Image J軟件在中心靜脈通路裝置相關(guān)皮膚損傷面積測量中的應(yīng)用

劉敏 楊曄琴 翁成杰 何春雷 柯紫薇 管祥云 盧中秋

(溫州醫(yī)科大學(xué)，浙江 溫州 325035)

中心靜脈通路裝置相關(guān)皮膚損傷(Central venous access device-associated skin impairment,CASI)是指在去除敷料后持續(xù)30min或更長時(shí)間，敷料覆蓋區(qū)域出現(xiàn)紅斑、滲液或其他異常皮膚表現(xiàn)，包括但又不局限于水皰、糜爛或皮膚撕裂[1]。CASI在導(dǎo)管插入和維護(hù)期間都有發(fā)生，臨床發(fā)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(shù)之一。面積測量的準(zhǔn)確性是保證制定有效治療決策的前提和基礎(chǔ)，是監(jiān)測損傷進(jìn)展情況的關(guān)鍵指標(biāo)[5]。臨床上測量損傷面積多采用標(biāo)尺測量法，其簡便快捷，但由于皮膚損傷形狀不規(guī)則，面積測量可能存在誤差，這給醫(yī)務(wù)人員對損傷嚴(yán)重程度的判斷、愈合策略的制定和敷料選擇帶來負(fù)面影響[6]。近年來，國內(nèi)外有學(xué)者將Image J圖像分析與處理軟件應(yīng)用于臨床[7-8]，具有無創(chuàng)、多維、高效的特點(diǎn)。本研究以標(biāo)尺測量法做為對照，探討Image J軟件在測量CASI面積中的準(zhǔn)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(hù)理門診進(jìn)行導(dǎo)管維護(hù)的51例患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡≥18歲。(2)發(fā)生CASI。(3)愿意接受單反相機(jī)拍攝皮膚損傷照片者。排除標(biāo)準(zhǔn)：(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(yī)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(diǎn)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(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，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(biāo)尺測量法，再使用Image J測量法測量。

1.2.1儀器設(shè)備 單反相機(jī)(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(wěn)泰卷尺有限公司)。

1.2.2標(biāo)尺測量法 患者在PICC門診進(jìn)行導(dǎo)管維護(hù)時(shí)，揭除敷料充分暴露損傷創(chuàng)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(hù)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(jī)垂直于創(chuàng)面，對每一個(gè)創(chuàng)面進(jìn)行拍照。拍攝的注意事項(xiàng)：(1)將一次性傷口尺放置在創(chuàng)面邊緣作為參照物。(2)相機(jī)采用光圈優(yōu)先的曝光控制模式且無閃光燈，同時(shí)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(dǎo)入計(jì)算機(jī)，應(yīng)用ImageJ軟件進(jìn)行圖像處理和分析，計(jì)算出面積。圖像處理過程包括：設(shè)置比例尺、描記創(chuàng)面邊緣、計(jì)算面積。每張圖像進(jìn)行5次測量，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。(1)設(shè)置比例尺：將圖像在Image J中打開，點(diǎn)擊工具欄的“Straight”，在圖像標(biāo)尺中標(biāo)記出一段標(biāo)準(zhǔn)長度，點(diǎn)擊“Analyze→Set Scale”，標(biāo)尺測量的長度已經(jīng)自動填入了“Distance in pixels”項(xiàng)中，“Known distance”項(xiàng)填入標(biāo)尺的實(shí)際長度，例如“2”,“Pixel aspect ratio”項(xiàng)不變， “Unit of length”更改為“mm”。見圖1。勾選“Global”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“OK”，到此比例尺設(shè)置完成。(2)描記創(chuàng)面邊緣：點(diǎn)擊工具欄的“Freehand selections”后，沿皮膚損傷的創(chuàng)面邊緣進(jìn)行描記。(3)計(jì)算面積：描記完畢后，點(diǎn)擊“Ctrl+M”即可自動計(jì)算出損傷面積。下一張圖像的面積測量可重復(fù)以上的步驟。所有的結(jié)果會記錄在“Results”界，最后可以自行導(dǎo)出，見圖2。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 將所有的研究數(shù)據(jù)錄入Microsoft Office 365(Excel)，運(yùn)用SPSS 25.0及MedCalc 19.1統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。損傷面積不符合正態(tài)分布使用中位數(shù)(4分位數(shù)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(jì)算組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(Intraclass correlation efficient，ICC)。將數(shù)據(jù)經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行Bland-Altman分析，評價(jià)兩種測量方法之間的一致性[9]。

圖1 ImageJ軟件比例尺的設(shè)置界面

圖2 ImageJ軟件結(jié)果顯示界面

2 結(jié)果

2.1標(biāo)尺測量法與ImageJ測量法的ICC檢驗(yàn)結(jié)果 對于各類型CASI，使用標(biāo)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(biāo)尺測量法與ImageJ測量法的ICC檢驗(yàn)結(jié)果[M(P25，P75)] mm2

2.2標(biāo)尺測量法與ImageJ測量法的Bland-Altman分析結(jié)果 經(jīng)Bland-Altman分析得出，標(biāo)尺測量法與ImageJ測量法測得的各類型損傷面積的對數(shù)值的差值均數(shù)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(qū)間CI為(-0.228～0.348)；經(jīng)過反對數(shù)變換的95%LoA及其95%CI，見表2?？梢钥闯觯瑢τ诟鱾€(gè)類型皮膚損傷的面積測量，所有的坐標(biāo)點(diǎn)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(jié)果

注：*為反對數(shù)變換。

圖3 兩種測量方法Bland-Altman散點(diǎn)圖

3 討論

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

3.2ImageJ測量法簡便易行 ImageJ測量法經(jīng)過圖像采集、比例尺設(shè)置、創(chuàng)面邊緣描記和自動計(jì)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(shè)備簡單，可以拍照的手機(jī)、平板電腦、相機(jī)或者護(hù)士使用的掌上電腦(Personal Digital Assistant，PDA)即可。ImageJ軟件可實(shí)現(xiàn)多線程操作的圖像處理與分析，方便、快捷，開放性強(qiáng)[13]。此外，該方法不直接接觸損傷創(chuàng)面，可降低導(dǎo)管滑脫、血流感染等并發(fā)癥的發(fā)生，也會減少患者的疼痛不適，患者易于接受。

3.3數(shù)字化圖像包含更為豐富的信息，有利于損傷的動態(tài)評估 數(shù)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(tài)監(jiān)測CASI進(jìn)展。圖像的保存與傳遞更為便利、迅速，利于CASI的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和會診。

綜上所述，CASI面積的準(zhǔn)確評估對其護(hù)理和治療至關(guān)重要，數(shù)碼攝影技術(shù)與ImageJ軟件結(jié)合的方法在精確量化面積和研究數(shù)據(jù)處理等方面人為因素影響較小，準(zhǔn)確性更高。隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、可視化技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合不斷深入數(shù)據(jù)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(yīng)用前景。