基于因子分析的生物电阻抗技术的睡眠呼吸容积监测

目的 为了消除睡眠姿势变化对呼吸容积监测的影响,提出一种基于双通道生物电阻抗技术对左右肺呼吸阻抗信号进行数据融合实现呼吸容积监测的新方法。方法 本文搭建了一套基于双通道生物电阻抗技术的睡眠呼吸容积监测系统,用多导生理信号记录仪MP150(BIOPAC,美国)采集10名受试者依次保持仰卧、左侧卧和右侧卧3种睡眠姿势下平静呼吸时的呼吸流速信号以及左右肺和胸腔的呼吸阻抗信号。以呼吸流速信号为金标准,比较通过因子分析法得到的左右肺融合信号和单通道胸腔的呼吸阻抗信号。结果 相比于单通道阻抗方法,因子分析方法获得的左右肺融合的呼吸阻抗信号与金标准信号之间的平均误差值要更小,且一致性更好。结论 基于双通道阻抗技术结合因子分析的数据融合算法是一种可信的睡眠呼吸容积监测新方法。     

一种新型胃动力检测系统的设计与实现

目的 以生物阻抗技术为基础设计胃动力检测系统.方法 检测系统由采集平台和分析平台2部分构成.前者实现胃电和胃动力阻抗信号的同步采集和数据传输,后者对提取的胃动力阻抗信号和胃电运用小波多分辨分析进行处理,并提取信号的时域、频域和支配频率等参数完成统计分析.结果 实验结果表明功能性消化不良患者（病理组）的胃运动正常节律百分比（PNF）和正常功率百分比（PNP）明显小于健康大学生志愿者（对照组）,病理组的节律变异系数（FIC）和功率变异系数（PIC）大于对照组.结论 胃动力检测系统的实现不仅使胃电和胃阻抗信息得到同步获取,同时为胃动力研究和临床检测提供一种电-机复合过程的检测方法.     

一种新型胃动力检测系统的设计与实现

目的 以生物阻抗技术为基础设计胃动力检测系统.方法 检测系统由采集平台和分析平台2部分构成.前者实现胃电和胃动力阻抗信号的同步采集和数据传输,后者对提取的胃动力阻抗信号和胃电运用小波多分辨分析进行处理,并提取信号的时域、频域和支配频率等参数完成统计分析.结果 实验结果表明功能性消化不良患者(病理组)的胃运动正常节律百分比(PNF)和正常功率百分比(PNP)明显小于健康大学生志愿者(对照组),病理组的节律变异系数(FIC)和功率变异系数(PIC)大于对照组.结论 胃动力检测系统的实现不仅使胃电和胃阻抗信息得到同步获取,同时为胃动力研究和临床检测提供一种电-机复合过程的检测方法.     

基于体表生理信号的呼吸功能监测仪研制

目的：研制一款基于体表心电、膈肌电和胸阻抗信号的呼吸功能监测仪原理样机,可在家庭、医疗急救等场合实现对呼吸功能的持续监测。方法：以STM32F411VET6单片机开发系统为平台,用一对Ag/AgCl电极作为高频激励信号的输出和心电、胸阻抗信号的检测电极,另一对Ag/AgCl电极作为膈肌电信号检测电极,两对电极同时检测心电、膈肌电和胸阻抗信号。系统硬件主要包括心电信号检测电路、胸阻抗信号检测电路、膈肌电信号检测电路、恒流源激励电路以及微控制器。系统采用12 V可充电锂电池供电,模拟信号通过单片机A/D转换成数字信号,通过SDIO接口存储于SD卡。在完成样机制作和性能测试之后,采集13例因呼吸功能障碍实施机械通气患者和13例健康成年人的信号,计算15个与呼吸功能相关的参数,比较机械通气患者与健康对照组参数之间的差异,验证了呼吸功能监测仪的可靠性。结果：样机采集信号的信噪比>10 dB、共模抑制比>80 dB,样机漏电流<30μA。机械通气患者的吸气时间、呼气时间、潮气量、胸阻抗峰峰值、胸阻抗1 s变化量、膈肌电低频功率、膈肌电高频功率、高频比低频、膈肌放电面积、膈肌放电时...     

