專利名稱：一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療檢測(cè)方法，特別是一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法。
背景技術(shù)：
尿流動(dòng)力學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、生物流體力學(xué)、生物流變學(xué)的交叉學(xué)科，廣泛應(yīng)用于尿路 梗阻、尿失禁和其他尿路功能障礙等諸多疾病的基礎(chǔ)研究、診斷、治療和療效評(píng)價(jià)，與泌尿 外科、婦產(chǎn)科、兒科、內(nèi)分泌科、神經(jīng)內(nèi)科、肛腸科等專業(yè)密切相關(guān)。目前，常規(guī)尿流動(dòng)力學(xué)直接測(cè)量的指標(biāo)是膀胱和直腸內(nèi)壓力、尿流率、尿量。最常 用的是有創(chuàng)尿流動(dòng)力學(xué)檢查方法插入測(cè)壓管直接測(cè)量膀胱內(nèi)的壓力變化，同時(shí)測(cè)定尿流 率；恒速牽引恒流灌注的測(cè)壓管測(cè)量尿道各段壓力分布情況；利用AG、PQ圖進(jìn)行分析，診斷 疾病。此方法最大限度保證了測(cè)量結(jié)果與真實(shí)情況的擬合度，但檢查是在非生理狀態(tài)下進(jìn) 行，有可能產(chǎn)生假陽(yáng)性結(jié)果，而且侵入性的檢查增加患者痛苦以及感染的機(jī)率。除了力學(xué)分析外，還有學(xué)者從能量的角度進(jìn)行研究，如排尿過(guò)程能量消耗方程 F=9. 79 X IO-2P-L 25X 10_3Q2+9. 8H。由Bernolli粘性液體微元流速方程推導(dǎo)而來(lái)的排尿過(guò) 程能量消耗方程，取膀胱出口、尿道外口為研究平面，流速的計(jì)算是用尿流率除以尿道外口 的橫截面(標(biāo)準(zhǔn)的尿道外口橫截面積)。但我們知道Bernolli方程反映的是液流中機(jī)械能 和其他形式的能量(主要是代表能量損失的熱能)間的守恒與轉(zhuǎn)化關(guān)系，應(yīng)用條件是①定 常流動(dòng)的不可壓縮流體，微元流管的形狀不隨時(shí)間而改變；②質(zhì)量力只有重力，兩過(guò)水?dāng)嗝?間除了水頭損失以外，總流沒(méi)有能量的輸入或輸出；③所選取的兩過(guò)水?dāng)嗝姹仨毷蔷徸兞?斷面，但兩過(guò)水?dāng)嗝骈g可以是急變流；④總流的流量沿程不變。從希爾定律可以知道，不同 膀胱容量的排尿壓力是不同的，也就是說(shuō)有能量的輸入并隨時(shí)間改變；尿液排泄是以尿道 為運(yùn)動(dòng)的邊界，尿道的形狀會(huì)隨著時(shí)間在排尿過(guò)程中發(fā)生改變，尿流運(yùn)動(dòng)是非定常的，尿流 動(dòng)力學(xué)問(wèn)題是流體運(yùn)動(dòng)與邊界變形運(yùn)動(dòng)的耦合，適合使用反映液流與邊界上作用力之間關(guān) 系的動(dòng)量方程。因此，如果直接將Bernolli粘性液體微元流速方程應(yīng)用于下尿路尿流動(dòng)力 學(xué)的研究，舍棄其他影響因素，將不能準(zhǔn)確反映真實(shí)的情況。文獻(xiàn)報(bào)道了基于光電原理的尿滴分光儀(Drop spectrometer)，調(diào)制的光線通過(guò) 水平縫隙，再被聚焦到檢測(cè)的二極管上，消失的光與尿滴通過(guò)光幕的陰影有關(guān)。高速攝影機(jī) 觀察可見(jiàn)尿線是由尿滴組成，通過(guò)檢測(cè)脈沖的變化，可以確定每一滴尿液的時(shí)間和體積。這 項(xiàng)技術(shù)可以檢測(cè)有無(wú)梗阻但不能有效判斷接近膀胱的梗阻。類似的還有利用CCD作為檢測(cè) 光線變化的發(fā)明。