四电极法怎样测量人体生物阻抗?用一个模型说清楚!

四电极法怎样测量人体生物阻抗?用一个模型说清楚!

作者: Alan Yang

关键词: 测量

通过测量人体组织对微弱交流电的阻抗变化,可获得反映血容量变化的心脏阻抗信号。人体由大量细胞构成,生物组织的电气特性可用图1 所示等效电路模型表示。

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图 1 人体组织等效阻抗模型


该模型采用三个元件描述生物阻抗:

  • Cₘ:细胞膜并联电容
  • Rₑ:细胞外液电阻
  • Rᵢ:细胞内液电阻

上述参数并非单个细胞的电气参数,而是整片组织的整体等效电气特性,该模型称为三元件 RC 生物阻抗模型。

系统采用四电极法测量人体生物阻抗。其原理为:通过一对电极施加激励电流,另一对电极提取电压信号。

如图 2 所示,采用标准 ICG 采集配置,放置 4 个 3M 银 / 氯化银(Ag/AgCl)凝胶电极。

电极功能:

  • D1、D4(激励电极对)→ 向人体注入高频交流电流
  • D2、D3 → 测量胸腔两端电压

由于胸腔阻抗随心脏活动周期性变化,两端电势差也随之改变,这一变化的电势信号即为 ICG 信号。

信号采集时,电极最优放置位置:

  • D1 激励电极:贴于左右耳后凹陷处
  • D4 激励电极:置于上腹部
  • D2 传感电极:对称贴于双侧锁骨上方
  • D3 传感电极:置于剑突下方凹陷处两侧

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图 2 ICG 信号采集电极分布


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