基于超声弹性成像的女性盆底肌肉定量评估方法

黄 帅 李 灵,2 练 莉 郭 娟 陶 子朱超超 王慧芳 陆敏华*

1(深圳大学生物医学工程学院，广东省生物医学信息检测与超声成像重点实验室，广东 深圳 518060)2(上海市东方医院吉安医院，江西 吉安 343006)3(深圳大学附属第一医院超声科，广东 深圳 518060)

基于超声弹性成像的女性盆底肌肉定量评估方法

黄 帅1李 灵1,2练 莉1郭 娟3陶 子1朱超超1王慧芳3陆敏华1*

1(深圳大学生物医学工程学院，广东省生物医学信息检测与超声成像重点实验室，广东 深圳 518060)2(上海市东方医院吉安医院，江西 吉安 343006)3(深圳大学附属第一医院超声科，广东 深圳 518060)

女性盆底功能障碍性疾病是中老年女性的常见疾病，现已成为威胁女性健康的5种常见慢性疾病之一。盆底支撑结构中，盆底肌肉群的支撑作用至关重要，因此盆底肌肉评估对于女性盆底功能障碍性疾病的诊疗具有重要的临床价值。提出一种无创客观的肌肉运动分析方法，基于经会阴超声检测手段，同步获取50例具有不同脱垂程度女性主动收缩肌肉时的超声视频数据及阴道内压数据，应用二维弹性成像算法追踪盆底肌位移场，提取特征点的位移曲线，对比分析能有效完成指定动作的37例不同脱垂程度患者的位移结果，发现提取接近耻骨处特征点的切向位移参数(MPu)与临床脱垂测量参数(LBP)具有相关性(r=-0.93)，同时通过在指定的肌肉慢缩运动中的肌力维持时间均值和最大厚度均值对盆底肌的持续控制能力进行评估，结果与被试临床脱垂分级表现具有显著相关性。结果表明，这种方法可实现对盆底肌肉自身生物力学特性的客观定量评估，为临床脱垂诊断提供重要的参考价值。

盆腔器官脱垂；肛提肌；弹性成像；肌肉评估

引言

女性盆底功能障碍性疾病(pelvic floor dysfunction, PFD)，是一种由于盆底支撑结构损伤而导致盆底脏器位置和功能异常的中老年女性常见疾病，主要表现为压力性尿失禁、盆腔器官脱垂和性功能障碍，现已成为威胁女性健康的5种常见慢性疾病之一[1]。1992年，Delancey教授提出了吊床学说，即“阴道三个支持水平”理论，将支持阴道的筋膜、韧带、结缔组织和盆底肌肉分为上、中、下3个水平以撑托盆底，并指出肛提肌群是盆底3个支撑水平中最重要的支持结构[2]；一旦发生松弛或损伤，盆腔器官将无法维持在正常位置，从而出现盆底脏器脱垂等盆底功能障碍性疾病[3]。盆底功能性障碍疾病防治的前提是及时发现和准确诊断。临床诊断盆底功能性障碍疾病的主要依据是妇科检查结果，应用国际尿控协会推荐的盆腔器脱垂的定量POP-Q分度法，对盆腔脏器的脱垂及其程度进行诊断[1]。现有的盆底肌肉评估方法包括触诊、阴道内压力测试[4-5]、肌电图测试[6-7]和影像技术，具有各自的优势也各存限制。传统的阴道触诊(vaginal palpation)是一种目前被理疗学家广泛用来评估盆底肌肉收缩能力的方法，测试者通过指诊的方式直接感受阴道收缩的肌力大小，并结合Oxford评分系统对肌肉进行分级评分。这种方法感性、简单、常用，但是由测试者主观判断，需要诊断者具有熟练的经验，所以具有一定的测量误差。阴道内压力测试可以间接地获取盆底肌肉的挤压力量，但是容易受到肌群(如腹肌、臀肌)收缩对测量的干扰[6]。肌电图测试(EMG)通过测肌肉的电位活动来对肌肉进行评估，目前在盆底肌肉康复治疗的肌肉评估中应用较多。随着影像技术的快速发展，超声成像技术、磁共振成像技术及X线成像技术[8-16]能够对盆底肌肉的解剖结构及形态位置进行成像，通过测量盆膈裂孔面积等量化参数间接对其进行评估。Dietz等通过超声测量尿道内口在肛提肌从静息状态到最大收缩状态时相对耻骨联合后下边缘的横向位移和纵向位移[12]，间接地对被试的肛提肌的活动度进行评估。

