电阻抗断层成像复习进程.ppt

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1、电阻抗断层成像5.1生物电特性生物电现象生命活动的基本特性。几乎所有生命过程都伴随着生物电的产生。生物电是以细胞为单位产生的。生物电的发现1939年两位生理学家Hodgkin和Huxley以枪乌贼的直径为１mm的巨大神经轴突为实验材料，采用细胞内记录的方法，证明了细胞生物电现象的存在。生物电产生机制细胞膜——磷脂双分子层静息电位细胞静息状态下存在于细胞膜内外两侧的电位差。（内负外正）生物电产生机制1.静息时，细胞内的K+浓度远高于细胞外。2.静息状态时，细胞膜主要对有通透性。3.因此，胞内的K+顺浓度梯度扩散到细胞外，形成电位差。Nernst公式：当跨膜的浓度差（驱动K+外流）和电位差（阻止K

2、+外流）达到平衡时，膜内外电位差就稳定在某一水平。生物电产生机制动作电位细胞接受刺激后，膜电位在原有静息电位基础上出现迅速的倒转和恢复的电位波动。1.静息2.去极化3.复极化4.后电位：负后电位正后电位生物电产生机制去极相:在受到刺激时出现了膜对Na+通透性的突然增大复极相：Na+通透性的消失，并伴随出现电压门控性K+通道的开放后电位：Na+-K+泵将Na+、K+分布复原，保持细胞的兴奋性。典型生物电信号生物电参数正常值频率/Hz心电图(ECG)0.5~4mV0.1~100脑电图(EEG)5~300µVdc~50肌电图(EMG)0.1~5mV20~8000眼电图(EOG)50~350µV0.2

3、~15胃电图(EGG)10~1000µVdc~1皮肤电阻抗(GSR)0.5~500MΩ0.1~1505.2生物电阻抗测量技术生物电阻抗测量（ElectricalBioimpedanceMeasurement），或简称阻抗技术，是一种利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的检测技术。特点：无创、无害，廉价、操作简单和功能信息丰富等，医生和病人易于接受。人体电阻抗组织电阻率组织电阻率脑脊液血清血液神经肝0.5550.7141.8525.080.0脑脂肪湿皮干皮无膜骨肌肉10710.8×10238.0×10240.0×10320.0×10590.0人体组织的

4、直流电阻率（Ω·m）人体电阻抗与电流频率的关系人体可看成是一个电解质电容器和电阻的并联电路。直流在细胞间隙流过；交流可通过细胞间隙和细胞。频率0100Hz10kHz10MHz10GHz电阻率909.17.72.00.8人体肌肉组织电阻率与频率的关系生物电阻抗测量技术通常是借助置于体表的电极系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压，检测相应的电阻抗及其变化，然后根据不同的应用目的，获取相关的生理和病理信息。生物阻抗技术应用阻抗血流图胃动力学检测人体成分分析电阻抗成像技术阻抗血流图根据体表测量的电阻抗变化的信息来确定体内组织器官由于血液循环引起的（生理、病理）容积变化的方法。简化模型单根血管与

5、组织阻抗并联模型一般使用20k~100kHz频率的恒流（恒压）源，测量计算被测部分阻抗Z、阻抗变化ΔZ，以及ΔZ微分dZ/dt等。阻抗血流图是生物阻抗技术应用最广泛的领域之一，促进了血流图临床应用的进一步发展。主要领域：阻抗心动图：利用四电极法测量跨胸阻抗及其微分图（或导纳），然后计算每搏输出量。脑阻抗血流图：应用于脑动脉硬化、闭塞性脑血管病及血管性头痛。肺循环阻抗图：反映随着每个心动周期肺循环容积变化的曲线图。胃动力学检测原理：在胃的活动期，由于其形态及其内容物组成情况与容积的改变较大，其电特性变化非常明显，变化规律与胃动力学状况相对应。胃运动的频率约为3次/分，对检测系统的实时性要求不高。

6、采用普通阻抗方法，灵敏地提取这种电特性变化信息已有初步临床应用。如采用代表阻抗技术的发展方向阻抗断层成像方法，以图像形式给出检测结果，无论在灵敏度或获取信息的数量与质量上都将更好。人体成分分析与同位素稀释法、总体钾法、双能x线吸收法以及皮褶厚度法等方法相比，生物电阻抗法测量人体成分简单、快速和准确，是体成分测量的理想手段。基于生物电阻抗技术的体成分测量原理：人体的电阻抗特性与体成分之间存在统计关系。（例如：非脂肪组织具有比脂肪组织更小的电阻抗。）人体成分分析1）全身测量在全身阻抗测量中，多采用四电极法，以减少接触阻抗的影响，以其他参考方法，如皮褶计法，水下称重法，双能X射线吸收法，CT法等测量

7、人体成分作为对照，即可得到基于阻抗分析法的人体成分预测公式。人体成分分析2）分段测量在全身阻抗测量中，上下肢的贡献和影响最大，即全身测量难以正确反映身体各部位含水量及其变化的真实情况。人体成分分析2)分段测量从理论上来说，分段阻抗测量要优于全身阻抗测量法，尤其对于人体成分不均匀分布的人群（胖、瘦、高、矮等）更是如此。人体成分分析3）多频率测量采用多频率测量技术不仅可以提供更准确的阻抗测量，而且还从