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  研究計畫之背景及目的：請詳述本研究計畫所要探討或解決的問題、研究原創性、重要性、預期影響性及國內外有關本計畫之研究情況、重要參考文獻之評述等。如為連續性計畫應說明上年度研究進度。如為整合型計畫之子計畫，請就以上各點分別述明與其他子計畫之相關性。
研究背景:
位置性歪頭症(positional plagiocephaly)是顱骨骨骼的變形，產生頭部形狀特徵上的不對稱性[1-5]。有許多術語用於描述這種情況，包括變形性歪頭症(deformationalplagiocephaly)，位置性歪頭症(positional plagiocephaly)或沒有顱縫早閉的歪頭症(plagiocephaly without synostosis)。所有這些都指的是同一件事。名稱上“plagiocephaly”源自希臘語“plagios”，意思是傾斜，“cephale”意思是頭部。顱縫早閉是指通過縫合線連接顱骨的不同骨骼的融合，其也可以產生涉及頭部形狀的不對稱性。位置性歪頭症描述了由於變形而頭部形狀不對稱的情況，而不是因為縫合線的融合
。因此也可稱為沒有顱縫早閉的歪頭症[6-13]。
位置性斜頭畸形是嬰兒頭部長時間停留在同一位置的結果。新生嬰兒的顱骨非常薄且有彈性，使得通過產道後可以順利生產。很多時候，由於子宮或產道中的位置，孩子出生時可能會表現出不對稱性。由於長時間躺在相同位置，這種相同的柔韌性可能導致頭部成型。由於美國兒科協會為減少嬰兒猝死綜合症（SIDS）的發生而進行的“回歸睡眠”運動[14-17]，兒童在睡覺時被放在背上。如果孩子每3到4小時沒有重新定位，或者如果他們表示偏好保持在相同位置，則由恆定壓力和重力影響產生的頭骨壓模，漸漸產生頭部的不對稱性[1, 2, 14, 15, 18-21]。
位置性斜頭畸形的最常見原因是頭部定位在特定位置。這些不對稱性可由多種因素引起，其中一些因素是相互關聯的，例如子宮內定位，早產，分娩困難或出生後定位[4, 5, 16, 17, 22-31]。偶爾，如果孩子不易地看到對側，其中頸部肌肉的緊張可能導致位置性的斜頭畸形，這種情況稱為斜頸[3-5, 29]。還有其他一些非常罕見的原因會導致頭部向一側傾斜，這也需要就診而排除之。最後，當然也要排除顱逢早閉引起之歪頭症，這是由於不同顱骨之間的縫線過早融合造成的，但機率很低。
新生兒歪頭症雖無功能上的危害，但對於患有歪頭症，而無其他顱顏之先天異常之新生兒，家長會憂心歪頭症外觀之成長偏差，且嚴重歪頭症之新生兒，在文獻上證實可以藉由矯正治療獲得改善[7, 10-12, 31-33]。可是在台灣地區卻苦無大型醫院可以接受此類患童之頭型矯正治療，我們希望進行研究追蹤，並希望藉由申請科技部研究計畫，提供歪頭症新生兒頭盔矯正之補助，與專業有經驗的義肢裝具師合作，來替歪頭症寶寶尋求最適宜且有效率的矯正方法，進一步提供客觀且精準醫學影像上經頭盔治療後之佐證。
探討問題：
新生兒剛出生的成長過程中，當顱縫尚未完全閉合之前，對於外界環境壓力的反應及影響是很大的，往往會造成歪頭症的產生。針對新生兒歪頭症的頭盔矯正治療，當選擇接受治療，或保持保守觀察，這兩種頭顱垂直發展的追蹤影像模組，一直是我們所缺少的資料庫。藉由3D影像的獲取便利，以及可設立參數加以程式運算，於是我們希望可以從歪頭症新生兒出生後，便開始留下3D影像，隨著孩子的成長，定期地回院接受3D影像攝影。剛開始以三年為期，收集後的影像資料，可分析其成長曲線，得到2D評斷cranial index(CI)的變化，亦可經由3D的研究來評估接受治療與否，顱顏部成長區塊的熱點、臉部對稱性研究、顱部對稱性研究等。
解決問題：
有幾項問題可以從我們這個研究得到解答。
1. 因為我們長庚醫院收治相對大量的先天顱顏缺損的小病童，並加以手術治療或是物理性矯正治療，但治療的準則及方向尚缺乏手術的指引，也就是不同年紀族群正常模組的顱顏頭型參考，供醫師、治療師及家長有所依據。所以這是我們希望解決的第一個問題。
 
2. 針對歪頭症(plagiocephaly)的小朋友，在生理上不會有所影響，但外觀頭型的對稱性，卻是越來越多的家長關注的焦點。我們運用這一個研究，希望可以得到歪頭症新生兒發展追蹤的3D影像分析，並以前瞻性的方式，選擇運用頭盔矯正治療與否，來比較顱顏部發展上的差異。進而細分出歪頭症的嚴重程度，及提供需要接受頭盔治療族群的納入標準(inclusion criteria)。
 
3. 我們的研究收集了台灣地區新生兒頭型的垂直追蹤分析(含歪頭症)。期待能進一步與東方國家，如日本、韓國或東南亞國家比較分析是否有種族上的差異。此外，西方國家之影像數據做整合與比較分析，也是我們未來的發展重點。
 
重要性：
用創新的3D影像作顱顏部發展的研究是現階段最適合的影像工具，因為它無侵入性、無輻射線、無副作用、且攝影取材時間極短[34, 35]。搭配使用與生物醫學工程師調和設計出的影像分析軟體，來解讀我們所得取的影像資料，分析出的結果可成為一套具公信力、客觀、且易讀易懂的影像研究報告。將可提供成為亞洲顱顏手術患童及歪頭症新生兒矯正的治療指引與參考。
預期影響性：
1. 由台灣地區新生兒顱顏部垂直追蹤報告得到的結果，可定義出新式立體影像型的新生兒生長曲線，增加新生兒科醫師在成長發育上判定的參考。
2. 可以明瞭正常孩童發育成長中歪頭症的嚴重分級，得到不同年齡族群的差異。並可與物理治療歪頭症的族群來追蹤比較治療之成效與結果，定義適合接受治療的收案標準。
3. 可提供先天顱顏異常患者經手術治療或物理治療的參考標準，提供客觀的立體顱顏手術目標以供外科醫師之參考。
4. 給予社會上新生兒父母親對於嬰孩頭型的正確觀念，提供嬰孩養育上成長發育的客觀知識，透過衛教方式傳達嬰孩頭型照顧的保健常識。
5. 與世界上先進國家的相關新生兒歪頭症影像研究之垂直追蹤數據相比較，了解地區性的差異及環境因素可能造成的影響。
 
