生物电阻抗技术与人体功能信息

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生物电阻抗法测量原理

生物电阻抗法测量原理

生物电阻抗法测量原理生物电阻抗法(Bioimpedance Analysis, BIA)是一种常用于测量人体组织中电流通过程度的方法,通过测量电阻和导电率的变化,可以获取到人体组织的生物电阻抗参数。

本文将介绍生物电阻抗法的测量原理及其应用。

一、生物电阻抗法的原理生物电阻抗法基于组织的生物电导,通过测量在人体组织中通过的微弱电流,来估计组织的电阻和导电率。

这些参数能够提供有关身体组织的生理和病理状态的信息。

1. 电流路径生物电阻抗法通过在人体中通入微弱电流来测量电阻和导电率,常用的电极位置包括手腕、脚踝、手指和脚趾。

电流的路径通常是通过身体的一侧,并沿一个称为“截面”的平面穿过身体,然后离开身体的另一侧。

2. 电极选择在生物电阻抗法中,电极的选择对测量结果至关重要。

电极应该能够与皮肤充分接触,并能稳定地传递电流。

通常使用的电极为粘贴式电极,选择良好的电极能够减小电流通过过程中的电极接触阻抗,提高测量的精确性。

3. 测量方法常用的生物电阻抗测量方法有两种:一种是多频段测量法,通过在不同频率下测量电阻和阻抗,来分析身体组织的特性;另一种是单频段测量法,只在一个频率下进行测量。

不同的方法有不同的适用范围和测量精度。

二、生物电阻抗法的应用生物电阻抗法具有非侵入性、简单易行、快速、经济等特点,广泛应用于医学领域、健康管理和运动康复等方面。

1. 医学领域生物电阻抗法在医学领域有着广泛的应用,特别是在脏器功能评估和疾病诊断方面。

通过对人体的生物电阻抗测量,可以判断体内的细胞、组织和器官的状态,提供临床医生进行疾病诊断和治疗的参考依据。

2. 健康管理生物电阻抗法在健康管理中也扮演着重要的角色。

通过测量人体的身体成分,如肌肉量、脂肪含量、水分百分比等,可以评估身体的健康状况,并提供制定合理的饮食和锻炼计划的依据。

3. 运动康复在运动康复中,生物电阻抗法可用于追踪患者的肌肉质量和水分状况的变化。

通过定期测量,可以评估康复效果,并根据测量结果进行调整和优化康复计划,帮助患者尽快恢复运动能力。

体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法

体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法

体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法生物电阻抗法(Bioelectrlcal Impedance Analysls)是一种通过电学方法测定人体水份的技术。

1、生物电阻抗法(BIA)基本原理人体的体液里有许多离子,因此人体的体液具有导电性。

将微弱的交流电流信号导入人体时,电流会在电阻小、传导性能较好的体液中传输。

在电学中,在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。

因此阻抗包括导体的电阻、电容的容抗和电感的感抗,简称电阻、容抗、感抗;其中容抗、感抗与所加的交流电频率有关,同样的电容、电感,交流电频率越高,容抗越小,而感抗越大;阻抗由电阻R、感抗X c和容抗X L三者组成,但不是三者简单相加,而是三者平方和的平方根。

阻抗常用Z表示,单位是“欧姆”。

体液是导电介质,因此人体相当于导体,具有电阻;细胞壁相当于电容,因为细胞内部和外部都是可以导电的体液,但被细胞壁隔开,因此具有电容效应;人体里面几乎不存在感抗。

如果将人体比作导体的话,那么人体中水分的多少,即反应人体电阻的大小;而容抗在大小则能反应细胞内外水分的比例。

人体总阻抗的大小是两者的平方和的平方根,但在固定频率测试中,人体的阻抗与电阻的相差不多,经常就用电阻R替代阻抗Z。

构成身体的人体成份可分为水(Body water)、蛋白质(Proteln)、体脂(Body Fat)、无机物(Mineral )四种。

这些成份在人体中虽然会因为性别与个人的不同存在着一些差异,但大致上为55:20:20:5的比例。

因此,在这些人体成份中,如果知道了人体水分含量和人体脂肪含量,就可以分别求出这四种成份各自的量。

人体的肌肉的主要成分是蛋白质和人体水份,它们之间存在着一定的比例关系,健康的肌肉是由约73%的水和27%的蛋白质组成。

人体中的无机物主要是人体骨骼的重量,骨的重量又与肌肉量有着密切的关系,即可以由身体水分含量求出蛋白质和无机物的含量。

因此,如果知道人体水分含量和脂肪含量,就可以分别确定人体四大成分并予以分类。

生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二)-2019年精选文档

生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二)-2019年精选文档

生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二)青少年学生的体质健康关乎国家和民族的发展与未来。

在当前青少年学生体质健康水平持续下降的状况下,加强对青少年学生体质健康的监测与研究不但重要而且十分迫切。

身体成分是指组成人体的各个组织、器官的总成分。

根据生理作用的不同,人体可以分为体脂和瘦体重。

在医学临床与基础研究中,测量人体成分具有重要的价值。

通过测量,可以确定人体成分的正常值范围,可以评价生长发育、成熟以及老化的进程,有助于对营养状况进行评定以及对患病风险进行评估等[1]。

人体成分比例,可以反映骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比、营养状况、体液平衡状况,提供人体正常值范围,评价生长发育等。

但在现行学生体质健康监测项目中,全面的人体成分测试在绝大多数学校是空白,现行学生身体形态测试项目只是反映学生的身高体重指数,不能全面、直观地反映例如骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比以及营养评估等,因此,分析研究适合于学校的操作便捷、测试内容丰富、体现数据精确,并能在学生人体成分测试广泛运用的测试方法,进而为学生开具针对性的运动处方,具有重要的现实意义,目的在于增强学生对体质健康的认识,提高学生进行体育锻炼的质量,促进学生体质的全面提高。

一、生物电阻抗法(BIA)研究综述有关调查总体表明,我国学生的体质健康状况是在下降的。

还有很多学者对于不同学校的学生进行了体质研究,但是结果却不尽相似,有学者的研究结果显示学生的正常体重的人数占总人数的40%都不到,有学者研究显示,学生总体偏瘦。

排除地域营养状况的差异,一个统一的、准确的测量方法才能将各种因素的影响降到最低。

因此,一种可靠、精确、简便的测量身体成分方法,对于正确全面了解学生的体质,制定正确的训导方法,提高学生体质,具有重大的影响。

通过文献资料法和专家咨询法研究分析,生物电阻抗法在现代医学中已得到广泛的研究和使用,它能监测到人体中各种成分的比例,国外研究较多,国内研究局限在临床医生、医学院校和医疗研究单位。

