一种基于高密度气囊电极的盆底肌群功能精准诊断分析方法与流程

1.本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种基于高密度气囊电极的盆底肌群功能精准诊断分析方法。


背景技术：

2.随着人口老龄化的趋势，患有盆底功能障碍性疾病的人数在逐年递增，尿失禁等疾病对生活质量的影响要强于糖尿病，关节炎，甚至于癌症。女性盆底肌的损伤是盆底功能障碍性疾病的主要原因之一。到目前为止，肌肉功能的表面肌电评估被认为是盆底功能障碍性疾病预防与治疗的主要技术。
3.女性盆底肌群肌肉组成复杂、各肌肉功能状态不一致，具有复杂的解剖结构。由于盆底肌复杂的解剖结构，目前针对盆底肌的表面肌电评估方法为采用硬质双通道电极进行的glazer评估方法，该glazer评估方法简单但是存在缺陷，会导致测试者的盆底肌的肌肉功能状态在多个研究报道中存在不一致的情况。
4.在临床应用中，目前采用采用的盆底肌的肌肉功能评估方法存在以下缺陷：
5.(1)受个人影响过大。如glazer评估方法在测试过程中需要测试者尽最大能力收缩肌肉，在这种情况下，测试者是否能做出标准的收缩动作对最终结果的影响很大，而在许多情况下，为达到个人最大收缩力度，测试者会由腹部、臀部等其他部位借力，造成评估结果的准确性下降。
6.(2)评估参数模糊片面，只能通过时域的参数简单评估盆底肌整体的某一特性，绝大多数方法为通过肌电幅值评估肌力，少数方法用于评估肌张力，对于与疾病诊断同样重要的稳定性、协调性、疲劳度等参数无人进行探究。
7.(3)双通道电极只能评估盆底肌的整体状态，无法挖掘盆底肌中各部分肌肉的协同作用，因而也无法从病理的角度出发解决盆底功能障碍性疾病的问题。
8.(4)只能对于现有情况进行评价，无预防指导作用，无法根据评估结果给出后续疾病预防的指导性意见。
9.基于现有盆底肌的肌肉功能评估方法存在的以上缺陷，非常有必要设计一种兼顾全面性、精确性、前瞻性的盆底肌特性评估方法，以解决上述缺陷。


技术实现要素：

10.鉴于上述，本发明的目的是提供一种基于高密度气囊电极的盆底肌群功能精准诊断分析方法，该方法能够针对不同疾病，不同人群，提供全面的盆底肌功能特性评估，并给出后续的指导性评价。
11.为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
12.实施例提供的一种基于高密度气囊电极的盆底肌群功能精准诊断分析方法，包括以下步骤：
13.依据评估目标类将测试者分成多组，采用高密度气囊电极系统采集每组测试者固
定时长内内盆底肌全力持续收缩状态下的气囊电极内平均气压，依据每组测试者对应的平均气压确定各组的目标气压值；
14.采用高密度气囊电极系统采集当前测试者的盆底肌维持在目标气压值的固定时长内持续收缩时，各个通道对应单块盆底肌的表面肌电信号与气压数据；
15.根据表面肌电信号和气压数据进行各通道对应单块盆底肌的稳定性和疲劳度的评估，依据稳定性和疲劳度的评估结果进行各通道对应盆底肌的协同性的评估；
16.综合与评估目标类相关的盆底肌功能、评估特性以及个体情况三个方面加权评估当前测试者的盆底肌功能特性得分，其中，评估特征包括单块盆底肌的稳定性、疲劳度以及协同性。
17.在一个实施例中，所述依据每组测试者对应的平均气压确定各组的目标气压值，包括：
18.计算每组测试者对应的平均气压的平均值，按预设照调节系数，对平均值进行加权调节，以得到各组的目标气压值；优选地，调节系数取值范围为0.5～0.8。
