適用于穿戴式EIT系統的3種Howland電流源電路性能對比研究

伏丹晨，付 峰，史學濤，劉本源，楊 濱，馬 航，李蔚琛，夏軍營

（空軍軍醫大學軍事生物醫學工程學系，西安 710032）

0 引言

近年來，隨著人口老齡化程度的不斷加劇以及醫療成本的大幅增加[1]，人們開始逐漸將注意力集中于醫院之外的人體健康狀況的監護，穿戴式監護系統因此受到人們越來越多的關注[2-5]。

電阻抗成像（electrical impedance tomography，EIT）技術是一種較新的醫學成像技術[6-7]，其原理是通過固定在人體上的一對電極向人體施加一定的安全激勵信號，利用另一對電極提取激勵信號在人體組織內的響應。由于生物組織之間、病變組織與正常組織之間的阻抗值存在明顯差異，得到的響應信號可以反映出人體內部組織的信息。相比于傳統的超聲、CT、MR等成像技術，EIT技術具有實時、動態、無創傷和低成本的突出優點，在穿戴式應用領域中具有廣闊的前景。激勵源是EIT系統中一個重要的組成部分，直接關系到系統的精度和信噪比。目前EIT研究者們已經提出了許多適用于EIT系統的電流源電路方案[8-12]。

Howland電流源電路（Howland current source circuit，HCSC）作為一類通用的壓控電流源（voltage controlled current source，VCCS）電路，由于結構簡單、性能優良，被廣泛用于生物信號的采集與測量。圍繞著適用于EIT系統的Howland電流源電路，研究者們進行了大量的研究[13-16]。回顧以往文獻，較少有將橋式Howland電流源電路應用于穿戴式電阻抗采集系統的報道。同時由于穿戴式電阻抗采集系統多由鋰電池供電，其中的電路模塊通常采用低電壓單端供電[17-18]，因而電源電路的動態輸出范圍也是需要關注的一個重要方面，但在以往的研究中常常被忽視。……