CN107432747A - 一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法 - Google Patents

一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法 Download PDF

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Abstract

一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，包括如下步骤：在尿动力学检查时，在膀胱内放置膀胱双腔测压管，并在尿道外口部位放置尿道外口测压管，经膀胱双腔测压管对膀胱进行灌注至排尿，同步获取膀胱压、尿道外口压和尿流率的数据，并记录排尿时间和排尿量；获得膀胱压、尿道外口压和尿流率的曲线；计算尿道阻力损耗压；根据尿道阻力损耗压获得尿道阻力功率；建立尿道阻力功率图；通过尿道阻力功率图中的面积，获得尿道阻力能量消耗的测量。本发明可以实现排尿过程中的尿道阻力能量消耗的准确测量，可以实现定量分析与比较，具有更广的应用范围。

Description

一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法
技术领域
本发明涉及一种人体排尿的测量方法，特别是一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法。
背景技术
尿流动力学是现代医学、生物流体力学、生物流变学的交叉学科，广泛应用于尿路梗阻、尿失禁和其他尿路功能障碍等诸多疾病的基础研究，与泌尿外科、妇产科、儿科、内分泌科、神经内科、肛肠科等专业密切相关。膀胱压力-流率测定是尿流动力学检查中的基础测试，并且是研究关于膀胱体积、容量、逼尿肌收缩功能、尿路梗阻以及膀胱对药物反应的重要方法。
目前，常规尿流动力学直接测量与分析的指标是膀胱压和腹压、尿流率、尿量、排尿时间等，逼尿肌压以膀胱压与腹压的差值进行计算。在现有技术中，主要以最大尿流时逼尿肌压与最大尿流率为基础进行分析，并在此基础上建立了诸如群体特异性阻力因子(URA)，Abrams-Griffiths(AG)数，线性被动尿道阻力分析(linPURR)等分析方法。但是，这些方法主要是针对于排尿过程中某特定时间点(如最大尿流率)的分析，不考虑排尿时间，并不能体现排尿的整体过程。在膀胱压较低时，分析结果并不准确。
尿道阻力能量消耗分析可以在弥补压力-流率分析的不足。考虑到尿道阻力增加时，可使排尿过程的消耗的能量增加，这一点与膀胱压是否升高无关。因此准确地了解排尿过程中尿道阻力能量消耗是非常必要的。
现有技术可以实现膀胱的做功测定。但是，膀胱做功测定并不能准确体现尿道阻力能量消耗。根据能量守恒与转换定律可知，排尿过程中的膀胱做功赋予两个方面，其一为尿流获取的动能，其二为尿道阻力的能量消耗，膀胱做功恒大于尿道阻力能量消耗。在尿流较强时，尿流动能较大，膀胱做功与尿道阻力能量消耗偏差较大。
现有技术中，有学者以Bernolli粘性液体微元流速方程推导而来的排尿过程能量消耗方程为基础进行评价。该方法取膀胱出口、尿道外口为研究平面，流速的计算是用尿流率除以尿道外口的横截面(标准的尿道外口横截面积)，排尿过程能量消耗方程为F＝9.79×10-2P-1.25×10-3Q2+9.8H。但此方法存在如下问题：(一)尿道外口横截面积存在个体差异，并且在排尿过程中时时变化，最大横截面积难以精确计算。(二)考虑到Bernolli方程反映的是液流中机械能和其他形式的能量(主要是代表能量损失的热能)间的守恒与转化关系，然而膀胱收缩压、尿道的形状以及尿流运动是非定常的，尿流动力学问题是流体运动与边界变形运动的耦合，适合使用反映液流与边界上作用力之间关系的动量方程。如果直接将Bernolli粘性液体微元流速方程应用于下尿路尿流动力学的研究，舍弃其他影响因素，将不能准确反映真实的情况。综上所述，排尿过程能量消耗方程所获取的结果只能是估测值，必然与实际情况有所差别。