胃动力信息检测系统的设计与实现

将胃电与胃机械活动相关的胃阻抗信息作为诊断依据,建立新的、更准确的胃动力评价方法.基于阻抗法设计了获取胃动力信息的系统,通过小波变换技术分离与胃电同步的胃蠕动信息.结果表明系统通过了调试,实现设计功能,采集到了阻抗和同步胃电信号.小波变换提取的信号排除了干扰,获得了胃蠕动信息.基于阻抗技术的方法可检测胃蠕动状态,联合同步胃电分析技术为临床检测提供了新方法.     

生物电阻抗模拟解调技术的研究

生物电阻抗的测量是阻抗血流图或电阻抗断层成像的基础.目前的生物电阻抗测量是在安全的交流信号激励下,对被测目标的响应信号进行幅值或/和相位的解调得到.常用的硬件解调技术有整流滤波器、开关解调器和模拟乘法器等,这些解调器的输出级均需低通滤波器,以滤除输出信号中的激励频率或其倍频信号.低通滤波器的使用降低了测量系统的动态特性,不适于高速及多通道测量.为此,我们设计并实现了一种新的基于采样保持器的高速解调技术,该技术不需要低通滤波器,在一个信号周期中即可解调出阻抗信息,具有高速和相敏解调的特点,提高了电阻抗测量系统的动态特性.     

基于强迫振荡技术的肺功能测量系统研究

强迫振荡技术是一种通过对呼吸系统施加外部强迫振荡气体,并检测经气道后气体压力和流量变化,结合系统辨识方法来获得呼吸系统阻力特性的主动型肺功能检测技术。本文研制了强迫振荡法的肺功能测量系统,对振荡气体发生单元主要构件、压力和流量传感器选型、振荡气体激励信号的设计以及压力、流量传感信号同步数据采集等进行了深入分析,搭建了基于LabVIEW的软硬件测量系统。基于该测量系统,分析了压力和流量传感器性能,得到了系统振荡压力频响曲线,基于该频响曲线,修正了振荡气体发生单元在各频率点(4~40 Hz)的压力信号幅度。最后,使用主动模拟肺ASL5000进行了呼吸阻抗的模拟测试。测试结果表明,本系统可以正确测量呼吸系统阻抗。     

乳腺检测的高精度EIT系统的设计

目的 设计用于乳腺检测的多通道串并结合处理的高精度电阻抗断层成像数据采集系统.方法 以ADuC845为控制核心,机械开关与模拟开关相结合的办法设计并实现高精度、多模式16电极电阻抗断层成像（EIT）硬件系统,编写上位机软件平台用于数据的通讯与处理.结果 使用该系统进行了初步的成像实验,取得了较好的成像结果.结论 采用多通道高精度EIT系统进行乳腺检测是可行的,且可作为一种辅助手段应用于乳腺疾病的诊断与治疗.     

人体区域电阻抗测量的研究现状

生物电阻抗技术作为无创性人体信息检测方法，已在临床检查和监护中得到一定的应用，但为了获得良好的空间定位信息，需要提高空间分辨率，因此人体区域阻抗的测量一直是人们关心的问题。本文扼要介绍了近年人体区域阻抗测量的研究现状，涉及了电阻抗成像技术和采用保护电极法、补偿法和外加磁场法进行区域电阻抗测量的技术。     