基于生物电阻抗的人体状态监测方法研究

基于生物电阻抗的人体状态监测方法研究

基于生物电阻抗的人体状态监测方法研究近年来,人们越来越意识到身体健康的重要性。

然而,如何进行准确的健康监测仍然是人们关注的焦点。

基于生物电阻抗的人体状态监测方法,因其无创、简便、可靠等特点,受到了越来越多的关注。

本文以此为主题,探讨其研究进展、优缺点以及未来应用前景。

一、生物电阻抗及其在人体状态监测中的应用生物电阻抗是指人体组织对电流的阻碍程度。

很多器官和肌肉都含有不同程度的电阻性物质,因此通过测量电流通过人体的程度就能了解人体状态的一些信息,如体水分、体脂肪、肌肉量等。

利用生物电阻抗技术进行身体状态监测的方法有很多种,例如单频阻抗法、多频阻抗法、阻抗成像等。

其中,最常用的是多频阻抗法。

这种方法通过在不同频率下测量电阻抗,并且通过数学模型计算分析人体组织的情况。

二、基于生物电阻抗的人体状态监测方法的研究进展基于生物电阻抗的人体状态监测方法已经得到了广泛的应用。

例如,智能手环、智能体脂秤和医疗设备等都采用了它。

此外,近年来,研究者还提出了一些创新的应用方案,如人体水合状态监测、运动状态监测、脑功能状态监测等。

在这些应用中,人体水合状态监测被认为是最有前景的。

水合状态是指人体内水分的平衡程度。

水合状态良好的人体代谢能力更高,身体机能更健康。

采用基于生物电阻抗的方法可以非侵入式地实时地检测人体水分变化,为个性化的水合状态管理提供了新途径。

三、基于生物电阻抗的人体状态监测方法的优缺点基于生物电阻抗的人体状态监测方法具有以下优点:1.非侵入式:相比传统的测量方法,生物电阻抗的方法不需要穿刺、抽血或者作出切口,不会对人体造成任何伤害。

2.简便易行:测量过程简单,测量器具也非常方便携带。

3.精确度高:通过生物电阻抗的方法测量的数据可以快速、准确地获取。

除了这些优点,基于生物电阻抗的人体状态监测方法也存在一些缺点,主要包括:1.测量误差比较大:由于人体内部物质的复杂性,生物电阻抗测量容易受到多种因素的影响,因此测量误差相比其他测量方法稍大。

bioelectric impedance analysis

bioelectric impedance analysis

bioelectric impedance analysis bioelectric impedance analysis(生物电阻抗分析)是一种测量人体组织中电流通过的方法。

它是一种常见的非侵入性技术,用于评估人体组织中的脂肪含量、肌肉质量和身体液体等。

第一步:简单介绍生物电阻抗分析生物电阻抗分析是一种通过在人体中施加微弱电流来测量电流通过的技术。

这种电流通过电极放置在人体上的特定位置,从而测量组织对电流的阻抗。

根据电流通过的难易程度,可以推断出组织的脂肪含量、水分含量和肌肉质量。

第二步:生物电阻抗分析的原理和方法生物电阻抗分析是基于人体组织对电流的阻抗属性来测量的。

人体组织主要由细胞、水分和脂肪组成,而这些成分对电流的通过有不同的阻抗。

生物电阻抗分析经常使用双频率或多频率电流,在人体上的特定位置放置电极。

通常在脚掌和手掌间测量电流的通过,因为这两个部位的身体组织含水量较高,可以提供更精确的测量结果。

测量过程中,电流经过人体组织后,根据电流通过的难易程度,测量仪器可以计算出脂肪含量和肌肉质量的估算值。

这是因为脂肪组织对电流的阻抗较低,而肌肉组织对电流的阻抗较高。

第三步:生物电阻抗分析的应用生物电阻抗分析广泛应用于健康领域,例如体重管理、营养评估和运动训练等。

1. 体重管理:通过测量体脂含量,生物电阻抗分析可以帮助人们了解自己的体脂百分比。

对于想要减重或控制体重的人来说,这些信息可以指导饮食和运动计划。

2. 营养评估:生物电阻抗分析可以测量人体的瘦体重和水分含量,从而评估人体的营养状况。

通过监测这些指标,医生和营养师可以为个体制定个性化的饮食计划。

3. 运动训练:生物电阻抗分析可以帮助运动员和健身爱好者监测肌肉质量的变化。

通过定期测量肌肉质量的变化,运动员可以了解自己的训练效果,并相应地调整训练计划。

第四步:生物电阻抗分析的优缺点尽管生物电阻抗分析是一种便捷且非侵入性的技术,但它也有一些优缺点。

体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法

体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法

体验“人体成分分析仪” 一一生物电阻抗法生物电阻抗法(Bioelectrical Impedance Analysis)是一种通过电学方法测定人体水份的技术。

1、生物电阻抗法(BIA)基本原理人体的体液里有许多离子,因此人体的体液具有导电性。

将微弱的交流电流信号导入人体时,电流会在电阻小、传导性能较好的体液中传输。

在电学中,在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。

因此阻抗包括导体的电阻、电容的容抗和电感的感抗,简称电阻、容抗、感抗;其中容抗、感抗与所加的交流电频率有关,同样的电容、电感,交流电频率越高,容抗越小,而感抗越大;阻抗由电阻R、感抗&•和容抗/三者组成,但不是三者简单相加,而是三者平方和的平方根。

