人体胸腔阻抗血流图技术理论及发展

人体胸腔阻抗血流图技术理论及发展王海滨王衍文程敬之西安交通大学生物医学工程系（７１０００１）利用电生物阻抗技术检测人体器官的活动与功能状况已成为近年来临床医学无创伤检测方法研究的一个重要方面。电阻抗图是一种无创伤电测量法，和心电图、脑电图、肌电图不同...     

0.1 MHz～100 MHz大鼠血液细胞的介电响应

目的：确立正常大鼠血液细胞对0．1MHz-100MHz交流电场的介电响应的数据特征。材料与方法：取10只雄性Sprague-Dawley大鼠全血，利用Agilent4294A阻抗分析仪测量了26个全血细胞悬浮液样本的交流阻抗，通过频域介电谱和Cole-Cole图的数据分析，确立了正常大鼠血液细胞对交流电场的介电响应的数据特征。结果：在0．1MHz-100MHz频率范围内，大鼠血液细胞的介电常数和电导率具有电场频率的依赖关系，主要表现在具有两个中心特征频率的介电弛豫：第一介电弛豫约发生在fc1=2MHz，第二介电弛豫约产生在fc2=3MHz。结论：交流阻抗技术可以观察血液细胞的介电响应特性。     

电阻抗谱评价模拟失重对大鼠血液电特性的影响

在频率为104～108 Hz范围,采用Agilent 4294A阻抗分析仪测量大鼠血液交流阻抗,通过电阻抗谱、Bode图、Nyquist图和Nichols图的数据分析,观察60d模拟失重(SWL)对大鼠血液电阻抗频谱特性的影响。结果表明:(1)大鼠血液电阻抗降低,主要表现在复阻抗实部(Z′0和Z′∞)、电阻抗幅模值(|Z*|0和|Z*|∞)、阻抗驰豫幅度(ΔZ′、Δ|Z*|)和低频阻抗幅模值对数(Log|Z*|0)较对照(CON)组均降低;(2)大鼠血液电阻抗谱的特征频率和相位角增加,主要表现在特征频率(fC1、fC2)和相位角[θP(degree)、θP(radian)]较CON组增加。提示模拟失重引起血液电阻率降低,导电性能增加。     

3D-EIT图像重建的研究进展

本回顾了三维医学电阻抗成像(3D-EIT)图像重建技术近年来的研究进展，介绍了几个新的有效的成像模型，并指出了该项研究目前存在的主要问题。     

电阻抗断层成像技术应用于脑血肿实时监测的仿真研究

电阻抗断层成像技术用于脑血肿的实时监测是发展医学成像技术的有意义的尝试。利用数值计算方法重建目标场域内部电导率的分布是电磁场数值计算科学在生物医学工程学领域的应用。文章介绍了作者在电阻抗断层成像技术重建算法领域所作的部分工作，包括拟牛顿法、Bulirsch—Stoer外推法。同时，用仿真计算结果模拟了该技术用于脑血肿实时监测的全过程。     

磁共振电阻抗成像方法的研究进展

磁共振电阻抗成像方法是传统电阻抗成像和磁共振成像的结合，是一种新的电阻抗成像方法。按照电阻抗测量激励器与接收器的不同，可将其划分为接触式和非接触式两种。应用磁共振电阻抗成像方法可以获得高分辨率、高精度的电阻抗图像，对临床辅助诊断具有重要意义。对磁共振电阻抗成像方法的两种形式及其发展前景给予综述。     

人颅骨电阻抗频率特性及其与解剖结构关系研究

在电阻抗断层成像(EIT)技术应用于脑部成像的研究中，颅骨的电阻抗对驱动电流的屏蔽效应非常严重，严重影响了成像效果(特别是中心区域)。本研究采用离体人颅骨，二电极法，用频响分析仪(Solartron 1255B)经电阻抗接口(Solartron 1294)，在0．1Hz～1MHz频率范围内进行测量，描记出颅骨电阻抗频响特性曲线，初步观察了颅骨电阻抗随时间变化的趋势，研究了颅骨解剖结构同其电阻抗之间的关系。结果表明：颅骨电阻抗幅值随时间明显增大；其特征频率应在10KHz附近，颅骨组织的解剖结构对颅骨电阻抗有重要的影响，含有板障层的厚颅骨由于颅骨内、外板中富含毛细血管的原因，其电阻抗较不含板障层的薄颅骨电阻抗小。本研究结果为解决颅骨高阻抗的屏蔽效应问题提供了可能的参考和依据。     