現(xiàn)有技術(shù)中，美國(guó)專利第5，377，101號(hào)，公開(kāi)了一種用計(jì)算機(jī)分析尿流率曲線的 方法，將檢測(cè)的尿流率曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比，判斷是否有異常。T9tl——排90%尿量的時(shí)間， 在尿流率曲線上取5%—95%區(qū)間測(cè)量。Qm9q——90%尿量的平均尿流率。Tdese——下降曲線 的時(shí)間，從最大尿流率開(kāi)始到95%尿量的時(shí)間。W/dt40——評(píng)價(jià)膀胱在40ml時(shí)的收縮速 度。該方法不能充分描述數(shù)量相關(guān)、復(fù)雜、非線性的流體系統(tǒng)，阻力因素有括約肌、前列腺和 遠(yuǎn)端尿道，而且膀胱和尿道有蠕變性。因?yàn)閴毫湍蛄髀识际欠蔷€性的，所以這種方法還是不能鑒別逼尿肌無(wú)力、前列腺增生、尿道狹窄。現(xiàn)有技術(shù)中，文獻(xiàn)公開(kāi)了一種基于流體力學(xué)測(cè)壓管原理的套狀尿管檢查方法和器 械，用陰莖套裝的尿管套于陰莖上，夾閉出口后測(cè)壓管壓力上升，當(dāng)尿流不動(dòng)時(shí)充滿尿道的 尿液可作為尿管測(cè)量膀胱內(nèi)的壓力。雖然不用插入測(cè)壓管，但仍有逆行感染的可能。此方 法不能觀察尿流全部過(guò)程，而且陰莖套的材料特性難以完全一致，檢測(cè)結(jié)果可重復(fù)性差?，F(xiàn)有技術(shù)中，美國(guó)專利第5，807，278和5，823，972號(hào)，公開(kāi)了一種利用測(cè)血壓原理 測(cè)量排尿期的壓力，將幼兒的血壓計(jì)袖套套在陰莖上充氣，當(dāng)患者開(kāi)始排尿后慢慢放氣。陰 莖套充氣試驗(yàn)排尿開(kāi)始后以一定的速率對(duì)陰莖套充氣。陰莖壓迫和放松排尿時(shí)握緊陰 莖切斷尿流3秒，放松時(shí)儲(chǔ)存在尿道的尿液建立起伏的尿流率。對(duì)比尿流率起伏的大小可 以很好地預(yù)測(cè)流出道的梗阻。充氣是會(huì)引起陰莖疼痛，而且測(cè)量結(jié)果受袖套放置位置、大 小、形狀和材料特性影響，標(biāo)準(zhǔn)化困難。文獻(xiàn)報(bào)道通過(guò)多普勒估計(jì)尿道內(nèi)的尿流速度。在一小組病例中，發(fā)現(xiàn)與侵入性檢 查有很好的擬合度，如前列腺梗阻和交界部位(通過(guò)速度和流率計(jì)算)，尿道前列腺部和膜 部的速率。但實(shí)驗(yàn)是在流速大于2ml/s的玻璃管道中檢測(cè)到的結(jié)果，而且處理過(guò)程復(fù)雜。文獻(xiàn)報(bào)道利用尿液通過(guò)尿道前列腺部時(shí)變成紊流產(chǎn)生聲音，在會(huì)陰部記錄聲學(xué)特 征評(píng)價(jià)梗阻的程度。在用陰莖套建立的梗阻模型中，發(fā)現(xiàn)不同的梗阻程度有不同的聲譜。這 種方法對(duì)檢查環(huán)境要求高，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，而且放置在會(huì)陰部的探頭壓迫尿道海綿體，影響 測(cè)量結(jié)果。文獻(xiàn)報(bào)道通過(guò)測(cè)量膀胱的重量和厚度預(yù)測(cè)男性的梗阻。在膀胱容量為250ml時(shí)經(jīng) 腹B超檢測(cè)逼尿肌厚度，預(yù)測(cè)流出道梗阻。此方法不能鑒別廣泛小樑、憩室形成，膀胱壁增 厚，膀胱收縮無(wú)力的病例?，F(xiàn)有技術(shù)中，文獻(xiàn)公開(kāi)了一種近紅外光譜法檢查方法在患者恥骨上放置探頭，通 過(guò)紅外線探知逼尿肌血紅蛋白的變化來(lái)推測(cè)膀胱壓力的變化。此儀器價(jià)格貴，臨床使用效 果有待觀察。