一种生物电阻抗测量中消除干扰的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种生物电阻抗测量中消除干扰的方法，所述方法包括步骤：获取并放大人体被测部位的电压信号和所述人体被测部位的串连线路上的取样电阻上的电流信号；对经过模－数转换的电流信号和电压信号进行快速傅立叶变换，提取满足生物电阻抗计算条件的目标电流信号和目标电压信号。本发明专利技术还公开了一种生物电阻抗测量中消除干扰的装置。利用本发明专利技术可以获取较纯净的能反映人体被测部位电阻的电流信号和电压信号，减小信号误差，并能较大程度上地消除测量过程中硬件自身产生的干扰信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物电阻抗测量
，具体涉及一种生物电阻抗测量 中消除干扰的方法和装置。
技术介绍
电阻抗断层成像(electrical impedance tomography, EIT)是根据"人 体内不同组织具有不同的电阻抗'，这一物理原理，通过给人体注入小的安全 电流，测量体表的电位来重建人体内部的电阻抗分布图像，是医学成像技术 的一个新方向。EIT技术具有很多优势，既往研究表明某些人体组织的生理功能变化能 引起组织阻抗的变化(如组织充血和放电等)，某些组织病理改变也能引 起组织阻抗的变化(如癌变等)，这些信息将会在EIT图像中体现出来。所 以EIT具有功能成像的性质，该技术对人体无创无害，测量简便，在对于 患者长期的图像监护这方面具有广泛的应用前景，这些是目前多数临床成像 手段难以做到的；同时该技术造价低、费用低的特点也非常适合进行广泛 的医疗普查。电阻抗断层成像系统包括有数据测量系统(Data Measurement System, DMS)及图像重构软件两大部分。数据测量系统的作用就是在激励源产生的 正弦信号激励下从体表测量中解调出反映体内阻抗分布的电信号，经模拟信 号-数字信号转换(A/D转换)及数据处理后为阻抗图像重构算法提供数据。在EIT中，激励源的作用是产生对人体安全的正弦激励并以一定的激励 模式施加于激励电极上；数据测量系统的主要功能是以 一定测量模式从测量 电极获取正弦信号激励下的体表电信号，经放大后采用解调技术提取反映成 像目标内阻抗分布信息，供算法重构阻抗图像应用；控制电路作为计算机与 激励源及测量电路间的接口电路，主要负责激励源及测量电路的参数及模式 设置，以及校正和定标等功能；计算机主要进行总体控制、数据处理、图像 重构、图像显示等功能。现阶段对人体部位进行生物电阻抗的测量的方法主要包括步骤恒流输 出正弦波通过i殳置在^皮测部位的测试电极对所述^J则部位进行激励；获取所 述被测部位的电流值和电压值；将所述电流值和电压值进行放大后进行模-数转换，并确定目标电流值和目标电压值；利用所述目标电流值和目标电压 值计算所述^^皮测部位的生物电阻抗；将所述电阻抗信息进行图例化，生成图 例信息。以上测量方法中，所述图例信息能否正确地反映人体被测部位的电阻抗 变化，关键在于获取的电流信号和电压信号的纯净度。上述测量方法没有涉 及消除这种干扰信号，所获取的电流信号和电压信号不可避免地掺杂着许多 干扰信号；另外，测量采用的硬件部分在测量过程中会产生误差和干扰， 如电极粘贴引起的接触电阻产生的表面电位信号误差，各种仪器工作时产 生的干扰信号等；最终导致进行电阻抗计算所利用的电流信号和电压信号纯 净度不够，也即不能准确反映人体被测部位的阻抗分布，导致成像精度的不 理想，无法准确真实地反映体内病情变化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种有效消除干扰信号、精度高的生物 电阻抗数据测量方法和系统。本专利技术提供的 一种生物电阻抗数据测量方法是这样实现的一种生物电阻抗测量中消除干扰的方法，所述方法包括步骤获取并放大人体被测部位的电压信号和所述人体被测部位的串连线路上 的取样电阻上的电流信号；对经过模-数转换的电流信号和电压信号进行快速傅立叶变换，提取满 足生物电阻抗计算条件的目标电流信号和目标电压信号。获取并放大人体被测部位的电压信号和所述人体被测部位的串连线路上 的取样电阻上的电流信号的步骤包括将第一高阻放大器与所述被测部位的串联线路上的标准取样电阻并联设 置，以获取所述被测部位串联线路上的电流信号，所述高阻放大器的阻抗至 少为所述:f又样电阻的阻抗的106倍；将第二高阻;汰大器与i殳置在所述^皮测部位两側的第 一测试电才及和第二测 试电极相连，以获取所述被测部位的电压信号。