上述对盆底肌肉力学特性的评估方法具有主观性或者是有创的，而且所见文献报道中的评估参数并不能定量地反映盆底肌自身生物力学特性。本研究提出一种无创、客观的肌肉运动分析方法，基于经会阴超声检测手段，以正常无盆腔器官脱垂女性及产后盆腔器官脱垂女性为研究对象，同步采集被试在肛提肌收缩运动时的肌肉超声视频数据和肌力数据，应用二维弹性成像技术对盆底肌的形变进行追踪，提取肌肉自身位移参数和肌肉厚度参数，结合测得的肌力数据，对盆底肌肉弹性属性进行客观定量的评估，探讨超声弹性成像方法在女性盆底功能障碍性疾病诊断和治疗中的应用价值。

1 方法

本研究通过数据采集系统，同步采集肌肉整个收缩和松弛过程中连续变化的肌力数据和超声视频数据。肛提肌在进行收缩时会产生阴道内压，因此通过测量阴道内压来获取盆底肌的肌力数据。获取的超声视频数据通过弹性成像算法进行位移追踪，通过数据处理提取位移参数和肌肉厚度参数，从而对盆底肌的力学属性进行定量评估。数据采集系统平台、弹性成像算法和数据处理方案将依次进行介绍。

1.1 数据采集系统

在本研究中，肌力数据通过经阴道方式获得，超声数据通过经会阴超声获得。数据采集系统平台如图1所示。该平台包括数据采集对象、数据检测装置和数据同步采集处理装置。其中，压力检测装置用于检测女性收缩肛提肌时产生的阴道内压，并输出相应的压强信号，经过处理装置转换成压力信号，最后通过波形图显示。该部分装置包括液囊、导管、压强传感器、注射器等。盆底肌的超声数据由GE Voluson E8 Expert 超声诊断仪采集，腔内探头频率6～12 MHz。

图1 实验系统平台实物。(a)数据采集系统平台，包括肌力采集装置、信号放大电路、工控机和显示器；(b)肌力采集装置，包括气囊、导管、压强传感器和液体注射器Fig.1 Photos of the experimental system. (a)Photo of data acquisition system, including the data collection part of intravaginal pressure measurement, the amplifier, an industrial personal computer and the monitor;(b) Photo of the intravaginal pressure acquisition device, consists of an air bubble, a pipe, a pressure sensor and a syringe.

实验时，同步采集超声和肌力数据，并在电脑VC++用户界面上同步显示。超声探头置于被试的会阴处，当被试按医生指令进行盆底肌肉收缩运动时，通过超声实时观测盆底肌最重要的组成部分——耻骨直肠肌的冠状面运动情况。超声图像数据由图像采集卡(NIPCI-1411, National Instruments Corp. Austin, TX, USA)采集。采集阴道肌力的液囊置于阴道内，照顾被试的实际感受，注入一定量的水，以保证液囊壁完全贴合阴道内壁，当肌肉收缩时能获取更为准确的挤压力，同时还能获得病人完成一系列动作时阴道肌力的实时变化数据。肌力数据由压力传感器传输至数据采集卡(NIPCI-6024E, National Instruments Corp. Austin, TX, USA)。