19.在一个实施例中，对采集的表面肌电信号进行滤波处理，滤除处理后的表面肌电信号用于单块盆底肌的稳定性和疲劳度的评估计算。
20.在一个实施例中，在进行各通道对应单块盆底肌的稳定性评估时，依据表面肌电信号和气压数据确定稳定性评估参数，其中，稳定性评估参数包括前静息状态肌电信号变异性、后静息状态肌电信号变异性、前后静息状态变异性比值、收缩状态肌电信号变异性、气压变异性、气压面积。
21.在一个实施例中，在进行各通道对应单块盆底肌的疲劳度评估时，依据表面肌电信号和气压数据确定疲劳度评估参数，其中，疲劳度评估参数包括多个收缩前后时间段内参变量比值，参变量包括肌电信号幅值、肌电信号中值频率、肌电信号变异性、气压值、气压变异性。
22.在一个实施例中，所述收缩前后时间段内参变量比值定义为收缩结束前x秒参变量与收缩开始后x秒参数量的比值；优选地，x取值范围为1
‑
10秒。
23.在一个实施例中，所述依据稳定性和疲劳度的评估结果进行各通道对应盆底肌的协同性的评估，包括：
24.从稳定性评估结果和疲劳度评估结果包括的所有稳定性评估参数和所有疲劳度评估参数中筛选与评估目标类相关的至少1个参数，绘制筛选得到参数在各单块盆底肌分布的热力图，依据热力图筛选至少1个异常单块盆底肌；
25.计算异常单块盆底肌与其他单块盆底肌关于表面表面肌电信号的相关性作为协同性评估参数，来评估异常单块盆底肌与其他单块盆底肌的协同性。
26.在一个实施例中，所述依据热力图筛选至少1个异常单块盆底肌，包括：参数对应的健康范围会以单色表示，热力图中深于单色或浅于单色的分布区域对应的单块盆底肌均为异常单块盆底肌。
27.在一个实施例中，所述综合与评估目标类相关的盆底肌功能、评估特性以及个体情况三个方面加权评估当前测试者的盆底肌功能特性得分，包括：
28.针对与评估目标类相关的盆底肌功能方面，对每个评估目标类相关的单块盆底肌，依据单块盆底肌的肌肉肌电幅值与健康肌肉肌电幅值范围确定单块盆底肌得分，对评
估目标类相关的所有单块盆底肌得分进行加权求和，得到评估目标类相关的盆底肌功能得分；
29.针对评估特性方面，依据每个评估参数值与健康评估参数范围确定每个评估参数得分，对所有评估参数得分进行加权求和，得到评估特性得分，其中，评估参数包括稳定性评估参数、疲劳度评估参数、协同性评估参数；
30.针对个体情况方面，个体情况包含与评估目标类相关的多类别属性，对每类别属性得分进行加权求和，得到个体情况得分；
31.依据评估目标类预设各方面得分权重，对盆底肌功能得分、评估特性得分以及个体情况得分进行加权求和得到最终盆底肌功能特性得分。
32.在一个实施例中，采用高密度气囊电极系统采集测试者各个通道对应单块盆底肌的表面肌电信号时，单块盆底肌的选择分左右两侧，数量为 4
‑
10块。所述固定时长为50
‑
70秒。
33.上述实施例提供的盆底肌群功能精准诊断分析方法，具有的有益效果至少包括：
34.(1)通过对每组平均气压确定的合理目标气压值作为测试者盆底肌的收缩指导，使得动作的标准性得到可视化的监控，提高测试结果准确性。
35.(2)采用多通道高密度气囊电极系统，能够采集单块盆底肌的表面肌电信号，进而评估各单块盆底肌之间的协同性，该协同性评估结果可以使医生简洁明了锁定异常肌肉，有助于对于特定情况的病理研究，以提高单块盆底肌评估准确性和提升病理研究深度。
36.(3)通过采集的时域频域表面肌电信号与气压数据，来计算稳定性评估参数、疲劳度评估参数以及协调性参数，依此来评估盆底肌的稳定性、疲劳度、协调性特性，增加特定盆底肌群研究的精确度和提升了盆底肌群评估的全面性。
