基于主成分分析的不受睡眠姿势影响的呼吸容积动态监测方法

目的探究基于主成分分析(PCA)的不受睡眠姿势影响的呼吸容积动态监测方法。方法利用2014年6月采集到的10名健康男性大学生平静呼吸时在仰卧、左侧卧和右侧卧位下的呼吸流速(PNT)信号及胸腔阻抗(IPTH)、左肺阻抗(IPL)和右肺阻抗(IPR)信号,通过对PNT信号进行积分运算得到呼吸容积(VPNT)信号作为金标准,使用基于PCA的数据融合算法从左肺和右肺的呼吸信号中获取融合的容积信号(VIPLR)。结果VIPLR与VPNT的相关系数(r)高达0.9501,且与经典的胸腔阻抗容积(VIPTH)比较,容积平均绝对误差(MAE)下降了25%。结论基于PCA的睡眠呼吸容积评估方法是一种可信度较高的睡眠呼吸容积动态监测新方法,能够最大限度地克服睡眠姿势变换对监测结果的影响。     

纳米金型压电石英DNA传感器的电化学阻抗谱研究

目的采用电化学阻抗谱法表征所构建的纳米金型压电石英DNA传感器。方法采用构建的三电极系统,分别于空白石英晶振、探针固定后、6-巯基己醇封闭后、靶序列杂交后交流阻抗谱、纳米金磁微粒信号放大后对石英晶振表面进行交流阻抗谱分析,同时观察传感器的频率响应情况。结果进行纳米金磁微粒信号放大后,频率变化值为(127.5±6.8)Hz,与靶序列杂交、阴性对照和空白对照频率变化值差异有统计学意义(P0.01),构建的三电极系统可成功检测石英晶振表面电化学变化,并且在检测过程中的各步骤,电子转移阻抗Ret均发生了明显增加(P0.01),压电频率变化趋势与电化学阻抗变化趋势一致。结论电化学阻抗谱法可无损性地分析晶振表面膜层变化,验证了建立的压电石英DNA传感器检测方法和纳米金信号放大方法的真实性和有效性。     

基于DDS芯片的多频阻抗激励源的设计

目的：设计一个采用直接数字合成技术的电流模式多频阻抗激励源。方法：作者设计了基于DDS芯片AD9850的波形发生单元和基于AD844的电压电流转换单元的阻抗激励源系统。并对其各项性能进行了测试。结果：激励源的频率分辨率高，频率设置方便，VI电压电流转换性能较好，信号质量较高。结论：基于AD9850芯片的激励源适用于阻抗测量的实验系统和扫频模式的多频阻抗系统。     

电阻抗成像胃动力功能检测的初步研究

目的 :在电阻抗断层成像(electrical impedance tomography,EIT)胃排空检测的同时,提取图像数据信息计算胃动节律,完善EIT胃动力功能检测的方法研究。方法:选择无胃动力异常的青年男性作为被试对象,测试前空腹10 h,以第1 s空腹图像数据作为参考图像,饮用250 ml纯净水后依次进行每3 min 1次的图像信息采集。根据图像结果,选取胃部电特性变化兴趣区域,连续记录该区域的相对阻抗变化率信息,描记胃排空曲线,进行小波变化,提取胃动节律。结果:根据图像处理结果计算半排空时间约为6 min,全排空时间约为22 min,提取2 min的相对阻抗变化率原始信号进行功率谱分析可提取出频率为0.31 Hz的呼吸节律和频率为0.052 Hz的胃动节律,对原始信号进行小波变化处理后呼吸干扰消失,只剩下频率为0.052 Hz的胃动节律信号。结论:采用EIT方法根据消化过程中的胃阻抗特性及其变化,可以有效地提取反映胃容积(胃排空)和胃运动(胃的收缩和蠕动)状况的信息,其变化规律与胃动力学状况相对应,相关性强。     

兔脑急性出血对脑阻抗影响初步实验研究

目的:研究家兔脑急性出血时脑阻抗的定性变化及频率特性。方法:采用第四军医大学医学电子工程教研室研制的阻抗监护系统,用自体血注入法建立兔脑实质出血模型后对7只家兔进行脑阻抗监测。结果:出血初期,阻抗实部明显下降,虚部变化不明显,但随时间推移,脑阻抗实部、虚部绝对值均明显升高。对兔脑阻抗出血前后数据进行配对t检验,具有显著性差异(P<0.001),有统计学意义。在150s时阻抗实部、虚部、模变化率绝对值随频率升高而升高;900s时,在20kHz频率点,阻抗模变化率绝对值最大(|-3.12%|)。结论:采用电阻抗技术对脑急性出血进行监测是可行的,采用不同的测量频率会得到不同的脑部电阻抗变化量,阻抗最大变化率频率点随时间推移向低频转移。随着时间推移,脑急性出血后阻抗实部、虚部和模变化率的频谱特性在变化中,这意味着以往单一频率的监测并不能全面反映脑急性出血后的阻抗变化信息。     

