[发明专利]一种精确定位盆底肌的可延展电极阵列及其设计方法

说明书

本发明公开了一种精确定位盆底肌的可延展电极阵列及其设计方法，包括：(1)获取盆底肌的三维肌肉解剖图，根据三维肌肉解剖图划分肌肉并确定肌肉纤维走向，针对每块肌肉，沿肌肉纤维走向确定多个用于标记每块肌肉的三维坐标点；(2)将所有三维坐标点投影到弹性腔体形状展开的二维平面后，二维平面中每个二维坐标点作为设置电极片的位置；(3)对弹性腔体的力学性能进行模拟，确定电极片的可延展电极线沿盆底肌的肌肉纤维方向排布时的变形率；(4)依据设计结果在弹性腔体上安装电极片和可延展电极线，形成可延展电极阵列。这样设计能够使每块电极片在膨胀前后均定位盆底肌，提升盆底肌的肌电信号采集的准确性。

技术领域

本发明属于生物医学领域，具体涉及一种精确定位盆底肌的可延展电极阵列及其设计方法。

背景技术

肌电信号为人体电生理信号的一种，能够反应机体的生理和病理信息，在临床诊断、认知研究、驱动机械假肢等领域均有重要作用。高密度的可延展电极阵列能够提供良好的生物适应性及信号还原度。在表面肌电采集中，沿肌肉纤维方向排布的差分电极接法相较于单电极接法，拥有信号质量高的特点，对后续的信号分析有很大的帮助。而由于采集位置的特殊性，高密度肌电采集系统中，电极阵列需要与人体表面接触，需要有良好的生物适应性及信号抗干扰能力。

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，是盆底疾病和盆底保健的独特挑战之一。盆底肌电生理检查法是诊断盆底肌肉功能状态异常的最科学最准确的手段之一，但是目前盆底肌电电极结构无法精准对应特定盆底肌肉的功能状态。

为兼顾生物适应性及高密度检测人体肌电信号的功能，应用柔性电子技术的充气气囊电极是一种精确的测量方案，如申请公布号为CN110123278A的发明专利申请公开了一种可延展的高密度盆底康复电极。在采集过程中，由于每个人的生理构造不尽相同，会发生一些导致测量结果不精准的情况：(1)每位患者生理状况不同，特定大小的电极阵列气囊的电极分布位置很容易产生偏移，在气囊膨胀的过程中容易偏离原有肌肉测量位点，无法做到完美的大众适配性。(2)现有电极阵列及其差分对选择概念较为模糊，差分对电极无法保证沿肌肉纤维方向放置，造成测量信号的误差。(3)盆底肌重叠情况较为普遍，重点区域容易叠加多块肌肉，现有电极阵列无法达到复用分析功能，造成信号无法深入分析。(4)气囊的膨胀容易使电极表面应力改变，影响其电气特性稳定性，影响测量结果。现有的盆底电极没有全面地考虑到这些问题。

现有的高密度阵列盆底电极大致分为两种，一种为硬质腔体单电极接法的电极，制作及采集上更为简便，但是由于其材料为硬质材料及通道数少，影响信号的精确度以及后续的诊断，无法应用于精准定位的评估场景中。另一种为高密度柔性材料的差分气囊电极，相较于第一种电极，该电极能保证传感电极与人体的紧密贴合，确保采集到的表面肌电信号信噪比，但是其电极阵列设计仍为简单的临近电极差分对或单电极设计，未按肌肉纤维划分差分对，且未考虑到延展过程中的变形对电极特性产生的影响。

因此，设计一种能精确分析特性盆底肌肉走向，并确保电极在膨胀状态下电气特性稳定的电极结构，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提供一种精确定位盆底肌的可延展电极阵列及其设计方法，根据对盆底肌的分解和分析结果设计可延展电极阵列及其可延展电极线的排布方式，以使每块电极片在膨胀前后均定位盆底肌，提升盆底肌的肌电信号采集的准确性。

为实现上述发明目的，本发明提供的一种精确定位盆底肌的可延展电极阵列的设计方法，包括以下步骤：

(1)获取盆底肌的三维肌肉解剖图，根据三维肌肉解剖图划分肌肉并确定肌肉纤维走向，针对每块肌肉，沿肌肉纤维走向确定多个用于标记每块肌肉的三维坐标点；

(2)将所有三维坐标点投影到弹性腔体形状展开的二维平面后，二维平面中每个二维坐标点作为设置电极片的位置；

(3)对弹性腔体的力学性能进行模拟，确定电极片的可延展电极线沿盆底肌的肌肉纤维方向排布时的变形率；