一种可用于肠道类器官的多通道精密检测方法及系统与流程

本发明涉及医疗诊断技术领域，

尤其是，本发明涉及一种可用于肠道类器官的多通道精密检测方法及系统。

背景技术：

随着生活节奏的加快、生活压力的增加以及不健康饮食习惯的增多，功能性胃肠病患病率逐年升高，其症状顽固，治疗困难，严重影响着患者的生活质量，且消耗大量医疗资源。肠道动力异常被认为在功能性便秘、先天性巨结肠、肠易激综合征等诸多功能性胃肠病的发病中起重要作用。然而，肠动力异常的发病机制尚未明确。

功能性便秘的发病率逐年上升。其中，儿童便秘的95%以上便秘患者无肠道器质性损伤和代谢障碍，为功能性便秘（functionconstipation，fc）。fc包括慢传输型便秘（slowtransitconstipation，stc）和出口梗阻型便秘两大类。其中，stc是一类以结肠动力减弱、结肠传输时间延长为主要特点的较为顽固的功能性便秘，儿童stc的发病机制极其复杂，然而具体病理生理机制尚未完全阐明。

脊髓损伤（spinalcordinjury，sci）在全球的发生率逐渐在上升脊髓损伤影响肠道功能，据报道超过95%的sci患者发生功能性便秘（functionconstipation，fc），超过75%的患者经历大便失禁。目前，治疗sci所致便秘的大多数药物都是通过激活5-ht受体或简单的泻药来提高胃肠道运动能力的。但这些方法并不能解决sci所致便秘的病理生理问题。

先天性巨结肠（hirshsprug’sdisease，hd）是病理上以病变肠管先天性肠神经系统发育缺陷为特征的疾病，表现为远端结肠无神经节细胞。由于病变肠管持续痉挛，粪便淤滞于近端结肠，以致近端结肠扩张、肥厚，临床上表现为以新生儿腹胀、顽固性便秘为主，是小儿常见的消化道畸形目前临床治疗hd主要采取手术切除病变段为主，然而不管采用何种手术方法，术后功能问题依然存在，仍无法彻底改善结肠传输障碍导致的便秘、排便困难等问题，离精准医疗目标还有较长的距离。

综上所述，深入研究功能性便秘、sci所致便秘、先天性巨结肠等肠动力异常的发病机制，可为临床上改善患者的预后、实现精准医疗目标提供依据。考虑到人体结肠组织难以获取，且无法完整展示离体结肠移行性复合运动，会导致患者结肠动力障碍特性以及机制的研究不能完全接近真相，因此，在肠动力异常发病机制的研究中均采用模型小鼠获取离体全部结肠，进行离体肠动力检测。以平滑肌肌条自发收缩运动的肌肉张力变化为指标，分析各种药物或者不同干预对平滑肌自发性收缩的影响，分析生理和病理状态下的肠道功能变化。

目前临床治疗hd主要采取手术切除病变段为主，然而不管采用何种手术方法，术后除外手术相关并发症，仍有部分患儿依然存在功能问题，仍无法彻底改善结肠传输障碍导致的便秘、排便困难等问题，离精准医疗目标还有较长的距离，研究hd术后结肠传输障碍的机制具有重要的现实意义，采用干细胞移植是未来治疗hd的方向。类器官是体外培养的由干细胞分化而来的后裔细胞所形成的具有一定空间结构的三维细胞复合体。类器官具有某些与来源器官相似的结构特征和功能特性,而且能够在体外3d培养体系中稳定扩增。但是如何解决干细胞移植后的功能检测，就是我们提出检测类器官的精细、准确的检测系统的基础。

但是目前肠道类器官培育及功能检测的肌张力检测模块从属于集成一体化生理信号采集处理系统的一部分，欠缺专用性和针对性，测试精度、重复性、可靠性不能满足微弱肌张力测试需要。