兔脑缺氧对脑阻抗影响的实验研究

目的：研究家兔脑缺氧时脑阻抗的定性变化,并优选最佳的电阻抗测量频率特性。方法：采用第四军医大学医学电子工程教研室研制的阻抗监护仪,将激励电流的幅度设为1．25mA,频率分别设为1、5、10、50、100和150kHZ,对兔短时缺氧和恢复供氧过程的脑部电阻抗变化过程进行监测。结果：兔脑短时缺氧过程中,脑阻抗明显升高,恢复供氧后．阻抗恢复初始状态。相同实验条件、不同激励频率的测量结果表明：在5kHz频率点,这一过程的阻抗值变化率最大（1．7％）,具有显著性差异（P〈0．001）,有统计学意义。结论：采用电阻抗成像技术对脑缺氧进行监测是可行的,同时采用不同的测量频率会得到不同的脑部电阻抗变化量,在所选测量频率点中．5kHZ时可以获得最高的脑缺氧灵敏度。     

强迫振荡法测定呼吸系统通气功能

五十年代以来,国外许多学者纷纷投入呼吸系统阻抗的测定和研究工作。DuBois(1956)最先提出了用强迫正弦振荡法测定呼吸系统阻抗,即通过对呼吸系统施加一定频率(1～10Hz)的振荡压力信号,从而获得各频率的呼吸阻抗。因这种方法具有非侵入性且不要求受试者作特殊配合等特点,引起了广泛的兴趣和关注,许多学者对此法进行     

应用脉冲振荡法（IOS）测定大学生肺功能的研究

目的：为能全面反映呼吸生理和呼吸动力学特征，提供较通气功能更多的有用信息。方法：应用脉冲振荡法（im-pulseoscillometry，IOS），测定100名健康大学生5～35Hz频率下的呼吸阻抗值后，测定常规通气肺功能，其中23名男性大学生进行IOS重复试验。结果：呼吸阻抗（Zrs）＜0．5kPa／L·s-1，响应频率（Fre）10Hz左右，除R35外，5～25Hz频率下呼吸道粘性阻力R值均小于预计值的150％，预计R值与实测值间差异无显著性（P＞0．05），预计X值与实测X值间差异显著（P＜0．01）。以频率F为自变量，R与X分别为因变量作相关分析显示，R值不随振荡频率而变化，X值随振荡频率而轻度增高。阻抗微分均值图显示阻力和电抗均无流速依赖性和容积依赖性，但Resistance图显示频谱对阻力的流速有一定影响。结论：健康大学生IOS呼吸道粘性阻力参数基本正常，IOS技术重复性良好，反映弹性阻力和惯性阻力的X变化及频谱对阻力流速的影响，而常规肺功能正常。可认为IOS较适合于大学生健康普查。比传统肺功能可以较早地发现与吸烟有关的COPD潜在病变─—轻度周边阻塞。     

电阻抗测量技术对兔脑急性缺血监测初步实验研究

目的：研究家兔脑急性缺血时脑阻抗的定性变化及频率特性。方法：采用第四军医大学医学电子工程教研室研制的阻抗监护系统（激励电流1 mA,激励频率：100、200、400、600、800 Hz和1、2、4、6、8、10、20、40、60、80、100、180 kHz,采用四电极法）,用双侧颈总动脉阻断法建立兔脑缺血模型后对9只家兔进行脑阻抗监测。结果：兔脑缺血后,脑阻抗实部、虚部绝对值均明显升高。对兔脑阻抗缺血前后数据进行配对t检验,具有显著性差异（P〈0.001）。缺血150 s时,在8 Hz频率点,阻抗变化率最大,实部1.36%,模1.38%;900 s时,在6 kHz频率点,阻抗变化率最大,实部15.5%,模15.4%。结论：采用电阻抗技术对脑缺血进行监测是可行的。采用不同的测量频率会得到不同的脑部电阻抗变化量。阻抗最大变化率频率点随时间从8 kHz向6 kHz转移。脑急性缺血后阻抗实部、虚部和模变化率的频谱特性随着时间变化而变化,以往单一频率的监测并不能全面反映脑急性缺血后的阻抗变化信息。     

运动对人体生物电阻抗特性的影响

目的：研究训练过程中人体生物电阻抗信号的变化,进而通过应用生物电阻抗技术来评估和监测训练。方法：在训练过程中不断检测受试者的生物电阻抗数据,总结训练过程中生物电阻抗信号的变化规律。结果：运动可以明显地改变人体生物电阻抗频谱的某些参数。结论：运动过程中人体生物电阻抗频谱参数的改变可以用来预测人体成分的改变和水分的丢失,进而对训练过程做出评估或者监测。     

生物电阻抗技术在肝病病人人体成分测量中的应用

该文介绍了生物电阻抗技术在肝病中应用的现状,重点介绍了多频节段电阻抗技术的应用.多频节段电阻抗技术可以克服因水肿、腹水而造成的体重对人体组成结果的影响,还可能判定腹水量.相比单频电阻抗技术,其在肝病病人中可能存在较好的应用前景,有助于客观地评价肝病病人的营养状况及能量代谢,但仍需临床进一步研究.     

