Image J軟件在中心靜脈通路裝置相關皮膚損傷面積測量中的應用

劉敏 楊曄琴 翁成杰 何春雷 柯紫薇 管祥云 盧中秋

(溫州醫科大學，浙江 溫州 325035)

中心靜脈通路裝置相關皮膚損傷(Central venous access device-associated skin impairment,CASI)是指在去除敷料后持續30min或更長時間，敷料覆蓋區域出現紅斑、滲液或其他異常皮膚表現，包括但又不局限于水皰、糜爛或皮膚撕裂[1]。CASI在導管插入和維護期間都有發生，臨床發生率約3.23%～36%[2-4]。損傷面積的測量是診斷和治療中不可或缺的參數之一。面積測量的準確性是保證制定有效治療決策的前提和基礎，是監測損傷進展情況的關鍵指標[5]。臨床上測量損傷面積多采用標尺測量法，其簡便快捷，但由于皮膚損傷形狀不規則，面積測量可能存在誤差，這給醫務人員對損傷嚴重程度的判斷、愈合策略的制定和敷料選擇帶來負面影響[6]。近年來，國內外有學者將Image J圖像分析與處理軟件應用于臨床[7-8]，具有無創、多維、高效的特點。本研究以標尺測量法做為對照，探討Image J軟件在測量CASI面積中的準確性。

1 資料與方法

1.1一般資料 采用便利抽樣的方法，納入2019年1-9月在我院PICC護理門診進行導管維護的51例患者。納入標準：(1)年齡≥18歲。(2)發生CASI。(3)愿意接受單反相機拍攝皮膚損傷照片者。排除標準：(1)合并其他皮膚疾病，影響面積測量和圖像拍攝效果的患者。(2)患有精神疾病，不具備自主能力者。(3)存在影響患者醫療安全的其他病史。納入研究的51例患者中，男28例(55%)，女23例(45%)；年齡22～83歲，平均(66.5±11.69)歲；共有皮膚損傷54處，其中水皰19例(35.2%)，瘀傷17例(31.5%)，穿刺點紅腫10例(18.5%)，皮膚撕裂傷8例(14.8%)。本研究遵循《赫爾辛基宣言》，已獲得溫州醫科大學附屬第一醫院倫理委員會批準，研究對象均已簽署知情同意書。

1.2方法 對51例患者均先采用標尺測量法，再使用Image J測量法測量。

1.2.1儀器設備 單反相機(Nikon D3400，鏡頭18～55 mm，2400萬像素，日本)；Image J圖像分析軟件(版本號：1.8.0_112)；筆記本電腦；一次性傷口尺(18 cm，穩泰卷尺有限公司)。

1.2.2標尺測量法 患者在PICC門診進行導管維護時，揭除敷料充分暴露損傷創面后，使用一次性傷口尺測量損傷的最大長度值和垂直于該長的最大寬度值，將兩者相乘得出損傷的面積。為避免測量誤差，研究者和臨床護士均測量了面積。

1.2.3ImageJ測量法

1.2.3.1圖像采集 使用單反相機垂直于創面，對每一個創面進行拍照。拍攝的注意事項：(1)將一次性傷口尺放置在創面邊緣作為參照物。(2)相機采用光圈優先的曝光控制模式且無閃光燈，同時開啟鏡頭防抖和自動聚焦功能。(3)患者的隱私和特征性信息不得包含在所拍攝的圖像中。

1.2.3.2圖像處理 將采集的圖像導入計算機，應用ImageJ軟件進行圖像處理和分析，計算出面積。圖像處理過程包括：設置比例尺、描記創面邊緣、計算面積。每張圖像進行5次測量，以保證數據的準確性。(1)設置比例尺：將圖像在Image J中打開，點擊工具欄的“Straight”，在圖像標尺中標記出一段標準長度，點擊“Analyze→Set Scale”，標尺測量的長度已經自動填入了“Distance in pixels”項中，“Known distance”項填入標尺的實際長度，例如“2”,“Pixel aspect ratio”項不變， “Unit of length”更改為“mm”。見圖1。勾選“Global”選項，點擊“OK”，到此比例尺設置完成。(2)描記創面邊緣：點擊工具欄的“Freehand selections”后，沿皮膚損傷的創面邊緣進行描記。(3)計算面積：描記完畢后，點擊“Ctrl+M”即可自動計算出損傷面積。下一張圖像的面積測量可重復以上的步驟。所有的結果會記錄在“Results”界，最后可以自行導出，見圖2。