发明内容
本发明提供的一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗方法，改进现有尿流动力学的检查方法，同步测定排尿期的膀胱内压和尿道外口压，获取二者差值即尿道阻力损耗压，通过曲线离散化、尿道阻力功率图建立、尿道阻力做功的定积分计算等步骤，获取排尿过程中的尿道阻力能量消耗。通过计算每单位排尿量的尿道阻力能量消耗可实现个体间的比较。
本发明提供一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，包括如下步骤：
步骤一，在尿动力学检查时，使用膀胱双腔测压管对膀胱进行灌注至排尿，其中在膀胱内放置膀胱双腔测压管，并在尿道外口部位放置尿道外口测压管，同步获取膀胱压(P膀胱)、尿道外口压(P尿道外口)和尿流率(Q)的数据，并记录排尿时间(T)和排尿量(V)；步骤二，将上述膀胱压(P膀胱)、尿道外口压(P尿道外口)和尿流率(Q)的数据分别以时间为坐标离散化，分别获得膀胱压(P膀胱)、尿道外口压(P尿道外口)和尿流率(Q)的曲线；步骤三，以时间轴为横坐标，记录每个时间点的膀胱压(P膀胱)、尿道外口压(P尿道外口)和尿流率(Q)，形成尿流动力学数据集合，并分别形成膀胱压曲线图、尿道外口压曲线图及尿流率曲线图；步骤四，计算尿道阻力损耗压(P尿道阻力)；步骤五，根据尿道阻力损耗压(P尿道阻力)获得尿道阻力功率(POW尿道阻力)；步骤六，以时间(T)为横坐标轴，尿道阻力功率(POW尿道阻力)为纵坐标轴，建立尿道阻力功率图；步骤七，通过尿道阻力功率图中的面积，获得尿道阻力能量消耗的测量。
本发明提供的一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，步骤一中的灌注包括如下步骤：步骤11，对会阴部进行消毒；步骤12，经尿道放置尿流动力学检查用的双腔测压管；步骤13，在尿道外口放置顶端截口型测压管，与双腔测压管固定在一起，使管口进入尿道外口，保持稳定；步骤14，保持双腔测压管中的膀胱测压管末端与双腔测压管中的尿道外口测压管末端处于同一水平位置；步骤15，将直肠测压管放置入直肠5—10厘米；步骤16，上述各管路均在大气压下调零；步骤17，以一定速度灌注膀胱至排尿。
本发明提供的一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其中，步骤四中，尿道阻力损耗压为膀胱压与尿道外口压的差值，公式为：P尿道阻力＝P膀胱-P尿道外口。
本发明提供的一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其中，步骤五中，尿道阻力功率(POW尿道阻力)的获得通过如下公式，
POW尿道阻力＝P尿道阻力×流率(Q)；或
POW尿道阻力＝POW膀胱-POW尿道外口。
本发明提供的一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其中，步骤七中，尿道阻力能量消耗等于尿道阻力功率图的曲线下面积。
本发明提供的一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其中，获得单位时间和单位排尿量的能量消耗的公式分别为：
单位时间的尿道阻力能量消耗＝尿道阻力能量消耗/排尿时间(T)；
单位排尿量的尿道阻力能量消耗＝尿道阻力能量消耗/排尿量(V)。
本发明的一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其特征在于，在步骤三的曲线中，将排尿期时间的点标出并保存为表格形式，形成排尿期数据集合表。
本发明的有益效果是：
一、可以实现排尿过程中的尿道阻力能量消耗的准确测量。本方法中的膀胱压，尿道外口压，尿流率等数值均为实测，故获取的尿道阻力能量消耗是最为准确的实测值，而非估测值。