基于FPGA实现的用于生物电阻抗成像的多频信号源

目的:为满足电阻抗多频成像的要求,鉴于现有信号源的不足,研制集成度高、信噪比高的多频信号源。方法:根据数字频率合成理论,基于FPGA实现了多频信号源的核心部分。结果:所实现的信号源具有4种频率输出模式,最多可同时输出4种频率,输出频率范围为1.9～341.8kH z,信噪比一般在-90dB左右。结论:基于FPGA实现的多频信号源可灵活控制输出频率,指标满足电阻抗多频成像的要求。     

Effect of Intravenous Infusion Solutions on Bioelectrical Impedance Spectroscopy

Background: Bioelectrical impedance (BIA) is often used to measure body fluid spaces and thereby body composition. However, in acute animal studies, we found that impedance was driven by the saline content of intravenous (IV) fluids and not by the volume. The aim of the study was to investigate the effect of 3 different fluids acutely administered on the change in impedance, specifically resistance (R). Materials and Methods: Nine healthy adults participated in 3 treatment (0.9% saline, 5% dextrose, and a mixture of 0.3% saline + 3.3% dextrose) experiments on nonconsecutive days. They all received 1 L of one of the treatments intravenously over a 1‐hour period. Repeated BIA measurements were performed prior to IV infusion and then every 5 minutes for the 1‐hour infusion period, plus 3 more measurements up to 15 minutes after the completion of the infusion. Results: The change in R in the 0.9% saline infusion experiment was significantly lower than that of the glucose and mixture treatment (P < .001). Conclusion: Bioelectrical impedance spectroscopy and BIA measure salt rather than the volume changes over the infusion period. Hence, in patients receiving IV fluids, BIA of any kind (single frequency or multifrequency) cannot be used to measure body fluid spaces or body composition.     

血液阻抗的测量与研究

某些疾病或亚健康状态可能会引起血液红细胞膜性质的改变，而这种改变又会影响到血液的阻抗变化。通过对血液阻抗的测量，发现血液阻抗随频率变化的斜率与血沉有一定的相关性。     

多频生物电阻抗高精度模拟解调技术的研究

在多频生物电阻抗模拟解调技术中,针对正交解调中需要预先测量或定标参考信号的幅值,从而引入额外测量误差的问题,提出了基于3路模拟乘法器和低通滤波器的幅值和相位独立解调法。该方法采用2路正交输出求取相位,用1路单独求取幅值。其优点是不需要对参考信号的幅值进行精确测量或定标,只要满足正交解调中的参考信号在相同频率下幅值相等即可,在高精度、多频生物电阻抗测量中具有较好的应用前景。     

基于复杂可编程逻辑器件的电阻抗断层成像信号源

目的研制用于电阻抗断层成像系统的信号源,提高现有系统的高频特性,同时降低其噪声水平。方法采用复杂可编程逻辑器件代替原信号源中所有的通用数字集成器件。结果所建立的信号源可在高达60MHz的时钟信号下正常工作,从而保证系统可产生0～117kHz的单频信号。输出的毛刺也被有效地降到4mVp-p以下。结论采用复杂可编程逻辑器件替代通用数字集成器件,可提高系统的高频率特性,并提高信号源的信噪比。     

家猪骨与软组织电阻抗特性研究

目的对离体家猪标本进行电阻抗测量,为使用生物电阻抗测量法区分不同的组织提供实践依据。方法在5Hz-13MHz频段内,分别对家猪的脊柱皮质骨、松质骨以及周围软组织等三种组织进行阻抗值和相位角的测量,分析其频谱特性。结果在5kHz-1MHz频段内,家猪的这三种组织的阻抗值变化较小,组织间的阻抗差值较为恒定。在整个频段内,皮质骨与松质骨相位角的变化趋势呈高相似性（p=0.988）,而与软组织相位角的变化趋势存在非常明显的差异性（p=0.000）。结论 10-200kHz频段是可以用来很好地区分家猪的这三种组织,是运用生物电阻抗技术进行组织定位的合适频段。     

用于电磁感应阻抗测量的高精度鉴相器

根据反馈原理,采用乘法器设计和实现了一个用于电磁感应阻抗测量的高精度鉴相器。当激励频率为 50KHz时,鉴相器的相位灵敏度△Vq/△φ=11．46V/rad;输出端噪声的标准差 STD(△φ[rad])=1．42×10-4rad;输出端的信噪比 SNR＝41．842dB;系统响应时间为 3s。