A New Non-invasive Micturition Graphs Measurement  

技术摘要：一种新型非侵入性排尿图测量技术

问题陈述
本文探讨了当前排尿动力学研究中的局限性，特别是对侵入性方法的依赖，以及现有非侵入性方法缺乏精确定量评估的问题。作者批评了传统的“AG 理论”（Abrams-Griffiths 诺莫图），称其存在“逻辑漏洞”、属于定性而非定量分析，并包含“可疑区域”或诊断模糊的“盲区”。此外，作者认为传统方法未能考虑到小流量（尿液）的物理特性以及空气阻力对流速的影响，导致对膀胱出口梗阻（BOO）和加速流（EF）的计算不够精确。

研究方法
本研究引入了一种基于“小流量（尿液）流体力学”理论的新型非侵入性测量系统。该方法包含以下组成部分：

1. 数据采集：

   • 受试者： 在 2024 年 6 月至 2025 年 2 月期间共测量了 520 名患者，其中包括 456 名成年男性、47 名成年女性和 17 名儿童/青少年。
   • 设备： 使用了“商品原型机”（Q-v 设备）。该装置结合了标准尿流率仪（用于测量尿流率 $Q$）与 DT-82 微型风速仪（用于测量尿流速度 $v$）。
   • 非侵入性特征： 该系统无需通过插管来测量膀胱内压（$P_{ves}$）或腹压（$P_{abd}$）。

2. 理论框架与计算链：
   其核心创新在于一个“多参数复合函数公式链”，通过 $Q$ 和 $v$ 的测量值推导出复杂的尿动力学参数。

   • 流体力学迁移： 作者将研究从标准流体力学（Blasiu 公式）迁移至排尿尿动力学公式。
   • 关键推导：
     • 流线 ($F$)： 使用公式 $F = 20 \cdot (k \cdot Q \cdot \pi / v)^{0.5}$ 进行计算，其中 $k$ 是滑动系数（$k=Q/30$），用于在 $Q < 30$ ml/s 时修正空气阻力的影响。
     • 流阻 ($R$)： 通过涉及雷诺数 ($Re$) 和尿道长度 ($L$) 的特定公式由$R = P_{dif}/Q^2$ 推导得出。
     • 压力估计： 系统利用切线三角函数计算压力差（$P_{dif}$）和尿道口压力（$P_o$），其中 $P_o = \tan\alpha^\circ \cdot P_{dif}$，$\alpha^\circ$ 与特定的 $Q$ 值相匹配。
     • 总参数： 该计算链可计算膀胱出口压力（$P_{ves}$）、排尿动力（$N_{ves}$）、膀胱压力动量（$E_{ves}$）以及尿道口冲量动量（$C_{max}$）。

3. 可视化与标准：

   • 排尿图： 软件生成四种不同的图表（Q-R, P-Q, P-v, v-Q），展示这些参数之间的关系。
   • 标准曲线： 研究根据尿道长度和生理常数，为不同人群（成年男性、成年女性及各类儿科年龄组）建立了特定的标准线和“边界规则”（针对 $R$ 和 $F$ 的左偏边界规则；针对 $N_{ves}$、$E_{ves}$ 和 $C_{max}$ 的网球边界规则）。

主要贡献

• 非侵入性 Q-v 测量： 开发了一种无需侵入性导尿即可获取全面尿动力学数据的方法。
• 多参数复合函数： 一个将流率、流速、压力、阻力、动力和动量统一在单一诊断系统中的数学框架。
• 定量诊断： 能够对 BOO 和 EF 进行定性和定量评估，从而消除与传统 $Q_{max}$ 测量相关的“灰色地带”。
• 六点报告： 提供标准化输出，为临床评估提供六个特定参数（$Q_{max}$、$F$、$R$、$N_{ves}$、$E_{ves}$、$C_{max}$）。

结果
在对 520 名患者的研究中：

• BOO 与 EF 评估： 系统成功区分了膀胱出口梗阻（BOO，异常）与加速流（EF，正常）。
  • 成年男性： 267 例被确定为 BOO（异常），186 例为 EF（正常）。在 BOO 病例中，208 例表现出异常排尿动力（$N_{ves}$），其中 170 例表现为动力减弱（$N_{ves}\downarrow$），38 例表现为动力增强（$N_{ves}\uparrow$）。
  • 成年女性： 41 例为 EF（正常），6 例为 BOO（异常）。
  • 儿科： 15 例为 EF，2 例为 BOO。
• 诊断精度： 结果表明，该方法可以通过计算出的参数（$R$、$F$、$N_{ves}$ 等）精确判定梗阻程度及排尿功能状态（减弱 vs 增强）。

意义与主张
作者声称这项工作代表了从“旧有的侵入式排尿尿动力学非数字化时代”向“新型非侵入式排尿尿动力学数字化时代”的转变。

• 理论进步： 论文指出，“小流量流体力学”理论比 AG 理论提供了更严密的物理基础，为所有参数提供了标量和矢量单位。
• 临床应用价值： 作者断言，新的排尿图为医生提供了“非常好的理论和方法”来进行排尿功能诊断，提供了一个涵盖所有年龄段且消除了诊断盲点的完整非侵入性替代方案。
• 范围： 该系统被呈现为一个综合性工具，不仅能诊断梗阻，还能评估排尿口的能量和动量，从而为评估排尿效率提供指导。

注：论文明确指出，该设备目前处于“商品原型机”阶段，正在进入生产程序，尚未投入商业销售或流通。