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研究生: 劉旻儒
Liu, Min-Ru
論文名稱: 實驗設計在有機體生理與病理上之探討-以心律不整,滑脈症候與瓣膜脫垂等常見病症為例
Experimental Design for Physiologic and Pathologic Characterization of Organic Bodies-Based upon the Symptoms of Irregular Heartbeats, Slippery Pulse and Mitral Valve Prolapse of Human Patients
指導教授: 賴新一
Lai, Hsin-Yi
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 170
中文關鍵詞: 實驗設計生理與病理心律不整滑脈瓣膜閉鎖不全
外文關鍵詞: Experimental Design, hysiologic and Pathologic, Irregular Heartbeats, Slippery Pulse, Mitral Valve Prolapse
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  • 有機體生理與病理之探討與相關文獻非常豐富,不管是從西醫的角度切入,或是從中醫的理念去執業,皆有不少的成果與文獻可供參考。但因為很多臨床試驗所消耗的資源與其所投入的資金人力皆築基於經驗格式,以致常導致諸多研究結果的知識累積曠時廢日,且成效之鑑定與傳承不甚彰顯,這種現象的發生,主要是因為在數據的取得方法沒有透過精省有效的科學統計方法,如實驗設計中的因子設計,來精整化約,因此造成許些人類資源與知識傳承上的不夠嚴謹與不必要的浪費。
    有鑑於此,本文乃提出一套兩階段建模之實驗設計法,並將之應用於有機體生理與病理之診斷分析上。以往在病症與病徵模型之建構上,除了採用逐因擇優的方式來討論外,也經常只考慮系統因子對反應函數之主要效應,而忽略其交互效應的重要影響,因而導致所建構出來的模型與實況有所偏失不符。因為有機體的病因與病機間之非線性耦合關係嚴重,交互作用效應往往非常顯著,要因推估與精省模型的建構格外顯得重要。因此本文旨在嘗試建構一套嚴謹實用的實驗設計法則,並將之應用於有機體生理與病理之探討上。
    本研究所選取作為測試本文所提二階段實驗設計法的人體病症,包含心律不整、滑脈症候及瓣膜脫垂(二尖瓣膜閉鎖不全)等現代人所常見之症狀。對於病症與病因的篩選除了利用文獻資料與古今學人之心得外,並採用因子直交組合之配方,實際對實有患者進行採樣篩選以量取數據,並透過標準化程序以消弭個體間之誤差,再進行效應、變異及顯著等分析來找出顯著因子與主要及交互效應,方得以完成最適精省回歸模型之建構。以此模型來推估診斷病情,將可提供進一步針灸、推拿、用藥等疾病之療治與緩解方法之選擇與使用。

    The study on physiology and pathology of organic bodies has been a popular subject for both western and eastern medical practice personnel. However, since many clinical experiments are based on empirical trials such that the resources are greatly consumed by and often lead to the knowledge accumulation time-consuming, and failing to pass along from generation to generation. This is mainly because the data acquisition method is heuristic and not scientific enough to utilizing statistical approaches such as experimental factorial design to, result in more systematic for better characterization.
    In view of the emerging needs, this thesis proposes an two-stage experimental design method and the associated standard procedure to allow the characterization of physiological and pathological diagnosis for human bodies. In the past, the established models of diseases and symptoms considered only the main effect of significant factors themselves, and ignored the interactive effects among significant factors. By so doing, it often leads to the construction of biased and erroneous models. Since the organic system is highly nonlinearly coupled, and, therefore, the interactive terms are often very significant. This thesis is thus devoted to construct sets of rigorous experimental and practical design rules for possible modeling and applications in organism's physiological and pathological study.
    To illustrate the effectiveness of the proposed approach, three commonly encounter human diseases including cardiac arrhythmias, slippery pulses and heart valve regurgitation symptoms are selected for study. In addition to the screening of samples and the diagnosis of disease causes, the use of experimental design to construct a fine model is essential. The actual screening of the patients and samples has come up with a large amount of data. A standardized procedure is proposed to abridge between the individual discrepancies. The employment of error analysis, variance analysis and significant analysis make possible the identification of significant parameters and the interactive terms. The proposed approach also allows us to downsizing the construction of an accurate and economic regression model for each particular disease. The model thus developed can then be used to diagnose of the illness conditions for further treatment including the employment of acupuncture, massage and other pain-relieving medication means.