1.2 数据采集方案

本研究对象为临床女性被试，分为3组：正常未生育组、阴道分娩初产组和剖腹产组，采集50例被试的超声和压力数据，其中13例数据因被试无法准确按指令完成动作而视为无效。受试者均签署知情同意书。被试平均年龄为(27.05±3.71)岁，平均体重为(58.43±5.37) kg，平均身高(161.21±5.20) cm，见表1。所有被试都经盆底专科医生，通过经会阴超声诊断前盆腔器官脱垂方法[17-18]评估诊断其盆腔的脱垂情况。所使用的脱垂程度划分方法为Ditez等在2001年提出的[17]，以经过耻骨联合下缘的水平线作为参考线来诊断盆腔器官脱垂程度。王慧芳等也以该方法对患者进行脱垂分期，主要评估参数为当患者做最大Valsaval动作时膀胱后壁脱垂最下缘距离耻骨联合下缘参考线的距离LBP[18]。当LBP>10 mm时，即膀胱后壁脱垂最下缘位于耻骨联合下缘参考线以上且距离大于10 mm，为0度；当0

表1 患者分组情况

为了避免数据采集上的误差，在进行数据采集之前，盆底专科医生简单指导被试学会做盆底肌肉收缩运动。为了保证所采病人数据是在同一条件下进行的，患者在统一指令下做盆底肌肉收缩运动，B-mode图像数据传输采集、肌力数据传输采集在指令的指导下开始并结束。耻骨直肠肌包含大量I型慢颤搐型肌纤维，可以持续地保持张力性收缩，这对盆底器官维持在正常位置避免脱垂起到关键性作用。因此，本研究中盆底肌的运动模式采取慢缩运动，用于评估盆底肌维持持续张力的能力。慢缩运动要求被试控制肌肉，从静息状态持续缓慢收缩至最大程度并做短暂保持，然后缓慢放松，整个运动过程一般不超过7 s。37例被试能有效完成这种肌肉收缩运动模式。为了避免因为肌肉疲劳可能带来的干扰，被试完成收缩模式后休息15～20 min。同时，由于肛提肌是环绕直肠连接耻骨，因此所采集的肌肉冠状面超声图像中应包含耻骨和直肠部分，以便将耻骨联合点和直肠作为后续数据处理分析时的参考点。

1.3 形变追踪算法

本研究针对盆底肌的运动特性进行研究，拟从超声图像中追踪肌肉在运动过程中的形变信息。软组织的形变追踪有很多算法[19-21]，基于运算速度、准确性和可靠性等多个因素的综合考虑，本研究采用光流算法。目前，许多光流算法(optical flow algorithm, Opt)都是以Horn和Shunck提出的数学方法[22]为基础进行衍生的，即假设运动过程中图像灰度不变，则有灰度方程为

(1)

式中：I为灰度值，某点(x，y)在t时间一幅图像中的灰度值和该点运动后在t+1时间的图(即下一幅图中的灰度值)是一样的；u、v为该点分别在x、y方向上的位移。

从式(1)可以得到光流约束方程，即经典的Horn & Shunck光流方程，有

Ixu+Iyv+It=0

(2)

式中，Ix、Iy和It为图像亮度的时空梯度，它们可以通过从图像上相邻像素进行估计得到。

但是，求解u、v根据仅有的这几个参数是不够的，所以还需要另外附加约束条件。由此，根据施加不同约束条件的方法，衍生发展出了不同的光流算法。

本研究采用的位移追踪算法为学者Thomas等人提出的一种基于变形扭曲、由粗到精的光流估算法[23]。同样，此方法也基于Horn提出的光流法中的基本前提，而Thomas的算法使用了式(1)的假设，同时还提出了灰度空间梯度恒定不变的假设，有

(3)

(4)

(5)

(6)