1.3統計學方法 將所有的研究數據錄入Microsoft Office 365(Excel)，運用SPSS 25.0及MedCalc 19.1統計軟件進行數據分析。損傷面積不符合正態分布使用中位數(4分位數間距)描述其集中和離散趨勢。采用雙向混合模型和絕對一致性類型計算組內相關系數(Intraclass correlation efficient，ICC)。將數據經對數轉換后進行Bland-Altman分析，評價兩種測量方法之間的一致性[9]。

圖1 ImageJ軟件比例尺的設置界面

圖2 ImageJ軟件結果顯示界面

2 結果

2.1標尺測量法與ImageJ測量法的ICC檢驗結果 對于各類型CASI，使用標尺測量法測得的面積比ImageJ測量法測得的面積大，兩種測量方法在各類型CASI的ICCs值為0.953～0.984，所有CASI的ICC值為0.98。見表1。

表1 標尺測量法與ImageJ測量法的ICC檢驗結果[M(P25，P75)] mm2

2.2標尺測量法與ImageJ測量法的Bland-Altman分析結果 經Bland-Altman分析得出，標尺測量法與ImageJ測量法測得的各類型損傷面積的對數值的差值均數為0.052～0.068；95%分布范圍即一致性界限LoA為-0.103～0.223；LoA的95%可信區間CI為(-0.228～0.348)；經過反對數變換的95%LoA及其95%CI，見表2。可以看出，對于各個類型皮膚損傷的面積測量，所有的坐標點均未超出95%LoA,表示兩種測量方法的一致性好。見圖3。

表2 Bland-Altman法一致性分析結果

注：*為反對數變換。

圖3 兩種測量方法Bland-Altman散點圖

3 討論

3.1ImageJ軟件能準確測量CASI面積 通過對51例患者共54處CASI面積的測量結果顯示，兩種方法在測量水皰、瘀傷、穿刺點紅腫和皮膚撕裂傷的面積大小上具有很強的一致性。本研究結果也顯示，與ImageJ測量法相比，標尺測量法高估了損傷面積，這與Bilgin[10]的研究結果一致。此外，臨床中的傷口形狀各異，創面邊緣曲折不平，大于10 cm且形狀不規則的傷口，采用標尺測量法更容易高估實際面積[11]。ImageJ測量法基于數碼相機的成像原理，一張數碼圖像由若干像素點組成，點畫成線，線畫成面，在每個像素點代表的實際值下,通過ImageJ軟件計算圖像中損傷創面總的像素值來得出真實面積。相比傳統的標尺測量法，數碼攝影技術與ImageJ軟件結合的方法在精確量化面積和研究數據處理等方面人為影響因素較小，準確性更高[12]。

3.2ImageJ測量法簡便易行 ImageJ測量法經過圖像采集、比例尺設置、創面邊緣描記和自動計算面積等過程，能快速、高效地提取CASI面積。圖像采集所需的設備簡單，可以拍照的手機、平板電腦、相機或者護士使用的掌上電腦(Personal Digital Assistant，PDA)即可。ImageJ軟件可實現多線程操作的圖像處理與分析，方便、快捷，開放性強[13]。此外，該方法不直接接觸損傷創面，可降低導管滑脫、血流感染等并發癥的發生，也會減少患者的疼痛不適，患者易于接受。

3.3數字化圖像包含更為豐富的信息，有利于損傷的動態評估 數字化圖像不僅方便了面積測量，也為損傷評估提供了更豐富的信息，例如皮膚顏色、滲液類型等，清晰直觀,有利于動態監測CASI進展。圖像的保存與傳遞更為便利、迅速，利于CASI的遠程學習和會診。

綜上所述，CASI面積的準確評估對其護理和治療至關重要，數碼攝影技術與ImageJ軟件結合的方法在精確量化面積和研究數據處理等方面人為因素影響較小，準確性更高。隨著人工智能、機器學習、可視化技術的發展，結合不斷深入數據挖掘分析方法，ImageJ軟件在CASI的面積測量中還有著更廣泛的應用前景。