國內外有關本計畫之研究情況：
這個研究主題，在研究主持人啟發這個新研究開始前，已經參與了相關研究領域的四個計畫案，而這個新生兒頭型施戴矯正頭盔研究主題之創新，尚未有論文發表或是運用尖端的分析軟體，來追蹤所得到之3D顱顏部之影像發展數據。
研究主持人的第一個相關性研究為2016年代表林口長庚整形外科，奉派前往美國德州大學西南醫學中心(University of Texas, Southwestern)整形外科及達拉斯兒童醫院，接受顱顏影像分析訓練研究員(research fellowship)時所共同合作的。我身處的單位為Children Hospital, Dallas,整形外科顱顏部門下的 Analytical Imaging and Modeling Center (AIM center)，我們研究”什麼是正常(Normal)的？”我們的大腦瞬間可以認出一個正常的面孔或頭骨。一眼就能看出人群中“異常”的表情為何？這樣的概念是很重要的。然而以數學方式，在以往的數據資料中，來定義正常值是具有挑戰性和有爭議的。
從過往以來，顱面測量的研究一直備受關注。最引人注目的是，Leslie Farkas收集了大量2D臉面測量數據，並列出了結果[1, 36-39]。到目前為止，已經開發的大部分影像測量標記技術都是基於這種測量或二維攝影，奠基於幾個標記之間的距離。
在這項研究中，我們使用非放射性、非離子性3D成像技術，來評估頭顱不對稱性，並創建一個平均正常頭型，可以用作任何面觀之間的正常參考。
早已時日，我的老師Prof. Alex Kane在St. Louis的兒童醫院擔任兒童顱顏外科主任時，有收集了一個正常的3D圖像研究數據，稱為“Craniobank”，其中包含超過1200的正常小朋友的整個頭像，這些資料在人體實驗委員會保護下，安全地儲存在醫院的大型電腦軟體數據儲存庫內。這些孩子中都沒有顱顏方面的病史。樣本的年齡範圍和種族變異如下所示(圖一)。年齡分佈從幾個月到18歲不等。這些圖像是使用立體照相法(stereo-photo-grammetry)獲得的，它提供了可以從任何角度觀看到的3D表面圖像，並且可以在極短之正常閃光時間內攝像（約1.5ms）以獲得3D成像。這種技術對受測者而言，為非侵入性的和對患者友好的。

(圖一)：於St. Louis兒童醫院所收集的1279位患者3D影像的種族、年齡分布圖。
2016年，當我在達拉斯進行研究學習時(圖二)，分析了185個圖像。以下是數據的分佈。所有小朋友年齡的分布。 20％是非裔美國人，76％是白人。性別分布大約是40％女性和60％男性。

(圖二)：於達拉斯兒童醫院所收集到的小朋友分布狀況。共 25 頁 第5頁
 
在”craniobank”影像數據資料庫內[40]，有許多影像研究的可能性，而基本的頭顱發育測量是必要的(圖三)。圓周(head circumference)是由穿過眉毛的平面和頭最後部位來決定的。頭部高度(head height)是從頭頂端到下巴的測量。頭部寬度(head width)由兩點定義，即左上與右上角的螺旋邊緣。頭部長度(head length)由頭前部(nasion)和頭最後部的投影。從中得知，出生後前兩年顱顏發育有最快速的增長，而五歲後發生變化的速度就慢了許多。運用卡尺(caliper)線性測量之研究，已完成了相關類似的研究，而我們的結果與之前的研究一致。

(圖三)：頭部高度、寬度及長度在兩性之間的年齡變化圖。
進一步，我們來討論何謂”不對稱”(asymmetry)。利用Tron Darvann博士最初在哥本哈根提出類似的技術[24, 41]，我們使用標準模板(template)在三維圖像上計算面部和顱部之不對稱。一個3D對稱的顱面模板，是從一個正常樣本的三維圖像所創建的。運用臉部中線平面的建立。使用這個平面將三維圖像分成左右兩半。然後創建出鏡像(mirror)以製作對稱模板。這個模板被運用來為不對稱分析提供點與點之間的對應關係(圖四)。之後標記地標於臉上的重要解剖部位，並利用徑向圖案將標誌物投射到頭骨，以得到更多的地標在頭骨上(圖五)。



(圖四)：建立臉部正中線平面後，以鏡像建立對側來分析不對稱。

(圖五)：將地標以解剖位置標至於臉上，運用投射標至於顱骨上。
對於每個正常的樣本圖像，會運用模板來嚴格對齊得到最適合位置。該模板的長度，寬度和高度也縮放來得到最佳地匹配到每個3D圖像。首先使用界標的薄板樣條(thin-plate-splines)進行變形，然後進行最近點變形(closest-point deformation)以得到更準確詳細的對應(圖六)。             
(圖六)：運用thin-plate-splines和closest-point deformation使正常樣本與模板的對應。
以下是我們得到頭骨不對稱結果的概述。從本質上講，這是一個曲線，樣本中顯示所有年齡兒童的平均不對稱程度。這使得該樣本在這個正常人群中顱骨不對稱性成為一種高斯分佈。定義正常的一個常見方法是說，如果它落在人口平均數的一個標準偏差之內，則是正常的。以下是185個受試者頭顱不對稱分佈的總結。顱部平均不對稱約為1.5毫米。這證實了我們觀察到的事實，即完全對稱的面是異常的。這量化了這個兒童人口中的平均不對稱程度(圖七)。.


