脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及医学数据处理技术领域，尤其涉及一种脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法及系统。

背景技术

脊髓损伤(SCI)是一类好发于青壮年的灾难性疾病。除了运动功能障碍，约80％SCI幸存患者并发神经源性膀胱(NB)，需要长时间留置尿管或清洁间歇导尿。膀胱管理不善易发生尿路感染，甚至威胁患者生命。恢复自主排尿功能是SCI患者最主要的诉求之一，部分患者通过康复训练可以恢复自主排尿功能。早期精准预测SCI患者膀胱功能预后，有助于患者做好相应心理预期，也便于医生对其康复方案进行调整。

既往研究所报道的相关预测膀胱功能技术中，电生理-球海绵体反射是一种有创检测，易引起患者不适(Medicine(Baltimore).2017；96(21):e7014)。单纯的下肢运动指数(ASIA-LEMS)由于是一种主观性查体，受查体医生技术影响较大，在一些情况下，当患者处于昏迷和不配合状态时，则无法得出，此外，目前研究报道ASIA-LEMS仅能预测一年后膀胱的功能恢复概率(PLoS Med,2016.13(6))，缺少对更早期的膀胱功能进行预测的相关报道。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法及系统，进而至少在一定程度上解决由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明首先提供一种脊髓损伤患者神经源性膀胱(NB)早期功能预后计算方法，包括以下步骤：

将多个表面电极紧贴患者的测试部位，所述测试部位为比目鱼肌和腓肠肌两肌腹交汇处的皮肤表面；

获取所述测试部位的H反射数据；

为所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据设置对应的数值范围；

将所述患者的H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据与各自对应的数值范围相比较得到相应的分数值；

根据三项数据的总分数值与功能预后恢复概率之间的关联关系得到功能预后恢复概率。

本发明中，所述表面电极包括记录电极、参考电极和地线，将所述记录电极置于比目鱼肌和腓肠肌两肌腹交汇处，所述参考电极置于跟腱上，所述地线置于记录电极与刺激电极之间。

本发明中，在比目鱼肌和腓肠肌两肌腹交汇处的皮肤表面诱发动作电位，刺激电极置于腘窝处，刺激电极的阴极应位于阳极的近端，以预设强度的脉冲电刺激腘窝处的胫后神经。

本发明中，所述预设强度为由低强度向高强度逐渐增加。

本发明中，所述H反射数据与分数值的对应关系为：当双侧的所述H反射都不存在时，对应的分数值为0；当存在单侧的所述H反射时，对应的分数值为5；当双侧的所述H反射都存在时，对应的分数值为11。

本发明中，所述ASIA-LEMS数据与分数值的对应关系为：当所述ASIA-LEMS数据为0时，对应的分数值为0；当所述ASIA-LEMS数据为[1,10]时，对应的分数值为1；当所述ASIA-LEMS数据为[11,20]时，对应的分数值为3；当所述ASIA-LEMS数据为[21,40]时，对应的分数值为4；当所述ASIA-LEMS数据为[41,50]时，对应的分数值为7。

本发明中，所述TLRF数据与分数值的对应关系为：当所述TLRF数据＞25时，对应的分数值为0；当所述TLRF数据≤25时，对应的分数值为6。

本发明中，所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据为脊髓损伤后40天内的数据。

本发明其次提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上任一项实施例所述脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法的步骤。

本发明还提供一种脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算系统，根据上述任一项实施例所述脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法进行计算，所述系统包括：

数据获取模块，用于获取所述测试部位的H反射数据；

数值范围设置模块，用于为所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据设置对应的数值范围；

分数值获取模块，用于将所述患者的H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据与各自对应的数值范围相比较得到相应的分数值；