37.(4)综合与评估目标类相关的盆底肌功能、评估特性以及个体情况三个方面来评估当前测试者的盆底肌功能特性得分，可针对不同疾病进行指导式分析，提升盆底肌评估的时效性。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
39.图1是一实施例提供的基于高密度气囊电极的盆底肌群功能精准诊断分析方法的流程图；
40.图2是一实施例提供的数据采集过程中的目标气压值、真实测试气压值以及对应的肌电值图；
41.图3是一实施例提供的热力图示意图。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，
并不限定本发明的保护范围。
43.图1是一实施例提供的基于高密度气囊电极的盆底肌群功能精准诊断分析方法的流程图。如图1所示，实施例提供的盆底肌群功能精准诊断分析方法包括以下步骤：
44.步骤1，依据评估目标类将测试者分成多组，依据各组测试者的平均气压计算各组的目标气压值。
45.实施例中，依据评估目标类将测试者分成多组，采用高密度气囊电极系统采集每组测试者固定时长内盆底肌全力持续收缩状态下的气囊电极内平均气压，依据每组测试者对应的平均气压确定各组的目标气压值。
46.评估目标类是指需要评估的感兴趣的身体状态，身体状态包括健康、各类疾病，如压力性尿失禁、盆腔器官脱垂等，例如可以根据评估目标类，通过评估测试者的健康情况、生育情况、历史疾病等因素，将测试者分成平产健康组、平产压力性尿失禁组、平产脱垂组。每个组测试者人数相等，例如可以为20个测试者。
47.高密度气囊电极系统只要能够实现多通道表面肌电信号采集功能和气压采集功能皆可以，实施例中，采用的高密度气囊电极系统包括具有多通道采集通路的由高密度电极片组成的气囊状电极探头、气压采集模块以及数据采集并预处理模块。其中，气囊状电极探头用于探测各个通道对应单块盆底肌的表面肌电信号，气压采集模块用于采集气囊内气压，数据采集并预处理模块用于对表面肌电信号进行收集和预处理。
48.测试过程中，测试者被要求平躺，同时医生进行阴道触诊指导正确的盆底肌收缩，指导结束后，将气囊电极探头在未充气状态下放至测试者体内，充气直到充分贴合后，将电极片贴于髂前上棘位置，要求测试者在固定时长内盆底肌全力持续收缩状态，并记录测试者固定时长内盆底肌全力持续收缩状态下的气囊电极内平均气压，该平均气压用于目标气压值的计算。其中，固定时长可以优选为50
‑
70秒，进一步可以优选为60秒。
49.在获得每组测试者对应的平均气压后，即可以根据每组测试者对应的平均气压确定各组的目标气压值，具体包括：计算每组测试者对应的平均气压的平均值，按预设照调节系数，对平均值进行加权调节，以得到各组的目标气压值；优选地，调节系数取值范围为0.5～0.8。
50.glazer评估法要求测试者尽最大力度地收缩肌肉，容易使测试者因动作不标准引入其他肌肉代偿收缩作用，进而导致测试结果偏差，且即使发现引入代偿也会造成很难加以纠正偏差的问题，为了解决这个问题，实施例中，通过调节最大收缩力的压力平局值作为目标气压值以用于收缩指导，这样测试者可以维持合适的收缩力度来采集肌电信号和气压数据，且动作的标准性得到可视化的监控，提高测试结果准确性。示例性地，设置调节系数为0.5，则将每组测试者对应的平均气压的平均值的0.5倍作为目标气压值。
51.步骤2，根据当前测试者所属组的目标气压值，采集当前测试者的各个通道对应单块盆底肌的表面肌电信号与气压数据。