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)使用時(shí)，有創(chuàng)檢查方法易引起患者疼痛或感染，無(wú)創(chuàng)檢查方法 不準(zhǔn)確、價(jià)格貴等不足，本發(fā)明提供一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，測(cè)量流出尿道外口的尿 液質(zhì)量、速度，根據(jù)拓?fù)鋵W(xué)原理建立膀胱彈性元模型、尿道模型，利用能量守恒定律、流體動(dòng) 量方程分析膀胱收縮功能、尿道阻力情況，適用于下尿路癥狀患者檢查以及手術(shù)、藥物療效 的評(píng)價(jià)。本發(fā)明為解決其問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，包括以下步驟
(1)建立膀胱的彈性元模型將排尿前膀胱內(nèi)的尿液拓?fù)涑梢粋€(gè)球體，膀胱逼尿肌和腹 壓的作用看成彈性元的作用，彈性元的模量可隨時(shí)間、空間改變，根據(jù)彈性元模型確定彈性 元長(zhǎng)度Z與膀胱尿量a的函數(shù)Z =F(a)以及收縮長(zhǎng)度ΔΖ與尿流率Q、膀胱尿量a的函數(shù) ΔΖ= ξ (Q, a)；
(2)建立尿道模型將尿道視為水平放置的管道，其長(zhǎng)度、橫截面積隨時(shí)間發(fā)生瞬間改 變，尿液在尿道模型中動(dòng)量、能量的改變等于尿道對(duì)尿液的作用；(3)保持前尿道與重力方向垂直，記錄和測(cè)量排尿數(shù)據(jù)，該排尿數(shù)據(jù)包括排尿原點(diǎn)位 置、排尿高度力、不同時(shí)間點(diǎn)t,.上排出尿液的重量Hii、水平位移d,.，計(jì)算排尿參數(shù)，該排尿參 數(shù)包括不同時(shí)間點(diǎn)t,.上的尿流率Qi、尿流速度Vim、單位時(shí)間排出尿液的動(dòng)能Ei和尿道模型 橫截面積Si ；
(4)根據(jù)收縮長(zhǎng)度ΔΖ與尿流率Q、膀胱尿量a的函數(shù)ΔΖ=ξ(Q, a)計(jì)算彈性元的收縮 長(zhǎng)度△&，并進(jìn)一步計(jì)算彈性元的收縮速度^和收縮加速度，以彈性元的最大收縮加速 度評(píng)價(jià)逼尿肌收縮功能；
(5)通過(guò)尿道模型橫截面積Si判斷尿道阻力情況，通過(guò)最大橫截面積判斷尿道有 無(wú)梗阻。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)外部測(cè)量和數(shù)學(xué)分析的方法對(duì)患者尿道的梗阻 情況以及逼尿肌的收縮功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，其可以完全克服傳統(tǒng)有創(chuàng)尿流動(dòng)力學(xué)檢查方法對(duì)患 者所造成的痛苦以及感染的可能，整個(gè)分析過(guò)程都可以在計(jì)算機(jī)的幫助下自動(dòng)進(jìn)行，其結(jié) 果清晰明了，便于臨床記憶和使用，應(yīng)用此方法所制成的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，從而降 低醫(yī)療費(fèi)用。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 圖1為膀胱出口梗阻男性患者的尿流率圖2為膀胱出口梗阻男性患者的逼尿肌收縮加速度曲線圖； 圖3為逼尿肌力正常的下尿路梗阻男性患者的最大收縮加速度的頻數(shù)直方圖； 圖4為本發(fā)明最大動(dòng)能——收縮長(zhǎng)度分析方法的流程方框圖； 圖5為本發(fā)明逼尿肌收縮加速度、尿道橫截面積分析方法的流程方框圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D4和圖5，本發(fā)明的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，包括以下步驟
