Ag／AgCl粉末电极和镀层电极在脑部EIT测量中的比较研究

目的：针对一种新型的医用Ag／AgCl粉末电极和传统的医用Ag／AgCl镀层电极，比较两者在脑部电阻抗断层成像（Electrical Impedance Tomography，EIT）测量中的性能差异。方法：基于自行开发的EIT系统，分别利用Ag／AgCl粉末电极和镀层电极，分别对物理模型和人体对象进行脑部电阻抗断层成像测量，并且通过提出的两个指标（高频信噪比和低频信噪比）及接触阻抗来评价电极系统的特性。结果：相对于Ag／AgCl镀层电极，Ag／AgCl粉末电极具有更好的抗噪性和稳定性。结论：Ag／AgCl粉末电极能更有效地满足脑部EIT监护的要求。     

适用于脑卒中筛查的电阻抗成像电极的比较研究

目的：针对新型的电阻抗断层成像技术（electricalimpedancetomography,EIT）应用于脑卒中筛查时没有合适的脑部阻抗检测电极的难题．比较当前常用的3种脑电电极——杯状电极、管式电极和桥式电极,研究它们在EIT筛查脑卒中的可用性。方法：分别使用2电极法和16电极法对6名不同被试者的前臂和头部进行阻抗测量,从接触阻抗、一致性、信噪比、配置时间4个方面对电极性能进行评估。结果：桥式电极的综合性能较好,它具有最低的接触阻抗（（330±6）Ω）、最好的一致性（0．97±0．02）、最高的信噪比（（63±1）dB）和最短的配置时间（（411±37）s）。结论：进一步优化电极并建立电极外围支撑系统后,桥式电极有望被广泛用于脑卒中的EIT筛查技术中。     

人颅脑模型内阻抗扰动的电阻抗断层成像测量敏感性研究

目的：研究EIT技术对颅内不同区域病变的敏感性。方法：建立一个可相对准确地模拟脑部电阻率分布及其变化的物理模型,并通过实际的数据测量、图像重构与数值分析的方法,研究EIT技术对于颅内不同位置处的弱电阻率扰动的检测敏感程度。结果：当电极系统与扰动处于同一平面时,可以获得较好的敏感性;而选择模型的中间层电极进行EIT数据采集时,可以保证对模型内各位置处的扰动检测效果。结论：通过合理的电极位置选择,EIT技术可以实现颅内病变的准确检测。     

电阻抗成像临床应用研究

电阻抗断层成像技术(EIT)是医学成像技术的一个新方向,具有无创、便携、廉价、操作简单、功能信息丰富等特点,是当今生物医学工程学的重要研究课题之一。本文介绍国外研究小组在EIT临床应用研究方面的一些新进展,包括区域性肺通气测量中不同兴趣区定义的比较,绝对肺电阻率测量的最佳电极位置,心搏出量监测,头部多频EIT分析和校准方法,癫痫发作期的EIT神经成像,冷冻切除组织存活性检测,以及绝对EIT与功能EIT检测肺部积气和积液。     

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。     

生物电阻抗测量技术

以人体组织的阻抗特性为基础,阐明了简化模型,血液电阻率,细胞膜容抗以及呼吸干扰等对血流图测量准确性和重复性的影响;比较了采用全身测量、分段测量和多频率方法行人体成分分析(BIA)测量时的优缺点;提出采用阻抗测量建立有效的胃动力学评价方法;展现了代表生物阻抗测量技术发展方向的电阻抗断层成像技术(EIT)的诱人应用前景.     

开放式电阻抗断层成像测量系统设计与成像试验研究

目的：研制一种基于开放式电阻成像的高精度测量系统，用于物理模型试验研究，为临床试验奠定基础。方法：开放式电阻抗成像（OEIT）采用固定电极阵列，克服了封闭式电阻抗成像（CETT）在应用上电极间隔不等、放置不方便等问题：测量系统采用直接数字频率合成（DDS）产生激励信号，采用FPGA与ADC实现数字相敏检波，检测出电极间的正弦电压幅值与相位．经成像算法得到试验图像。结果：该测量系统的信噪比达104dB，在300mS／m背景电导率情况下．可区分电导率分别为400mS／m和200mS／m的双目标。结论：该测量系统满足开放式电阻抗成像对测量信噪比的要求．水槽和琼脂物理模型的双目标成像试验结果表明，OEIT具有较好的分辨率和定位准确度，可以应用于区分低电导率差异的组织。     