(圖七)：兒童顱部不對稱嚴重程度與個案分布。
最後我們得到在這185的樣本數中，性別差異、年齡差異及種族差異中，各別與不對稱的程度所比較出來的結果。當我們年紀越來越大時，則顱部的不對稱將不會有太大的改變。而男生與女生的不對稱差異沒有比較上的顯著差異。種族上也沒有比較上的差異存在(圖八)。共 25 頁 第8頁

圖八)：性別差異、年齡差異及種族差異中的不對稱比較。
最後，我們從正常的兒科人口中，使用三維成像技術，獲得平均顱面測量。我們從三維圖像中獲得頭蓋骨生長曲線。得到不同人群平均頭顱不對稱的分佈情況，最後得到不同年齡組的平均正常人頭數字模型。這是2016年在達拉斯所參與的研究之一[42]。
第三個相關研究也是2016年在達拉斯的影像研究。針對矢狀顱縫早閉(sagittal synostosis)患童的研究，我們收集了21位矢狀顱縫早閉的患童，分別在手術前、手術後接受安全帽治療(helmet treatment)及手術後一年獲得他們的頭顱3D掃描影像，並且測量每次掃描3D影像時的頭長及頭寬，以獲得頭顱指數(CI = cranial index = cranial width/cranial length)用以得知這段期間手術前後CI的變化，以及整體頭型於接受手術之後的成長發展[35]。
得到的21位患童的研究顯示，手術前與手術後一周戴安全帽前的CI變化值，與手術後一周戴安全帽前至安全帽治療後的CI變化值，兩者得到的變化值是一樣的，皆為4.6(圖九)。共 25 頁 第9頁


(圖九)：CI值的變化在手術前後及戴安全帽治療前後的差異。
其實手術後戴安全帽治療是否須根據傳統的治療時程一樣，需要戴一年的時間呢？在我們的研究顯示，大概在手術後約兩個月的時間，所有患者的CI值就不再變化了。我們運用regression plot去運算所有患童的CI值，得到(圖十)的曲線，並集中所得之平均值，並定義了手術後約第57天時，CI值變化的差異就小於0.01。針對每位患者三個不同時程的3D掃描影像，請醫師來作顱顏部上的標記，運用之前研究有提到過的界標薄板樣條(thin-plate-splines)進行變形，然後進行最近點變形(closest-point deformation)以得到更詳細準確的疊影平均頭型(圖十一)。三個疊影分別為矢狀顱縫早閉手術前、手術後一周尚未戴安全帽前，手術後一年戴完安全帽治療後 。       

(圖十)：CI值與術後天數的曲線。 (圖十一)：手術前後三個時程的顱像疊影。共 25 頁 第10頁
 
運用MATLAB的程式設計又可以得到這21位患童在手術前後的顱部成長最多區塊的平均分布(圖十二)。以及21位患童每位因手術及安全帽治療後成長最大點於顱部上的分布(圖十三)。

(圖十二)：顱部成長最多區塊於顏色地圖上顯示。(圖十三)：顱部成長最多的點的分布圖。
這個研究結果已經於論文上發表，也相當有建設性，提供此類患者於手術後施戴安全帽治療時程的一個指引。也因為這樣，我們一直期望有一組正常嬰孩的成長模組可供比較。畢竟這個研究都僅只止於有矢狀顱縫早閉的患者而已，正常嬰孩的顱顏部成長模組之建立，不僅可以提供孩童顱顏發展的對照組，可減少只有手術及安全帽治療的研究誤差，也可瞭解正常嬰孩顱顏發展的錐形曲線，提供歪頭症(plagiocephaly)父母親正確的觀念，避免養育困擾。而這個發想也在今年獲得2017年科技部計畫的支持，至今仍持續在我們醫院收案中，收案對象為出生無先天顱顏異常的新生兒寶寶們。
第四個計畫為我返國後進入顱顏研究團隊，執行了長庚醫院的研究計畫，計畫編號(CMRPG3G0081/ CMRPG3G0082)，此為三年期研究計畫，至今已經執行了兩年：台灣地區孩童顱顏發展之對稱性研究。主要尋找長庚醫院周邊的國民小學的小學一年級至四年級的學童，接受3dMD 攝影。至今所合作的國小已有六個，都是位在林口長庚醫院周邊的國小，分別為新北市林口區的南勢國小、心語國小，及桃園市龜山區的大崗國小、文欣國小、文華國小及樂善國小。分別是運用106至107年兩年間的時間，於學校期中考或是期末考完後之時間舉辦。我們定義為兒童顱顏3D攝影衛教營，地點則選在桃園長庚的地下一樓及地下二樓的活動場地。每次衛教營皆由顱顏研究團隊的研究助理、兒童心理諮商師跟醫師們，來擔綱各活動負責人，有小隊輔、衛教站關主、3D攝影指導人員等。還搭配院內的義工媽媽來帶領孩子換關路線及協助盥洗室路線等。活動亦邀請家長們陪同，也歡迎老師及主任們陪同，一起來參加並了解我們活動的內容。共 25 頁 第11頁
 
這個計畫中，擷取3dMD攝影資料範例，我們所獲得的是正常孩童的顱顏3D影像，我們會與桃園分院顱顏研究中心內影像資料庫中的同齡唇顎裂患童的顱顏3D影像來做比較，分析在唇顎裂的學齡兒童顱顏部上，與正常孩童間的差異。
這個研究至今，我們已經收錄了264個正常無顱顏先天疾患的國小學童至桃園長庚，其中南勢國小已經來院第二年。其中可以使用其影像來做分析的學童有240位，男生121位而女生有119位，年紀分別由六歲至十二歲不等。我們運用先前在達拉斯的影像處理技術，使用製作好的MATLAB program，並將所有學童一一在臉上製作臉部標記，並運用軟體在頭顱上放上標記等。分析性別上的差異、年紀上的差異，最後得到在臉部(facial asymmetry)及頭顱(skull asymmetry)不對稱上的比較(圖十四A/B)。