二、可以实现定量分析与比较。尿道阻力能量消耗是一个有明确物理含义的参数。单位时间与单位排尿量的尿道阻力能量消耗均可用于定量分析，可根据不同人群制定标准，用于不同个体之间的比较。
三、具有更广的应用范围，尤其适用于膀胱收缩功能异常时尿道阻力的评价。传统压力-流率方法在膀胱收缩功能正常时对尿路梗阻的判断较为准确，而收缩功能异常时不很准确。而尿道阻力能量消耗的计算与膀胱收缩功能是否正常无关，在任何条件下均可反映尿道的梗阻情况，具有更广的应用范围。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明的在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法示意图。
图2为本发明的测量方法中灌注方法的示意图。
图3为图1的本发明的测量方法的步骤一中，在膀胱内放置膀胱双腔测压管的示意图。
图4(a)为本发明的测量方法中膀胱压曲线图、图4(b)为尿道外口压曲线图，及图4(c)为尿流率曲线图。
图5为本发明的测量方法中，尿道阻力功率图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
图1为本发明的在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法示意图。
本发明提供一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，包括如下步骤：
S1，在尿动力学检查时，使用膀胱双腔测压管1对膀胱2进行灌注至排尿。如图3所示，为在膀胱内放置膀胱双腔测压管的示意图，其中在膀胱2内放置膀胱双腔测压管1的膀胱测压管3，并在尿道外口4放置尿道外口测压管5。同步获取膀胱压P膀胱、尿道外口压P尿道外口和尿流率Q的数据。并记录排尿时间T和排尿量V。
S2，将膀胱压P膀胱、尿道外口压P尿道外口和尿流率Q的数据分别以时间为坐标离散化，分别获得膀胱压P膀胱、尿道外口压P尿道外口和尿流率Q的曲线。
S3，以时间轴为横坐标，记录每个时间点的膀胱压P膀胱、尿道外口压P尿道外口和尿流率Q，形成尿流动力学数据集合，并分别形成膀胱压曲线图，如图4(a)所示、尿道外口压曲线图，如图4(b)所示，以及尿流率曲线图，如图4(c)所示。
S4，计算尿道阻力损耗压P尿道阻力。尿道阻力损耗压P尿道阻力为膀胱压P膀胱与尿道外口压P尿道外口的差值，公式为：P尿道阻力＝P膀胱-P尿道外口。
S5，根据尿道阻力损耗压P尿道阻力获得尿道阻力功率POW尿道阻力。尿道阻力功率POW尿道阻力的获得通过如下公式，
POW尿道阻力＝P尿道阻力×流率(Q)；或
POW尿道阻力＝POW膀胱-POW尿道外口。
S6，以时间T为横坐标轴，S5中获得的尿道阻力功率POW尿道阻力为纵坐标轴，建立尿道阻力功率图，如图5所示。
S7，通过尿道阻力功率图中的面积，获得尿道阻力能量消耗的测量。尿道阻力能量消耗等于尿道阻力功率图的曲线下面积，如图5所示。
参考图2，本发明中，在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法的S1中，灌注包括如下步骤：
S11，对会阴部进行消毒。
S12，经尿道放置尿流动力学检查用的膀胱双腔测压管1。
S13，在尿道外口4放置顶端截口型尿道外口测压管5，与膀胱双腔测压管1中的膀胱测压管3固定在一起，使管口进入尿道外口4，保持稳定。
S14，保持膀胱双腔测压管1中的膀胱测压管3末端与尿道外口测压管5末端处于同一水平位置。
S15，将直肠测压管放置入直肠5—10厘米。
S16，上述各管路均在大气压下调零。
S17，以一定速度灌注生理盐水到膀胱，至排尿。
本发明中，可以通过获得的尿道阻力能量消耗，来获得单位时间和单位排尿量的能量消耗，公式分别为：
单位时间的尿道阻力能量消耗＝尿道阻力能量消耗/排尿时间T；