胸腔心阻抗血流图波形成因的研究现状

从心阻抗血流图波形成因的早期研究与近期研究两方面综述了目前胸腔心阻抗血流图成因的同状，指出修正Ｋｕｂｉｃｅｋ理论及其物理模型，精确ＳＶ的计算公式的可行综合是在阻抗容积图电场理论的指导下，将有限元建模技术应用于该研究领域。     

微分进化算法在头部电阻抗成像中的应用

电阻抗成像（EIT）技术是一种功能成像技术，它向未知目标注入（安全）电流，通过测得目标边界的电位来估计它内部的阻抗分布情况。电阻抗成像是一个严重病态的非线性逆问题。本研究应用微分进化算法进行电阻抗成像，并将其用于二维真实头模型的阻抗重建中。仿真结果显示，作为一种简单、鲁棒的算法，微分进化算法在EIT成像中具有优越的性能。     

开放式电阻抗成像基本原理和仿真实验研究

电阻抗成像技术作为一种新兴的功能性医学成像技术具有广阔的应用前景。除了成像的空间分辨率不高之外,当前研究中普遍针对封闭场域成像的模式也是电阻抗成像技术推广到临床应用的一个不可忽视的障碍。在分析封闭式电阻抗成像临床应用局限性的基础上,提出了开放式电阻抗成像的思想,依据这一思想构建的开放式电阻抗成像系统能对局部浅层的生物组织给出有价值的电阻抗分布信息。给出了开放式电阻抗成像电磁场边值问题的数学模型,提出了边界约束问题的处理方法,并进行了初步的仿真和实验研究。结果表明,当目标位于体表下较浅部位时,成像具有较好的分辨率和定位准确度。     

正常人血小板介电谱的实验研究

在100KHz～110MHz范围内,测量人血小板的介电谱,分析了人血小板对交流电场的介电响应的数据特征。利用频域阻抗技术首次测量了正常人血小板交流阻抗,绘制血小板的介电常数和电导率与电场频率的关系曲线。建立了人血小板的介电谱和Cole-Cole图,明确了人血小板的介电频响的数据特征。在射频电场中,人血小板的介电常数和电导率具有频率依赖性,血小板介电谱具有两个特征频率:第一特征频率fC1为6.66MHz,第二特征频率fC2为9.81MHz。     

基于EIT技术颅内电阻抗特性分析

电阻抗断层成像技术（EIT）是一种基于生物组织电学特性的成像技术。本研究基于EIT技术对二维四层同心圆头模型和基于MRI图片构造的脑电二维真实头模型的电阻抗特性进行了分析，给出了头部组织电导率参数变化对求解区域场内及头皮表面电位分布的影响，得出了有实际意义的结论，为实现颅内EIT逆问题求解和阻抗成像及脑内电特性的深入研究奠定了基础。     

人颅骨电阻抗频率特性

在EIT技术应用于脑部成像的研究中，颅骨的电阻抗频率特性，对驱动电流频率的选择有着重要的参考价值。本文采用离体人颅骨，二电极法，用频响分析仪（Solartron 1255B)经电阻抗接口（Solartron1294)，在0-1MHz频率范围内进行测量，描记出颅骨电阻抗频响特性曲线，并观察随时间变化的趋势，结果表明，颅骨电阻抗幅值随时间明显增大，可达200K/2h；其特征频率应在10KHz附近。     

胸部体表导纳变化与胸腔中血管导纳变化的关系

目的：探讨胸部体表导纳变化与胸腔中血管导纳变化的关系。方法：根据导纳与阻抗互为倒数的关系，导出胸部体表导纳变化公式，并用模型实验证明。结果：单根血管在胸部体表引起的导纳变化与血管本身的导纳变化和基础导纳的比值成正比，与血管的长度和胸部体表两检测电极之间的基础导纳成正比，与血管到两检测电极连线的距离成反比；多根血管在胸部体表共同引起的导纳变化等于各血管单独在胸部体表产生的导纳变化的代数和，即在电导纳图测量中导纳变化遵从标量迭加原理。结论：本文结果可为心导纳图的波形重建奠定理论基础。     