(圖十四A)：男生與女生在頭顱上(skull asymmetry)不對稱的差異。

(圖十四B)：男生與女生在臉部上(facial asymmetry)不對稱的差異。
我們得到的結果為男生平均頭高222.0mm、頭長177.1mm、頭寬164.0mm、頭圍52.8mm，以及女生的平均頭高217.4mm、頭長182.7mm、頭寬159.3mm及頭圍52.4mm。結果如下表(圖十五)，以上所得到的平均長度在統計上比較都沒有顯著差異，表示在台灣學童的男生與女生之間，並沒有因為性別而有頭高、頭長、頭寬及頭圍的差別。但在年齡層方面，根據我們所做的curvature analysis color mapping(圖十六)，依照年齡的增長，年紀越大所呈現的顱顏部兩個半邊的不對稱性之區域也會有所變化。共 25 頁 第12頁


(圖十五)：男生與女生頭高、頭長、頭寬及頭圍之平均。

(圖十六)：女生年紀七歲、八歲及九歲之頭顱對稱性之差異。
而這個研究最值得討論的就是在臉部不對稱上，平均臉部不對稱的值為0.95mm，男生為0.94mm，女生為0.96mm，表示學童的臉部上沒有完全對稱的個案出現，多少仍有些許的不對稱性存在，只是嚴重程度分布的多寡而已，同理在顱部的不對稱性研究上，也是有著相同的結果出現，平均顱部不對稱的值為2.48mm，男生為2.35mm，女生為2.61mm，表示學童的顱部上沒有完全對稱的個案出現(圖十七)。圖十八表示的就是依照標準差的區間所做成的統計表，越往右邊表示越不對稱。

(圖十七)：臉部及顱部不對稱在男生與女生之平均值及標準差。

(圖十八)：左圖為臉部不對稱之分布，右圖為顱部不對稱之分布。
綠實線為平均值，虛線為標準差之分界。
而顱部不對稱的值較臉部為大的原因可能為，我們研究中女生長髮居多，導致頭髮影響了數值，即便我們已經使用了美國進口的高彈力頭套來將誤差值縮小，第二可能原因為也許有些先天顱顏疾患並沒有被排除，或歪頭症的小朋友小時候沒有獲得矯正，導致發展上的偏斜持續等。
基於與國內科普輔具設計公司合作的經驗下，有許多歪頭症新生兒在這裡藉由義肢裝具師設計的頭盔矯正治療後，都將原本相當不對稱的頭型，在經驗上，以約兩個月內的治療時間，將其矯正至對稱的形狀，也獲得許多家長的好評，茲附上科普公司矯正歪頭症前後照片供參考(圖十九)。

(圖十九)：左二圖為甲寶貝，接受頭盔矯正治療前後的頭型差異。
右二圖為乙寶貝，接受頭盔矯正治療前後的頭型差異。共 25 頁 第14頁
 
因此在本年度的科技部計畫申請上，希望能獲得科技部補助治療性之頭盔及回診調整頭盔之經費，藉由與科普輔具設計公司的合作，我們想要去探討針對出生患有歪頭症的新生兒中，在出生後四個月大時，投以頭盔的施戴，每日施戴時間超過22小時，整體治療時間約30~40天左右，治療後每周固定回頭盔義肢裝具師門診追蹤，並每兩周至顱顏中心門診接受3dMD攝影的追蹤觀察，期待藉由頭盔的治療來矯正歪頭症的情況，將不對稱性減低，我們並將治療過程紀錄並追蹤其形態上的發展狀況，追蹤結果並與另一組患有歪頭症但沒有接受頭盔治療之寶寶進行比較，來得知有無接受頭盔治療之差異性。
此研究計畫團隊涵蓋了小兒新生兒科醫師、整形顱顏外科醫師、生物醫學工程師、以及頭盔義肢裝具師。媽媽生產後，經小兒新生兒科醫師評估，若有歪頭症的發現，即告知此計畫，並蒐集告知後同意書，在寶寶三至四個月大時開始進行頭盔治療，定期回診及3D攝影紀錄並儲存之。本套3D攝影機器無輻射線、非侵入性、無副作用、可快速得到影像資料，對於此研究案的小孩童相當友善。所得到的影像資料都會保存在我們醫院核可並安全的影像資料庫中，不會洩漏個案的隱私。並以每位嬰孩之垂直收案的方式，來完整記錄受試者的成長過程。
八、研究方法及進行步驟及執行進度：
1.請細述本計畫採用之研究方法與原因及其創新性。
2.預計可能遭遇之困難及解決途徑。
3.重要儀器之配合使用情形。
4. 一年期以上之計畫，請分年列述。
5. 如為整合型計畫，請就以上各點分別說明與其他子計畫之相關性。
1. 本計畫採用之研究方法與原因及其創新性。
 
於新生兒科門診，由計畫主持人向新生兒家長們解釋並告知此研究目標與計畫，發現有即將三個月大的歪頭症寶寶，即邀請家長及寶寶參與加入頭盔矯正治療及此影像收集之研究，此治療性之頭盔及回診調整頭盔之經費，希望能申請計畫補助。經告知後同意簽署同意書之後，開始定期為期一年的垂直性3D影像追蹤計畫。邀請之個案會以流水號編碼，計戴頭盔治療前一周內，戴頭盔前後第三周、第五周(五個月大)、第八周(六個月大)、第二十周(九個月大)、第三十二周(十二個月大)時等接受3D頭顱影像攝影。共 25 頁 第15頁
 
頭盔材質及內容物
內襯：發泡棉
外部：PE200


上圖由科普輔具提供公司所設計的臺灣嬰兒矯正頭盔-頭型矯正帽)
此研究收集之正常新生兒定義為：無重大先天畸形（染色體異常、賀爾蒙異常、甲狀腺異常、骨骼異常、嚴重先天性心臟異常等）、出院時無需呼吸輔助、出院時無需鼻胃管、至收案之前的生長曲線正常>3rd百分位等。

(台灣歐恩比公司Taiwan ONP Company-嬰兒歪頭症頭型評估)共 25 頁 第16頁
 
本研究歪頭症定義為：後顱、耳朵、前額不對稱且頭型長短可區分嚴重度，只要於新生兒門診發現如下圖示之不對稱，則建議來顱顏中心接受評估。在以下五種評估項目中，分別依據嚴重程度分為零分至三分，故總分加總合可由零分至十五分。分數越大不對稱性越嚴重。我們會分嚴重程度組別為一至三分一組，四至六分一組，七至九分一組，十至十二分一組，十三分至十五分一組。共五組，每組約收十名新生兒歪頭症寶寶做影像收集後的頭型分析。來比較頭型不對稱型的嚴重程度與施戴頭盔矯正效果的型態上分析。