能量Edata用于测量灰度值恒定假设和梯度灰度空间梯度恒定假设之间的全局差异，其中ψ为非平方惩罚函数，γ为灰度守恒和梯度守恒的权重。式(5)为平滑光流场的模型假设，3=(∂x，∂y，∂t)T，由式(4)、(5)可得到式(6)，总能量为两者的权重之和(α为平滑项的权重系数，α > 0)。通过寻找能使得E(u，v)值最小的u、v，求解光流矢量。根据变分原理最小化式(1)，采样多分辨分层计算，并用超松弛迭代得到迭代方，有

(7)

式中，k为迭代层数。

1.4 数据处理方案

对超声视频序列进行处理，数据处理方案包括以下步骤。

步骤1：截取感兴趣区域；

步骤2：采用光流法求位移场u和v(其中，u为横向位移，v为纵向位移)；

步骤3：坐标转换求r和q(其中，r为径向位移，q为切向位移)；

步骤4：选取特征点Pu(靠近耻骨联合的特征点)和Re(靠近直肠的特征点)，特征点的标定以耻骨直肠肌总长度为标准，取近耻骨侧1/4总长处、位于肌肉横切中间位置的点为Pu点，取近直肠侧1/4总长处、位于肌肉横切中间位置的为Re点，并求这两点的位移曲线；

步骤5：计算耻骨直肠肌的厚度变化曲线。

耻骨直肠肌起自耻骨联合下部和邻近耻骨，向后下方延伸，绕过阴道或前列腺的外侧，于肛管直肠连接处的后方，左右二肌连合成U形。按照上述超声图像采集方案，图像中必须包括耻骨联合和直肠作为参考坐标。受超声探头的视野限制，所采集的超声数据皆为被试耻骨直肠肌右位部分(见图2)。

为了处理重叠峰严重的标记荧光蛋白信号，提出了具有可调的新阈值函数.经过仿真实验，发现新可调阈值函数去噪质量优于传统的硬、软阈值函数，同时也证实具有可调特性的新阈值公式在处理重叠峰较严重的数据时，具有更好的去噪效果.

图2 一幅典型的盆底肌肉超声图：耻骨直肠肌(右侧)。其中白色虚线矩形框为形变追踪的感兴趣区域，红色虚线部分标注区域为耻骨直肠肌右位部分，黄色椭圆区域分别是耻骨和直肠，Pu和Re分别为靠近耻骨和直肠的特征点Fig.2 A typical ultrasound B-mode image of puborectalis muscle (right side). The white dotted rectangle area is the region of interest for motion tracking, the area in the red dotted lines is the puborectalis muscle (right side), the yellow circles indicate the pubis and rectum, respectively, and the dots labeled as Pu and Re are the feature points neighboring to the pubis and rectum, respectively

为了与临床基于静态超声的盆底脱垂分级结果进行对比，求出慢缩过程中的肌肉位移均值。设被试从接收到收缩盆底肌指令开始，至保持收缩状态，再到最后放松盆底肌，将被试的动作按照阴道收缩肌力曲线划分为收缩区、保持区和放松区3个区域(见图3)，计算肌肉平均位移值，并与肌力数据进行相关性分析。

为进一步评估肌肉厚度与临床脱垂分级的相关性，计算各个被试的肌肉厚度变化曲线，得到不同脱垂程度的被试典型的耻骨直肠肌厚度随收缩运动的变化(见图4)。

为了比较不同脱垂程度被试的肌肉控制能力及肌肉厚度关系，计算出各组保持区的肌力平均保持时间t0及对应的保持区肌肉厚度平均值Md。

总体来说，在实验中，所有被试按医生的统一指令完成盆底肌肉慢缩运动，在此过程中，实验系统同步采集阴道肌力和耻骨直肠肌的超声视频数据。此过程重复3遍，以保证数据的可靠性。随后，肌力数据和超声数据按上述方法处理，提取包括耻骨直肠肌特征点的位移变化曲线、厚度变化曲线以及肌力变化的曲线。此外，所有被试由盆底专科医生，通过静态的经会阴超声方法，诊断其前盆腔器官的脱垂程度，作为临床分级的对照标准。最后分析所得参数与此分级结果的关联性，从而评估新方法对女性盆底功能障碍分级的可行性。