阻抗常用Z表示,单位是“欧姆”。

体液是导电介质,因此人体相当于导体,具有电阻;细胞壁相当于电容,因为细胞内部和外部都是可以导电的体液,但被细胞壁隔开,因此具有电容效应;人体里面儿乎不存在感抗。

如果将人体比作导体的话,那么人体中水分的多少,即反应人体电阻的大小:而容抗在大小则能反应细胞内外水分的比例。

人体总阻抗的大小是两者的平方和的平方根,但在固定频率测试中,人体的阻抗与电阻的相差不多,经常就用电阻R替代阻抗Z。

构成身体的人体成份可分为水(Body water) 蛋口质(Protein)、体脂(Body Fat).无机物(Mineral )四种。

这些成份在人体中虽然会因为性别与个人的不同存在着一些差异,但大致上为55:20:20:5的比例。

因此,在这些人体成份中,如果知道了人体水分含量和人体脂肪含量,就可以分别求出这四种成份各自的量。

人体的肌肉的主要成分是蛋口质和人体水份,它们之间存在着一定的比例关系,健康的肌肉是山约73%的水和27%的蛋白质组成。

人体中的无机物主要是人体骨骼的重量,骨的重量乂与肌肉量有着密切的关系,即可以山身体水分含量求出蛋口质和无机物的含量。

生物电阻抗测体脂原理

生物电阻抗测体脂原理

生物电阻抗测体脂原理引言:随着人们健康意识的增强,对于体脂含量的控制和了解也越来越重要。

而生物电阻抗测体脂成为了一种常见的方法。

本文将介绍生物电阻抗测体脂的原理及其应用。

一、生物电阻抗测体脂的基本原理生物电阻抗测体脂是利用电流通过人体时,对电流的阻抗进行测量,进而推算出人体的体脂含量。

其基本原理是根据人体组织的电阻、导体以及电流的通过情况来计算体脂含量。

1.1 电阻与导体人体组织中包含了各种不同性质的组织,如肌肉、脂肪、骨骼等。

这些组织对电流的传导都有不同的阻力,即电阻。

其中,脂肪组织的电阻较大,而肌肉组织的电阻较小。

当电流通过人体时,不同组织的电阻会对电流产生不同的阻碍。

1.2 电流通过人体生物电阻抗测体脂通常使用的是微弱的交流电流。

电极贴于人体皮肤上,电流会从一个电极流入人体,经过组织传导,再从另一个电极流出。

电流的通过路径会受到人体组织的阻碍,从而形成电阻。

1.3 体脂计算通过测量电流通过人体时的电阻,可以计算出人体的体脂含量。

一般来说,体脂含量与电阻成反比。

因此,测量电阻值越大,体脂含量就越高。

二、生物电阻抗测体脂的应用生物电阻抗测体脂可以广泛应用于健身房、医院、家庭等场合。

它能够提供快速、非侵入性的体脂测量结果,帮助人们更好地了解自己的身体状况。

2.1 健身房中的应用在健身房中,生物电阻抗测体脂通常被用于指导健身计划。

通过定期测量体脂含量,可以了解到自己的健身效果。

如果体脂含量下降,说明脂肪减少,肌肉增加,健身计划取得了良好效果;相反,如果体脂含量上升,可能需要调整饮食和运动方案。

2.2 医院中的应用在医院中,生物电阻抗测体脂被广泛应用于肥胖病人的诊断和治疗。

通过测量体脂含量,医生可以判断病人的肥胖程度,并制定相应的减肥方案。

此外,生物电阻抗测体脂还可以用于监测病人的康复情况,特别是在康复后的肌肉恢复和脂肪减少方面。

2.3 家庭中的应用在家庭中,生物电阻抗测体脂可以帮助人们了解自己的身体状况,并制定健康管理计划。

生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(一)

生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(一)

二 、学 生 体 质 健 康 状 况
青少 年 体质 健 康水 平 的下 降 已经 成为 整 个世 界 密切 关注 的焦 点 。在 我 国 国家体 育 总局 和教 育 部公 布 的体 质监 测 数据 表 明 ,青 少年 学 生 的部分 体 能素 质指标 近 2 来持续 下降 ;超 重与肥 胖学生 的 比例 0年 迅速增加 ,城市 中超重与肥胖的男生 已接 近 1 4 / 。根 据 20 0 5年全 国学生体质健康标准数据统计分析 报告 , 总体营养不 良率为 7 8 %,肥胖率 高达 7 3 %,合计 .8 .3 为 l.1 5 2 %,由此推算 ,3 亿青少年 中有 4 0 万 不是 50 营养不 良就是肥胖 。 张尧 1等人对 同济大学浙 江学 院的 0 级和 0 8 9级一共 3 0 名学 生进行 了体质测试 , 51 结果显示 0 级正常体重 的学生 比例为 3 . 5 8 8 3 %,0 级 9 正常体重的学生的 比例为 4 . 7 3 4 %。有接 近 6 % 的学 0 生的体重都 是不正常的 ,肥胖 的也超过 了一成 。李琳 燕 1 4 1对景德镇陶瓷学院的 2 1 9 4名学生进行测试 ,研 究结果 中显示 :BMI 指数均值 男生为 2 . ,女生为 11 2 . ,男生正常 1 7 人 ,占8 .%,偏瘦 14人 ,占 05 40 27 1
◇ CEO 出 RR A I RH 术 E
职 时 业 空
ห้องสมุดไป่ตู้
生物电阻抗法 ( I )测量学生人体成分的应用性研究 ( BA 一)
何春林 平 越 顾 秀华 左 坤
( 上海第二工业大学 ,上海 2 1 0 ) 0 2 9
摘 要 :运 用 文献 资料 法分 析 人 体成 分 的变化 对 体质健康 状况 的影响 ,阐 明研 究身体 成分 的意义 ,以 数 据分 析 学生 体质 健康 状 况 ,对 各 种测 量和 评 价 身 体 成 分 的方法 进 行 了综合 阐述 ,探 讨 水 下 称 重 法 、 D × 、B I A 、皮褶 法等测量方法 的优缺点。通过分析, E M 得 出这 些方法 中存在操 作复杂 、准确 度不高 、影响 因 素 多、设 备成本费用 高等诸多 因素 ,不 适合 学生群体 进行 身体 成分 测试 。 关 键词 :身体 成分 ;学生体 质 ;测 量方 法

人体成分分析仪的三种原理

人体成分分析仪的三种原理

人体成分分析仪的三种原理1生物电阻抗原理利用生物电阻抗分析法(BIA)测量人体成分是近20年时间里发展起来的一项分析技术。

生物电阻抗法是一种通过电学方法测定人体水分的技术。

将微弱的交流电信号导人人体时,电流会随着电阻小、传导性能好的体液流传旧。

水分的多少决定了电流通过的通路的宽容,这可用叫做阻抗的测定值来表示。

但是阻抗和电阻的值,在人体中仅仅相差约2—3Q。

由于这样的阻值差可以被忽视掉,所以在生物体电阻抗法中,可以用电阻值来近似代替阻抗。

以测定阻抗来算出人体构成成分。

一般原理是利用人体水分与身高成正比,与人体阻抗R成反比这一原理算出来,电流流过导体时,导体的电阻与导体长度成正比,与横截面成反比,即导体的体积可以用导体的长度和电阻的函数来表示。