微创电外科用高频电刀输出目标阻抗检测系统

目的 血管闭合微创外科手术中,需要精确控制高频能量发生器的输出功率.根据血管阻抗变化调节高频能量发生器输出功率是提高血管闭合成功率的有效手段.为实现血管闭合过程中血管阻抗的检测,需要测量输出电压和血管闭合回路中的输出电流,为此本文开发了一套基于LabVIEW的阻抗检测系统.方法 系统包括硬件隔离调理电路、基于DAQ卡和LabVIEW的数据采集与处理系统.最后利用已知阻抗的无感功率电阻验证该系统性能.结果 实验表明该检测系统可以准确地检测高频电流回路中的阻抗.结论 该阻抗检测系统可以用于微创电外科高频电刀的能量控制模块中.     

人肺鳞癌细胞电阻抗谱测量实验研究

在1 kHz～100 MHz范围内,采用Agilent 4294A精密阻抗分析仪,测量人肺鳞癌SK MES 1细胞悬浮液的电阻抗,通过电阻抗频谱图和Nyquist图的分析,提取肺癌细胞电阻抗频谱的特征参数,并与人正常肺上皮BEAS 2B细胞进行比较。结果显示：肺癌细胞与正常人肺细胞悬浮液的电阻抗谱存在着较显著的差异;肺鳞癌细胞的电阻抗实部增量最大值（ΔZmax）和电阻抗虚部峰值（Z″P）与细胞体积分数（Φ）呈线性关系;肺鳞癌细胞悬浮液阻抗谱的特征频率(fc)低于正常人肺细胞的54.72%（P<0.001）,并且不受细胞体积分数的影响。这表明,细胞悬浮液阻抗谱特征频率可以用于区分肺鳞癌细胞和正常人肺细胞,可为肺鳞癌细胞的鉴定与分型提供电生理指标。     

心肺阻抗血流图对胸闷病人的诊断价值

目的：了解心肺阻抗血流图对胸闷病人的诊断价值。材料与方法：分析了101例以胸闷为唯一主述并以心电图及胸片检查均为阴性的病人的心肺阻抗血流图，并与60例正常人的心肺阻抗血流图相比较，结果：有胸闷者的心肺阻抗血流图的异常率明显高于正常组，尤以甲亢，甲减，右心射血功能减退，肺动脉高压，左心射血功能减退表现居多，其中部分经治疗后临床症状和心肺阻抗血流图的变化以及其他有关检查均明显好转，结论：作为一种无创检查，心肺阻抗血流图对胸闷病人的早期诊断及对疾病的发展及治疗效果的判断也提供着一定的指导作用。     

3D-EIT图像重建的研究进展

本文回顾了三维医学电阻抗成像(3D-EIT)图像重建技术近年来的研究进展,介绍了几个新的有效的成像模型,并指出了该项研究目前存在的主要问题.     

基于遗传算法的电阻抗图像重建

电阻抗图像重建是一个严重病态的非态线性的逆问题， Newton-Raphson迭代算法是目前理论上最为完善的静态电阻抗图像重建算法，它是一种基于最小化目标函数的搜索算法，在实际阻抗图像重建过程中对噪声非常敏感，即使使用正则化技术其稳定性和图像重建精度仍较差，本文提出一种基于遗传算法的图像重建新方法。实验结果表明这种方法具有较强的抗噪能力，其重建的静态电阻抗图像精度和空间分辨率都大大好于改进的Newton-Raphson重建算法。     

用心阻抗血流图电阻公式分析各参量变化对基础阻抗的影响

本文是我们建立一种心阻抗血流图新理论的系列研究之四。本文根据文献［１］所得出的心阻抗血流图新理论和电阻新公式，通过计算机数值计算，给出了基础阻抗与各参量变化的关系，并分析了有关计算结果。