图3 典型的慢缩肌力曲线。慢缩过程包括肌肉收缩区(A-B)，保持区(B-C)和放松区(C-D)Fig.3 The contraction force measured during vaginal contraction, and was regarded as the contraction period (from point A to B), retaining period (from point B to C)and relaxing period (from point C to D)

图4 不同脱垂被试肌肉厚度及肌力曲线。(a)0度患者；(b)Ⅰ度患者；(c)Ⅱ度患者；(d)Ⅲ度患者Fig.4 Typical muscle thickness and muscle contraction force curves of different subjects.(a)～(d) Graded at degree 0, I, II and Ⅲ according to clinical standard, respectively

2 结果

图2为采集的超声视频数据中提取的一幅典型的耻骨直肠肌超声图。经超声盆底专科医生确认，图中红色虚线(曲线)部分标注区域为耻骨直肠肌右位部分，黄色椭圆区域分别是耻骨和直肠，Pu和Re分别为靠近耻骨和直肠的特征点。

图3为一个典型的慢缩运动过程中采集的阴道收缩肌力曲线。根据该曲线，把得到的时间采样点分为收缩区、保持区和放松区，如图3虚线所示。4个分界点A、B、C和D分别对应各区分界的时间点。取第(A+B)/2个时间点至第(C+D)/2个时间点之间的采样点的位移求平均值，通过该方法分别求出这37例被试特征点Pu和Re的位移均值，分别记为MPu和MRe。计算出被试特征点的位移均值以及根据临床标准测量所得的LBP均值，见表2。

表2给出了37例被试的临床测量参数LBP及耻骨直肠肌上两个特征点Pu和Re点在图3所示的保持区时间段内的切向和径向位移均值。由表2可知：特征点的切向位移量总体大于径向位移量；在切向位移中，Re点的位移量总体大于Pu点的位移量；两个特征点的位移均值都与临床结果表现出一定相关性。

表2 各组位移均值和临床测量参数LBP对照

为了进一步探讨这一相关性，将37例被试的径向位移MPu和切向位移MRe与临床参数LBP进行了Spearman相关性分析。结果表明，Pu和Re两点的径向位移均值与临床参数LBP无显著相关性，而切向位移均值与LBP均表现一定负相关，尤其是MPu与LBP表现出显著负相关(r=-0.93，P<0.01)，即LBP越小、MPu越大，脱垂程度越严重。

图4给出了不同脱垂程度被试在盆底肌慢缩过程中耻骨直肠肌厚度与阴道肌力同步随时间变化的曲线。由图可知，肌肉的厚度变化完整地反映出了肌肉收缩、保持和放松的整个阶段，并且与肌力的变化同步性较好。在被试收缩肌肉的过程中，肌力增大，肌肉的厚度也不断增大。

由表3可见，随着盆底肌脱垂程度增大，肌力平均保持时间减小，即肌肉持续控制力减小，对应的肌肉厚度平均值减小。可见，无脱垂被试的肌肉持续控制力总体最好，肌肉在保持区所能达到厚度均值最大((13.32±0.24)mm)；重度脱垂被试的肌肉持续控制能力较弱，所能达到肌肉厚度均值最小

((5.34.32±0.38)mm)。

表3 各组保持区的平均时间及肌肉厚度均值

Tab.3 The average time of retaining the max contraction force and mean muscle thickness during the retaining period in each group

组别0度Ⅰ度Ⅱ度Ⅲ度t0/s4.37±0.323.92±0.543.56±0.703.16±0.32Md/mm13.32±0.2411.86±0.189.88±0.245.34±0.38