52.实施例中，首先确定当前测试者所属于的分组，然后以所属于的分组对应的目标气压值作为指导数据。在测试过程中，要求当前测试者以45
°
臀部和膝盖放松的姿势仰卧，将未充气状态的气囊电极探头放置在测试人员的阴道中，将一对电极片放置在腹直肌区域(一个在右侧，另一个在左侧)以监视腹肌收缩的串扰，将安全气囊充满空气，并通过气压采集模块监视气囊电极探头内部的气压，直到测试者感觉到气囊电极探头已经紧紧地附着在
肌肉上且采集并预处理模块显示的表面接触阻抗评估结果正常，然后启动标准操作进行测试；测试者进行持续固定时长内持续收缩的耐力测试，当前测试者需在固定时长内尽可能地维持收缩时的气囊内部气压与目标气压值匹配，此处匹配理解为气囊内部气压与目标气压值的差值在允许压力阈值范围内，同时记录测试过程的目标气压值、真实气压数据以及每个通道的表面肌电信号，如图2所示。
53.由于表面肌电信号的主要能量集中在20～400hz之间，根据奈奎斯特采样定理，当采样频率fs大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs>2fmax)，采样之后的数字信号可以完整地保留原始信号的所有信息，基础此，优选地，设定采样频率为1000samples/s；同时，为排除工频干扰，对采集的表面肌电信号进行滤波处理，滤除处理后的表面肌电信号用于单块盆底肌的稳定性和疲劳度的评估计算。优选地，可以通过陷波器去除50hz及其倍数频段的工频干扰，同时使用20
‑
400hz带通滤波器提取所需波段的肌电信号。
54.步骤2中采用数据盆底肌收缩维持的固定时长与步骤1中的固定时长相等，即固定时长可以优选为50
‑
70秒，进一步可以优选为60秒。
55.步骤3，根据表面肌电信号和气压数据进行各通道对应单块盆底肌的稳定性、疲劳度以及协同性的评估。
56.实施例中，根据表面肌电信号和气压数据进行各通道对应单块盆底肌的稳定性和疲劳度的评估，依据稳定性和疲劳度的评估结果进行各通道对应盆底肌的协同性的评估。
57.在进行各通道对应单块盆底肌的稳定性评估时，依据表面肌电信号和气压数据确定稳定性评估参数，其中，稳定性评估参数包括前静息状态肌电信号变异性、后静息状态肌电信号变异性、前后静息状态变异性比值、收缩状态肌电信号变异性、气压变异性、气压面积。
58.其中，对于前静息状态肌电信号变异性、后静息状态肌电信号变异性收缩状态肌电信号变异性，变异性n为(静息)收缩过程的肌电总采样点数，x
i
为第i采样点的表面肌电信号幅值，μ为(静息)收缩过程肌电幅值的平均值，mean为前静息状态时的肌电幅值；
59.前后静息状态变异性precv为前静息状态肌电信号变异性，postcv为后静息状态肌电信号变异性。
60.气压变异性m为收缩过程的气压总采样点数，yi为第i时序采样点的气压值，β为收缩过程气压的平均值，goal为目标气压值；
61.气压面积
62.在进行各通道对应单块盆底肌的疲劳度评估时，依据表面肌电信号和气压数据确定疲劳度评估参数，其中，疲劳度评估参数包括多个收缩前后时间段内参变量比值，参变量包括包括肌电信号幅值、肌电信号中值频率、肌电信号变异性、气压值、气压变异性。
63.其中，收缩前后时间段内参变量比值定义为收缩结束前x秒参变量与收缩开始后x秒参数量的比值；优选地，x取值范围为1
‑
10秒，优选为 10秒。
64.具体而言，收缩前后时间段内肌电信号幅值比值emgpost为收缩结束前1
‑
10秒的肌电幅值平均值，emgpre为收缩开始后1
‑
10秒的肌电幅值平均值；收缩前后时间段内肌电信号中值频率比值mfpost为收缩结束前1
‑