(1)建立膀胱的彈性元模型以逼尿肌為研究對(duì)象，生物流變學(xué)研究表明膀胱逼尿肌 有自發(fā)收縮能力，無(wú)法將張力分解為被動(dòng)張力、主動(dòng)張力，逼尿肌彈性元的模量是纖維長(zhǎng) 度的函數(shù)，在給定長(zhǎng)度下又是時(shí)間的函數(shù)，可完全松弛至應(yīng)力為零，且在靜息態(tài)下不存在 單一的狀態(tài)，因此不適合使用Hill模型進(jìn)行研究，而影像尿流動(dòng)力學(xué)顯示排尿過(guò)程中，在 合適尿量下膀胱呈球形，因此可以根據(jù)拓?fù)鋵W(xué)將排尿前膀胱內(nèi)的尿液拓?fù)涑梢粋€(gè)球體，膀 胱逼尿肌和腹壓的作用看成彈性元的作用，彈性元的模量可隨時(shí)間、空間改變，根據(jù)彈性 元模型確定彈性元長(zhǎng)度Z與膀胱尿量a的函數(shù)Z =F(a)以及收縮長(zhǎng)度ΔΖ與尿流率Q、 膀胱尿量a的函數(shù)ΔΖ=ξ (Q，a)，一般地，球體的體積等于膀胱尿量a，彈性元的初始長(zhǎng)度 Zi等于以球體中心為圓心的周長(zhǎng)，相當(dāng)于膀胱一周逼尿肌纖維的長(zhǎng)度，球體體積變化就是 尿流率Q，根據(jù)上述關(guān)系可以根據(jù)拓?fù)浜瘮?shù)建立彈性元長(zhǎng)度Z與膀胱尿量a的函數(shù)，為L(zhǎng) =F (a) =2* (Ji2^a)1/3 ^ 8. 36084644*aV3，而收縮長(zhǎng)度ΔZ與尿流率Q、膀胱尿量a的函數(shù)為 ΔΖ=ξ (Q, a) = Q/{[a1/3+(a-Q) “3]2 — a"3* (a — Q) 1/3}；
(2)建立尿道模型將尿道視為水平放置的管道，其長(zhǎng)度、橫截面積隨時(shí)間發(fā)生瞬間改 變，尿液在尿道模型中動(dòng)量、能量的改變等于尿道對(duì)尿液的作用，生物流變學(xué)研究表明尿道具有彈性滯后、應(yīng)力松弛、蠕變和Boltzmarm疊加的特點(diǎn)，不同部位的尿道腔橫截面積不相 等，而且排尿過(guò)程中，尿道腔隨時(shí)間、尿流動(dòng)能發(fā)生非線性的變化，表現(xiàn)為阻力隨時(shí)間的非 線性改變，當(dāng)時(shí)間無(wú)窮小時(shí)，阻力只有一個(gè)值，那么，可以根據(jù)能量守恒定律，建立產(chǎn)生相同 阻力的水平管道模型，推導(dǎo)出尿道模型橫截面積Si的計(jì)算方法為尿流率除以尿流速度，Si =QjZvu-J ；
(3)保持前尿道與重力方向垂直，記錄和測(cè)量排尿數(shù)據(jù)，該排尿數(shù)據(jù)包括排尿原點(diǎn)位 置、排尿高度力、不同時(shí)間點(diǎn)、上排出尿液的重量Hli、水平位移d,.，計(jì)算排尿參數(shù)，該排尿參 數(shù)包括不同時(shí)間點(diǎn)t,.上的尿流率Qi、尿流速度^Vi、單位時(shí)間排出尿液的動(dòng)能Ei和尿道模 型橫截面積Si，其中某時(shí)間點(diǎn)上的尿流率Qi可以通過(guò)計(jì)算(πι,-π^)/求得，尿流速 度、的計(jì)算公式為^Vi=CliA，t的大小與排尿高度直接相關(guān)，t=(2A/>)1/2，單位時(shí)間排出 尿液的動(dòng)能Ei=Oni-Hw) 5，尿道模型橫截面積Si=QiZV,.,當(dāng)然，除了上述所提到 的排尿數(shù)據(jù)和排尿參數(shù)外，本發(fā)明還可以進(jìn)一步對(duì)其他數(shù)據(jù)和參數(shù)進(jìn)行記錄和計(jì)算，例如 總排尿時(shí)間、總尿流時(shí)間、平均尿流率、殘余尿量(可于排尿完成后通過(guò)B超進(jìn)行測(cè)量)、平均 尿流速度、膀胱最大收縮速度及時(shí)間、總輸出功率、平均輸出功率、最大輸出功率及時(shí)間、最 大功率加速度、總動(dòng)量、總動(dòng)能等等，此外，根據(jù)上述得到的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)還可以進(jìn)一步 制成尿流率曲線、尿流速度曲線、彈性元收縮速度曲線、輸出功率曲線、動(dòng)量曲線、尿道模型 橫截面積曲線等等，通過(guò)與正常范圍曲線的對(duì)比進(jìn)行后續(xù)的分析研究；
