陳思妤

早於十九世紀中，人為的力學機制被證實能控制細胞組織型態上的變化及基因的表現，將可能帶來新的醫療方法，生物力學因此蓬勃發展。為了建構生物力學模型，取得活體內的力學資訊極為重要，然而現今量測工具短缺，以往侵入式的量測方法導致活體內的資訊取得不易。 近年來研究指出，在休止期之小鼠皮膚給予適當的張力，可以刺激皮膚毛囊的再生，但是在拉扯皮膚的過程中要給予多大的張力，實際在皮膚上的張力分布又是如何，則必須搭配活體量測工具。 因此本研究藉由Mueller Matrix偏振影像系統，在不同張力下的小鼠後背皮膚，以影像方式記錄不同偏振光入射皮膚後反射或散射的偏振狀態，並計算樣本的Mueller Matrix，同時藉由傳統彈簧的方法，量測當下皮膚的平均張力。由複雜的Mueller Matrix，我們可以透過Mueller Matrix Polar Decomposition (MMPD)還原樣本吸收、去偏振及相位延遲等光學特性，並透過Mueller Matrix Transform (MMT)得到樣本的結構變化與纖維的方向性。依照榮總刺激毛囊配方，皮膚在八日內漸進式拉長，以彈簧測得皮膚長度對張力的曲線，總共八日之張力曲線，張力原本隨皮膚長度增長而非線性緩慢爬升的狀態，轉變為急遽上升的模式。偏振影像顯示，與張力同向的水平偏振入射光經皮膚散射後，在水平偏振態的反射量隨皮膚拉長而增加，反應了纖維受拉扯而指向水平方向時，同方向偏振態的反射量將增強的特徵，此結果建立了線性偏振態與張力關係。此外，我們發現某些偏振狀態的反射量對皮膚長度與張力分別呈正(反)向關係與非線性關係，依此特徵，我們藉由類神經網路的訓練，以偏振狀態的反射量為輸入值，協助歸類皮膚之狀態(天數)，其準確率達八成以上。知道皮膚的狀態後，我們也藉由類神經網路判斷皮膚所處的張力範圍，試圖建立偏振光與張力之關係，重現皮膚上的張力分布。