資料收集及預處理

在力量探測實驗中，將腫瘤放置在仿體組織的正中央，則理想中的力量資訊 應近似如圖 3-3。

圖 3-3 理 想 力 量 資 訊 圖

但在實際上卻會有很多變因，像是仿體的平行度、組織表面凹凸不平、變形 等等皆是無法預期的因素，因此，實際上所獲得的力量曲線會如圖 3-4。

圖 3-4 實 際 探 測 力 量 資 訊 圖

因為仿體為一軟性物質，會有未知雜訊產生。由圖 3-4 可得知，周圍仿體在 無腫瘤情形下依然會有些微力量產生。因此，在做力量資訊分析之前，為了取得 較為乾淨腫瘤力量資訊，會先進行實驗收集仿體的白雜訊；白雜訊定義為空載仿 體所收集的平均力量資訊。實驗先將仿體中的腫瘤取出，並放入無腫瘤的正方形 空白仿體替代。且因為白雜訊的力量資訊會因為手臂下壓的深度而有所改變，因 此會做每個不同深度的力量實驗，並將資訊收集起來作觀察，觀察是否有可能因 為仿體的關係而影響後面的腫瘤判別。圖 3-5 為不同深度下的白雜訊力量圖。而 力量資訊皆為實驗 5 次後所收集的平均結果。縱軸為收集到的力量大小(單位 N)，

橫軸為仿體的橫向長度(單位 mm)，而深度大小為 0mm～5mm。

圖 3-5 白 雜 訊 力 量 資 訊 圖

由圖 3-5 可觀察出在機器手臂下壓深度 0mm 時，雜訊尚為平緩，但隨著下 壓深度的增加，在仿體 10mm～20mm 處左右會有一明顯上升的力量訊號。推測 其應為深度的增加會使得探頭在一開始前進時會擠壓仿體，造成更大的阻力，才 會有大幅上升的力量訊號。

而這大幅上升的力量訊號只存在於一開始探頭從靜止到移動順利擠壓過仿 體，這力量訊號明顯跟腫瘤以及仿體無關。所以在資料的預處理上，將實驗中的 力量曲線獲得後，本研究會假設 20mm 前的位置皆無腫瘤，將前 20mm 的力量 資訊作為剃除後，再進行下一步的分析。但在資料的完整性上，圖片依然會放置，

只是在後續計算上，不會列入考量。

圖 3-6 腫 瘤 力 量 曲 線 圖

觀察其圖 3-6 力量曲線，可得知探頭在掃瞄到腫瘤硬塊時，會有一明顯上升 及下降訊號(peak)。因此，可將判斷腫瘤機制先分為兩種：一為 Threshold、一為 Slope。Threshold 為一設定臨界值，當掃描到的力量訊號大於所設立的值時，便 判斷使用探頭掃描過後的路徑中有疑似腫瘤的可能性。而 Slope 為找尋其力量訊 號斜率。由圖 3-6 可得知當探頭掃到腫瘤時，會有一 peak 的產生，因此可以藉 由微分來取得力量曲線的斜率，並由曲線中的斜率來判斷是否有 peak 的產生，

當判斷有斜率大於一定臨界值的 peak，便可確認在探頭掃描的路徑中有疑似腫 瘤的可能性。而後再加上 Correlation 相關係數的檢查，Correlation 為先取一腫瘤 曲線 peak，將此 peak 設為一標準值與後測試的力量曲線做匹配，當相關性極高 時可以藉此判斷出腫瘤。

而有關探測機制標準的設計則需要透過實驗來建立。此實驗會將第一主成分：

2～5、第二主成分：1～5 硬度：5，共 20 顆腫瘤樣本進行實驗。將此實驗結果 分析處理，來取得判斷腫瘤的標準。至於第一主成分為 1 的腫瘤則因為其體積太 小，所以在力量探測尚無法取得有效數據，因此本實驗將第一主成分：1、第二

主成分：1 的腫瘤進行研究、探測。下圖為 20 顆腫瘤的實驗力量圖。

圖 3-7 第 一 主 成 分 ： 2、 第 二 主 成 分 ： 1～ 5、 硬 度 ： 5 力 量 圖

圖 3-8 第 一 主 成 分 ： 3、 第 二 主 成 分 ： 1～ 5、 硬 度 ： 5 力 量 圖

圖 3-9 第 一 主 成 分 ： 4、 第 二 主 成 分 ： 1～ 5、 硬 度 ： 5 力 量 圖

圖 3-10 第 一 主 成 分 ： 5、 第 二 主 成 分 ： 1～ 5、 硬 度 ： 5 力 量 圖

由上列實驗結果圖可得知，在腫瘤第一主成分為 3、4、5，在探頭下壓 0mm 情況下，可用肉眼看出在仿體的中間處有一明顯的力量訊號產生，但在腫瘤第一 主成分為 2 時，探頭必須下壓至 5mm 才能勉強探測出有一些微幅度的力量訊號 產生。因此實驗分析上，會主要分析第一主成分為 2 的腫瘤，觀察其收集到的力