基于生物电阻抗技术的肺功能检测方法与系统研究

发布时间：2022-02-11 23:05

　　生物电阻抗技术是利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状况的生物医学信息的检测技术。生物电阻抗技术具备安全、非侵入性、廉价和可持续在线监测的特点,是一种优良的检测技术。肺部生理活动引发胸部生物电阻抗变化明显,将生物电阻抗技术应用于肺部生理活动检查一直是研究热点。本文基于生物电阻抗技术,对肺功能检测方法与系统进行了研究,主要工作内容如下:（1）通过对生物电阻抗技术理论基础的介绍,对生物电阻抗的特点进行了分析。通过对肺功能测量的基础知识的介绍与分析,确定了胸部生物电阻抗变化值与肺部空气变化量之间存在关系,且该关系是实现基于生物电阻抗技术的肺功能参数测量与计算的关键。（2）对生物电阻抗技术的数学物理模型进行了简要分析,利用有限元分析软件MAXWELL建立了胸部生物电阻抗仿真模型。通过修改代表肺部空气量的参数,从仿真角度确认了肺部空气变化量与胸部生物电阻抗变化值之间存在正相关关系。（3）根据生物电阻抗测量的特点与要求,完成了系统硬件设计。通过对恒流源模块、开关阵列模块、电压与电流采集模块和通信模块这几个关键模块的分析对硬件设计进行了介绍。硬件电路设计完成之后,根据系统硬件特... 

【文章来源】：重庆大学重庆市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

仿真区域电流密度分布图

3 呼吸过程中的生物电阻抗变化仿真研究其中 Uc为测量电压值，Iz为注入电流值。在仿真模型获得求解之后，因为通过激励电极加入的是电压激励，因此 Iz的大小无法直接获取。此时需要对仿真模型中任一电流通路截线的电流密度进行积分从而获得注入电流 Iz的仿真。以初始仿真模型为例子，此时仿真区域的电流分布如图 3.3 所示。由图 3.3 分析可知仿真模型中大部分肺部组织、心脏组织和部分皮下组织由于电导率相对较高通过的电流密度最大，上述组织特性对生物电阻抗特性的影响也最大。如图 3.4(a)所示为该模型下注入电流曲线，如图 3.4(b)所示为该模型下测量电极所测得的电压曲线。

仿真模型中肺部空气量越大，胸部生物电阻抗也越大。如图3.5 所示为胸部生物电阻抗的仿真变化值曲线图：图 3.5 胸部电阻抗变化曲线Fig.3.5 The curve of chest electrical impedance由上图可知从仿真的角度分析：当肺部空气体积增大时，胸部生物电阻抗随着肺部空气体积的增大而增大，且胸部生物电阻抗变化率较大，胸部生物电阻抗可用于肺部空气体积的求解。3.4 本章小结本章首先对生物电阻抗的数学物理模型进行了分析，提出了计算该物理模型

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]肺组织阻抗频谱测量方法及特性基础研究[D]. 王洁然.天津大学 2014
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本文编号：3621096