在对经过模-数转换的电流信号和电压信号进行快速傅立叶变换之前，进一步包括当所述经过模-数转换后的电流信号和电压信号的数值不在预设范围之内时，调整所述第一高阻放大器和第二高阻放大器的增益。在获取并放大人体被测部位的电压信号和所述人体被测部位的串连线路上的取样电阻上的电流信号之前，进一步包括对所述电流信号和电压信号 进行限压限流预处理。所述限压限流预处理的方法具体为分别检测出所述电流信号和电压信号的电流值和电压值，当检测所述电 流值或电压值超出预设阈值时，断开连接。对经过模-数转换的电流信号和电压信号进行快速傅立叶变换，提取满 足生物电阻抗计算条件的目标电流信号和目标电压信号的步骤包括将所述电流信号和电压信号生成谐波频镨；根据由激励信号频率范围和信号能量镨设置的阈值将所述电流信号和电 压信号进行过滤筛选，提取电流信号和电压信号，所述目标电流信号和目标 电压信号就是满足生物电阻抗计算条件的目标电流信号和目标电压信号。本专利技术还公开了一种生物电阻测量中消除干扰的装置，所述装置包括高阻放大器，用于获取人体被测部位的电压信号以及设置在人体被测部 位的串连线路上的取样电阻电流信号；快速傅立叶处理单元，与所述高阻放大器相连，利用快速傅立叶算法将 所述电流信号和电压信号进行处理，提取满足生物电阻抗计算条件的目标电 流信号和目标电压信号。所述高阻放大器包括第一高阻放大器，包括两个输入端和一个输出端，所述两个输入端分别 与所述取样电阻的两端相连，用于获取并放大经过所述标准取样电阻的电流 信号；第二高阻放大器，包括两个输入端和一个输出端，所述两个输入端分别 与设置在人体被测部位两侧的第一测试电极和第二测试电极相连，用于获取 并放大所述人体被测部位两侧的电压信号。所述第一高阻放大器和第二高阻放大器的输入阻抗为标准取样电阻阻抗的106倍以上。所述第一高阻放大器和第二高阻放大器均为可编程高阻放大器。所述装置进一步包括增益调节单元，与所述高阻放大器相连，用于当所述经过模-数转换后 的电流信号和电压信号的数值不在预设范围之内时，调整所述第一高阻放大 器和第二高阻放大器的增益。预处理单元，用于当检测到所述电流信号和电压信号的数值大于预设阈 值时，进行断电保护。通过以上技术方案可知，本专利技术具有以下的优点和特点'.1、 根据预设的阈值，采用FFT算法对电流信号和电压信号进行过滤处 理，有效屏蔽了直流分量、高频/低频噪声和其他千扰信号，为最后的生物 电阻抗的计算提供纯净的信号；2、 将一个高阻放大器的两个输入端分别与设置在人体被测部位的串联 线路上的低阻抗的标准取样电阻相连，以获取并放大经过所述取样电阻的电 流信号；并且将另一个高阻放大器的两个输入端分别与设置在人体被测部位 的两侧的第一测试电极和第二测试电极，以获取并放大所述第一测试电极和 第二测试电极之间的电压信号；由于所述高阻放大器的阻抗在109欧姆以 上，而所述取样电阻以及测试电极产生的接触电阻的阻抗一般在欧姆级，使得所述高阻放大器所获取的电流信号和电压信号与人体被测部位的实际电流 信号和电压信号之间的误差大大减小；3、 当电流信号和电压信号中的电流值和电压值不在预设范围之内时， 能够自动调整放大器的增益，确保每次采样的电流值和电压值均在预设范围 以内，进而确保多频点采样时不同频点的采样都在最佳范围内进行。附图说明图1为本专利技术一种生物电阻抗测量中消除干扰的方法的实现流程图2为本专利技术一种生物电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物电阻抗测量中消除干扰的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：　　　　获取并放大人体被测部位的电压信号和所述人体被测部位的串连线路上的取样电阻上的电流信号；　　　　对经过模－数转换的电流信号和电压信号进行快速傅立叶变换，提取满足生物电阻抗计算条件的目标电流信号和目标电压信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊新翔，蒋辉，吴琪，何为，王平，
申请(专利权)人：重庆博恩富克医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]