(4)根據(jù)收縮長(zhǎng)度ΔΖ與尿流率Q、膀胱尿量a的函數(shù)ΔΖ=ξ(Q, a)計(jì)算彈性元 的收縮長(zhǎng)度△&，并進(jìn)一步計(jì)算彈性元的收縮速度Ki和收縮加速度，其中收縮速度 VriM-Mi^/ (t-t^ )，收縮加速度 _尸(&-、7)/ (t廠t^ )，以彈性元的最大收縮加 速度評(píng)價(jià)逼尿肌收縮功能，彈性元的最大收縮加速度的計(jì)算方法為作時(shí)間_收 縮速度圖，取從排尿開(kāi)始至出現(xiàn)最大尿流速度、最大尿流率和最大尿道模型橫截面積的時(shí) 間段，用回歸的方法計(jì)算收縮速度的斜率，以該斜率作為最大收縮加速度，逼尿肌收縮 功能的評(píng)價(jià)方法為將最大收縮加速度與同年齡組的正常值進(jìn)行比較，若在正常值范圍內(nèi)， 則判斷逼尿肌收縮功能正常；若小于正常值，則判斷逼尿肌收縮功能有受損可能性，需要進(jìn) 一步進(jìn)行檢查；
(5)通過(guò)尿道模型橫截面積Si判斷尿道阻力情況，通過(guò)最大橫截面積判斷尿道有 無(wú)梗阻，由于尿道具有彈性滯后、應(yīng)力松弛的特點(diǎn)，也可取2 3個(gè)相連的橫截面積最大值 的平均值作為最大橫截面積S_，尿道有無(wú)梗阻的判斷方法為
①將最大橫截面積與同年齡組的正常值進(jìn)行比較，若在正常范圍內(nèi)，則判斷尿道無(wú)梗 阻，計(jì)算最大尿道半徑，進(jìn)入⑤，若小于正常值，則判斷尿道出現(xiàn)梗阻，并進(jìn)入②；
②繪制時(shí)間_尿道橫截面積變化曲線，若曲線波幅大，則判斷逼尿肌_括約肌失協(xié)調(diào)或 者其他干擾因素；
③判斷時(shí)間-尿道橫截面積變化曲線是否出現(xiàn)長(zhǎng)平直段是，則判斷為縮窄性梗阻； 否，則判斷為壓迫性梗阻；
④計(jì)算最大理論尿道半徑；
⑤輸出結(jié)果。 上述測(cè)量過(guò)程中水平位移d,.的測(cè)量可以采用多種不同的方法，其中一種較優(yōu)的測(cè) 量方法為
7①讀取排尿的落點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)圖片；
②將采用的每一幀圖片與上一幀圖片對(duì)比，落點(diǎn)圖像重合則忽略；
③如有區(qū)別，記錄時(shí)間點(diǎn)，然后采用最大方差閾值法進(jìn)行圖像二值化，再進(jìn)行邊界搜 索，計(jì)算落點(diǎn)；
④根據(jù)排尿原點(diǎn)位置為圓心的同心圓系統(tǒng)標(biāo)定，計(jì)算出原點(diǎn)位置與落點(diǎn)位置的水平位移毛。為了更好地根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)膀胱收縮功能、尿道阻力情況進(jìn)行分析，本發(fā)明 還優(yōu)選包括于步驟(5)之后的下列步驟
(6)取單位時(shí)間排出尿液的動(dòng)能最大值Eirax，判斷排尿時(shí)是否出現(xiàn)腹壓變化判斷腹壓 沒(méi)有變化時(shí)，上述動(dòng)能最大值作為最大動(dòng)能；判斷腹壓出現(xiàn)變化時(shí)，上述動(dòng)能最大值減去腹 壓做功值后作為最大動(dòng)能，是否出現(xiàn)腹壓變化的判斷方法為將收縮加速度絕對(duì)值與 正常值比較，如收縮加速度aw絕對(duì)值在開(kāi)始時(shí)間Ttl和結(jié)束時(shí)間和Tend的時(shí)長(zhǎng)都為 IS左右)以外的時(shí)間段大于正常值的超過(guò)2個(gè)，且出現(xiàn)于尿流率Qi的最大值之前，在排 除人為干擾或儀器贗象的情況下，可判斷為出現(xiàn)腹壓變化；