10秒的肌电中值频率，mdf为收缩开始后1
‑
10秒的肌电中值频率，中值频率即肌电数据作傅里叶变换后整体频域面积的一半所对应的频率点；收缩前后时间段内肌电信号变异性比值cvpost为收缩结束前1
‑
10 秒的肌电变异性平均值，cvpre为收缩开始后1
‑
10秒的肌电变异性平均值；收缩前后时间段内气压比值appost为收缩结束前1
‑
10 秒的气压平均值，appre为收缩开始后1
‑
10秒的气压平均值；收缩前后时间段内气压变异性比值apcvpost为收缩结束前1
‑
10 秒的气压变异性平均值，apcvpre为收缩开始后1
‑
10秒的气压变异性平均值。
65.在获得稳定性和疲劳度的评估结果，依据稳定性和疲劳度的评估结果进行各通道对应盆底肌的协同性的评估，具体包括：
66.从稳定性评估结果和疲劳度评估结果包括的所有稳定性评估参数和所有疲劳度评估参数中筛选与评估目标类相关的至少1个参数，绘制筛选得到参数在各单块盆底肌分布的热力图，依据热力图筛选至少1个异常单块盆底肌；然后计算异常单块盆底肌与其他单块盆底肌关于表面表面肌电信号的相关性作为协同性评估参数，来评估异常单块盆底肌与其他单块盆底肌的协同性。
67.实施例中，依据热力图筛选至少1个异常单块盆底肌，包括：将参数对应的健康范围会以单色表示，热力图中深于单色或浅于单色的分布区域对应的单块盆底肌均为异常单块盆底肌。
68.图3为示例性给出的某个参数在各单块盆底肌分布的热力图。实施例中，采集肌电的通道与各单块盆底肌一一对应，共24通道，评估的单块盆底肌包含：阴道括约肌301、肛门外括约肌302、尿道括约肌303、耻骨直肠肌304、耻骨尾骨肌305、髂尾肌306，将24个通道对应的某个参数绘制的热力图如图3所示，对于每一个通道所对应单块盆底肌，计算健康人群的各参数值平均值置信区间，定义为健康值范围，进行各个参数与健康值范围的比较，得出各参数评估结果。将参数健康值范围表征为绿色，颜色过深或过浅均代表该部分盆底肌为
69.在确定异常盆底肌后，使用肌电信号幅值计算该异常盆底肌的肌电信号与其他各单块盆底肌的肌电信号之间的相关系数，以进行各单块盆底肌间不同特性协调性评估。
70.例如，选择通道1作为异常盆底肌，则将计算其余23通道对应的单块盆底肌与通道1对应的的异常盆底肌之间的相关系数，来表征各个通道之间的相关性；具体地，相关系数ρ的计算公式为：其中，x代表探究的异常盆底肌的肌电信
号幅值，y代表另一块盆底肌的肌电信号幅值，n代表在异常盆底肌上的通道数；ρ值大于0说明异常盆底肌与单块盆底肌之间为协同关系，数值越接近1说明协同关系越强；ρ值小于0说明异常盆底肌与单块盆底肌之间为对抗关系，数值越接近
‑
1说明对抗关系越强。
71.步骤4，综合与评估目标类相关的盆底肌功能、评估特性以及个体情况三个方面加权评估当前测试者的盆底肌功能特性得分。
72.实施例中，评估特性包括单块盆底肌的稳定性、疲劳度以及协同性，对应的评估参数分别为稳定性评估参数、疲劳度评估参数以及协同性评估参数。
73.在进行评估当前测试者的盆底肌功能特性得分时，针对与评估目标类相关的盆底肌功能方面，对每个评估目标类相关的单块盆底肌，依据单块盆底肌的肌肉肌电幅值与健康肌肉肌电幅值范围确定单块盆底肌得分，对评估目标类相关的所有单块盆底肌得分进行加权求和，得到评估目标类相关的盆底肌功能得分。示例性地，对压力性尿失禁这一评估目标类，其发病现象为喷嚏或咳嗽等腹压增高时出现不自主的尿液自尿道外口渗漏。症状表现为咳嗽、喷嚏、大笑等腹压增加时不自主溢尿。针对压力性尿失禁，与其相关的单块盆底肌包括肛门外括约肌、尿道括约肌，健康者的肛门外括约肌的健康肌电幅值区间为10μv