通过以上统计分析，切向位移均值MPu与Md均与临床结果表现出很好的相关性。为了对比两个参数对盆底肌生物力学特性的评估能力，笔者画出两者的箱线分布图，并通过t检验进行组间差异分析，计算出P值和H(P<0.05时表示差异显著，H=1时表示组间具有区分度)。结果如图5所示，4组脱垂程度被试切向位移均值MPu组间差异显著(P值都小于0.05)，具有组间区分度。对于参数Md，组间差异显著(P值都小于0.01)，其不同脱垂组之间的区分度优于MPu的组间区分度。

图5 箱线分布图。(a)最大肌力保持区切向位移MPu箱线分布图；(b)最大肌力保持区肌肉平均厚度Md箱线分布图Fig.5 Box plots. (a)Tangential displacement MPuduring the retaining period; (b) Muscle mean thickness Md during the retaining period

3 讨论

笔者首次通过自行设计的系统，同步检测女性盆底肌收缩时的阴道内肌力和耻骨直肠肌的运动信息，用以评估盆底肌的健康状况。通过光流法，从盆底超声数据中实时追踪肛提肌位移场，得到肌肉收缩时各点的位移运动情况。通过收缩过程中实时检测阴道肌力，求取特征点在肌力最大保持区的位移均值。对于所有被试，均由临床医生采用临床诊断参数LBP进行盆底脱垂程度分级。结果显示，肌力最大维持区间内，耻骨直肠肌的径向位移均值与LBP无相关性，而切向位移均值MPu和MRe与临床脱垂评估参数LBP具有显著的负相关性，由此发现参数MPu对于肛提肌的定量评估在盆底脱垂诊断中具有较好的应用价值。

另外，肌肉厚度变化也能反映肌肉的力学性能，根据追踪出的位移，计算出被试的肌肉厚度变化曲线。在被试收缩肌肉的过程中，肌肉的厚度随着肌力的增大而增大。肌肉产生收缩力时，为了维持运动，弥补肌肉收缩力的不足，会有越来越多的运动单位被募集，参与的肌纤维数量也越来越多，肌肉厚度也随之增加。为了比较不同脱垂组对肌肉的控制力，计算出各组在最大肌力保持区所维持的时间长度及对应的最大厚度维持均值。结果显示，随着脱垂程度增大，肌力平均维持时间减小，最大厚度维持均值也减小，说明被试对肛提肌的持续控制力就越弱。由此对比发现，无脱垂被试的肌肉持续控制能力较好，脱垂越严重被试的肌肉持续控制能力越弱。

通过对比厚度均值Md与切向位移MPu的箱线图和t检验结果，发现两参数的组间差异都较显著，而Md对不同脱垂程度的区分度优于MPu对组之间的区分度。这为临床分析肛提肌自身生物力学特性提供重要价值，同时表明本研究的方法可为临床脱垂诊断提供重要的参考价值。

临床现有的基于超声的实时检测盆底肌生物力学性能的方法，多数是利用经阴道超声测量盆膈裂孔的周长、面积以及肛提肌的厚度等参数在松弛、最大收缩状态和Valsava 动作时的改变量，定量地判定肛提肌的力学性能。这种方法虽然在一定程度上能反映盆底肌的力学性质，然而组织的变形受其内部弹性分布、几何形状和尺寸、载荷以及边界条件的影响，并不是组织的内在力学特性。另外，肌肉作为典型的黏弹性组织，盆膈裂孔周长、面积以及肛提肌厚度等参数的改变量，很大程度取决于肌肉状态的变化速度。因此，静态地测量这些参数，并不能真正反映组织的病理生理学的改变。

与现有方法相比，本研究提出的方法，首次在监测盆底肌肉运动变形的同时，记录了肌群的整体肌力变化曲线，从而为活体肌肉的力学分析提供了力和形变两大不可或缺的重要参数。但是，受盆底肌群的解剖结构限制，无法直接测定每块肌肉主动收缩时的肌力。因此，在实时检测肌肉运动的同时，监测阴道内力，作为盆底肌力的一个间接的指标。如何实现对目标盆底肌肉在主动收缩时肌力的定量无创测量，还需继续深入研究。

