基于生物电阻抗的人体成分测试与研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文基于生物电阻抗的人体成分测试与研究姓名：祁朋祥申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：孙怡宁20090501中文摘要摘要人体成分测试在临床医学与健康研究中具有重要的价值，能够客观、量化地反映人体的营养状况和体液平衡状况，并为青少年生长发育水平的评价提供依据。因此，体成分测试是健康检查的一项重要内容。基于生物电阻抗原理的体成分测试是一种评估身体成分的间接方法，其基本原理是将微弱的交流电信号导入人体，通过测量得到人体各个部分的电阻抗，分析得到相应部分的组成成分。这种方法具有简单易用性和无创性等特点，近年来发展迅速。本文分析了体成分测试系统

2、的发展现状，根据生物电阻抗原理，设计了一种人体成分测试评估系统，主要完成的工作如下：1、根据分段人体模型完成了系统设计。该系统采用八电极、单频测量技术设计得到了具有精度高、重复性好的测试仪器。通过上位机分析软件能够得到人体各个部分的生物电阻抗，通过分析模型得到人体相应部分的组成成分，完成健康评估。2、改进体成分建模方法。以如何提高人体成分的预测精度，即提高预测精度和泛化能力为目的，本文研究了两种人体成分模型建立方法：基于统计回归的方法和基于支持向量机的方法。统计回归方法得到的是一系列预测方程，由于预测方程只能保留训练样本的共同特征，而将其他的个性化特征都舍弃，从而限制了该方法

3、的泛化能力。本文在分析统计回归方法的基础上，引入了统计学习的理论，提出用预测模型文件替换传统的预测方程。由于该方法保留-j'{Jll练样本的大部分特征，能够适应不同的测试人群，同时，该方法利用凸二次规划方法能够得到全局最优解，避免了局部最优解的问题。利用支持向量机的回归分析建立人体成分模型，是本文的一大亮点。3、通过对测试数据的统计分析，得出了人体成分与年龄、性别、生活习惯等因素的关联关系。依据得到的人体成分，对建立人体健康专家系统做了初步探讨，主要讨论了如何根据人体成分制定相应的运动处方。目前的人体成分测试往往较为关注单次的测试结果的分析，忽略了人体健康的动态发展趋势。针对

4、这一问题，本文提出建立人体健康数据管理系统的设想，即根据历史数据所反映的健康发展趋势，有针对性的给出运动处方与营养处方，经过不断的优化调整使人体成分之间的比例趋向合理。关键词：生物电阻抗人体成分统计回归支持向量机泛化能力运动处方英文摘要ABSTRACTHumanbodycompositiontestisofimportantvalueinclinicalmedicineandbasicresearch．Itcanreflectthebody’Snutritionalandfluidstatusobjectivelyandquantified．Furthermore，itcan

5、alsoprovidethebasistoevaluatethegrowthanddevelopmentoftheyonth．So，humanbodycompositiontestisanimportantitemofhealthcheck．Thewaybasedonbioelectricalimpedanceisanindirectmeanstoevaluatebodycompostion．Itsbasicprincipleisasfollows．First，weimportanACcurrentintothebody．Then，wewillobtainbioelectri

6、calimpedanceofvariouscomponentsbymeasuringthevotage．Byanalyzing，wewillgetthecompositionofcorrespondingparts．Inrecentyears，thismethodisdevelopingquicklyforitsfeaturesofeasyandnon—invasive．Inthisthesis，weanalysethedevelopmentofhumanbodycompositiontestsystem．Basedontheprincipleofbioelectricali

7、mpedance，wedesignabodycompositiontestingandevaluationsystem．Themainworkwecomplementisasfollows．1．Wehavefinishedthedesignofthesystemaccordingtothemulti—segmenthumanbodymodel．ThesystemUSeSeightelectrodes，single·frequencymeasurementtechniques．Itisadevicewit