[發(fā)明專利]一種生物電阻抗測(cè)量中消除干擾的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610161086.1
• 申請(qǐng)日: 2006-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101194836A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊新翔;蔣輝;吳琪;何為;王平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶博恩富克醫(yī)療設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/053
• 分類號(hào): A61B5/053
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長(zhǎng)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物電阻抗測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物電阻抗測(cè)量中消除干擾的方法和裝置。

背景技術(shù)

電阻抗斷層成像(electrical?impedance?tomography，EIT)是根據(jù)“人體內(nèi)不同組織具有不同的電阻抗”這一物理原理，通過(guò)給人體注入小的安全電流，測(cè)量體表的電位來(lái)重建人體內(nèi)部的電阻抗分布圖像，是醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的一個(gè)新方向。

EIT技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，既往研究表明某些人體組織的生理功能變化能引起組織阻抗的變化(如：組織充血和放電等)，某些組織病理改變也能引起組織阻抗的變化(如癌變等)，這些信息將會(huì)在EIT圖像中體現(xiàn)出來(lái)。所以EIT具有功能成像的性質(zhì)，該技術(shù)對(duì)人體無(wú)創(chuàng)無(wú)害，測(cè)量簡(jiǎn)便，在對(duì)于患者長(zhǎng)期的圖像監(jiān)護(hù)這方面具有廣泛的應(yīng)用前景，這些是目前多數(shù)臨床成像手段難以做到的；同時(shí)該技術(shù)造價(jià)低、費(fèi)用低的特點(diǎn)也非常適合進(jìn)行廣泛的醫(yī)療普查。

電阻抗斷層成像系統(tǒng)包括有數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)(Data?Measurement?System，DMS)及圖像重構(gòu)軟件兩大部分。數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的作用就是在激勵(lì)源產(chǎn)生的正弦信號(hào)激勵(lì)下從體表測(cè)量中解調(diào)出反映體內(nèi)阻抗分布的電信號(hào)，經(jīng)模擬信號(hào)-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)及數(shù)據(jù)處理后為阻抗圖像重構(gòu)算法提供數(shù)據(jù)。

在EIT中，激勵(lì)源的作用是產(chǎn)生對(duì)人體安全的正弦激勵(lì)并以一定的激勵(lì)模式施加于激勵(lì)電極上；數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的主要功能是以一定測(cè)量模式從測(cè)量電極獲取正弦信號(hào)激勵(lì)下的體表電信號(hào)，經(jīng)放大后采用解調(diào)技術(shù)提取反映成像目標(biāo)內(nèi)阻抗分布信息，供算法重構(gòu)阻抗圖像應(yīng)用；控制電路作為計(jì)算機(jī)與激勵(lì)源及測(cè)量電路間的接口電路，主要負(fù)責(zé)激勵(lì)源及測(cè)量電路的參數(shù)及模式設(shè)置，以及校正和定標(biāo)等功能；計(jì)算機(jī)主要進(jìn)行總體控制、數(shù)據(jù)處理、圖像重構(gòu)、圖像顯示等功能。

現(xiàn)階段對(duì)人體部位進(jìn)行生物電阻抗的測(cè)量的方法主要包括步驟：恒流輸出正弦波通過(guò)設(shè)置在被測(cè)部位的測(cè)試電極對(duì)所述被測(cè)部位進(jìn)行激勵(lì)；獲取所述被測(cè)部位的電流值和電壓值；將所述電流值和電壓值進(jìn)行放大后進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換，并確定目標(biāo)電流值和目標(biāo)電壓值；利用所述目標(biāo)電流值和目標(biāo)電壓值計(jì)算所述被測(cè)部位的生物電阻抗；將所述電阻抗信息進(jìn)行圖例化，生成圖例信息。

以上測(cè)量方法中，所述圖例信息能否正確地反映人體被測(cè)部位的電阻抗變化，關(guān)鍵在于獲取的電流信號(hào)和電壓信號(hào)的純凈度。上述測(cè)量方法沒(méi)有涉及消除這種干擾信號(hào)，所獲取的電流信號(hào)和電壓信號(hào)不可避免地?fù)诫s著許多干擾信號(hào)；另外，測(cè)量采用的硬件部分在測(cè)量過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤差和干擾，如：電極粘貼引起的接觸電阻產(chǎn)生的表面電位信號(hào)誤差，各種儀器工作時(shí)產(chǎn)生的干擾信號(hào)等；最終導(dǎo)致進(jìn)行電阻抗計(jì)算所利用的電流信號(hào)和電壓信號(hào)純凈度不夠，也即不能準(zhǔn)確反映人體被測(cè)部位的阻抗分布，導(dǎo)致成像精度的不理想，無(wú)法準(zhǔn)確真實(shí)地反映體內(nèi)病情變化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種有效消除干擾信號(hào)、精度高的生物電阻抗數(shù)據(jù)測(cè)量方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的一種生物電阻抗數(shù)據(jù)測(cè)量方法是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種生物電阻抗測(cè)量中消除干擾的方法，所述方法包括步驟：

獲取并放大人體被測(cè)部位的電壓信號(hào)和所述人體被測(cè)部位的串連線路上的取樣電阻上的電流信號(hào)；

對(duì)經(jīng)過(guò)模-數(shù)轉(zhuǎn)換的電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，提取滿足生物電阻抗計(jì)算條件的目標(biāo)電流信號(hào)和目標(biāo)電壓信號(hào)。

獲取并放大人體被測(cè)部位的電壓信號(hào)和所述人體被測(cè)部位的串連線路上的取樣電阻上的電流信號(hào)的步驟包括：

將第一高阻放大器與所述被測(cè)部位的串聯(lián)線路上的標(biāo)準(zhǔn)取樣電阻并聯(lián)設(shè)置，以獲取所述被測(cè)部位串聯(lián)線路上的電流信號(hào)，所述高阻放大器的阻抗至少為所述取樣電阻的阻抗的10⁶倍；

將第二高阻放大器與設(shè)置在所述被測(cè)部位兩側(cè)的第一測(cè)試電極和第二測(cè)試電極相連，以獲取所述被測(cè)部位的電壓信號(hào)。

在對(duì)經(jīng)過(guò)模-數(shù)轉(zhuǎn)換的電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換之前，進(jìn)一步包括：當(dāng)所述經(jīng)過(guò)模-數(shù)轉(zhuǎn)換后的電流信號(hào)和電壓信號(hào)的數(shù)值不在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)時(shí)，調(diào)整所述第一高阻放大器和第二高阻放大器的增益。

在獲取并放大人體被測(cè)部位的電壓信號(hào)和所述人體被測(cè)部位的串連線路上的取樣電阻上的電流信號(hào)之前，進(jìn)一步包括：對(duì)所述電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行限壓限流預(yù)處理。

所述限壓限流預(yù)處理的方法具體為：

分別檢測(cè)出所述電流信號(hào)和電壓信號(hào)的電流值和電壓值，當(dāng)檢測(cè)所述電流值或電壓值超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，斷開(kāi)連接。

對(duì)經(jīng)過(guò)模-數(shù)轉(zhuǎn)換的電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，提取滿足生物電阻抗計(jì)算條件的目標(biāo)電流信號(hào)和目標(biāo)電壓信號(hào)的步驟包括：