预后计算模块，用于根据分数值与功能预后恢复时间之间的关联关系计算得到功能预后恢复概率。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明中，通过将表面电极置于比目鱼肌和腓肠肌两肌腹交汇处的皮肤表面获取得到H反射数据，根据所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据分别设置相应的分数值，然后根据三项数据的总分数值与功能预后恢复概率之间的关联关系得到功能预后恢复概率。此过程中无需对人体进行有创检测，减少患者痛苦；根据三项数据得到较高准确度的预测结果，且可以对患者3个月膀胱功能恢复概率进行预测，让患者和医生更快获悉预后情况，以满足患者心理需求，为医生调整康复方案提供依据；预测过程中用到的主观数据较少，提高预测的准确性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明示例性实施例中脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法的流程示意图；

图2为本发明示例性实施例中的HALT评分系统的验证曲线；

图3为本发明示例性实施例中的HALT评分和H反射的模型区分度、校准度和决策曲线；

图4为本发明示例性实施例中HALT评分系统的列线图开发图；

图5示出本公开示例性实施例中一种电子设备的结构示意图；

图6示出本公开示例性实施例中用于实现脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法的程序产品的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本发明实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

本发明首先提供一种脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法，包括以下步骤：

S101，将多个表面电极紧贴患者的测试部位，所述测试部位为比目鱼肌和腓肠肌两肌腹交汇处的皮肤表面，具体可以为比目鱼肌和腓肠肌两肌腹交汇点远端约2～3横指处(也可置于交汇处)的皮肤表面；

S102，获取所述测试部位的H反射数据；

S103，为所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据设置对应的数值范围。其中，所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据可以为脊髓损伤后40天以内的相关指标数据，例如，可以是35天时的相关指标数据，也可以是30天时的相关指标数据，但也不限于此。

S104，将所述患者的H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据与各自对应的数值范围相比较得到相应的分数值；

S105，根据三项数据的总分数值与功能预后恢复概率之间的关联关系得到功能预后恢复概率。

本实施例中，通过将表面电极置于比目鱼肌和腓肠肌两肌腹交汇处的皮肤表面获取得到H反射数据，根据所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据分别设置相应的分数值，然后根据三项数据的总分数值与功能预后恢复概率之间的关联关系得到功能预后恢复概率。此过程中无需对人体进行有创检测，减少患者痛苦；根据三项数据得到较高准确度的预测结果，且可以对患者3个月左右时间膀胱功能恢复概率进行预测，让患者和医生更快获悉预后情况，以满足患者心理需求，为医生调整康复方案提供依据；预测过程中用到的主观数据较少，提高预测的准确性。

本申请可以早期精准化预测脊髓损伤后神经源性膀胱结局，对于患者咨询，设定康复目标和确定患者的膀胱干预措施至关重要。

本申请的技术可以在全国各级具备H反射检测相关设备康复医学科、神经内科、骨科等科室使用。

需要说明的是，ASIA-LEMS(双下肢运动评分总分)数据是需要对患者进行查体获得的，即通过徒手肌力评分(MMT)方法评估的五对下肢关键肌力的总和。TLRF(脊髓损伤至康复介入时间天数)数据是根据患者的实际情况得到的。本申请中的膀胱功能恢复指的是患者能够自主排空膀胱(以排尿后膀胱残余尿量＜100mL为标准)。

需要重点说明的是，所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据在本领域内并不用于对SCI患者NB功能预后进行计算，本申请的技术方案是在临床实践中发现的方案，上述三个数据是在众多数据中筛选出的预测结果较高的数据指标。

记录电极置于比目鱼肌和腓肠肌两肌腹交汇处，参考电极置于跟腱上，地线置于记录电极与刺激电极之间。在比目鱼肌和腓肠肌两肌腹交汇处的皮肤表面诱发动作电位，刺激电极置于腘窝处，刺激电极的阴极应位于阳极的近端，以预设强度的脉冲电刺激腘窝处的胫后神经。通常以低强度的刺激开始检查，刺激强度较低时，Ia感觉纤维被选择性激活，从而产生H反射，首先出现于潜伏期约25～32ms的位置，随着刺激电流的逐渐增加，运动纤维逐渐被兴奋产生动作电位M波，记录左右侧H波的波幅和潜伏时。

H反射测试可以采用日本光电公司生产的型号为MEB-9404C的肌电诱发电位仪，但也不限于此。本申请的H反射是一项安全无创的电生理技术，已获西京医院伦理委员会审批。

