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系統識別號 U0002-0801202514594700
DOI 10.6846/tku202500010
論文名稱(中文) AI卷積模型在尿失禁患者骨盆底肌訓練中的即時評估應用
論文名稱(英文) Application of AI Convolutional Model for Real-Time Assessment in Pelvic Floor Muscle Training for Urinary Incontinence Patients
第三語言論文名稱
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中文) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英文) Department of Computer Science and Information Engineering
外國學位學校名稱
外國學位學院名稱
外國學位研究所名稱
學年度 113
學期 1
出版年 114
研究生(中文) 王俞君
研究生(英文) YU-JYUN WANG
學號 612410133
學位類別 碩士
語言別 繁體中文
第二語言別
口試日期 2024-12-13
論文頁數 53頁
口試委員 口試委員 - 林偉川(wayne@takming.edu.tw)
指導教授 - 陳瑞發(alpha@mail.tku.edu.tw)
口試委員 - 林其誼(chiyilin@mail.tku.edu.tw)
關鍵字(中) 尿失禁
居家復健
移動平均濾波
邏輯迴歸
隨機森林
關鍵字(英) Pelvic floor muscle rehabilitation
Urinary incontinence
Moving average filter
Non-invasive
Home rehabilitation
Logistic regression
Random forest
第三語言關鍵字
學科別分類
中文摘要
    本研究設計了一套結合非侵入式設備與人工智慧的AI評分系統,解決居家骨盆底肌肉復健無法即時確認正確度及醫師無法追蹤病患情況的問題。透過濾波、切割優化及尺寸調整處理壓力感測數據,提升數據準確性,並根據病患肌力特性建立個人化評分模型。實驗顯示,儀器放置於大腿內側中央時,評分準確率較高(0.778)。
    利用邏輯迴歸與隨機森林分析,結果顯示,完成規律波形的病患復健效果較佳,且規律波形占比高於70%者,及未做腹部手術者,復健改善顯著。本論文設計AI評分系統,輔助居家骨盆底肌肉復健,並分析病患復健效果的關鍵因素。
英文摘要
This study designed an AI scoring system combining non-invasive devices and artificial intelligence to address the issues of not being able to immediately verify the accuracy of home-based pelvic floor muscle rehabilitation and the inability for physicians to track patients' conditions. By applying filtering, segmentation optimization, and size adjustment to pressure sensor data, the accuracy of the data was enhanced, and a personalized scoring model was established based on each patient's muscle strength characteristics. Experiments showed that placing the device at the center of the inner thigh resulted in a higher scoring accuracy (0.778).
Using logistic regression and random forest analysis, the results indicated that patients who completed regular waveforms had better rehabilitation outcomes. Additionally, patients with more than 70% regular waveform completion and those who had not undergone abdominal surgery showed significant improvements in rehabilitation. This paper designs an AI scoring system to assist in home-based pelvic floor muscle rehabilitation and analyzes the key factors influencing patients' rehabilitation outcomes.
第三語言摘要
論文目次
目錄

第一章 研究背景與動機	1
第一節 研究背景	1
第二節 研究動機	2
第三節 研究目的	4
第四節 論文架構	5
第二章 文獻探討	6
第一節 骨盆底肌肉訓練	6
第二節 卷積濾波	7
第三節 邏輯迴歸	8
第四節 隨機森林	8
第五節 儀器歷屆版本	9
第三章 研究方法	11
第一節 資料收集	13
第二節 資料預處理	17
第三節 模型建置	26
第四節 問卷相關性	28
第四章 實作與問卷分析	31
第一節 實作	31
第二節 評分模型驗證	37
第三節 問卷分析	39
第五章 結論與未來展望	43
第一節 結論	43
第二節 未來展望	44
參考文獻	46
 
圖目錄

圖 2.1  骨盆底肌肉位置示意圖	7
圖 2.2  骨盆底肌肉運動儀器歷屆版本設計	10
圖 3.1  骨盆底肌肉運動復健系統的應用情境流程圖	11
圖 3.2  居家復健儀器操作與即時評分回饋流程圖	12
圖 3.3  研究流程圖	12
圖 3.4  運動數據收集問題與解決方案示意圖	14
圖 3.5  運動數據收集儀器結構與設計圖	15
圖 3.6  骨盆底肌肉訓練收縮與放鬆流程圖	15
圖 3.7  壓力數據記錄	16
圖 3.8  骨盆底肌肉收縮波形圖	16
圖 3.9  骨盆底肌肉收縮的波形特徵	17
圖 3.10 受試者資料衍生與新增項目	18
圖 3.11  混亂與連續波形示例	19
圖 3.12  波形持續時間不一致示例	19
圖 3.13 壓力波形所需解決的問題	20
圖 3.14 波形預處理流程圖	20
圖 3.15  雜訊示意圖	21
圖 3.16  波形不穩定示意圖	22
圖 3.17  移動平均濾波的雜訊過濾導致波形放大	22
圖 3.18  移動平均濾波的雜訊過濾效果	23
圖 3.19  單一波形變化	24
圖 3.20  曲線得分P的變化示意圖	25
圖 3.21  切割波形示意圖	25
圖 3.22  理想波形	27
圖 3.23  原始波形經過調整尺寸的變化	27
圖 3.24  評分模型示意圖	28
圖 3.25  波形評分模型運算結果	28
圖 3.26  問卷相關性因子分析流程圖	29
圖 4.1  波形抓取問題分類	32
圖 4.2  不同壓力類型下卷積尺寸評估	33
圖 4.3  不同版本切割模型設計及比較	34
圖 4.4  不同病患侵入式骨盆底肌肉復健的最高電壓值	35
圖 4.5  大腿夾住儀器時的壓力變化	35
圖 4.6  手扶住儀器時的壓力變化	36
圖 4.7  個人化評分模型建置流程	36
圖 4.8  儀器放置於不同位置的各類波形最大值盒鬚圖	38
圖 4.9  隨機森林結果	41
圖 4.10  基於分群規則的隨機森林結果整理	41
 
表目錄

表 1.1  非手術的尿失禁治療方式優缺點比較	3
表 2.1  骨盆底肌肉運動儀器各版本設計與功能比較	10
表 3.1  切割模型參數	24
表 3.2  應變數與自變數資料分群依據	30
表 4.1  濾除雜訊模型參數及方法	33
表 4.2  中央位置波形分類的混淆矩陣	37
表 4.3  接近膝蓋位置波形分類的混淆矩陣	37
表 4.4  問卷分數差逐步迴歸分析結果	39
表 4.5  問卷分數差與規律波形的邏輯迴歸結果	40
表 4.6  隨機森林浴測結果的混淆矩陣	42
表 5.1  改善程度顯著與不顯著之特徵分析	44



參考文獻
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