歪頭症的五個評估項目有：後顱、耳朵、前額及頭型長短等，各有分數零至三分。
⚫ 後顱扁平(posterior flattening)
⚫ 耳朵不對稱(ear misalignment)
⚫ 前額不對稱(forehead asymmetry)
⚫ 舟狀頭型(scaphocephaly)
⚫ 扁頭型(brachycephaly)
共 25 頁 第17頁
 
此前瞻研究會紀錄所收集之新生兒基本資料如下，針對以下參數做分析比較調查並長期追蹤之：
1. 編號(case number)
2. 性別(gender)
3. 出生日期(birth date)
4. 先天異常之疾患(congenital disorders)
5. 出生時足月產或早產(full-term or preterm)
6. 年齡(age)-每次接受攝影時之年紀
7. 身高(body height)-每次接受攝影時之身高
8. 體重(body weight)-每次接受攝影時之體重
9. 顱寬(width of cranium)-每次接受攝影時之顱寬
10. 顱長(length of cranium)-每次接受攝影時之顱長
11. 顱指數(cranial index)-每次接受攝影時之顱指數
12. 顱頭圍(circumference) -每次接受攝影時之顱頭圍
13. 3dMD 攝影時間(3dMD capture timing)
14. 歪頭症評估表(evaluation) (2D分成四個等級，3D看曲度分析)甲、 後顱扁平(posterior flattening)
乙、 耳朵不對稱(ear misalignment)
丙、 前額不對稱(forehead asymmetry)
丁、 頸部歪斜(neck involvement)
戊、 臉部不對稱(facial asymmetry)
己、 舟狀頭型(scaphocephaly)
庚、 扁頭型(brachycephaly) 
 
研究方法：採用前瞻性計畫定期收集50位歪頭症之新生兒，於出生後四個月大時，施戴頭盔
矯正治療後，一年內之3D顱顏影像攝影。
研究原因：先天性顱顏疾患孩童的重建與治療是相當具挑戰性的，不僅僅是外觀上缺陷重建
的困難，有些有症狀的孩童，更會有生命的威脅，如顱內壓升高，呼吸道發育不
全等。長庚醫院整形外科的顱顏外科一直致力在顱顏重建上的進步與接受外國轉
介患童的挑戰，我們所收治的患者不僅僅於台灣地區，甚至在大陸地區也有許多
困難患者前來就醫，東南亞的整形外科醫師也多前來敝院學習與觀摩手術的進
行。在我們醫院，已經累積三十多年此類顱顏患者的影像資料，包含手術前及手
術後的追蹤照片，以供每次手術時的參考與討論。在論文上，我們已經收集有顱
顏先天異常手術後的垂直性追蹤之發展模組也已經被建立，並發表在期刊上。但
是對於歪頭症之身心活動正常之孩童，家長擔心歪頭症之症狀且嚴重歪頭症之新
生兒需要改善，但苦無大醫院可以接受此類患童之矯正治療，並進一步可以提供
客觀且精準醫學影像上接受頭盔治療後之佐證，於是提出這個研究計畫，希望
可以比較出不同嚴重程度歪頭症寶寶在歪頭症上施戴頭盔治療的影像發展性差
異及一年期影像追蹤，觀察其是否接受頭盔治療之後，會不會有復發之可能性發
生。共 25 頁 第18頁
 
如何保護受試者隱私& 保密方試：
a. 受試者將以編號或編碼識別。
b. 受試者所有料將會保密上鎖。
c. 確保不透露受試者參與研究過程以及自身的任何訊息。
d. 對於受試者訪查的結果與診斷，研究主持人將持保密的態度，小心維護其隱私。
e. 如果發表研究結果，受試者的身份仍將保密；並承諾不違反受試者的身份機密。
f. 去連結資料庫研究(ex.健保資料庫研究)，不涉及隱私曝露問題。
 
創新性：以先進的3dMD環繞鏡頭來為歪頭症新生兒攝像，並撰寫MATLAB程式來分析所
有收集成的影像資料，定義出台灣地區新生兒歪頭症矯正治療的指引。
2. 可能遭遇之困難及解決途徑：
⚫ 此3dMD攝影系統具有容易使用、快速(1.5毫秒的影像攝取)、非侵入性以及無放射線等優點，所以沒有身體不適的side effect，查詢文 獻，亦沒有文獻有提及相關的副作用。
⚫ 我們欲將此系統推廣於正常孩童顱顏部影像之研究，借重其非侵入性及無放射線之優點，來廣泛收集正常孩童之顱顏影像。並運用電腦軟體程式來運算平均之孩童顱顏模組，來當成先天顱顏缺陷患者手術的治療參考。 ⚫ 配戴在歪頭症新生兒頭上之頭盔，非本院相關處室自行設計及調整，而是與科普輔具公司合作頭盔製作，該公司在歪頭症新生兒輔具製作及施戴上，已有數十年之經驗，我們配合敝院內精準影像之擷取來追蹤歪頭症寶寶經過矯正治療過程中的比較優與劣，讓有歪頭症新生兒之家長有客觀參考之建議指引可循。
⚫ 因此矯正性頭盔獲得科技部經費補助就顯得相當重要，若無補助頭盔施戴在歪頭症寶寶上，則3dMD影像亦無從得取，在頭盔治療歪頭症的治療指引上，將難有客觀數據可供參考。 
歪頭症新生兒家長對於3D攝影的副作用與疑慮。
頭盔經費補助的重要性
歪頭症新生兒家長回診接受影像攝影之不連續性。
⚫ 當歪頭症新生兒家長簽署完同意書後，將會與本計畫之主持人及研究助理保持密切聯繫。一年期間，計畫之主持人及研究助理將會與新生兒家長保持互動與聯繫，妥適地事前聯繫頭盔矯正追蹤之回診時間，並安排家長可以配合之攝影時間。 
歪頭症新生兒家長中途停止參與計畫之可能。
⚫ 當歪頭症新生兒家長中途欲停止參與計畫，我們也會將同意書連同影像保存資料銷毀，新生兒家長隨時有解除計畫執行之權利。
共 25 頁 第19頁 
 