具体在进行H反射检测时，为了提高检测的准确性，采用以下途径来实现：

由高年资治疗师负责检测新入院脊髓损伤患者的H反射，每个患者至少检测2次，确保结果一致性，若结果不一致，则由另一位高年资治疗师再次评估。

病例情况如下：

病例入组标准：①年龄≥18岁；②符合脊髓损伤诊断标准且合并神经源性膀胱，使用留置导管或清洁间歇导尿进行膀胱管理；③入院时病程不超过40天且病历资料齐全；④未处于脊髓休克期；⑤患者或家属签署知情同意书。

病例排除标准：①不能配合完成H反射检测患者，具有H反射检测禁忌证；②伴有心、肺、脑等重要脏器疾病或肿瘤患者；③既往有膀胱功能障碍的患者；④既往有周围神经病变患者，如多发性周围神经病、腰骶神经根病等。

本申请的研究数据收集自2016年5月至2022年12月期间在西京医院康复内科，病程小于40天的所有符合条件的SCI住院患者。根据该方案，所有预测变量数据均在发病后40天内收集，而膀胱预后数据来自于损伤后3个月的患者。

在入组期间，共有631例脊髓损伤患者住院治疗。根据纳入和排除标准，最终分析共纳入了202例患者。79例患者在脊髓损伤后3个月能够自主排空膀胱。LASSO回归和多变量逻辑回归分析显示，H反射、ASIA-LEMS和TLRF是脊髓损伤后3个月膀胱排空的独立预测因素。通过将预测因素中的系数除以最小的系数，并四舍五入，为每个独立的风险因素分配最接近的整数。通过将每个因素的得分相加，可以得到一个预测得分，得分越高，脊髓损伤患者膀胱完全排空的可能性就越大。最后创建了一个总得分为24分的评分系统，基于三个预测因素的首字母命名为HALT，因此，本申请的计算方法命名为HALT评分系统。

将所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据进行逻辑回归分析，得到每项数据对应的分数值，如表1所示：

表1三项数据对应的分数值

通过数据分析，得到上述三项数据指标对应的总分数值与预后概率之间的关系，如表2所示：

表2总分数值对应的预后概率

从表2中可以看出，不同的总分数值对应着不同的预后概率，可以直接用于对脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后进行预测。例如，当总分数值为15分时，预后概率为83.6％，即恢复功能的可能性较大，使患者客观了解到预后恢复良好的概率。

以下对本申请的HALT评分系统的构建过程进行解释说明：

连续变量以均数±标准差(正态分布)或中位数和四分位数范围(非正态分布)表示。对于分类变量，采用卡方检验，对于连续变量，采用Mann-Whitney U检验或两独立样本t检验。为了避免样本量不足导致的模型不稳定性，用LASSO回归筛选自变量，采用多元逻辑回归分析的方法建立了一个预测模型。LASSO回归和多变量逻辑回归分析显示，H反射、ASIA-LEMS和TLRF是脊髓损伤后3个月膀胱排空的独立预测因素。通过将预测因素中的系数除以最小的系数，并四舍五入，为每个独立的风险因素分配最接近的整数。通过将每个因素的得分相加，可以得到一个预测得分，得分越高，脊髓损伤患者膀胱完全排空的可能性就越大。最后创建了一个总得分为24分的评分系统，基于三个预测因素的首字母命名为HALT。

采用抽样法重复采样1000次，并计算aROC来验证预测评分的预测性能。如果aROC>0.75，则认为预测得分具有相对较好的预测性能。

采用校准曲线、Hosmer-Lemeshow检验和Brier评分来评估校准。Brier评分是对观察结果和预测结果之间的均方差的测量，考虑了校准度和区分度。当结果的发生率为50％时，Brier评分范围从0(表示预测较好)到0.25(表示预测较差)。