±
1μv，当前测试者的肌电幅值为 8μv
±
1μv，则肛门外括约肌得分为80，健康者的尿道括约肌的健康肌电幅值区间为10μv
±
1μv，当前测试者的肌电幅值为5μv
±
0.2μv，则该尿道括约肌得分为50，设置肛门外括约肌、尿道括约肌在盆底肌功能方面得分占比分别为50％，则评估目标类相关的盆底肌功能得分为 80*50％ 50*50％＝75。
74.针对评估特性方面，依据每个评估参数值与健康评估参数范围确定每个评估参数得分，对所有评估参数得分进行加权求和，得到评估特性得分，其中，评估参数包括稳定性评估参数、疲劳度评估参数、协同性评估参数。示例性地，压力性尿失禁这种疾病仅与协同性关系密切，则设置协同性评估参数得分在评估特性方面得分占比为100％，其特征评估参数得分占比为0。测试者的得分为0.6，则协调性得分为75，则评估特性得分为 75*100％＝75。
75.针对个体情况方面，个体情况包含与评估目标类相关的多类别属性，对每类别属性得分进行加权求和，得到个体情况得分。其中类别属性是与评估目标类相关的属性，针对压力性尿失禁这类疾病，则类别属性包括年龄、生育胎次、生育方式，且设置这三种类别属性在个体情况方面的得分占比分别为1/3，年龄在25岁以下的得分为100分，25
‑
40岁为80分，40
‑
60 岁为60分，60岁及以上为40分，当前测试者为30岁，则年龄得分为80 分；生育胎次0次为100分，1次为80分，2次及以上为60分，当前测试者生育胎次1次，得分为80分；生育方式平产为60分，剖宫产为80 分，当前测试者为平产，得60分；则个体情况得分为80/3 80/3 60/3＝73.3。
76.依据评估目标类预设各方面得分权重，对盆底肌功能得分、评估特性得分以及个体情况得分进行加权求和得到最终盆底肌功能特性得分。示例性地，设置盆底肌功能得分、评估特性得分以及个体情况得分在盆底肌功能特性得分的占比分别为25％、25％、50％，则盆底肌功能特性得分为 75*25％ 75*25％ 73.3*50％＝71.67。
77.传统评估方法为硬质双通道法，只能评估整体盆底肌状态。与传统评估方法不同的是，上述实施例提供的基于高密度气囊电极的盆底肌群功能精准诊断分析方法，采用多通道高密度气囊电极系统，能够采集单块盆底肌的表面肌电信号，进而评估各单块盆底肌
之间的协同性，该协同性评估结果可以使医生简洁明了锁定异常肌肉，解决了现有技术条件下盆底肌评估缺乏精确性的问题，同时有助于对于特定情况的病理研究，解决现有技术条件下盆底肌评估缺乏研究深度的问题。
78.传统评估方法采用简单的时域参数进行盆底肌状态评估，且绝大多数评估方法集中于评估肌力，与传统评估方法不同的是，上述实施例提供的基于高密度气囊电极的盆底肌群功能精准诊断分析方法，通过采集的时域频域表面肌电信号与气压数据，来计算稳定性评估参数、疲劳度评估参数以及协调性参数，依此来评估盆底肌的稳定性、疲劳度、协调性特性，增加特定盆底肌群研究的精确度，和解决了现有技术条件下盆底肌评估片面化的问题。
79.上述基于高密度气囊电极的盆底肌群功能精准诊断分析方法，综合与评估目标类相关的盆底肌功能、评估特性以及个体情况三个方面来评估当前测试者的盆底肌功能特性得分，可针对不同疾病进行指导式分析，解决了现有技术条件下盆底肌评估缺乏时效性的问题。
80.以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。