(7)以最大動(dòng)能及對(duì)應(yīng)的收縮長(zhǎng)度AZi繪制最大動(dòng)能-收縮長(zhǎng)度圖，根據(jù)最大動(dòng)能-收 縮長(zhǎng)度圖判斷逼尿肌肌力、梗阻等級(jí)?？紤]到出現(xiàn)腹壓變化會(huì)對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，為了避免分析結(jié)果不準(zhǔn)確， 實(shí)際應(yīng)用時(shí)優(yōu)先選擇沒(méi)有出現(xiàn)腹壓變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。上述分析步驟中所用到的收縮加速度Stw絕對(duì)值的正常值以及最大收縮加速度 ad_max的正常值都通過(guò)統(tǒng)計(jì)的方式得出，下面以最大收縮加速度ad_max為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖3 所示，為逼尿肌力正常的下尿路梗阻男性患者的最大收縮加速度的頻數(shù)直方圖，其樣本為 361例，通過(guò)對(duì)直方圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可以得出其最大收縮加速度-0. 0022 0. 104，算術(shù) 均數(shù)0. 013160665士0. 0124720779，中位數(shù)0. 01016，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)與上述統(tǒng) 計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較即可判斷和分析。下面以一具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的檢測(cè)分析方法進(jìn)行說(shuō)明
檢查對(duì)象為一名60歲的膀胱出口梗阻男性患者，檢查時(shí)采用以下步驟進(jìn)行
(1)保持前尿道與重力方向垂直(女性患者取半坡臥位，男性患者取立位)；
(2)通電，系統(tǒng)初始化，粘貼腹部電極或安置直腸測(cè)壓管(調(diào)零)；
(3)按開(kāi)始按鈕，患者自行排尿；
(3)系統(tǒng)按一定的頻率同時(shí)采集尿液質(zhì)量、水平位移圖像，經(jīng)緩存區(qū)傳入電腦；
(4)結(jié)束排尿后，按結(jié)束按鈕，標(biāo)定一次排尿過(guò)程；
(5)B超測(cè)剩余尿量，輸入數(shù)據(jù)；
(6)人工或微機(jī)計(jì)算、分析；
(7)輸出結(jié)果、圖表、結(jié)論。檢查所得的圖表如圖1、圖2所示。圖1是尿流率圖。圖形顯示曲線正常，尿量為343ml，最大尿流率超過(guò)20ml/s。 僅從此圖判斷，患者排尿正常，但殘余尿量達(dá)1000ml。這是由于膀胱過(guò)度擴(kuò)張，被動(dòng)張力起 主導(dǎo)作用，出現(xiàn)正常的尿流率。圖2可見(jiàn)逼尿肌收縮加速比除了開(kāi)始的3s其余的均小于0. 2，與排尿過(guò)程未見(jiàn)腹壓波動(dòng)相吻合，加速度曲線的非線性反映了逼尿肌活動(dòng)的非線性特征。膀胱尿量1343ml，用 回歸方法計(jì)算收縮速度的回歸方程斜率一逼尿肌最大收縮加速度是0. 45%，這一數(shù)值大大 小于最大收縮加速度的統(tǒng)計(jì)中位數(shù)0.01016，表明該患者存在膀胱收縮功能受損情況，建議 進(jìn)行進(jìn)一步診治。 本發(fā)明的臨床檢測(cè)分析結(jié)果的準(zhǔn)確度如下表所示