采用决策曲线分析(DCA)来评估临床效度。P<0.05，视为差异有统计学意义。所有统计学分析均采用SPSS24.0和R 4.0进行。

验证结果：

本申请的方法的ROC曲线具有良好的判别能力，aROC为0.878(95％CI：0.823-0.933)。H反射的aROC为0.824(95％ CI：0.766-0.881)，ASIA-LEMS的aROC为0.705(95％CI：0.632-0.775)(图2)。本申请预测概率的准确性是87.8％。两两比较结果显示，HALT的aROC高于H反射(P＝0.001)和ASIA-LEMS(P<0.001)，H反射的aROC高于ASIA-LEMS(P＝0.002)。因此，我们将H反射定义为一个简单的模型。然后，采用重复抽样的方法进行内部验证，共进行了1000次重复抽样(请参考图3中A图)，结果显示HALT和H反射都有很好的鉴别能力。HALT模型的校准曲线分析表明，预测概率曲线与参考概率之间具有一致性。Hosmer-Lemeshow检验结果(P＝0.106)显示没有统计学上的显著差异，表明模型的预测概率与实际概率之间存在很高的一致性。此外，Brier得分为0.118，进一步支持了模型具有优秀的校准度。同样，H反射模型的校准曲线分析显示了预测概率曲线和参考概率之间的一致性，而Hosmer-Lemeshow检验没有显著差异(请参考图3中B图)。Brier评分为0.147。DCA分析显示，HALT和H反射的预测模型的阈值概率分别为0.04～0.98和0.14～0.81。在这个范围内，HALT和H反射产生的净收入超过了两个极端的情况，从而表明他们的有效性、安全性、可靠性和实用性(请参考图3中C图)。为了优化可视化和简化临床应用，建立了HALT评分系统的列线图(图4)。

综上所述，本申请的计算方法得到的HALT评分系统用于预测脊髓损伤3个月后的膀胱结局。HALT包括三个变量：H反射、ASIA-LEMS和TLRF。它显示出非凡的预测准确度和区分度。我们也首次证明了H反射对脊髓损伤患者早期膀胱预后的良好预测能力。HALT评分系统可以很容易地应用于临床实践中，为脊髓损伤患者的咨询和治疗计划制定康复干预措施。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上实施例中的任一项所述脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法的步骤。例如，可以将本申请的方法设计成一个小程序或软件等，可以通过输入分数自动得出预后概率以及准确性等。

本申请还提供一种脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算系统，该系统利用以上实施例中任一项所述的脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法进行计算，该系统包括：

数据获取模块，用于获取所述测试部位的H反射数据；

数值范围设置模块，用于为所述H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据设置对应的数值范围；

分数值获取模块，用于将所述患者的H反射数据、ASIA-LEMS数据以及TLRF数据与各自对应的数值范围相比较得到相应的分数值；

预后计算模块，用于根据三项数据的总分数值与功能预后恢复概率之间的关联关系得到功能预后恢复概率。

需要说明的是，所述构建系统的技术方案和技术效果与所述计算方法的相对应，在此不再进行重复描述。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的系统的若干模块，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

参见图4，本发明实施例还提供了一种电子设备300，电子设备300包括至少一个存储器310、至少一个处理器320以及连接不同平台系统的总线330。

存储器310可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)311和/或高速缓存存储器312，还可以进一步包括只读存储器(ROM)313。

其中，存储器310还存储有计算机程序，计算机程序可以被处理器320执行，使得处理器320执行本发明任一项实施例中脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法的步骤，其具体实现方式与上述脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法的实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。

存储器310还可以包括具有至少一个程序模块315的实用工具314，这样的程序模块315包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

相应的，处理器320可以执行上述计算机程序，以及可以执行实用工具314。

总线330可以表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备300也可以与一个或多个外部设备340例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信，还可与一个或者多个能够与该电子设备300交互的设备通信，和/或与使得该电子设备300能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入输出接口350进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器360与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器360可以通过总线330与电子设备300的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实现本发明实施例中脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法的步骤，其具体实现方式与上述脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法的实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。

图5示出了本实施例提供的用于实现上述脊髓损伤患者神经源性膀胱早期功能预后计算方法的程序产品400，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品400不限于此，在本发明中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。程序产品400可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件或者上述的任意合适的组合。

计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。