    中文摘要 I 英文摘要 III 致謝 V 目錄 VI 圖目錄 X 表目錄 XV 符號表 XIX 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究目的 2 1.3章節導覽 5 第二章 文獻回顧與基本假設 7 2.1實驗設計在生理分析應用上之文獻回顧 7 2.2儀器脈象與病因診斷理論之文獻回顧 9 2.2.1脈象傳感器之演進及其工作原理 9 2.2.2生理結構與時頻信息 19 2.2.3陰陽學說與臟腑理論 20 2.2.4平人臟腑之頻率與頻譜 22 2.3本文用以測試建模理論的現代人常見病症 23 2.3.1心律不整研究之文獻回顧 23 2.3.2滑脈症候研究之文獻回顧 25 2.3.3瓣膜脫垂研究之文獻回顧(二尖瓣膜閉鎖不全) 29 2.4本研究的基本假設,研究流程與工作範疇 30 第三章 理論模型之建構 31 3.1脈動信息採集及分析方法 31 3.1.1脈動信息之採集 32 3.1.2脈徵參數之選取與演進 33 3.1.3數學模型之建構 36 3.1.4 因子設計與脈象採樣 40 3.1.5 脈圖與測量參數定義 43 3.2兩階段實驗設計法與其建模之理論流程 45 3.2.1以部分因子設計決定系統相關之顯著因子 45 3.2.1(a) 2k-p 部份因子設計之原理與步驟 50 3.2.1(b) 變異分析搜尋顯著因子之原理與步驟 51 3.2.2以完全因子設計探討主要與交互作用對病症之影響 53 3.2.2(a) 完全因子設計之原理與步驟 53 3.2.2(b) 建構最適之精省回歸模型原理與步驟 54 3.2.3標準化之原理與步驟 57 3.2.3(a) 數據處理步驟 57 3.2.3(b) 23完全因子設計反應值分析方法 – Yates法 60 3.3 以實驗設計法建構有機體病證與病因之關係 63 3.3.1正常模式與病理特徵 63 3.3.2心律不整病理之特徵及其實驗設計與統計建模 65 3.3.2(a) 心律不整之病理特徵 65 3.3.2(b) 依實驗設計法搜尋心律不整受試者之流程 69 3.3.2(c) 部分因子設計 70 3.3.2(d) 完全因子設計 74 3.3.3滑脈症候病理之特徵及其實驗設計與統計建模 76 3.3.3(a) 滑脈症候之病理特徵 76 3.3.3(b) 依實驗設計法搜尋滑脈症候受試者之流程 79 3.3.3(c) 部分因子設計 80 3.3.3(d) 完全因子設計 84 3.3.4瓣膜脫垂病理之特徵及其實驗設計與統計建模 86 3.3.4(a) 瓣膜脫垂之病理特徵(二尖瓣膜閉鎖不全) 86 3.3.4(b) 依實驗設計法搜尋瓣膜脫垂受試者之流程 90 3.3.4(c) 部分因子設計 91 3.3.4(d) 完全因子設計 94 第四章 實驗架設和數據採擷與辯證之結果印證 96 4.1心律不整病症之採樣步驟與數據處理結果 96 4.1.1採樣步驟與數據處理流程 97 4.1.2心律不整病症之實測與採樣分析結果之討論 98 4.2滑脈症候病症之採樣步驟與數據處理結果 119 4.2.1採樣步驟與數據處理流程 119 4.2.2滑脈症候病症之實測與採樣分析結果之討論 121 4.3瓣膜脫垂病症之採樣步驟與數據處理結果 142 4.3.1採樣步驟與數據處理流程 142 4.3.2瓣膜脫垂病症之實測與採樣分析結果之討論 144 第五章 總結與建議 165 5.1總結 165 5.2未來展望與建議 168 附錄A 受試者同意書(樣張) 參考文獻

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