量尺進行下顎移動量評估，容易產生量測誤差、影響治療品質，而且再現

性不高也無法記錄下顎及顳顎關節動態運動軌跡。在咬合力學評估方面，尚停留在利用咬合紙以壓痕來記錄牙齒接觸點之壓力，不但缺乏規律可循之客觀量測量測數據也不足以作為診斷參考基準。另外，顳顎關節障礙病患在張閉口時產生喀嚓聲響也因缺乏定量量測工具而被忽略或只能靠人為主觀診斷。因此，顳顎關節運動力學及其功能性活動評估與訓練儀器之開發及應用便成為顱顏口腔外科評估、治療及復健極待解決之研究課題。爰此，本研究為突破前述顳顎關節障礙病患運動力學臨床評估之瓶頸，整合開發一系列臨床定量評估儀器與方法外，也針對改善病患顳顎關節運動對稱性、咬合與吞嚥等功能，開發電刺激訓練系統，並進行臨床評估驗證。本研究工作共分為四部分進

行，第一部分為整合一套超音波量測顳顎關節運動軌跡之評估分析器具，係以市售Zebris CMS-HS 硬體模組結合其動作分析程式開發軟體(software development kit, SDK )作為定量評估顳顎關節移動量及張閉口異常與否之依據，並定義最大張口量 (Maximum mouth opening capacity, MOC)、顆頭移動長度(Condylar path length, CPL)、三維空間位移指標(Three-dimensional displacement index, TDI) 及張/閉口時間比 (Opening/closing ratio, OCR) 等評估參數

。為了驗證所提方法之臨床實用性，本研究徵召了中風病患與健康受試者各16位進行實驗估測；實驗步驟是分別將一組頭戴式超音波感測模組固定於額頭上，另一組超音波訊號發射模組則採用牙科自凝樹脂 (Detaseal®) 固定於下顎左右側犬齒間的門齒。至於本研究所使用之 Zebris CMS-HS 是一非接觸式的顳顎關節移動距離超音波記錄系統。此系統最高取樣頻率為160 Hz， 而本研究實際超音波發射記錄下顎六個自由度的動作為 80Hz。超音波發射裝置是固定在下顎，而超音波接受器則是固定在前額。當下顎活動時，系統將會記錄每個超音波發射器和接受器之間的實際位置座標。然後，將此座標換算成超音波接受器與發射器相對

應的位置，動作量測之精確度在齒間是0.1公厘，在髁突是0.2至0.3公厘。開始測試時，受試者係保持放鬆坐姿，眼睛水平直視前方，在定義關節位置與校正儀器後就進行功能性分析測試。在下顎張閉口活動測試時，所有受試者必須完成3次在無外力幫助下的最大張閉口動作。實驗結果發現病患最大張口量(MOC)均小於5公分，且與健康受試者平均最大張口量5.2公分相比較，有顯著差異(p=0.02)；在顆頭移動長度(CPL)方面，病患健側與患側分別為12.56 與9.66 mm (p=0.001)，兩側有顯著差異；而健康受測者之左右側CPL指標則是12.20 與12.58 mm，並沒有顯著差異；至於三維空間位移指標(TD

I)方面，病患健、患側分別為0.89 與1.07 mm，有顯著差異(p=0.004)；而健康受測者左右側之TDI指標則是0.95與0.92 mm，兩側也有顯著差異(p=0.035)；在張/閉口時間比方面，健康受試者之平均值為62：38，而病患平均值則是71：29 (p=0.000)，兩組有顯著差異。本研究第二部分工作係自行開發一套咬合力量量測系統，包括壓阻式壓力感測元件、藍芽傳輸模組、主控制單元與咬合力量測人機介面軟體等；開發完成也進行了功能測試與臨床應用驗證。為了驗證所提方法之臨床實用性，本研究也同樣徵召了中風病患與健康受試者各16位進行實驗估測；實驗時受測者係端坐在椅子上，雙腳著地且膝蓋垂

直於地面，雙手則平放在腿上。然後將4組肌電訊號擷取之電極片黏貼於受測者左右兩側嚼肌上，再把壓阻式壓力感測元件伸入受測者口中後開始量測最大咬合力，所有受試者必須自行完成3次最大咬合力測試。實驗結果發現健康受試者與病患咬合力之平均值分別為8.61與6.8 kgf，兩者有顯著差異(p=0.02)。本研究第三部分係開發一套顳顎關節張閉口活動時聲音量測器具，包括聲音接收元件、藍芽傳輸模組、主控制單元與顳顎關節聲音量測人機介面軟體等；在實驗驗證方面，本研究係徵召了7位中風病患進行實驗估測，實驗時受測者係端坐在椅子上，雙腳著地且膝蓋垂直於地面，雙手則平放在腿上。然後將2組聲音接收元件分別黏貼於受測者左右顳顎

關節上，接著請受測者執行張口與閉口連續動作，重複3遍進行同步量測。臨床應用實驗結果發現病患患側所產生之關節聲音明顯比健側邊大，健側與患側邊關節聲音中位頻率(Median Frequency, MF)分別為17.03 與21.85 Hz。本研究第四部分工作係開發一套吞嚥復健評估與電刺激訓練系統，系統元件包含吞嚥電刺激、微電腦處理、電源控制及系統狀態顯示模組等。介入方式係採用4頻道電刺激訓練系統誘發顏面左右嚼肌與二腹肌，電極片黏貼方式為於左右嚼肌各一組電極片設為第一、二頻道；左右二腹肌各一組電極片設為第三、四頻道。電流刺激之時序設計為先刺激嚼肌5秒後再刺激二腹肌，每次電刺激介入時間為15分鐘，每週

治療3~4 次。本研究在系統開發完成後也進行了系統功能測試與臨床驗證。實驗結果發現11位中風病患於接受六週之電刺激訓練後吞嚥效率有明顯改善，病患連續喝下150mL水所需時間平均減少28秒，治療前後之吞嚥效率具有顯著差異(p=0.01)。本研究已完成研發一系列「顳顎關節運動力學評估器具及吞嚥復健評估與電刺激訓練系統」，除了可以提供臨床定量評估顳顎關節運動力學參數外，也可作為、吞嚥復健治療之新工具。未來將可運用在其他顳顎關節障礙病患(如顏面外傷、口腔癌、磨牙症等)之評估與訓練，所提出之多項臨床評估定量參數亦可作為設計顳顎障礙症鑑別診斷與療效評估之綜合圖形指標。