3种直流电源在电阻抗成像应用中的性能比较研究

目的：为电阻抗成像（EIT）硬件系统选择一种较优的直流电源。方法：在电池、线性稳压电源和开关稳压电源分别供电条件下,利用频谱分析仪E4408B分析直流电源和激励源的输出频谱,根据每种电源的杂散的数目、功率水平和激励源中的干扰的数目、功率水平,来推断3种电源对测量误差的影响;同时在3种电源分别供电条件下,用EIT系统进行数据采集,求3种电源在18个激励频率下的综合信噪比（signal-to-noise-ratio,SNR）,从而判断3种电源对测量误差的影响。结果：就3种电源分别供电下的激励源中的干扰的个数和功率水平而言,电池供电下的激励源中存在6个干扰,功率高达-78.25dBm;线性稳压电源供电下的激励源中存在6个干扰,功率高达-67.11dBm;开关稳压电源供电下的激励源中存在15个干扰,功率高达-35.83dBm。电池在18个激励频率下的综合信噪比高于线性电源,线性电源高于开关电源。结论：在3种电源中,电池供电方式是EIT较优的电源选择方案。     

人体活性组织介电频谱测量系统中测量仪器的性能对比

目的：针对高精度生物组织介电特性测量需要,对比分析2种主要类型的电阻抗分析仪在生物组织介电特性测量中的性能差异,优选最佳的测量设备与方法,为进一步的研究奠定基础。方法：采用阻值在100Ω～1MΩ、容值在22pF～10nF的标准元件模拟待测生物组织样本,分别采用Solartron 1260和Agilent 4294A阻抗测量仪,使用四电极法和两电极法测量相应模型。对比测量结果的可信区间,并观察元件标准值与测量值5%误差限内所能达到的最大带宽。结果：低频段采用Solartron 1260,用四电极法的测量效果较好;而采用Agilent 4294A,基于两电极法的测量方式在高频段效果较好。结论：在给定相同测量条件下,2种仪器测量范围各有优劣,对其测量数据进行拟合后可使测量结果保持在较宽频率范围。     

电阻抗断层成像系统的非正常连接电极实时检测方法

目的:研究一种适用于电阻抗断层成像(electrical impedance tomography,EIT)系统的多电极非正常连接的实时检测方法,便于及时发现不良电极,减少因电极造成的数据损失,为EIT提供可靠的成像数据。方法:基于正常测量数据的相似性,利用采集的测量数据计算电极的相关系数并加权后循环判断,实现非正常连接电极的检测,并开展物理模型实验和人体实验验证方法的有效性。结果:物理模型实验和人体实验结果表明,该方法能准确地检测出多个脱落电极,并能够有效避免正常电极被误判为非正常连接的情况。结论:该方法是一种有效的非正常电极的实时检测方法。     

Modern evaluation of the accuracy of determination of the acid-forming function of the stomach by the method of intragastric pH-metry

Described are the results of research of how the standard location (antral region-stomach body-cardium) of the comparison electrode in the 3-electrode probe affects the clinical evaluation of the acid-forming function of the stomach (AFC) in patients with gastric and duodenal ulcer. It was found that a sufficient accuracy (+/-0.2) in measurements of basal pH of the stomach body and, consequently, in clinical evaluation of AFC for the main standard locations is ensured by pH-probes with the chlorosilver skin comparison electrode.     

Validity and accuracy of regional bioelectrical impedance devices to determine whole-body fatness

OBJECTIVE: Growing emphasis on obesity as a risk factor for chronic diseases and commercial availability of impedance devices for the at-home assessment of body fatness have stimulated the need for a critical evaluation of the validity of these instruments. This study determined the reproducibility and accuracy of two commercial impedance devices that use upper (hand-to-hand) or lower (foot-to-foot) body contact electrode placements in adults with a wide range of body fatness. METHODS: Body composition was assessed with dual x-ray absorptiometry in apparently healthy adults (62 women and 48 men) ages 21 to 60 y, with a range in body mass index of 18.6 to 40.5 kg/m2. Variability in body fatness predicted with the regional body impedance devices was determined in 10 adults on 5 consecutive d. A 50-kHz, tetrapolar bioelectrical impedance plethysmograph with surface electrode placements on the upper and lower limbs was used to determine reference regional and whole-body impedance values. RESULTS: Variability in body mass (1%) over 5 d was less than body fatness predicted with the upper (2-10%) and lower (3-5%) body devices. Regional and whole-body impedance values were different (P < 0.05) in the women, whereas upper and lower body values were lower (P < 0.05) than whole-body impedance in the men. Dual x-ray absorptiometric determinations of body fatness were similar to predictions based on models derived from physical characteristics (age, stature, body mass, and sex) but significantly different (P < 0.05) from estimates from the impedance devices, which underestimated body fatness. Bias in predictions of body fatness with the regional devices was systematically (P < 0.0001) related to body fatness. CONCLUSION: Use of regional impedance devices to assess body fatness is limited by a lack of precision and accuracy.     