因此为了解决上述问题，设计一种高精度、高灵敏度、高可靠性、低漂移、可重复性好的可用于肠道类器官的多通道精密检测方法对我们来说是很有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种简单方便，对肌条进行测试，通过获取平滑肌张力和电生理参数来进行检测，可以多通道进行检测，精度高，灵敏度高，可靠性高，漂移低，且可重复性好，可以进行微小组织和器官的检测，测试效率和成功率高的可用于肠道类器官的多通道精密检测方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：

一种可用于肠道类器官的多通道精密检测方法，包括以下步骤：

s1：传感器获取面向肌张力测试的传感数据；

s2：确认电源为传感器和处理器供电，处理器处理传感器的信号，获取肌张力数据；

s3：通过胞内电位记录及信号处理电路获取电生理数据；

s4：多通道数据采集肌张力数据和电生理数据，并进行上传；

s5：对上传的数据进行分析并提取特征参数，输出检测结果。

作为本发明的优选，执行步骤s1时，传感器包括应变式传感器、压阻式传感器以及霍尔式传感器。

作为本发明的优选执行步骤s1时，传感器通过肌条进行固定。

一般来说，肌条为被测肌条，在对患者手术之后取下小段肌条作为被测标本，被测肌条的尺寸约为8mm*2mm，肌条需要借助于夹持装置两端固定后，接入肌张力传感器，最好是引入单维度预紧力自动调节方法，并对夹持后的肌张力预紧力实现自适应调节。

作为本发明的优选，执行步骤s2时，处理器处理传感器的信号包括通过差分式前置放大电路将传感器的信号放大，然后通过低通滤波器进行噪声滤除，最后通过陷波器进行除干扰。

作为本发明的优选，执行步骤s2之前，对电源进行配置管理，配置方法具体为先使用电源适配器将220v交流电源转变为24v直流电源，再采用vrb1205zp-6wr2电压转换芯片将24v电压转换为5v电压，作为第一供给电压，最后采用lm1117mp-3.3电压转换芯片将5v电压转换为3.3v电压，作为第二供给电压。

在这里第一供电电压和第二供电电压同时存在，且分别为不同的仪器进行供电。

作为本发明的优选，执行步骤s5时，设置pc数据处理中心，进行整体装配以及软硬件整体联调，获取检测结果。

作为本发明的优选，执行步骤s5时，pc数据处理中心的整体联调通过人机交互完成，人机交互包括测试参数的设置界面、数据采集显示界面、数据存储和历史回放界面以及数据计算和结果显示界面，人机交互过程为将历史数据发送至数据存储和历史回放界面，然后获取测试参数的设置界面的测试参数数据，根据测试参数数据执行步骤s1至步骤s3，然后根据数据采集显示界面的选择信号进行数据计算得出结果，最后将结果数据发送至数据计算和结果显示界面。

本发明的另一目的是提供一种可用于肠道类器官的多通道精密检测系统，该系统包括：

传感模块；用于获取面向肌张力测试的传感数据；

处理模块；用于处理传感器的信号，获取肌张力数据；

电源模块；用于为传感器和处理器供电；

电生理模块：用于通过胞内电位记录及信号处理电路获取电生理数据；

采集模块；用于多通道数据采集肌张力数据和电生理数据；

上传模块；用于将采集模块采集的数据进行上传；

分析模块；用于对上传的数据进行分析并提取特征参数；

结果输出模块；用于将分析模块分析结果进行输出。

作为本发明的优选，还包括：电源配置模块；用于将220v交流电源转变为24v直流电源，为电机供电，再将24v电压降压至电源使用电压。

作为本发明的优选，还包括：固定模块；用于将传感模块、处理模块以及电源模块进行夹持固定。

作为本发明的优选，电生理模块为固定模块进行固定。

作为本发明的优选，电生理模块由电源模块进行供电。

本发明一种可用于肠道类器官的多通道精密检测方法及系统有益效果在于：简单方便，对肌条进行测试，通过获取平滑肌张力和电生理参数来进行检测，可以多通道进行检测，精度高，灵敏度高，可靠性高，漂移低，且可重复性好，可以进行微小组织和器官的检测，测试效率和成功率高，且被测肌条夹持适宜，肌张力预紧力可以实现自适应调节。