3. 重要儀器之配合使用情形：
⚫ 重要儀器主要為3dMD影像系統。此3dMD 系統已經在長庚醫院正式啟用數年，對於顱顏患者之追蹤紀錄一直有很好的資料保存。          世界上對於運用3dMD影像所作之研究也相當發達。最新一代的立體顏面光學影像(3dMD)系統，採用三維光學掃描技術(3dMDcranial5)，結合了先進軟體工程科學與工業等級之硬體元件(分別有180度及360度兩種)，運用創新的三度空間表面影像量測與影像擷取技術，可以快速且精確的量測複雜物體的表面尺寸以及影像。
⚫ 主要取像模組為模塊式相機裝置，包含兩個機器視覺立體相機(幾何)、一個機器視覺彩色相機(結構)以及一個光斑投影機。
⚫ 3dMD不只能單純的線性測量，這些表面掃瞄技術更可以精確地計算影像之角度、表面曲率、表面積與體積，同時取得顏面之表面輪廓與色彩資訊，可應用於分析顱顏手術前後之顏面及頭形變化。大大地克服了傳統二維顱顏X光影像因前後構造重疊，標點分辨不清，或無法估計左右對稱差距等限制和缺點，導致治療計劃的擬定產生之相關問題，進而影響病人評估和計劃及手術結果。因此，利用此系統所取得之3D影像對於手術前進行評估、計劃、甚至手術模擬提供莫大的助益與改善。
 
4. 如為須赴國外或大陸地區研究，請詳述其必要性以及預期效益:
⚫ 此計畫不需要赴台灣以外之地區進行研究，但會與其他國家之相關研究進行整合與比較，這個研究期待與亞洲其他國家進行比較，討論區域性的不同會不會造成差異。西方世界國家也是我們下一步要合作的對象，例如去年計畫主持人在美國的德州大學的西南醫學中心所做的一些相關的研究，都與我們這個研究有相關性，而我美國的老師也參與在這個研究計畫中。 
 
九、預期完成之工作項目、成果及績效：
1.一年期以上之計畫，請分年列述。
2.本計畫如為整合型計畫之子計畫，請就以上各點分別說明與其他子計畫之相關性。
1. 預期完成之工作項目
 
目標大綱：
A.定期檢視3dMD camera運轉操作之完整性。
B.與新生兒科醫師定期討論新生兒頭型異常之個案追蹤。
C.顱顏3D imaging影像之程式運算及資料分析之維護與購置。
D.分析3dMD所得到之新生兒歪頭症顱顏影像之結果。
E.與UTSW影像中心簽署MoU分享資源，共用顱顏影像資料庫。
F.建立台灣地區之正常新生兒顱顏發展資料庫。
G.於國際醫學會議中發表所得之結果。
H.發表我們的研究成果於國際醫學期刊。共 25 頁 第20頁
 
目標
妥善保存家長及新生兒之同意書。
完成50例新生兒歪頭症顱顏攝影之資料收集。
建立歪頭症新生兒們在顱顏影像中心的資料庫。
發表“The curvature and symmetry analysis of the plagiocephaly newborns with
Helmet treatment.”
發表“Thecomparisonsofthecraniofacialdevelopmentin patientswith plagiocephalywith and withouthelmettreatment.”
發表“Thelongitudinalanalysisofcraniofacialdevelopmentin50plagiocephalynewbornswith different levels of asymmetry.”
並規劃更長期之嬰孩顱顏發展之研究計畫。
2. 勾選以下對於學術研究、國家發展及其他應用方面預期之貢獻並予以說明
 
□純基礎研究，無臨床效益□疾病機轉研究，無立即臨床效益
研究成果如具臨床效益者，請勾選以下項目
□發展新生物製劑、篩選試劑及新藥品
□研發或改良國人重要疾病及癌症的早期診斷方式及治療技術
▓發展新的臨床治療方式▓建立臨床治療指引
▓改進/提升現有或最新醫療輔助方式之研究
□改進/提升現有或最新器材功能或設備技術力之研究
□提供有效的疾病預防策略▓醫療保健政策相關研究
□研發人造器官及生醫材料
□瞭解環境毒理機制及重金屬對人體健康的影響
□研發改進及創新之教學研究，對於醫學教育有貢獻
▓其他重要疾病或醫藥衛生問題研究
說明：
⚫ 由台灣地區新生兒顱顏部垂直追蹤報告得到的結果，可定義出新式立體影像型的新
 
生兒生長曲線，增加新生兒科醫師在成長發育上判定的參考。
⚫ 可以明瞭正常孩童發育成長中歪頭症的嚴重分級，得到不同年齡族群的差異。並可與物理治療歪頭症的族群來追蹤比較治療之成效與結果，定義適合接受治療的收案標準。
⚫ 可提供先天顱顏異常患者經手術治療或物理治療的參考標準，提供客觀的立體顱顏手術目標以供外科醫師之參考。
⚫ 給予社會上新生兒父母親對於嬰孩頭型的正確觀念，提供嬰孩養育上成長發育的客觀知識，透過衛教方式傳達嬰孩頭型照顧的保健常識。
⚫ 與世界上先進國家的相關新生兒影像研究之垂直追蹤數據相比較，了解地區性的差異及環境因素可能造成的影響。
共 25 頁 第21頁
 
3. 對於參與之工作人員，預期可獲之訓練
 
A.對於兒童顱顏骨發展之認識。
B.增進使用3D影像處理之技術，並瞭解如何去分析儲存影像資料。
C.學習建構屬於台灣顱顏患者之影像資料庫。
D.至國外醫學影像中心交流學習之機會。
E.組織並規劃國小學童來院之影像之旅。
F.練習統計學，並學習發表論文於醫學專業期刊。
4. 預期完成之研究成果及績效
 