在人体中,导体的体积可以看作人体水分,应用于分析人体水分。

2多频检测原理BIA是测定人体水分含量的技术,所以能否准确地测定人体水分含量是决定机器精密度的核心技术。

含有大量水分的肌肉成分是由细胞构成的,细胞的细胞膜是具有双层膜的脂质膜。

多频BIA技术是把人体水分区分为细胞内液和细胞外液来测定。

使用高频电子信号测定的人体阻抗反映细胞内液和细胞外液,低频电子信号只反映细胞外液。

像这样变换频率,测定细胞内外的水分分布以及细胞内、外液的技术叫做多频检测法。

3 多频生物电阻抗分析法多频生物电阻抗法测量人体成分是近20年发展起来的一项新技术。

在比较了国内外同类仪器优缺点的基础上,研制的一种新型的人体成分分析仪,有效地解决了同类仪器中存在的不足,市面上SN-2A已开始采用多频生物电阻抗分析法。

实现了全自动多频检测和节段测量,通过CAN 总线与监控设备互联,实现了一台电脑同时监测多台仪器,具有人体阻抗信号采集与显示,多种人体成分参数的计算等功能。

此人体成分分析仪适合家庭医疗保健和医院保健科使用。

未来多频生物电阻抗分析法必将成为人体成分分析仪的发展主流。

生物电阻抗矢量分析法评估患者容量状况

生物电阻抗矢量分析法评估患者容量状况

生物电阻抗矢量分析法评估患者容量状况生物电阻抗矢量分析法是一种非侵入性的生理学评估方法,通过测量人体组织对电流的传导情况,来评估患者的容量状况。

该方法可以提供全身组织和器官的容量、液体分布和交换以及心血管功能的信息,对于临床医学的应用具有重要的意义。

生物电阻抗矢量分析法的原理是基于生物体组织对交流电流的电阻和反抗能力的测量。

在应用该方法进行评估时,病人会被放置在一台称为生物电阻抗仪的设备上。

仪器通过电极将微弱的交流电流传输到病人的身体中,然后测量通过不同部位的电流的强度和频率。

根据电流的传输情况,可以得出不同组织的电阻和反抗能力,进而评估患者的容量状况。

生物电阻抗矢量分析法的主要参数有总体阻抗、体阻抗、总体反抗、体反抗等。

其中,总体阻抗和总体反抗是反映整体身体容量状态的指标,体阻抗和体反抗则是反映人体肢体或组织区域的数量和分布情况。

通过分析这些参数,可以综合评估病人的容量状况,如容量不足、容量过多或者正常容量状态。

生物电阻抗矢量分析法的临床应用主要包括对心血管功能和血压监测、输液管理、营养评估等方面。

在心血管功能和血压监测方面,生物电阻抗矢量分析方法可以通过测量患者心脏的容量和压力状态,提供心脏收缩和舒张功能的评估指标,有助于对心脏疾病的诊断和治疗。

在输液管理方面,该方法可以提供患者的液体分布情况,有助于医生制定合理的输液方案,避免液体过多或不足对患者造成不良影响。

此外,生物电阻抗矢量分析法还可以根据组织的电阻和反抗情况评估患者的营养状况,为合理的营养干预提供依据。

然而,生物电阻抗矢量分析法也存在一些限制。

首先,该方法对被测者的合作程度和体位要求较高,不适合心肺功能差或无法动弹的患者。

其次,由于生物电阻抗矢量分析法对组织的测量是间接的,因此测量结果受到干扰的概率较高,可能存在一定的误差。

此外,该方法对于一些特定类型的病症,如体内液体异常分布或移位的病例,可能会导致评估结果的不准确性。

总之,生物电阻抗矢量分析法作为一种非侵入性的生理学评估方法,可以通过测量人体组织对电流的传导情况,来评估患者的容量状况。

生物电阻抗法八电极阻抗测量-概述说明以及解释

生物电阻抗法八电极阻抗测量-概述说明以及解释

生物电阻抗法八电极阻抗测量-概述说明以及解释1.引言1.1 概述生物电阻抗法是一种用来测量生物体组织内部电阻抗的方法。

通过施加一定频率的电流,观察生物组织对电流的阻抗变化,可以得到有关生物体内部结构和功能的信息。

而八电极阻抗测量是一种先进的生物电阻抗法技术,它采用了八个电极,相比传统的四电极方法,八电极测量更加准确和可靠。

本文将介绍生物电阻抗法及其在医学、运动科学、康复和生理学等领域的应用。

我们将重点探讨八电极阻抗测量的原理和技术特点,以及其在不同领域中的优势和前景。

通过深入了解生物电阻抗法和八电极阻抗测量,我们可以更好地认识和理解生物体组织的结构和功能,为医疗诊断和疾病预防提供更多的参考信息。

json"1.2 文章结构": {"本文将首先介绍生物电阻抗法的基本概念和原理,以便读者能够对这一测量技术有一个清晰的了解。

接着,将详细阐述八电极阻抗测量的原理及其在生物医学领域的应用。

最后,将总结本文的主要观点,并展望生物电阻抗法在未来的发展方向。

通过本文的分析和讨论,读者将能够深入了解生物电阻抗法八电极阻抗测量的重要性和优势,为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