方波激励的生物电阻抗谱自动测试系统

目的为解决多频率方波自动测量生物电阻抗谱的问题,本文设计了一个方波激励的生物电阻抗谱自动测试系统。方法将任意波形函数发生器、仪表放大器和采集卡以及PC组成电阻抗谱自动测试系统,利用PC中的Labview程序分别控制函数发生器和采集卡自动完成激励的产生和数据采集,并将采集到的数据自动保存在PC中,最后利用Matlab程序对数据进行快速傅里叶变换得到阻抗谱。首先对阻抗网络模型进行阻抗谱的仿真,将仿真得到的阻抗谱和理论计算得到的阻抗谱对比;再分别使用此系统和阻抗分析仪对阻抗网络模型进行阻抗测量,将测试得到的阻抗谱进行曲线拟合得到元件值,根据元件值比较测试误差。最后,使用方波激励和稳态正弦激励对酵母细胞悬浮液进行阻抗测量,根据酵母细胞悬浮液的阻抗谱计算介电谱,将得到的介电谱和参考文献中的介电谱作比较,并比较两种激励的测量时间。结果仿真得到的阻抗谱和理论计算得到的阻抗谱一致,验证了方波激励的可行性。测试系统对阻抗网络模型的测试结果和阻抗分析仪的相比误差小于10%,验证了测试系统的正确性。使用方波激励和稳态正弦激励测试酵母细胞悬浮液的阻抗谱,转换成介电谱后,发现其变化规律和参考文献所得结果相符。在100Hz^2MHz的测试范围内,方波激励的测量时间为0.9s,稳态正弦激励的测试时间为1.7s,方波激励的测试速度快。结论本文设计的方波激励的生物电阻抗谱自动测试系统具有自动测试生物阻抗谱的能力,由于使用方波激励,可以兼顾速度和信噪比的要求,实现了计算机控制,可根据实际情况调整激励信号的参数,具有很强的灵活性和可扩展性。     

家兔脑组织复电阻抗频率特性及其等效电路模型

目的：研究大脑组织的复电阻抗频率特性,分析缺血对大脑组织复电阻抗频率特性的影响,构建大脑组织的复电阻抗等效电路模型。方法：利用频响分析仪(1255B,英国Solartron公司),二电极测量法,对12只家兔正常、缺血状态大脑组织复电阻抗频率特性进行离体测量,脑缺血方法采用的是颈总动脉结扎法,等效电路模型分析采用阻抗分析软件(Zplot 2．1,英国Solartron公司),还经过脑组织病理学常规染色(HE染色)对脑缺血进行了验证。结果：在缺血脑损伤发生后,脑组织复电阻抗实部、虚部均明显增大,电阻率变化率受频率影响较小,但脑组织复电阻抗虚部频率特性未呈现出单峰走势,经软件分析得到了脑组织的复电阻抗等效电路模型。讨论：脑组织复电阻抗实部、虚部和电阻率变化率均可以作为成像变量;其复电阻抗等效电路模型显示整体脑组织的等效电路模型构成比较复杂,并非传统的生物组织三元件等效电路模型,在进一步的研究中应设法对各组织分别进行测量。     

颅内出血动态过程的电阻抗成像仿真研究

基于等位线反投影算法的动态电阻抗断层成像技术具有对目标定位准确，成像速度快，有一定的分辨率等优点。将该技术应用于颅内出血疾病的实时监测，及时反映颅内出血的变化情况，这在医学上有着重要意义。作为该技术应用于颅内出血实时监测的基础研究，本研究利用等位线反投影算法，仿真了动态电阻抗断层成像技术应用于颅内出血疾病实时监测过程。研究结果表明，动态电阻抗断层成像等位线反投影算法重建的图像可以反映颅内出血的变化情况，能够应用于颅内出血动态过程监护。     

Variability of thoracic impedance cardiograms in man

The variability of thoracic impedance cardiogram signals was studied in a normal population with the objective of determining the effect of different respiratory manoeuvres and the optimal criteria for acquisition of this type of physiological signal. The variability of the first derivative of the thoracic impedance signal (dZ/dt) was determined at each 5ms intervals along the signal as the ensemble confidence limits of 3% and 97% around the coherent average. The results obtained indicate that: (a) signal variability is minimum during respiratory apnea (p<0.05) as compared with apneusis or normal respiration, (b) signal patterns are different during apnea and apneusis, and (c) during normal respiration the cardiac component of the thoracic impedance signal can be extracted from the respiratory noise by coherent average yielding a signal with the same pattern obtained during apnea.     