**可投稿之論文期刊為：
A.Journal of oral maxillofacial surgery
B.Journal of cranio-maxillofacial surgery
C.Annals of plastic surgery
D.JAMA facial plastic surgery
E.Journal of plastic and reconstructive and aesthetic surgery
**可參加之醫學會議為：
A. Taiwan Society of Plastic Surgery, Annual Meeting
B. AmericanCleft Palate Craniofacial Association, Annual Meeting
C. International Society of Craniofacial Surgery, Biannual Meeting
**論文題目如下：
A. The curvature and symmetry analysis of the plagiocephaly newborns with helmet treatment.
B. The comparisons of the craniofacial development between full-term and preterm
plagiocephaly newborns receiving helmet treatment.
C. The longitudinal analysis of craniofacial development in 50 plagiocephaly newborns.
D. The comparisons of helmet treatment and conservative treatment for the patients with
plagiocephaly.
5. 學術研究、國家發展及其他應用方面預期之貢獻
✓ 發展新的臨床治療方式。
✓ 建立臨床治療指引。
✓ 改進/提升現有或最新醫療輔助方式之研究。
✓ 醫療保健政策相關研究。
✓ 其他重要疾病或醫藥衛生問題研究。
共 25 頁 第22頁
 
重要參考文獻：
[1] L. Argenta, Clinical classification of positional plagiocephaly, Journal of craniofacial surgery
15(3) (2004) 368-372.
[2] B.L. Hutchison, L.A. Hutchison, J.M. Thompson, E.A. Mitchell, Plagiocephaly and
brachycephaly in the first two years of life: a prospective cohort study, Pediatrics 114(4) (2004)
970-980.
[3] T.M. de Chalain, S. Park, Torticollis associated with positional plagiocephaly: a growing
epidemic, Journal of Craniofacial Surgery 16(3) (2005) 411-418.
[4] L.A. van Vlimmeren, Y. van der Graaf, M.M. Boere-Boonekamp, M.P. L'Hoir, P.J. Helders, R.H.
Engelbert, Risk factors for deformational plagiocephaly at birth and at 7 weeks of age: a
prospective cohort study, Pediatrics 119(2) (2007) e408-e418.
[5] A.E. Bialocerkowski, S.L. Vladusic, C. Wei Ng, Prevalence, risk factors, and natural history of
positional plagiocephaly: a systematic review, Developmental Medicine & Child Neurology
50(8) (2008) 577-586.
[6] C.K. Yarbrough, M.D. Smyth, T.F. Holekamp, N.J. Ranalli, A.H. Huang, K.B. Patel, A.A. Kane,
A.S. Woo, Delayed synostoses of uninvolved sutures after surgical treatment of nonsyndromic
craniosynostosis, Journal of Craniofacial Surgery 25(1) (2014) 119-123.
[7] H. Aarnivala, V. Vuollo, V. Harila, T. Heikkinen, P. Pirttiniemi, A.M. Valkama, Preventing
deformational plagiocephaly through parent guidance: a randomized, controlled trial, European
journal of pediatrics 174(9) (2015) 1197-1208.
[8] M.-J. Cho, L.L. Borchert, N. Rollins, A.A. Kane, Diagnostic Yield of Cervical Radiographs in
Infants with Deformational Plagiocephaly, Plastic and reconstructive surgery 136(2) (2015)
208e-213e.
[9] C.A. Purnell, A.W. Benz, A.K. Gosain, Assessment of head shape by craniofacial teams:
structuring practice parameters to optimize efficiency, Journal of Craniofacial Surgery 26(6)
(2015) 1808-1811.
[10] K.W. Dörhage, B.E. Beck-Broichsitter, V. von Grabe, A. Sonntag, S.T. Becker, J. Wiltfang,
Therapy effects of head orthoses in positional plagiocephaly, Journal of Cranio-Maxillofacial
Surgery 44(10) (2016) 1508-1514.
[11] C. Freudlsperger,S. Steinmacher, D. Saure, J.P. Bodem, R. Kühle, J. Hoffmann, M. Engel,
Impact of severity and therapy onset on helmet therapy in positional plagiocephaly, Journal of
Cranio-Maxillofacial Surgery 44(2) (2016) 110-115.
[12] J.P. Ho, K.-A. Mallitt,E. Jacobson, R. Reddy, Use of external orthotic helmet therapy in
positional plagiocephaly, Journal of Clinical Neuroscience 29 (2016) 46-51.
[13] A.Y. Leung, A. Mandrusiak, P. Watter, J. Gavranich, L.M. Johnston, Clinical assessment of
head orientation profile development and its relationship with positional plagiocephaly in
healthy term infants—a prospective study, Early human development 96 (2016) 31-38.
[14] J.E. Losee, A.C. Mason, Deformational plagiocephaly: diagnosis, prevention, and treatment,
Clinics in plastic surgery 32(1) (2005) 53-64.共 25 頁 第23頁
 