单位排尿量的尿道阻力能量消耗＝尿道阻力能量消耗/排尿量V。
本发明中，在图4(a)、图4(b)和图4(c)中的曲线，将排尿期时间的点标出并保存为表格形式，形成排尿期数据集合表。
下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。
1尿流动力学检查改进与数据获取
进行尿流动力学检查。检查对象处于膀胱截石位，对会阴部进行消毒。经尿道放置常规尿流动力学检查的膀胱双腔测压管1，该膀胱双腔测压管1有灌注通路6和膀胱测压3两条通路。然后在尿道外口4放置顶端截口型尿道外口测压管5，与膀胱双腔测压管1固定在一起，使尿道外口测压管5的管口进入尿道外口4约1毫米并在检查中保持稳定，如图3所示。保持膀胱测压管3末端与尿道外口测压管5的末端处于同一水平位置。保持膀胱测压管3末端与尿道外口测压管5末端处于同一水平位置，使得测压时无需考虑高度(也就是重力势能)的影响，简化后续测量。且在实际中，很容易做到两个末端在一个水平面上。
其余步骤按照国际尿控协会(ICS)的推荐标准操作，即常规放置直肠测压管，按照尿动力学操作常规，是放置入直肠5—10厘米。上述各管路均在大气压下调零，室温盐水以一定速度灌注膀胱至排尿。按照尿动力学要求，可以有不同的灌注速度，一般是每分钟30—50毫升。灌注速度不会影响排尿能耗。
在排尿期，同步记录膀胱压P膀胱、尿道外口压P尿道外口和尿流率Q，并记录排尿时间T和排尿量V。
2尿流动力学曲线的离散化以及排尿期数据集合获取。
此步骤将尿流动力学曲线以时间为坐标离散化，并获取压力与尿流数据集合。在尿流动力学曲线的时间轴上标记连续n个较短的时间点，记录为t1,t2……tn。对于每个时间点t，记录其对应的压力(Pt1,Pt2……Ptn)和尿流率(Q1,Q2……Qn)。各压力分别为膀胱压(P膀胱t1,P膀胱t2……P膀胱tn)、尿道外口压(P尿道外口t1,P尿道外口t2……P尿道外口tn)，形成尿流动力学数据集合。将集合中排尿期时间点标出并保存为表格形式，此为排尿期数据集合表。将曲线以表格形式保存，一方面是要将曲线离散化，变成一个个点，用表格记录离散的数据；另一方面是后续测量步骤中，用表格的形式很容易保存获得的数据和结果。
3尿道阻力损耗压的计算
此步骤计算排尿期各时间点的尿道阻力损耗压。在排尿期数据集合表中，计算每个时间点的尿道阻力损耗压，即经由膀胱产生但是在尿道内损耗的压力，为膀胱压与尿道外口压的差值，公式为P尿道阻力＝P膀胱-P尿道外口。结果保存在数据表中，标记为P尿道阻力t1,P尿道阻力t2……P尿道阻力tn。
4尿道阻力功率计算。
此步骤的目的在于计算排尿过程中尿道阻力功率。由能量转化与守恒定律可知，排尿过程中尿道阻力的能量消耗等同于阻力做功，功率计算公式为功率(Power)＝压力(P)×流率(Q)。
显然，在同一时间点，膀胱压P膀胱与尿道外口压P尿道阻力具有相同的流率。两者功率的差异即为尿道阻力所消耗，尿道阻力功率可以公式POW尿道阻力＝P尿道阻力×流率(Q)计算。另一种尿道阻力功率的计算方法为分别计算膀胱压功率POW膀胱和尿道外口压功率POW尿道外口并取二者差值即POW尿道阻力＝POW膀胱-POW尿道外口。根据公式可知两者完全等同。结果保存在数据表中，标记为(POW尿道阻力t1,POW尿道阻力t2……POW尿道阻力tn)
5尿道阻力功率图建立
此步骤的目的在于建立排尿期功率图。将上述数据输入于图形处理Origin软件，以时间(t1,t2……tn)为横坐标轴，尿道阻力功率(POW尿道阻力t1,POW尿道阻力t2……POW尿道阻力tn)为纵坐标轴，可建立尿道阻力功率图，如图5所示。
6尿道阻力能量消耗计算
此步骤的目的在于计算排尿期的尿道阻力能量消耗。根据能量转换与守恒定律，尿道阻力的能量消耗即为尿道阻力的做功，即为尿道阻力功率对于时间的定积分，相当于尿道阻力功率图的曲线下阴影面积。使用图形处理Origin软件，可将定积分运算转化为图形运算。