"}1.3 目的本文旨在深入探讨生物电阻抗法中的八电极阻抗测量方法,介绍其原理、应用领域和优势。

通过详细分析和解释,旨在使读者更加了解生物电阻抗法及其在医疗、健康管理等领域的重要性和实用性。

同时,通过本文的介绍,可以帮助读者进一步认识生物电阻抗法在生物医学领域中的潜在应用和挖掘价值。

希望读者通过阅读本文,能够对生物电阻抗法八电极阻抗测量有清晰的认识和理解,促进其在相关领域的应用和推广。

2.正文2.1 生物电阻抗法概述:生物电阻抗法是一种非侵入性的生物医学测量技术,通过测量人体组织对电流的阻抗来获取关于组织结构和功能的信息。

这种技术利用生物体内电导率、电阻率和介质常数等特性,结合电路理论和生物医学工程原理,进而实现对人体内部信息的获取和分析。

生物电阻抗法测量原理

生物电阻抗法测量原理

生物电阻抗法测量原理1.引言生物电阻抗法是一种非侵入性测量技术,用于评估人体组织的生物电特性。

它基于电流在人体内部的传播和组织对电流的阻抗响应。

本文将介绍生物电阻抗法的原理及其在医学和生物科学领域的应用。

2.生物电阻抗法的基本原理生物电阻抗法是利用电流通过人体组织时遇到的电阻、感抗和电导等因素来评估组织结构和功能的一种方法。

它基于欧姆定律和频域分析原理,通过测量人体接受外部电流后产生的电压变化来计算组织的电阻和电抗。

2.1电流与电压关系根据欧姆定律,电压(V)等于电流(I)乘以电阻(R)。

当电流通过人体组织时,组织中的电阻会产生电压降。

通过测量这个电压降,我们可以计算出组织的电阻值。

2.2周期性电流与频域分析为了更精确地评估组织的电阻特性,生物电阻抗法通常使用周期性的电流信号。

这些信号可以是正弦波或方波等,其频率通常在几千赫兹到几百千赫兹之间。

通过采集不同频率下的电流与电压数据,并进行频域分析,我们可以得到组织的阻抗和相位角。

3.生物电阻抗法的应用领域3.1临床医学在临床医学中,生物电阻抗法常用于诊断和监测多种疾病。

例如,通过测量人体不同部位的电阻和电容,可以检测乳腺肿瘤和皮肤病变。

此外,生物电阻抗法还可以用于评估心血管健康状况、监测呼吸功能和检测肌肉疲劳等。

3.2运动研究生物电阻抗法在运动研究中也得到广泛应用。

通过测量肌肉组织的电阻和电抗,可以评估运动员的肌肉质量、水分含量和疲劳程度。

这对于训练调整和运动表现的改善非常有帮助。

3.3物理疗法在物理疗法中,生物电阻抗法可用于评估患者的生物电特性和治疗效果。

例如,在电针疗法中,通过测量穴位周围的电阻和电导,可以确定合适的治疗参数和穴位选择。

4.生物电阻抗法的优点和局限性4.1优点-非侵入性:生物电阻抗法通过皮肤表面的电极与人体接触,无需创伤性操作。

-简便易行:测量设备相对简单,易于操作,并且可以在床边完成。

-安全性:生物电阻抗法使用低电流,对人体无损伤。

人体成分测试数据

人体成分测试数据

人体成分测试数据人体成分测试数据是通过测量和分析人体的脂肪、肌肉、骨骼和水分等成分的比例来评估身体健康状况的一种方法。

这些数据可以提供有关身体组成的详细信息,帮助人们了解自己的身体状况并制定相应的健康管理计划。

人体成分测试通常通过使用专业的仪器和技术来进行。

以下是一些常见的人体成分测试方法:1. 生物电阻抗法(BIA):通过测量人体对电流的传导能力来评估身体成分。

这种方法通过在身体上放置电极并通过电流通过身体来测量电阻来进行。

2. 双能X射线吸收法(DEXA):使用X射线技术来测量骨骼密度和身体脂肪含量。

这种方法可以提供非常准确的结果。

3. 水浸法(Hydrostatic Weighing):通过测量身体在水中的浮力来评估身体组成。

这种方法利用身体脂肪和肌肉在水中的不同浮力来区分它们。

4. 空气位秤法(Air Displacement Plethysmography):利用空气位秤来测量身体的体积,从而计算出身体的密度和脂肪含量。

5. 皮褶厚度法(Skinfold Thickness):通过测量身体不同部位的皮褶厚度来评估身体脂肪含量。

这种方法通常使用专用的皮褶厚度测量仪器来进行。

人体成分测试数据可以提供以下信息:1. 体脂率:指身体中脂肪组织所占的比例。

高体脂率与肥胖和慢性疾病风险增加相关。

2. 肌肉质量:指身体中肌肉组织所占的比例。

足够的肌肉质量对于身体的功能和代谢非常重要。

3. 骨骼密度:指骨骼中的矿物质含量,对骨骼健康和预防骨质疏松症至关重要。

4. 水分含量:指身体中水分所占的比例。

水分是身体正常功能运作所必需的。

通过分析人体成分测试数据,可以评估身体健康状况,并制定相应的健康管理计划。

例如,如果体脂率过高,可以制定减肥计划,包括合理的饮食和适量的运动。

如果肌肉质量不足,可以进行力量训练来增加肌肉质量。

如果骨骼密度较低,可以增加钙和维生素D的摄入量,并进行适度的有氧运动。

此外,人体成分测试数据还可以用于监测健康状况的变化。

人体科学研究中的生物阻抗测量技术

人体科学研究中的生物阻抗测量技术

人体科学研究中的生物阻抗测量技术浙江大学信电系王维东生物阻抗(Bioimpedance)技术是利用生物组织与器官的电特性及其变化提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的无损伤检测技术[1]。

对于生物阻抗技术的研究最早始于19世纪末20世纪初,其原理是借助置于体表的电极系统通过向检测对象送入一微小的交直流测量电流或电压,检测相应的电阻抗及其变化的情况,然后根据不同的应用目的,获取相关的生理和病理的信息。

生物阻抗测量技术,具有无创、廉价、安全、无毒无害、操作简单和功能信息丰富等特点,具有广泛的应用前景[2]。

一、生物电阻抗测量与经络研究[3][4]二千多年前,我国的医学典藉内经对经络系统已有详细记载。

近几十年来对于各种经络现象的大量研究也表明,传统经络图所标明的部位的确具有与其它部位不同的特性。

但到现在为止,现代自然科学的方法未能肯定地揭示经络的客观本质。

经络和腧穴作为机体联络、反应、调节的功能单元和体系, 必然有其特定的理化特性及生物学效应,并在机体物质、能量和信息的传递和调控过程中发挥着重要作用。

国内外科学家都为此作出了巨大的努力, 进行了多方面的探索。

其中一些工作试图用人体的被动电性质来研究经络。

20世纪30年代,日本清小芳太郎用测定皮肤电阻的方法发现了经络具有低电阻与高电位的特性,并设计出经穴探测仪。

1950年,日本京都大学生物学教授中谷义雄博士,发现经络有低电阻(良导)性,穴位比周边区域皮肤的电阻值低,且两者阻值相差很多倍。

近年来,利用生物电阻抗技术和生物物理学手段对经络进行的相关研究成为经络研究的重要方向,对经络的实质问题提出了许多假说,促进了祖国医学的研究和发展。

随着微电子和计算机技术的发展,经络电阻抗特性的研究已经初步证实:1) 经络穴位具有低电阻特性穴位上的电阻抗阻值较其周围区域的电阻抗低经络穴位的电阻抗特性与人体的健康状态密切相关:当人体脏腑组织发生病变的时候,可以通过经络的电阻抗特性反映出来。