附图说明

图1为本发明一种可用于肠道类器官的多通道精密检测方法的流程示意图；

图2为本发明一种可用于肠道类器官的多通道精密检测系统的模块连接图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和步骤的相对布置和步骤不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中的流程并不仅仅是单独进行，而是多个步骤相互交叉进行。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为授权说明书的一部分。

实施例一：如图1所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，一种可用于肠道类器官的多通道精密检测方法，包括以下步骤：

s1：传感器获取面向肌张力测试的传感数据；

在执行步骤s1时，传感器包括应变式传感器、压阻式传感器以及霍尔式传感器。

传感器主要是感应平滑肌张力数据，可以根据检测患者的身体状况和年龄状况来选择传感器类型，被测肌张力信号的幅值范围约为0.3mn~1mn之间，此数量级的微弱信号易受到其他信号的干扰，这就要求传感器具有高分辨率、高灵敏度、高精度、低漂移的特性，灵敏度约为3mv/v/f.s；输入电压为3v-6v直流。

在执行步骤s1时，传感器安装在肌条上，一般来说，肌条为被测肌条，在对手术之后取下小段肌条作为被测标本，被测肌条的尺寸约为8mm*2mm，拟将肌条通过微小肌条夹持装置两端固定后，垂直悬挂于测试支架上，且接入肌张力传感器。考虑到肌条在初始夹持时，若预紧力过大会导致肌条断裂；若预紧力过小，会导致肌条没有完全伸展，从而降低肌条收缩力测量的准确性。

这样可以对肠道膜器官内这种微小组织或者器官进行取样检测。

在肌条夹持装置上，设计单维度预紧力自动调节装置，传动装置拟选用精密丝杠螺母副，对比滚珠丝杠和滑动丝杠，将大角度旋转运动转换为短距离直线位移，每旋转90度，位移改变为0.1mm数量级，执行机构拟选用高精度步进电机或伺服电机，并编写微处理器控制程序，实现自适应调节被夹持肌条的肌张力预紧值。

而且，传感器的数量可以是多个，也可以是多种传感器同时设置，例如一个患者的不同肌条上分别安装不同类型的传感器，共同进行工作。

s2：确认电源为传感器和处理器供电，处理器处理传感器的信号，获取肌张力数据；

处理器为高精度信号处理器，可以将传感器传来的感应信号进行放大处理，生成可处理的平滑肌张力数据，方便进行检测分析。

处理器处理传感器的信号包括通过差分式前置放大电路将传感器的信号放大，然后通过低通滤波器进行噪声滤除，最后通过陷波器进行除干扰。

电源则给传感器和处理器进行供电，电源使用电压的范围为3v至6v，一般为3.3v或者5v。

为了使得电源的配置更加方便，在执行步骤s2之前，对电源进行配置管理，配置方法具体为先使用电源适配器将220v交流电源转变为24v直流电源，再采用vrb1205zp-6wr2电压转换芯片将24v电压转换为5v电压，作为第一供给电压，最后采用lm1117mp-3.3电压转换芯片将5v电压转换为3.3v电压，作为第二供给电压。