權(quán)利要求
一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特征在于包括以下步驟(1)建立膀胱的彈性元模型將排尿前膀胱內(nèi)的尿液拓?fù)涑梢粋€(gè)球體，膀胱逼尿肌和腹壓的作用看成彈性元的作用，彈性元的模量可隨時(shí)間、空間改變，根據(jù)彈性元模型確定彈性元長(zhǎng)度L與膀胱尿量a的函數(shù)L = F (a)以及收縮長(zhǎng)度ΔL與尿流率Q、膀胱尿量a的函數(shù)ΔL=ξ(Q,a)；(2)建立尿道模型將尿道視為水平放置的管道，其長(zhǎng)度、橫截面積隨時(shí)間發(fā)生瞬間改變，尿液在尿道模型中動(dòng)量、能量的改變等于尿道對(duì)尿液的作用；(3)保持前尿道與重力方向垂直，記錄和測(cè)量排尿數(shù)據(jù)，該排尿數(shù)據(jù)包括排尿原點(diǎn)位置、排尿高度h、不同時(shí)間點(diǎn)ti上排出尿液的重量mi、水平位移di，計(jì)算排尿參數(shù)，該排尿參數(shù)包括不同時(shí)間點(diǎn)ti上的尿流率Qi、尿流速度vu i、單位時(shí)間排出尿液的動(dòng)能Ei和尿道模型橫截面積Si；(4)根據(jù)收縮長(zhǎng)度ΔL與尿流率Q、膀胱尿量a的函數(shù)ΔL=ξ(Q,a)計(jì)算彈性元的收縮長(zhǎng)度ΔLi，并進(jìn)一步計(jì)算彈性元的收縮速度vi和收縮加速度ad i，以彈性元的最大收縮加速度ad max評(píng)價(jià)逼尿肌收縮功能；(5)通過(guò)尿道模型橫截面積Si判斷尿道阻力情況，通過(guò)最大橫截面積Smax判斷尿道有無(wú)梗阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特征在于還包括于步驟 (5)之后的下列步驟(6)取單位時(shí)間排出尿液的動(dòng)能最大值Eirax，判斷排尿時(shí)是否出現(xiàn)腹壓變化判斷腹壓 沒(méi)有變化時(shí)，上述動(dòng)能最大值作為最大動(dòng)能；判斷腹壓出現(xiàn)變化時(shí)，上述動(dòng)能最大值減去腹 壓做功值后作為最大動(dòng)能；(7)以最大動(dòng)能及對(duì)應(yīng)的收縮長(zhǎng)度AZi繪制最大動(dòng)能-收縮長(zhǎng)度圖，根據(jù)最大動(dòng)能-收 縮長(zhǎng)度圖判斷逼尿肌肌力、梗阻等級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特征在于是否出現(xiàn)腹壓變 化的判斷方法為將收縮加速度絕對(duì)值與正常值比較，如收縮加速度絕對(duì)值在開(kāi)始 時(shí)間Ttl和結(jié)束時(shí)間Tend以外的時(shí)間段大于正常值的超過(guò)2個(gè)，且出現(xiàn)于尿流率Qi的最大值之前，在排除人為干擾或儀器贗象的情況下，可判斷為出現(xiàn)腹壓變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特征在于彈性元長(zhǎng)度Z與 膀胱尿量 a 的函數(shù)為 Z =F (a) =2* (π 2*a)1/3 ^ 8. 36084644*a"3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特征在于收縮長(zhǎng)度ΔΖ與 尿流率 Q、膀胱尿量 a 的函數(shù)為 ΔΖ=ξ (Q, a)= Q /{[a1/3+(a - Q) 1/3]2 - a1/3*(a - Q) V3}。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特征在于水平位移d,.