基于生物阻抗的下肢水肿测量系统及应用技术研究

发布时间：2017-06-11 21:00

  本文关键词：基于生物阻抗的下肢水肿测量系统及应用技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水肿是由于人体的组织间隙积聚过多的体液而形成的,其通常反映着其他疾病的产生,如心脏衰竭、肌肉瘫痪等疾病,因此水肿的检测具有重要的临床意义。目前临床上对水肿的诊断方法因产生部位而异,主要包括指按观察法、X射线等方法,这些方法存在着主观性强或者花费昂贵的缺点。而生物电阻抗技术由于其具有低成本、非侵入性的、信息丰富等特性,逐渐成为检测水肿的有效方法。本课题基于国内外水肿检测的研究,主要完成了两方面的工作：设计一套便携式、低功耗生物阻抗测量系统；利用所研制的系统研究水肿程度和生物阻抗的关系。生物阻抗测量系统采用四电极测量的方法,通过刺激电极将频率可编程的安全电流注入人体下肢,两个测量电极获得反映人体阻抗的电压信号,经过前端调理的信号在解调器中和参考信号进行幅相检测从而得出人体组织的幅值和相位信息。设计并实现了生物阻抗测量系统硬件模块,主要包括：电流刺激电路、前端调理电路、幅相检测电路以及蓝牙通讯电路等。软件部分的设计主要包括用于产生可编程安全电流的驱动实现、用于提高系统测量精度的软件校准的实现、用于测量数据传输的蓝牙低功耗模块实现,以及用于生物阻抗数据显示和存储的Android手机客户端的实现。为了检测此测量系统的精度,测量了由R-C三元件电路模拟的生物阻抗得到测量系统的幅值相对误差为2%,相位绝对误差为0.9度。使用所研制的测量系统对10名水肿患者进行血透前后腿部生物阻抗的测量和水肿程度的评估,结果表明,随着血透时间的增长,生物阻抗幅值也逐渐变大,且频率越低越明显。根据阻抗变化的规律,使用Cole模型拟合,得到频率为0的阻抗值(即细胞外液的阻抗值)来最大化观察水肿和生物阻抗的关系。拟合结果显示水肿程度越高,细胞外液的阻抗变化率越大,显著区别于非水肿状态。因此可以将细胞外液阻抗值变化率作为水肿程度判断的指标,这在临床上将有很大的应用前景。
【关键词】：水肿 生物阻抗 蓝牙低功耗 心脏衰竭 便携式
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274;R442.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景8
• 1.2 生物阻抗技术的研究现状8-11
• 1.2.1 生物阻抗测量技术发展8-9
• 1.2.2 生物阻抗的分析方法9-10
• 1.2.3 生物阻抗的临床应用10-11
• 1.3 水肿诊断的研究现状11-13
• 1.3.1 水肿的发病机制11-12
• 1.3.2 水肿的诊断方法12-13
• 1.4 论文主要研究内容及章节安排13-16
• 第二章 生物阻抗测量系统的研制16-42
• 2.1 生物阻抗测量原理16-17
• 2.2 生物阻抗测量系统框架设计17
• 2.3 硬件电路设计17-25
• 2.3.1 电流刺激电路设计18-19
• 2.3.2 前端调理电路设计19-20
• 2.3.3 幅相检测电路设计20-23
• 2.3.4 蓝牙通讯电路设计23-25
• 2.4 软件系统设计25-37
• 2.4.1 操作系统抽象层26-27
• 2.4.2 AD9838驱动模块27-30
• 2.4.3 系统校准模块30-31
• 2.4.4 蓝牙通讯模块31-35
• 2.4.5 Cole模型参数提取35-37
• 2.5 阻抗测量系统性能测试37-40
• 2.5.1 系统实物图37-38
• 2.5.2 系统测量精度38-39
• 2.5.3 系统稳定性39-40
• 2.6 本章总结40-42
• 第三章 Android客户端程序设计42-56
• 3.1 Android操作系统平台42-43
• 3.1.1 四大组件的应用43
• 3.1.2 SQLite数据库选择43
• 3.2 水肿监护客户端程序设计43-52
• 3.2.1 系统整体功能和软件架构43-45
• 3.2.2 Android模块化实现45-46
• 3.2.3 设备扫描模块设计46-47
• 3.2.4 水肿监控模块设计47-48
• 3.2.5 蓝牙通讯服务设计48-50
• 3.2.6 计时服务设计50-51
• 3.2.7 数据库模块设计51-52
• 3.3 水肿监护客户端性能测试52-54
• 3.3.1 Android客户端截图52
• 3.3.2 Android客户端性能测试52-54
• 3.4 水肿监护客户端发布54-55
• 3.5 本章总结55-56
• 第四章 水肿指标初步实验56-62
• 4.1 实验原理56-57
• 4.2 实验方法57-58
• 4.2.1 电极选择57
• 4.2.2 实验过程57-58
• 4.3 实验分析58-61
• 4.3.1 血透治疗中生物阻抗的变化58-59
• 4.3.2 不同频率生物阻抗变化的规律59
• 4.3.3 Cole模型提取的参数变化规律59-60
• 4.3.4 不同程度水肿阻抗变化率60-61
• 4.4 本章总结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 致谢64-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果70

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