4 结论

女性盆底功能障碍是中老年女性的常见慢性病，研究发现妊娠和分娩是女性盆底功能障碍的独立危险因素，因此越来越多的女性意识到这个问题，并积极地参与产后的盆底肌评估和康复治疗。但是，目前尚没有一个无创、快捷的方法可以对盆底肌的生物力学特性进行定量评估。本研究提出的方案可以满足临床需求，并且与临床现有的盆底脱垂分级结果有高度相关性。

近年来，基于超声和磁共振成像的组织弹性成像技术越来越多地用于临床肿瘤的检出、良恶性的鉴别等，最新的研究也用于骨骼肌、心肌等各向异性组织的弹性测量。在临床常见的弹性成像技术中，基于直接按压的准静态弹性成像技术和基于外加振子振动的弹性成像技术不适用于盆底肌的弹性测量，因为盆底肌受盆骨遮挡，无法接触施压。基于声辐射力的剪切波弹性成像技术有望用于盆底肌的弹性测量，并且能提供直接反映肌肉本身生物力学属性的剪切模量[24-27]，但是剪切波弹性测量的结果高度依赖于声辐射力所产生的剪切波传播方向与肌纤维走向的夹角[28-29]。因此，在将基于声辐射力的剪切波弹性成像应用于女性盆底肌的生物力学测量之前，如何调控产生合适的剪切波，并检测其传播方向与肌纤维走向的夹角，是需要解决的问题。

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A Novel Method for Quantitative Evaluation of Female Pelvic Floor Muscle Using Ultrasound Elastography

Huang Shuai1Li Ling1,2Lian Li1Guo Juan3Tao Zi1Zhu Chaochao1Wang Huifang3Lu Minhua1*

1(SchoolofBiomedicalEngineering,ShenzhenUniversity,GuangdongKeyLaboratoryforBiomedicalMeasurementsandUltrasoundImaging,Shenzhen518060,Guangdong,China)2(EasternHospitalofShanghaiatJi′an,Jiangxi343006,Jiangxi,China)3(DepartmentofUltrasound,theFirstAffiliatedHospitalofShenzhenUniversity,Shenzhen518060,Guangdong,China)

Female pelvic floor dysfunction is a common disease which has become one of the five common chronic diseases threatening women′s health. As one of supporting structures, pelvic floor muscle is critical to support the pelvic organs, maintain continence and prevent prolapse. Quantitative evaluation of pelvic floor muscle biomechanics is of great value for the diagnosis and treatment of female pelvic floor dysfunction. Our study aims to propose a noninvasive, quantitative and objective method for motion analysis of the pelvic floor muscles. Ultrasound data and force data during continuous contractive activities were simultaneously collected based on transperineal ultrasound scanners from 50 subjects. A two-dimensional motion tracking algorithm was used to monitor the motion of the pelvic floor muscles. Muscle displacement field was then computed. The parameter defined asMPuthat is the tangential displacements of one interested point near pubis from the valid data of 37 subjects, showed good correlation with clinical measurement parameter (LBP) (r=-0.93). The continuous control ability of the pelvic muscles was further evaluated by measuring the average maintain time of the maximal contraction force and the maximum muscle thickness. Both of them were computed from the valid data of 37 subjects and showed good correlation with the clinical grading result of prolapse. It is concluded that ultrasound measurements of tissue motions and biomechanics are of great value for clinical pelvic floor prolapse diagnosis.

pelvic organ prolapse; pelvic floor muscle; elastography; muscle assessment

10.3969/j.issn.0258-8021. 2017. 04.003

2016-08-14， 录用日期:2016-12-29

国家自然科学基金(61471243)；深圳市科技计划(SGLH20131010163759789, JCYJ20150731160834611, JCYJ20140414170821323)

R318

A

0258-8021(2017) 04-0401-09

*通信作者(Corresponding author)，E-mail: luminhua@szu.edu.cn