的測(cè) 量方法為①讀取排尿的落點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)圖片；②將采用的每一幀圖片與上一幀圖片對(duì)比，落點(diǎn)圖像重合則忽略；③如有區(qū)別，記錄時(shí)間點(diǎn)，然后采用最大方差閾值法進(jìn)行圖像二值化，再進(jìn)行邊界搜 索，計(jì)算落點(diǎn)；④根據(jù)排尿原點(diǎn)位置為圓心的同心圓系統(tǒng)標(biāo)定，計(jì)算出原點(diǎn)位置與落點(diǎn)位置的水平位移禮。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特 征在于尿道模型橫截面積Si的計(jì)算方法為尿流率除以尿流速度，
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特征在于彈性元的最大收 縮加速度ad_max的計(jì)算方法為作時(shí)間_收縮速度圖，取從排尿開(kāi)始至出現(xiàn)最大尿流速度、最 大尿流率和最大尿道模型橫截面積的時(shí)間段，用回歸的方法計(jì)算收縮速度的斜率，以該斜 率作為最大收縮加速度ad_max。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特征在于所述逼尿肌 收縮功能的評(píng)價(jià)方法為將最大收縮加速度與同年齡組的正常值進(jìn)行比較，若在正常值范 圍內(nèi)，則判斷逼尿肌收縮功能正常；若小于正常值，則判斷逼尿肌收縮功能有受損可能性， 需要進(jìn)一步進(jìn)行檢查。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，其特征在于所述尿道有 無(wú)梗阻的判斷方法為①將最大橫截面積與同年齡組的正常值進(jìn)行比較，若在正常范圍內(nèi)，則判斷尿道無(wú)梗 阻，計(jì)算最大尿道半徑，進(jìn)入⑤，若小于正常值，則判斷尿道出現(xiàn)梗阻，并進(jìn)入②；②繪制時(shí)間_尿道橫截面積變化曲線，若曲線波幅大，則判斷逼尿肌_括約肌失協(xié)調(diào)或 者其他干擾因素；③判斷時(shí)間-尿道橫截面積變化曲線是否出現(xiàn)長(zhǎng)平直段是，則判斷為縮窄性梗阻； 否，則判斷為壓迫性梗阻；④計(jì)算最大理論尿道半徑；⑤輸出結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種尿流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)分析方法，包括以下步驟建立膀胱的彈性元模型；建立尿道模型；保持前尿道與重力方向垂直，記錄和測(cè)量排尿數(shù)據(jù)，計(jì)算排尿參數(shù)；計(jì)算彈性元的收縮長(zhǎng)度，并進(jìn)一步計(jì)算彈性元的收縮速度和收縮加速度，以彈性元的最大收縮加速度評(píng)價(jià)逼尿肌收縮功能；通過(guò)尿道模型橫截面積判斷尿道阻力情況，通過(guò)最大橫截面積判斷尿道有無(wú)梗阻。本發(fā)明可以完全克服傳統(tǒng)有創(chuàng)尿流動(dòng)力學(xué)檢查方法對(duì)患者所造成的痛苦以及感染的可能，整個(gè)分析過(guò)程都可以在計(jì)算機(jī)的幫助下自動(dòng)進(jìn)行，其結(jié)果清晰明了，便于臨床記憶和使用，應(yīng)用此方法所制成的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，從而降低醫(yī)療費(fèi)用。
文檔編號(hào)A61B5/20GK101933812SQ20101027182
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者宋波, 鄧惠南, 陳祎, 陳虎 申請(qǐng)人:鄧惠南;陳虎