生物電阻抗分析在疾病臨床監測和診斷中的應用

Cosimo Carriero

摘要：生物電阻抗分析在疾病臨床監測和診斷中的應用。

關鍵詞：生物;電阻抗;診斷

生物組織的電特性按照電信號來源可分為主動和被動兩類。如果生物組織的電流由細胞內部的離子產生，我們稱之為主動響應。這些電信號稱為生物電位，最為人所熟知的例子就是心電圖和腦電圖信號。如果生物組織對外部電刺激（例如電流或電壓發生器）做出響應，則該響應為被動的。在這種情況下，我們需要考慮生物電阻抗。

1生物電阻抗分析

生物電阻抗分析是一種用來測量人體組成和評估臨床狀況的低成本、非侵入技術。生物阻抗是一個由電阻值R（實數部分）和電抗值XC（虛數部分）組成的復數，前者主要由人體內的水分總量所致，后者主要是由細胞膜產生的電容所致。該阻抗也可以用模為|z|、相位角為φ的矢量來表示。相位角在確定人體組成方面起主要作用。

從式（4）和式（5）中可以看出，電阻和電容取決于幾何參數（長度、距離和表面積），這意味著它們與采用的測量系統和物理參數有關：也就是說，電阻率p和介電常數ε與待測材料的類型（在本示例中為生物組織）密切相關。圖1顯示了一個生物阻抗及其測量儀器的電特性簡化模型。RE考慮的是細胞外液的電阻，RT代表細胞內液的電阻，Cm是細胞膜的電容。儀器與人體之間的連接通過置于皮膚上的電極實現。儀器向電極提供激勵電壓并測量產生的電流。激勵信號通過連接到后端驅動器的數模轉換器（DAc）產生。……