[15] S. Lanche, T.A. Darvann, H. Ólafsdóttir, N.V. Hermann, A.E. Van Pelt, D. Govier, M.J.
Tenenbaum, S. Naidoo, P. Larsen, S. Kreiborg, A statistical model of head asymmetry in
infants with deformational plagiocephaly, Scandinavian Conference on Image Analysis,
Springer, 2007, pp. 898-907.
[16] B.B. Roby, M. Finkelstein, R.J. Tibesar, J.D. Sidman, Prevalence of positional plagiocephaly in
teens born after the “Back to Sleep”campaign, Otolaryngology--Head and Neck Surgery
146(5) (2012) 823-828.
[17] M.F. Shamji, E.C. Fric-Shamji, P. Merchant, M. Vassilyadi, Cosmetic and cognitive outcomes
of positional plagiocephaly treatment, Clinical & Investigative Medicine 35(5)(2012)
266-270.
[18] D.T. Gault, D. Renier, D. Marchac, B.M. Jones, Intracranial pressure and intracranial volume
in children with craniosynostosis, Plastic and reconstructive surgery 90(3) (1992) 377-381.
[19] M.M. Cohen, R.E. MacLean, Craniosynostosis: diagnosis, evaluation, and management,
Oxford University Press, USA2000.
[20] J.M. Graham, M. Gomez, A. Halberg, D.L. Earl, J.T. Kreutzman, J. Cui, X. Guo, Management
of deformational plagiocephaly: repositioning versus orthotic therapy, The Journal of pediatrics
146(2) (2005) 258-262.
[21] A.A. Kane, V.B. DeLeon, C. Valeri, D.B. Becker, J.T. Richtsmeier, L.-J. Lo, Preoperative
osseous dysmorphology in unilateral complete cleft lip and palate: a quantitative analysis of
computed tomography data, Plastic and reconstructive surgery 119(4) (2007) 1295-1301.
[22] P. Steinbok, D. Lam, S. Singh, P.A. Mortenson, A. Singhal, Long-term outcome of infants with
positional occipital plagiocephaly, Child's nervous system 23(11) (2007) 1275-1283.
[23] B. Hutchison, A.W. Stewart, E.A. Mitchell, Characteristics, head shape measurements and
developmental delay in 287 consecutive infants attending a plagiocephaly clinic, Acta
Paediatrica 98(9) (2009) 1494-1499.
[24] A.B. Lipira, S. Gordon, T.A. Darvann, N.V. Hermann, A.E. Van Pelt, S.D. Naidoo, D. Govier,
A.A. Kane, Helmet versus active repositioning for plagiocephaly: a three-dimensional analysis,
Pediatrics 126(4) (2010) e936-e945.
[25] M. Karvonen, M.-L. Hannila, A.Saari, L. Dunkel, New Finnish reference for head
circumference from birth to 7 years, Annals of medicine 44(4) (2012) 369-374.
[26] A. Leung, P. Watter, J. Gavranich, A clinical tool to measure plagiocephaly in infants using a
flexicurve: a reliability study, Pediatric Health, Medicine and Therapeutics 2013(4) (2013)
109-115.
[27] T. Schweitzer, H. Böhm, C. Linz, B. Jager, L. Gerstl, F. Kunz, A. Stellzig-Eisenhauer, R.-I.
Ernestus, J. Krauß, P. Meyer-Marcotty, Three-dimensional analysisof positional plagiocephaly
before and after molding helmet therapy in comparison to normal head growth, Child's
Nervous System 29(7) (2013) 1155-1161.
[28] S. Kluba, W. Kraut, B. Calgeer, S. Reinert, M. Krimmel, Treatment of positional
plagiocephaly–Helmet or no helmet?, Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery 42(5) (2014) 共 25 頁 第24頁
 
683-688.
[29] A. Mawji, A.R. Vollman, T. Fung, J. Hatfield, D.A. McNeil, R. Sauvé, Risk factors for
positional plagiocephaly and appropriate time frames for prevention messaging, Paediatrics &
child health 19(8) (2014) 423-427.
[30] G.B. Skolnick, S.D. Naidoo, K.B. Patel, A.S. Woo, Analysis of digital measures of cranial vault
asymmetry for assessment of plagiocephaly, Journal of Craniofacial Surgery 25(4) (2014)
1178-1182.
[31] R.M. van Wijk, L.A. van Vlimmeren, C.G. Groothuis-Oudshoorn, C.P. Van der Ploeg, M.J.
IJzerman, M.M. Boere-Boonekamp, Helmet therapy in infants with positional skull
deformation: randomised controlled trial, Bmj 348 (2014) g2741.
[32] S. Lam, I.-W. Pan, B.A. Strickland, C. Hadley, B. Daniels, J. Brookshier, T.G. Luerssen,
Factors influencing outcomes of the treatment of positional plagiocephaly in infants: a 7-year
experience, Journal of Neurosurgery: Pediatrics 19(3) (2017) 273-281.
[33] A. Leung, A. Mandrusiak, P. Watter, J. Gavranich, L.M. Johnston, Impact of Parent Practices of
Infant Positioning on Head Orientation Profile and Development of Positional Plagiocephaly
in Healthy Term Infants, Physical & Occupational Therapy In Pediatrics  (2017) 1-14.
[34] P.-y. Chou, R.R. Hallac, T. Ajiwe, X.-j. Xie, Y.-f. Liao, A.A. Kane, Y.J. Park, The role of
Nasoalveolar molding: A 3D Prospective analysis, Scientific Reports (Nature Publisher Group)
7 (2017) 1.
[35] P.-Y. Chou, R.R. Hallac, S. Patel, M.-J. Cho, N. Stewart, J.M. Smartt, J.R. Seaward, A.A.
Kane,C.A. Derderian, Three-dimensional changes in head shape after extended sagittal strip
craniectomy with wedge ostectomies and helmet therapy, Journal of Neurosurgery: Pediatrics
19(6) (2017) 684-689.
[36] L.G. Farkas, I.R. Munro, Anthropometric facial proportions in medicine, Charles C. Thomas
Publisher1987.
[37]L.G. Farkas, Anthropometry of the Head and Face, Raven Pr1994.
[38] F. Ras, L.L. Habets, F.C. Van Ginkel, B. Prahl-Andersen, Three-dimensional evaluation of
facial asymmetry in cleft lip and palate, The Cleft palate-craniofacial journal 31(2) (1994)
116-121.
[39] C. Hood, M. Bock, M. Hosey, A. Bowman, A. Ayoub, Facial asymmetry–3D assessment of
infants with cleft lip & palate, International Journal of Paediatric Dentistry 13(6) (2003)
404-410.
[40] A.B. Lipira, N.S. Sachanandani, D. Govier, A. Payne, S. Wyas, W. Kleeschulte, A.A. Kane,
Craniobank: an online collection of three-dimensional normative craniofacial images, Plastic
and reconstructive surgery 126(2) (2010) 70e-72e.
[41] Y.-J. Hsieh, T.A. Darvann, N.V. Hermann, P. Larsen, Y.-F. Liao, J. Bjoern-Joergensen, S.
Kreiborg, Facial morphology in children and adolescents with juvenile idiopathic arthritis and
moderate to severe temporomandibular joint involvement, American Journal of Orthodontics
and Dentofacial Orthopedics 149(2) (2016) 182-191.共 25 頁 第25頁
 
[42] M.-J. Cho, R.R. Hallac,J. Ramesh, J.R. Seaward, N.V. Hermann, T.A. Darvann, A. Lipira,
A.A. Kane, Quantifying Normal Craniofacial Form and Baseline Craniofacial Asymmetry in
the Pediatric Population, Plastic and reconstructive surgery 141(3) (2018) 380e-387e.