在这里第一供电电压和第二供电电压同时存在，且分别为不同的仪器进行供电。

s3：通过胞内电位记录及信号处理电路获取电生理数据；

一般来说，也是设置小型带有胞内电位记录及信号处理电路的器件进行工作，获取患者的电生理数据。

在这里小型带有胞内电位记录及信号处理电路的器件也可以是通过肌条进行固定，也是通过电源进行供电。

s4：多通道数据采集肌张力数据和电生理数据，并进行上传；

同时采集患者多处平滑肌张力数据和多处电生理数据，多通道进行采集，一般来说，多通道数为2至50，同时进行采集和上传，以节约采集时间，加快检测效率。

s5：对上传的数据进行分析并提取特征参数，输出检测结果。

需要注意的是，执行步骤s5时，设置pc数据处理中心，进行整体装配以及软硬件整体联调，获取检测结果。

在这里，整体装配以及软硬件整体联调，就是根据患者的实际情况，装配肌条夹持装置、选用不同的传感器、配置不同精确度的处理器、以及选择适当的数据分析和特征参数提取算法，以达到最适合患者的检测，检测的精确度更高。

显而易见的，执行步骤s5时，pc数据处理中心的整体联调通过人机交互完成，人机交互包括测试参数的设置界面、数据采集显示界面、数据存储和历史回放界面以及数据计算和结果显示界面，人机交互过程为将历史数据发送至数据存储和历史回放界面，然后获取测试参数的设置界面的测试参数数据，根据测试参数数据执行步骤s1至步骤s3，然后根据数据采集显示界面的选择信号进行数据计算得出结果，最后将结果数据发送至数据计算和结果显示界面。

在数据显示界面，将采集的肌张力和胞内电位值进行实时曲线显示，具有曲线实时刷新功能。数据计算和结果显示界面，对肌张力时间曲线的积分值进行计算，需要研究计算算法。

总体来说，就是pc数据处理中心将历史数据发送至数据存储和历史回放界面，操作人员看到后根据以往的数据和患者实际情况，选用指定参数的传感器和处理器，并选择肌条和肌条夹持装置输入至pc数据处理中心，以进行数据采集，然后pc数据处理中心将采集的数据显示在数据采集显示界面上，操作人员选择指定的数据分析和特征参数提取算法，pc数据处理中心进行分析计算得到结果，并通过数据计算和结果显示界面进行显示。

需要注意的是，若是操作人员觉得数据计算和结果显示界面显示的结果有误或者不符合预期，可以再次通过人机交互进行再一次的肠道检测。

本发明一种可用于肠道类器官的多通道精密检测方法简单方便，对肌条进行测试，通过获取平滑肌张力和电生理参数来进行检测，可以多通道进行检测，精度高，灵敏度高，可靠性高，漂移低，且可重复性好，可以进行微小组织和器官的检测，测试效率和成功率高，且被测肌条夹持适宜，肌张力预紧力可以实现自适应调节。

实施例二，如图2所示，本发明还提供一种可用于肠道类器官的多通道精密检测系统，该系统包括：

传感模块；用于获取面向肌张力测试的传感数据；

处理模块；用于处理传感器的信号，获取肌张力数据；

电源模块；用于为传感器和处理器供电；

电生理模块：用于通过胞内电位记录及信号处理电路获取电生理数据；

采集模块；用于多通道数据采集肌张力数据和电生理数据；

上传模块；用于将采集模块采集的数据进行上传；

分析模块；用于对上传的数据进行分析并提取特征参数；

结果输出模块；用于将分析模块分析结果进行输出。

本发明一种可用于肠道类器官的多通道精密检测系统还包括：电源配置模块；用于将220v交流电源转变为24v直流电源，为电机供电，再将24v电压降压至5v和3.3v的电源使用电压。

本发明一种可用于肠道类器官的多通道精密检测系统还包括：固定模块；也就是肌条和肌条夹持装置，传感模块和电生理模块固定在肌条上，肌条通过夹持装置两端固定。

当然，电生理模块为固定模块进行固定。

而且，电生理模块由电源模块进行供电。

本发明一种可用于肠道类器官的多通道精密检测方法及系统简单方便，对肌条进行测试，通过获取平滑肌张力和电生理参数来进行检测，可以多通道进行检测，精度高，灵敏度高，可靠性高，漂移低，且可重复性好，可以进行微小组织和器官的检测，测试效率和成功率高，且被测肌条夹持适宜，肌张力预紧力可以实现自适应调节。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。