虛擬電擊去顫術模擬系統之研究

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機械工程學系

論文名稱

虛擬電擊去顫術模擬系統之研究

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摘要(中)

本研究運用虛擬實境的技術發展一套可在個人電腦環境下操作之電擊去顫術的模擬系統。此系統可以學習電擊去顫術的操作流程與相關知識。並於操作者的整個操作過程中，詳細紀錄操作者之操作過程，以作為往後學習評量與系統改進之參考依據。本研究的主要研究方向分為兩個部份，分別是系統開發與系統驗證。
系統開發方面，主要是由3DS架構整個虛擬電擊去顫術之場景。再經由Visual Basic與EON來架構整個系統的操作介面。Visual Basic主要負責對整個程式操作上的整合，藉由接收操作者於操作介面上的操作行為，對場景做適當的改變達到與使用者互動的效果，並對系統狀態做不同的設定，建立最佳的模擬環境，及負責管理使用者的資料，作為日後評估與分析之用。
在系統驗證方面，本研究對系統共進行三項驗證，分別是學習性分析、信度分析及評估最佳之訊息組合。經由學習性實驗可得到操作者的學習曲線及穩定操作系統前所需之練習次數。而利用信度實驗與學習性實驗之實驗數據，經由統計分析比對後，可驗證系統是否具有信度。訊息回饋實驗之目的，在於利用操作者於不同訊息提示條件下之操作時間及錯誤次數，經由統計分析的方式，評估在何種訊息提示條件下，為最佳之學習環境。
此虛擬電擊去顫術模擬系統，經由分析結果，其學習性及信度都有良好的結果，而在訊息提示驗證實驗中，其結果為以場景和面板提示為最佳之學習環境。

關鍵字(中)

★ 虛擬實境
★ 電擊去顫術

關鍵字(英)