电阻抗断层成像应用技术研究

电阻抗断层成像（EIT）是一种全新的医学成像和图像监护技术.提出了我国EIT应用技术研究可能面临的一些问题和建议,涉及电极性能与评价方法,数据采集与图像增强,成像算法和特征信息识别与诊断判据等.希望能对我国EIT研究的发展有所帮助.     

脑部电阻抗有限元模型的脑膜结构仿真

目的:在COMSOL软件中建立包含脑膜结构的电阻抗脑部仿真模型,探究脑膜结构对测量电位分布的影响。方法:利用一薄层结构近似代替脑膜结构,基于薄层结构切向方向的电流密度矢量分量较小、电流主要在径向传输的假设,对脑膜结构进行边界条件优化,通过计算含出血灶目标模型和含脑膜结构模型的测量电极电位值,对比脑膜结构对模型电极测量电位结果的影响程度。结果:该方法构建的模型可以用于电阻抗正问题仿真,能够降低薄层模型剖分复杂度。仿真结果表明脑膜结构对电极测量结果会产生一定影响。结论:包含脑膜结构的薄层优化脑部三维有限元模型的构建提高了脑部模型的准确性,为后续研究更加准确的脑部模型打下了基础。     

Bioimpedance means of skin condition monitoring during therapeutic and cosmetic procedures

Engineering and technological problems of bioimpedance skin surface mapping are considered. A typical design of a device based on a PIC 16F microcontroller is suggested. It includes a keyboard, LCD indicator, probing current generator with programmed frequency tuning, and units for probing current monitoring and bioimpedance measurement. The electrode matrix of the device is constructed using nanotechnology. A microcontroller-controlled multiplexor provides scanning of interelectrode impedance, which makes it possible to obtain the impedance image of the skin surface under the electrode matrix. The microcontroller controls the probing signal generator frequency and allows layer-by-layer images of skin under the electrode matrix to be obtained. This makes it possible to use reconstruction tomography methods for analysis and monitoring of the skin condition during therapeutic and cosmetic procedures.     

Quantitative evaluation of pulsatile flow in the extremities using a rheographic method

A model of a limb part represented as a multilayer cylindrical conduction section is considered. The impedance is measured by means of four electrodes, and the exact and approximate expressions for the impedance are derived. With the expressions, one can calculate the value of the pulse blood flow. Various factors affecting the measurement accuracy such as skin conditions, local depths of major vessels, and relative electrode positions are analyzed. Recommendations for the choice of the electrode spacing are given to calculate the pulse and specific blood flow depending upon dimensions of the body part under study, the accuracy being not less than the preset value.     

新型4通道单电源低功耗程控接口脑电放大器的研制

本脑电放大器针对现有同类电路缺点进行改进，采用了最新一代高性能模拟与混合信号集成电路芯片，优化了电路结构并通过精细的电路工艺措施实现了噪声电压1．9μVp-p、共模抑制比100dB、输入阻抗80MΩ、基线漂移小、单电源5V供电和工作电流小于10mA等电路指标，并实现了增益控制和滤波控制的数字化接口。1年的应用表明该放大器安全省电、体积小、结构简单、性能稳定，非常适合作为便携式智能型脑电图仪器的前端。     

扫频式电阻抗断层成像系统的研究

详细论述了扫频式电阻抗断层成像系统设计的关键技术,其中包括激励信号源、恒流源、模拟开关阵列以及信号解调等环节。设计了基于高速混合信号(ISP-FLASH)微控制器的扫频式电阻抗断层成像的数据采集系统。利用高速混合信号(ISP-FLASH)微控制器实现电极选通、数据采集以及与PC机之间的数据通信;PC机作为主控机控制下位机工作,接收测量数据,并进行图像重建。最后总结了存在的问题以及今后发展的研究方向。