7单位时间和单位排尿量的尿道阻力能量消耗计算
此步骤的目的在于计算单位时间和单位排尿量的能量消耗，以用于定量分析和不同个体之间的比较。计算公式为：
单位时间的尿道阻力能量消耗＝尿道阻力能量消耗/排尿时间(T)
单位排尿量的尿道阻力能量消耗＝尿道阻力能量消耗/排尿量(V)
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离本发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (7)

1.一种在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在尿动力学检查时，在膀胱内放置膀胱双腔测压管，并在尿道外口部位放置尿道外口测压管，经膀胱双腔测压管对膀胱进行灌注至排尿，同步获取膀胱压(P膀胱)、尿道外口压(P尿道外口)和尿流率(Q)的数据，并记录排尿时间(T)和排尿量(V)；
步骤二，将上述膀胱压(P膀胱)、尿道外口压(P尿道外口)和尿流率(Q)的数据分别以时间为坐标离散化，分别获得膀胱压(P膀胱)、尿道外口压(P尿道外口)和尿流率(Q)的曲线；
步骤三，以时间轴为横坐标，记录每个时间点的膀胱压(P膀胱)、尿道外口压(P尿道外口)和尿流率(Q)，形成尿流动力学数据集合，并分别形成膀胱压曲线图、尿道外口压曲线图及尿流率曲线图；
步骤四，计算尿道阻力损耗压(P尿道阻力)；
步骤五，根据尿道阻力损耗压(P尿道阻力)获得尿道阻力功率(POW尿道阻力)；
步骤六，以时间(T)为横坐标轴，尿道阻力功率(POW尿道阻力)为纵坐标轴，建立尿道阻力功率图；
步骤七，通过尿道阻力功率图中的面积，获得尿道阻力能量消耗的测量。
2.一种如权利要求1所述的在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其特征在于，步骤一中的灌注包括如下步骤：
步骤11，对会阴部进行消毒；
步骤12，经尿道放置尿流动力学检查用的膀胱双腔测压管；
步骤13，在尿道外口放置顶端截口型测压管，与双腔测压管固定在一起，使管口进入尿道外口，保持稳定；
步骤14，保持膀胱双腔测压管的末端与尿道外口测压管的末端处于同一水平位置；
步骤15，将直肠测压管放置入直肠5—10厘米；
步骤16，上述各管路均在大气压下调零；
步骤17，以一定速度灌注膀胱至排尿。
3.一种如权利要求1所述的在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其特征在于，
步骤四中，尿道阻力损耗压为膀胱压与尿道外口压的差值，公式为：
P尿道阻力＝P膀胱-P尿道外口。
4.一种如权利要求1所述的在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其特征在于，
步骤五中，尿道阻力功率(POW尿道阻力)的获得通过如下公式，
POW尿道阻力＝P尿道阻力×流率(Q)；或
POW尿道阻力＝POW膀胱-POW尿道外口。
5.一种如权利要求1所述的在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其特征在于，
步骤七中，尿道阻力能量消耗等于尿道阻力功率图的曲线下面积。
6.一种如权利要求1所述的在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其特征在于，
获得单位时间和单位排尿量的能量消耗的公式分别为：
单位时间的尿道阻力能量消耗＝尿道阻力能量消耗/排尿时间(T)；
单位排尿量的尿道阻力能量消耗＝尿道阻力能量消耗/排尿量(V)。
7.一种如权利要求1所述的在人体排尿过程中测量尿道阻力能量消耗的方法，其特征在于，在步骤三的曲线中，将排尿期时间的点标出并保存为表格形式，形成排尿期数据集合表。
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