人体电阻抗 功能医学

人体电阻抗 功能医学

人体电阻抗功能医学人体电阻抗在功能医学中的应用功能医学是一种综合运用多种医学技术和方法,以评估人体功能状态和解决健康问题的医学领域。

而人体电阻抗是功能医学中常用的一种非侵入性生物电测量方法,它可以通过测量电流在人体内传播的速度和路径来评估人体的生理功能和健康状况。

人体电阻抗测量是基于人体组织对电流的阻碍程度而进行的。

人体组织中的水分和电解质是导电的,而脂肪和骨骼组织则是较差的导电体。

根据不同的电导率,电流在人体内部会遇到不同的阻力。

通过测量在人体内部传播电流的速度和路径,可以获得关于人体组织构成和生理状态的信息。

人体电阻抗测量通常使用双极或四极电极配置。

双极电极配置是最常见的,其中一个电极位于手脚等肢体上,另一个电极则位于相对应的肢体上。

而四极电极配置则使用两对电极,一对用来施加电流,另一对用来测量电压。

这种配置可以更准确地测量电阻值,从而提供更精确的数据。

人体电阻抗测量常用于评估人体的体脂含量和身体组成。

由于脂肪组织的电导率较低,而水分和肌肉组织的电导率较高,因此通过测量电阻值可以估计人体的体脂含量和肌肉质量。

这对于健身人士和肥胖人群来说尤为重要,可以帮助他们了解自己的身体组成,从而制定更合理的健身和减重计划。

除了评估体脂含量和身体组成外,人体电阻抗测量还可以用于评估人体的水分状态。

水分是人体健康的重要组成部分,水分不足或过多都会对身体产生负面影响。

通过测量电阻值,可以评估人体内部的水分含量和分布情况,从而为调节水分摄入和排出提供参考。

人体电阻抗测量还可以用于评估人体的细胞健康和代谢功能。

细胞的健康和代谢功能对于人体的正常运作至关重要。

通过测量电阻值,可以获得关于细胞的电导率和代谢水平的信息。

这对于研究疾病的发生和发展机制,以及评估治疗效果都具有重要意义。

人体电阻抗测量作为功能医学的一种工具,已经在临床实践中得到广泛应用。

它具有非侵入性、简单易行、无放射性等优点,可以为医生和患者提供有价值的生理信息。

生物电阻抗技术在运动人体科学中的应用

生物电阻抗技术在运动人体科学中的应用
维普资讯
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技术报 告
T c n lg eh oo yReo t p r
的电阻抗 比脂肪组 织小得 多,当 电流通过人 体时,电 要保证 较高的相关程度 ,否则没 有应用价值 ; 应用研 流将主要通过非脂 肪组织 。在非脂肪组织中,通过细 究就是要将基础研究 的理论 成果 运用 于实践 ,根据 电 胞 内、外路径 电流 的比例与交流 电频率密切相关 。在 阻抗 的测量结果判定 、推 断和预测人体生理结构和功
频 交 流 电下 ,电流 可 以通 过 细 胞 内外 两 种 路 径 ,所 得 称量计算。原 因之二 ,人 体的成分极其复杂并呈现动
的体积可近似为细胞内外液体积之和 ,称作 总体水体 态变化 ,糖 、脂、蛋 白质等物质之 间的生物转化时刻 积 ( B 。当然 ,人体远不是简单 的圆柱体模 型所能 都在运转 ,难有客观标 准对成分进行 区分 ,也不可能 T W) 描述 的,所得体积 的绝对值肯定不够精确 ,但是其相 实现不同成 分之 间的分离提纯。因此 ,精确测量各种
低频情况下 ,由于细胞膜容抗较大 ( 容抗与交流 电频率 能特征 ,与其它检测方法 比较 ,其优势在于无损伤性 。
成反 比) ,细 胞 内路 径 的 电阻相 当大 ,电流基 本 上 只通 可见 ,生 物 电阻抗 技术 的基 础研究 本 质是 统计 学研 究 ;
过细胞外路径。随着交流 电频率 的增加 ,通过细胞 内 应 用 研 究 的本 质 是 统 计 成 果 的运 用 与延 伸 。例 如 ,当 路径 的电流 的比例将增加 [。如果将人体 简化为一 电 疾 病 发 生 时 ,相关 组织 与 器 官 的功 能 性 变化 往 往 会 先 阻率为 p ,长为 L ,横截面为 s的圆柱体 ,则人体的阻 于器质性病变和其 它临床症状 。如能在疾病 的潜伏期