生物电阻抗脑功能成像研究现状

生物电阻抗成像技术在脑功能和脑疾病检测与监护中具有潜在的应用价值,并且具有无创伤、功能性、价格低、操作简便等优点,是目前生物医学工程的研究热点。本文主要介绍了生物电阻抗成像技术在脑功能和脑疾病成像的研究现状,并着重讨论了EIT(electrical impedance tomography,生物电阻抗断层成像)、MIT(magnetic induction tomography,磁感应电阻抗成像)、MREIT(magnetic resonanceelectrical impedance tomography,磁共振电阻抗成像)、MAT-MI(magnetoacoustic tomography with magneticinduction,磁感应磁声成像)技术在成像过程中的区别及今后有待近一步解决的理论与技术难题。     

Surface mapping of thoracic impedance cardiograms

A method is desbribed for mapping the electrical impedance cardiac signal on the anterior thoracic surface in man. A sinusoidal current was injected through electrodes placed around the neck and lower abdomen and voltage differences were measured with a single exploratory electrode at 30 well defined position on the thorax and upper abdomen. The expected interbeat variability was minimised by digital processing. Different pattern of dZ/dt, the first derivative of the cardiac impedance change were obtained at different points on the thoracic showing the additional information and discrimination provided by impedance surface mapping. The results of this work suggest that classical impedance cardiography detects mainly blood flow changes in the large upper thoracic vessels of the clavicular region. With the present method it is possible to visualise the effect of changes in heart volume and shape on the local impedance distribution and the spreading of blood flow related impedance changes across the thoracic and upper abdominal surfaces.     

Skin impedance measurements using simple and compound electrodes

We have studied the effect of the electrode configuration on the measurement of body impedance and found that the electrode configuration greatly affects the impedance measurement using the four-electrode method. We studied the characteristics of the compound electrode and found that the compound electrode provides the four-electrode method in a compact form. A new method of measuring the skin impedance using simple electrodes at low frequencies was developed. At high frequencies where the effect of internal tissue impedance is not negligible, we used the compensation method using compound electrodes, because they measure the voltage right under the skin. At 50 kHz, we measured the real part of the skin impedance of less than 80 Ω on the thorax. We propose a simple instrument which can measure accurate skin impedance at various frequencies.     

一个基于物理模型的生物电阻抗断层成像系统的研究

电阻抗断层成像(electrical impedance tomography,EIT)是以目标体内电阻抗的分布或变化为成像对象的一种新型成像技术.它具有简便、无创、造价较低的优势,并具有功能成像及动态图像监护的优点.我们设计了基于物理模型的EIT系统,该系统由硬件系统和软件系统组成.硬件系统由32电极、物理模型、恒流驱动模块、信号检测模块、数据采集模块、驱动及测量模式设置模块、多组电源模块以及计算机等组成.我们主要在图像重构模式和算法方面进行了研究,实现了等位线反投影动态重构算法法并提出了广义逆动态重构算法.应用该系统在物理模型上得到了较好的结果.     

基于生物电阻抗法的人体成分测量系统的研究与评价

目的：本文探讨了生物电阻抗测量系统对人体成分的测量效果与适用性。从而为测量人体成分时选择合适的测量系统提供了技术支持与理论依据。方法：对生物电阻抗测量系统进行了深人的研究与评价,剖析总结了生物电阻抗法测量系统存在的问题,并对生物电阻抗法测量人体成分的影响因素进行了归纳与总结,最后对生物电阻抗法测量人体成分的未来发展进行了展望。结果：生物电阻抗法测量系统经历了从单频率全身测量系统到多频率人体分段电阻抗测量系统的发展过程,测量系统本身所具有的特性及外界因素都会对整个测量系统有一定干扰,所以针对不同的测量需要选择合适的测量系统与测量方案可以最大限度的减少干扰。结论：生物电阻抗法是测量人体成分的理想方法,生物电阻抗法测量系统的选择是人体成分测量的关键。随着研究推进,将会出现适用于人体局部的电阻抗测量系统。     

Quantitative electrical-impedance plethysmography for pulmonary oedema

A simple expression is given for the estimation of transthoracic electrical impedance directly from externally measured dimensions of the thorax of a human subject. Clinically, the abnormalities due to an intrathoracic accumulation of fluid can be detected by comparing the estimated and the measured values of the impedances. A curve relating transthoracic electrical impedance and intrathoracic fluid volume is obtained by means of a computer program. The curve can be used for assessing the pulmonary oedema fluid quantitatively. The validity of the expression has been experimentally confirmed in 103 normal human subjects of various age groups, builds and of both sexes.