★ defibrillation
★ virtual reality

論文目次

總目錄
摘要 I
誌謝 II
總目錄 III
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章緒論 1
1-1研究動機 1
1-2 研究目的 1
1-3 研究內容 2
1-4 研究步驟與方法 3
1-4-1 研究步驟 3
1-4-2 研究方法 4
1-5 論文架構 4
第二章文獻回顧 6
2-1 虛擬實驗應用 6
2-1-1虛擬實際應用於醫學訓練方面 6
2-1-2虛擬實際應用在教育方面 13
2-1-3 去顫術 16
2-2 系統評估 18
第三章系統規劃與開發 20
3-1 電擊去顫術簡介 20
3-1-1電擊器簡介 20
3-1-2 能量、電流、電壓 20
3-1-3 經胸腔阻力 21
3-1-4 電擊板大小 22
3-1-5 電擊板位置 22
3-1-6 去顫所需的能量 23
3-1-7 去顫術的步驟 25
3-2 系統功能與規格 26
3-2-1系統功能 26
3-2-2 系統規格 26
3-3 系統之軟硬體規劃 27
3-3-1系統之硬體規劃 27
3-3-2 系統之軟體規劃 28
3-4 開發工具 32
3-4-1電擊去顫模擬系統場景建構內容 34
3-5 電擊去顫模擬系統程式撰寫 36
3-6 系統操作流程 37
3-6-1 電擊去顫模擬系統簡介及模式選擇 37
3-6-2 電擊去顫模擬教學系統操作畫面 38
3-5-2 電擊去顫測驗系統操作畫面 48
第四章學習性及信度實驗 59
4-1 學習性實驗 59
4-1-1 實驗規劃 59
4-2信度實驗 67
4-2-1 實驗規劃 68
4-3 學習性與信度實驗滿意度問卷分析 76
第五章訊息提示評估 77
5-1 訊息回饋實驗規劃 77
5-2 研究個案基本資料 81
5-3 訊息實驗結果與分析 81
5-3-1 三種訊息提示之分析 82
5-3-2 三種訊息提示排列組合之效果 87
5-3-3 操作者滿意度問卷分析 94
5-4本章結論 94
第六章結論及未來發展建議 96
6-1 結論 96
6-2 系統操作建議 97
6-3 未來發展建議 98
參考文獻 101
圖目錄
圖2- 1虛擬縫合手術訓練系統[1] 6
圖2- 2虛擬實境外科訓練和評估系統之模擬器及3D器官模型[2] 7
圖2- 3虛擬氣道插管訓練系統[3] 8
圖2- 4 密西根大學的MRT系統[4] 9
圖2- 5 虛擬教學環境及眼球器官[5] 10
圖2- 6電腦斷層影像[7] 11
圖2- 7虛擬乳房注射模擬器[8] 11
圖2- 8 Palpation Module for Leopold Maneuvers[13] 12
圖2- 9 Arterial & Venous Patient Training Arm[13] 12
圖2- 10 虛擬學校[8] 13
圖2- 11虛擬資訊空間[15] 14
圖2- 12及早電擊去顫治療之結果[35] 17
圖2- 13早期急救對於存活率的比率[35] 18
圖3- 1電擊板位置 23
圖3- 2 系統操作流程圖 28
圖3- 3 電擊去顫測驗系統架構 30
圖3- 4 電擊去顫術模擬系統場景 36
圖3- 5心電圖面板 37
圖3- 6 電擊去顫術簡介面板 37
圖3- 7模式選擇面板 38
圖3- 8心律波形介紹畫面 38
圖3- 9急救車介紹畫面 39
圖3- 10電擊器介紹畫面 40
圖3- 11電擊貼片介紹畫面 41
圖3- 12打開電擊器畫面 41
圖3- 13快速電擊板查看心律波形畫面 42
圖3- 14 貼電擊貼片畫面 43
圖3- 15選擇電擊能量畫面 44
圖3- 16按下充電按鈕畫面 44
圖3- 17置放電擊板畫面 45
圖3- 18電擊前清場畫面 46
圖3- 19按下放電鈕畫面 47
圖3- 20電擊模擬教學系統結束畫面 48
圖3- 21系統登錄畫面 49
圖3- 22 訊息提示畫面 49
圖3- 23 文字及場景面板提示畫面 50
圖3- 24 文字及場景面板提示畫面 53
圖3- 25 文字及場景面板提示畫面 54
圖3- 26 文字及場景面板提示畫面 55
圖3- 27 操作評量表 58
圖4- 1 操作次數-平均操作時間折線圖 63
圖4- 2 操作次數-平均錯誤次數折線圖 63
圖4- 3各個階段操作時間-操作次數折線圖 66
圖4- 4 各個階段錯誤次數-操作次數折線圖 66
圖4- 5操作步驟錯誤-錯誤次數折線圖 67
圖4- 6操作次數-操作總時間平均值折線圖 70
圖4- 7操作次數-錯誤次數平均值折線圖 70
圖4- 8操作次數-各個階段操作時間折線圖 72
圖4- 9操作次數-各個階段錯誤次數折線圖 72
圖4- 10操作步驟錯誤-錯誤次數折線圖 73
圖4- 11操作次數-總錯誤次數平均值折線圖 73
圖4- 12操作次數-總操作時間平均值折線圖 74
表目錄
表3- 1虛擬實境電腦硬體設備之規格 27
表3- 2 模擬系統建構軟體 34
表3- 3 場景分類及內容 35
表3- 4 文字與場景訊息提示內容 51
表3- 5 文字與場景訊息提示內容 52
表3- 6 文字與場景訊息提示內容 54
表3- 7 文字與場景訊息提示內容 55
表3- 8 電擊步驟操作內容 57
表4- 1 前測實驗流程與預估花費時間 60
表4- 2實驗者基本資料表 61
表4- 3所有受測者前測各次操作總時間及錯誤次數平均值 62
表4- 4 操作次數-電擊板快速查看病人心律錯誤次數 64
表4- 5操作次數-各個階段操作時間與錯誤次數 65
表4- 6 操作次數-操作步驟錯誤次數 65
表4- 7 後測實驗流程與與預估花費時間 68
表4- 8 所有受測者後測各次操作總時間及錯誤次數平均值 69
表4- 9 操作次數-各個階段操作時間與錯誤次數 71
表4- 10 操作次數-操作步驟錯誤次數 73
表4- 11 Pilot Test與Re-Test平均總操作時間、平均總操作錯誤次數 75
表4- 12學習性實驗問卷滿意度 76
表4- 13信度實驗問卷滿意度 76
表5- 1不同訊息提示之組合表 78
表5- 2訊息回饋實驗順序組合之拉丁方格 79
表5- 3實驗流程與預估花費時間 80
表5- 4 實驗者基本資料表 81
表5- 5交互作用之p值結果 82
表5- 6整體操作中不同訊息回饋對於操作時間的影響 83
表5- 7前八次操作中不同訊息回饋對於操作時間的影響 83
表5- 8後八次操作中不同訊息回饋對於操作時間的影響 83
表5- 9整體操作中不同訊息回饋對於錯誤次數的影響 85
表5- 10前八次操作中不同訊息回饋對於錯誤次數的影響 86
表5- 11後八次操作中不同訊息回饋對於錯誤次數的影響 87
表5- 12整體操作時間p值 88
表5- 13前八次操作時間p值 88
表5- 14後八次次整體操作時間p值 88
表5- 15整體錯誤次數p值 89
表5- 16 前八次錯誤次數p值 89
表5- 17後八次錯誤次數p值 89
表5- 18整體之操作時間 91
表5- 19 前八次之操作時間 91
表5- 20 後八次之操作時間 91
表5- 21 整體之錯誤次數 92
表5- 22 前八次之錯誤次數 93
表5- 23 後八次之錯誤次數 93

參考文獻

參考文獻
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指導教授

鄭銘章(Ming-Chang Jeng)

審核日期

2004-7-16

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