生物阻抗技术概述

生物阻抗技术概述

生物阻抗技术概述
生物阻抗技术是一种测量人体组织阻抗的技术,它可以通过测量电流通过人体时所遇到的阻力来计算出人体组织的阻抗值。

这种技术可以用于测量人体的身体成分、心肺功能、血流量等多种生理参数,因此在医疗、健身、体育等领域都有广泛的应用。

生物阻抗技术的原理是利用电流通过人体时所遇到的阻力来计算出人体组织的阻抗值。

在测量时,电极会被放置在人体的皮肤表面,然后通过电流源向人体内部注入一定的电流。

这些电流会在人体内部流动,遇到不同的组织时会受到不同的阻力,最终回到电极上。

根据电流的流动情况,可以计算出人体组织的阻抗值。

生物阻抗技术可以用于测量人体的身体成分,包括体脂率、肌肉量、骨量等。

这种技术可以通过测量电流通过人体时所遇到的阻力来计算出人体组织的阻抗值,从而推算出身体成分。

这种技术可以用于健身、减肥等领域,帮助人们更好地了解自己的身体状况。

生物阻抗技术还可以用于测量心肺功能。

在运动时,人体需要更多的氧气来供应肌肉的运动,因此心肺功能的好坏对于运动员的表现至关重要。

生物阻抗技术可以通过测量电流通过人体时所遇到的阻力来计算出心肺功能的指标,如最大摄氧量等。

生物阻抗技术还可以用于测量血流量。

在医疗领域,生物阻抗技术
可以用于测量血流量,帮助医生了解患者的血液循环情况,从而更好地诊断和治疗疾病。

生物阻抗技术是一种非常有用的技术,可以用于测量人体的身体成分、心肺功能、血流量等多种生理参数。

随着技术的不断发展,生物阻抗技术将会在医疗、健身、体育等领域发挥越来越重要的作用。

人体成分测试数据

人体成分测试数据

人体成分测试数据一、引言人体成分测试是一种通过测量人体组织的成分来评估身体健康状况的方法。

通过分析人体的脂肪、肌肉、骨骼和水分等组成部分,可以帮助人们了解自己的身体状况,制定合理的健身计划和饮食安排。

本文将详细介绍人体成分测试的方法、数据解读和应用,并提供一些示例数据进行说明。

二、人体成分测试方法1. 生物电阻抗法(BIA)生物电阻抗法是一种常用的人体成分测试方法。

它通过在人体上施加微弱的电流,测量电流通过身体时的阻抗来推算人体组织的成分。

常见的生物电阻抗仪包括手持式仪器和体脂秤。

2. 双能X射线吸收法(DXA)双能X射线吸收法是一种精确测量人体成分的方法。

它利用不同能量的X射线通过身体时的吸收差异来确定脂肪、骨骼和肌肉的含量。

DXA通常用于研究和临床实验室中。

3. 水下称重法(Hydrostatic Weighing)水下称重法是一种传统的人体成分测试方法。

它通过在水中测量人体的浮力和重力来计算身体的体脂百分比。

这种方法需要在特殊设备的监护下进行。

4. 空气位移法(Air Displacement Plethysmography)空气位移法是一种非接触式的人体成分测试方法。

它通过测量人体体积的变化来计算身体的密度,从而推算出体脂百分比。

常见的设备是Bod Pod。

三、数据解读和应用1. 体脂百分比体脂百分比是人体成分测试中最常关注的指标之一。

它表示身体中脂肪组织所占的百分比。

正常成年男性的体脂百分比范围通常在10%至20%之间,女性为18%至28%之间。

高于这个范围可能表明肥胖或肌肉不足。

2. 肌肉质量肌肉质量是指身体中的肌肉组织总量。

肌肉质量的增加可以提高基础代谢率、增强身体力量和改善身体形态。

通过人体成分测试,可以了解自己的肌肉质量,并根据需要进行力量训练或增加蛋白质摄入来提高肌肉质量。

3. 骨骼质量骨骼质量是指身体骨骼组织的总量。

骨骼质量的增加可以预防骨质疏松症和骨折风险。

人体成分测试可以帮助评估骨骼质量,并指导适当的钙和维生素D摄入。

生物阻抗技术概述

生物阻抗技术概述

生物阻抗技术概述生物阻抗技术是一种基于生理信号对人体组织的阻抗特性进行测量和分析的方法。

该技术是一种无创的、简便易行的检测方法,可以测量人体的电导率、电阻率、阻抗等特性,用于诊断和监测各种疾病,包括心脏病、肺病、消化系统疾病和神经系统疾病等。

生物阻抗技术通过在身体表面或内部穿刺放置电极,测量电流和电压之间的关系来测量生物组织的电阻力。

该技术最常用的应用是身体成分分析,包括脂肪、水、骨质和肌肉等成分。

生物阻抗技术主要有三种形式,包括单频、多频和交流生物阻抗技术。

单频生物阻抗技术是最简单的形式,通过在低频(50 kHz)下测量电阻率来检测电流在人体内的传递情况。

然而,这种技术仅适用于测量基础生理指标,如脂肪、水和骨质等。

多频生物阻抗技术增加了更多的频率(通常在5 kHz至1 MHz之间),以便更精确地测量组织阻抗的变化。

交流生物阻抗技术则将电流以交流方式传递,以便检测体内不同组织的情况。

这种技术有助于诊断和监测心脏和肺部功能。

生物阻抗技术可以测量人体的各种指标,包括身体成分、心肺健康、肌肉健康和神经系统健康等。

最常见的应用是身体成分分析,包括通过测量电阻率、电容量和电感等指标来分析人体的脂肪含量、总身水含量、全身细胞质和骨骼肌含量等。

此外,生物阻抗技术也在心脏健康评估和治疗中得到广泛使用。

例如,该技术可以测量心脏的电阻率和电容量,以便诊断心脏疾病和评估心脏功能。

此外,生物阻抗技术还可用于肺疾病的评估和治疗。

例如,该技术可以测量气道阻力和人体电阻率来诊断慢性阻塞性肺疾病(COPD)和支气管哮喘等。

总的来说,生物阻抗技术是一种广泛应用于医学、运动学和营养学等领域的无创、方便、可重复和可靠的技术。

该技术可以对各种疾病和身体功能进行有效的评估和监测,有助于提高医疗、健康和营养的质量和效果。

虽然生物阻抗技术目前仍存在一些技术和应用上的限制,但该技术未来仍有广泛的发展前景,将在医学和健康领域中发挥更加重要的作用。

生物电阻抗检测技术及其应用

生物电阻抗检测技术及其应用

生物电阻抗检测技术及其应用1.引言1.1 概述概述生物电阻抗检测技术是一种通过测量生物体对电流的阻抗来研究生物体特性的方法。

生物电阻抗是指生物体组织对电流的阻碍程度,可以提供诸如生物体组织阻抗、体液浓度、细胞结构和功能等信息。

近年来,随着电子技术和医学科学的迅速发展,生物电阻抗检测技术在医学领域和生物体成分分析中得到广泛应用。

生物电阻抗检测技术的工作原理基于生物电学理论,根据生物体组织的电导率差异来测量电流通过生物体的难易程度。

电阻抗测量方法包括直流电阻抗和交流电阻抗两种。

在直流电阻抗测量中,通过测量电流通过生物体所产生的电压差来计算阻抗值;而在交流电阻抗测量中,通过测量交流电流和电压之间的相位差来计算阻抗值。

生物电阻抗检测技术在医学领域有着广泛的应用。

例如,在疾病诊断和治疗中,可以利用生物电阻抗技术来监测生物体组织的变化,如肌肉疲劳、器官功能障碍等。

此外,生物电阻抗检测技术还可以用于身体健康监测、药物代谢研究和体液分析等方面,为医学科学的发展提供了有力的工具。

另外,生物电阻抗检测技术在生物体成分分析方面也发挥着重要作用。

通过测量电阻抗值,可以推断和分析生物体组织的成分,如脂肪含量、肌肉含量、水分含量等。

这对于体育训练、健身管理和营养评估等方面具有重要的意义。

总之,生物电阻抗检测技术作为一种非侵入性、实时监测的方法,具有广泛的应用前景。

在医学领域和生物体成分分析中,它为我们深入了解生物体的结构、功能以及相关疾病的发生机制提供了重要的工具和手段。

随着技术的不断发展和创新,相信生物电阻抗检测技术在未来还会有更加广泛的应用。

文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:1.2 文章结构本文分为三个主要部分,分别是引言、正文和结论。

引言部分主要对生物电阻抗检测技术进行了概述,并介绍了本文的目的。

首先,文章会简要说明什么是生物电阻抗检测技术,以及它在医学领域和生物体成分分析方面的重要性。

其次,文章将描述本文的结构,即各个章节的主要内容和组织安排。

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现行阻抗血流图技术的理论模型把血液作为一个均匀的整体,视电导率ρ为不变的常数,并假定血管 容积变化是引起阻抗变化的唯一因素。作为阻抗-容积估算基础的Nyboer关系式(1)充分说明了这一点 [3]。
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生物电阻抗技术与人体功能信息
电子科技导报, 1998(11):17
dZ=-
ρL2 V2
dV
dZ dV 或 Z =−V
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这样的简化虽然给心脏搏出量等的估算带来了方便,但另一方面,由于模型过于简单,其定量性和适用范
围必然受到限制。
事实上,血液作为一种导电物质,其电特性的主要贡献者是血浆和红细胞。此时的血液可认为是由血
[摘要] 本文指出生物电阻抗技术的特点是与人体组织和器官的功能信息相联系,并 在分析现行阻抗方法存在问题的基础上,提出生物电阻抗技术今后的发展方向在于采用 全信息生物阻抗检测方法,注意提取与人体生理、病理状态相联系的,丰富的阻抗全信 息。同时还给出了其今后可能的应用与发展前景,
关键词:生物电阻抗 阻抗全信息 功能信息 存在问题 发展前景。
1. 现行血流图技术的改善和提高。由于采用包括容抗特性的人体组织阻抗物理模型,可分别描述细 胞外液,细胞内液和细胞膜的电特性,不再把血液、组织、器官等作为一个均匀的整体,将在今后的血流 图技术中出现与人体组织和器官功能状况紧密相关的新的特征参数,使用更准确的阻抗量化关系。测量结 果的定量性,重复性等将从根本上得到改善,适用范围扩大,被测个体之间的可比性增加。各类血流图用 于评价人体功能变化的临床应用效果将明显提高。
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生物电阻抗技术与人体功能信息
电子科技导报, 1998(11):17
生物电阻抗技术与人体功能信息
任超世 中国医学科学院、中国协和医科大学生物医学工程研究所
1 引言
生物电阻抗(Electrical Bioimpedance)技术,亦称生物阻抗(Bioimpedance)或简称为阻抗(Impedance) 技术,是利用生物组织与器官的电特性及其变化提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的一种无 损伤检测技术。它通常是借助置于体表的电极系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压,检测相 应的电阻抗及其变化情况,然后根据不同的应用目的,获取相关的生理和病理信息。这种技术或方法,具 有无创、廉价、安全、无毒无害、操作简单和功能信息丰富等特点,医生和病人易于接受。
5 结束语
综上所述,生物电阻抗技术由于与人体组织和器官的功能信息紧密相联系,加之其特有的无创伤性和 廉价、方便的优点,具有十分广阔的临床应用前景。然而现行阻抗测量方法不能令人满意。它的理论模型 过于简单,把一些可能是最重要的,最能反映生物阻抗特点和优越性的宝贵信息丢失了。阻抗技的进一步 发展应当把重点放在改善前级检测方法,丰富与发展功能信息的方法学研究和应用这些信息的临床研究方 面。
4.肿瘤的早期发现和诊断。肿瘤组织细胞与正常细胞之间的差异很大。采用对细胞变异敏感的全信 息生物阻抗技术,可在细胞发生癌变的早期,获取到相关信息。可确定肿瘤的存在,并监测细胞癌变的发 生和发展过程,精确定位异常与正常细胞的界面等,将为肿瘤的早期发现,及时治疗和康复监测提供一种 有效的无损检测手段。
5.人体组成成份测定。不同的组织、器官具有不同的构成特点和组成成份,表现出相应的阻抗特性。 使用全信息的阻抗方法可以准确地检测和区分脂肪、肌肉、矿物质和含水物质等人体组成成分[10]。还可以 对组织中的水肿、血肿、气肿、和肺内粉尘等作出鉴别。这对于各类人群的健康调查,儿童生长发育中营 养状况的评价,指导运动员训练、提高竟赛成绩,正确地进行减肥和健美锻炼以及相关疾病的诊断等是一 种非常方便而有效的方法。
浆和悬浮于其中的红细胞构成的一种悬浮液。已有研究表明[4],对目前用于常规血流图测量的 100KHz以
下的电流而言,红细胞可视为完全不导电的绝缘体。它的存在减小了血浆的有效导电截面积,使全血电阻
增加。由于红细胞具有双凹圆盘的特殊形状以及其在血流中的变形性和取向性,它对流动血液的导电性能
有着重要的影响[5]。此时血浆的有效导电截面将随红细胞的变形和取向情况而变化。即血液电导率ρ不能
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生物电阻抗技术与人体功能信息
电子科技导报, 1998(11):17
分注意。
作者认为,阻抗技术的进一步发展应把重点放在全信息复阻抗检测方法和人体组织和器官功能信息的
2 现行阻抗方法存在的问题
由于人体各组织与器官具有不同的电特性,生物电阻抗方法所使用的测量电流在进入人体后,并不沿 直线前进,而是按不同组织与器官的阻抗特性成三维分布发散,且其流动与分布的规律相当复杂,影响因 素很多。迄今为止,还没有完善的理论描述和满意的求解方法。实际应用中往往不得不采用某些简化模型 和近似算法。如目前大多数血流图方法采用的单根血管模型,单根血管与其周围组织阻抗并联模型和 Kubicek 心搏量计算公式等。这类模型距人体实际情况都相差甚远,其理论基础应该说很难令人信服。由 此导出的应用公式中还往往要包含某些临床上不能,或不便直接测量,需要通过大量人群实验,以统计值 代入的参数,具有经验或半经验的性质,因而这类公式都存在一定的局限性,它们的有效性和实用性主要 是通过临床应用予以验证和评价,通常都有一定的适用范围。如果不注意区别应用条件,或超出了适用范 围,结果将发生较大的偏差,甚至可能得出完全错误的结论。
2.实现血液动力学和流变学的在体动态研究。 全信息的复阻抗检测技术可望以血流中的红细胞为观 察研究对象,通过其在血流中运动状况的检测,可提取出反映血液性质、血管状态和血液流埸变化等血液 动力学和流变学信息。形成一系列新型的,可在体、动态地综合评价血液动力学和流变学行为的无损检测 方法[8]。具有广泛的社会效益和显著的经济效益。
6.电阻抗断层图象技术(E I T: Electrical Impedance Tomography)。E I T属于功能成像,是 继形态、结构成像之后,新一代更为有效的成像技术。E I T不使用核素或射线,对人体无害,可以多次测 量,重复使用,可以成为对病人进行长期、连续监护而不给病人造成损伤或带来不适的医院监护设备。加 之其成本低廉,不要求特殊的工作环境,因而是一种理想的,具有诱人应用前景的无损伤医学成像技术。 作为当今生物医学工程学重大研究课题和具有广泛应用前景的热门研究领域之一,E I T已经吸引了世界各 国越来越多的研究者。目前国外的E I T研究工作多集中于改善成像模型和算法方面,以期提高E I T的分辨 能力。事实上,E I T的真正诱人之处在于利用生物阻抗所携带的丰富生理和病理信息,实现功能成像。这 是其它成像技术,如CT、超声成像技术等无法与之相比的。如能将研究工作的重点放在深化生物阻抗检 测技术,利用阻抗全信息,丰富和发展E I T图象功能,则E I T的发展将进入一个新天地[11]。
生物电阻抗技术与人体功能信息
电子科技导报, 1998(11):17
主要目标,在国家自然科学基金的支持下,直接针对影响 E I T 发展和进入临床应用的两大关键问题—— 系统分辨力差和阻抗信息丢失严重,利用多年从事生物阻抗基础研究的技术储备和优势,采用区别于国外
同行的研究方法和技术路线,进行 E I T 成像系统的方法学研究,旨在走出一条适合我国国情,能将 E I T 技术迅速推向临床应用的发展道路。
提取方面[2]。
如果充分考虑人体组织阻抗中的容抗特性,改进理论模型,采用复阻抗全信息的检测方法,以血流中
的红细胞为观察研究对象,就可能实现从细胞水平上提取与人体生理、病理状态相联系的,丰富的阻抗全
信息。建立旨在评价人体组织和器官功能状态的新型检测技术。
4 发展与应用前景
在获取阻抗全信息(模量与相角或实部与虚部)的前提下,生物阻抗技术可进入细胞层次,今后的应 用与发展前景是广阔的。其可能的主要应用与发展方向如下。
由于红细胞是由化学性质与血浆相近的红细胞内液和包裹其外的一层柔软的细胞膜构成,血液的电特 性通常可用下面的三元件等效模型表示。
Re

Ri
图1 血液的三元件等效电路模型
其中Re,Ri和C分别为血浆电阻,红细胞内液电阻和红细胞膜电容。血液的总阻抗Z可表示为
Z=R e //(Zc+Ri)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3)
式(3)中Zc为红细胞膜的容抗。由于Zc的存在,显然式(3)为一复数表达式。现行的血流图技术,
使用100KHz以下的单一测量频率,采用只取信号幅值(模量)的载波调制解调方法,舍弃了式(3)
中的相角参数,显然只利用了复阻抗全信息中的一部分,把一些可能是最重要的,最能反映生物阻抗特点
和优越性的宝贵信息丢失了。
3 阻抗技术与人体功能信息
生物阻抗技术的真正优势或诱人之处在于利用生物阻抗所携带的丰富生理和病理信息,进行人体组织 与器官的无损伤功能评价。当疾病发生时,相关组织与器官的功能性变化往往会先于器质性病变和其它临 床症状。如能在疾病的潜伏期或功能代偿期及时检测和确认这些变化,对于相关疾病的普查,预防和早期 治疗将是非常有利的。生物阻抗技术提取的是与人体组织和器官功能紧密相关的电特性信息,对血液、气 体、体液和不同组织成份具有独特的鉴别力,对那些影响组织与器官电特性的因素,如血液的流动与分布, 肺内的血气交换,体液变化与移动等非常敏感。以此为基础,进行心、脑、肺及相关循环系统的功能评价, 血液动力学与流变学在体动态研究,肿瘤的早期发现与诊断以及人体组成成份分析等功能性评价,将是生 物阻抗技术显示优越性,展现示其诱人应用前景的广阔天地。可惜这一点至今还没有被大多数研究者所充
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