关于用生物电阻抗法测量身体脂肪含量的研究摘要：体脂率现已成为判断是否健康的标准之一，测量体脂率的方法有很多，但大多方法的设备仪器复杂，操作复杂而不适用于生活中。生物电阻抗则是近年来被广泛应用的一种快速、简便、安全测量体成分的一种方法。本文将对其原理，数据分析方法进行介绍，对其准确性进行分析，并对其前景进行展望。 关键词：生物电阻抗脂肪统计方法误差 一、引言 现代社会，随着生活条件不断改善，人们对健康也越来越重视。对于大多数人而言，体重是最直接也是最简单的衡量身体状况的一个标准。其中BMI=m/h2，m为体重（千克），h为身高（米），是被使用最广泛的公式，BMI 指数以22为最佳。但是，越来越多的案例表明BMI指数不能够客观地反映一个人的身体状况。因为每个人的脂肪肌肉比例不同，并且肌肉和脂肪密度相差较大，相同BMI指数的人可能是虚胖也可能是强壮。这时，脂肪率则是另一个至关重要的指数，所以既简单又不失精确的生物电阻法就很有价值。 二、原理 生物电阻分析方法（bio-impedance analysis）BIA 技术测定骨骼肌含量的基本原理是，组织、器官层次的各个组分具有不同的电导性。人体细胞被细胞外液包围，细胞则由具有选择透过性的细胞膜、细胞质和细胞器构成。细胞外液以及细胞内部可近似视作电阻。而细胞膜则可视为电容。故人体的电学性质可视作若干个电容与电阻连接而成，其中最为简洁的三元件模型下
图所示。 一种常见的测试方式是，受试者仰面平躺，电流信号从脚部的电极传导 到手部的电极上，得出电阻抗(R)和电容抗(C)，并计算生物电阻抗 ，为系数，L为身高。骨骼肌含有大量水分与电解质，其电导性最好；脂肪组织含有的水分与电解质很少，其电导性很差。信号传输越慢，受到阻力越大，表明脂肪量越多。 当然，复杂的人体是不能用上述简陋的模型描述的。因为生物电阻分析法本身就不是在数学物理定义上严格，而是由大量数据依据统计学规律发展而来。而正好该模型得到的阻抗指数和一些身体参数显着相关，所以我们认为这种方法是可行的。 最初，大多数研究的电流频率固定在50KHZ，现在则大多使用多频率电阻抗进行脂肪等身体成分的测量分析。 三、数据统计方法 选取若干不同性别、身高、体重、年龄、身体状况的人，由生物电阻法测出其阻抗指数，对以上变量和在实验室用排水法测得的体脂率的精确值做相关性分析。使用统计软件，用多元线性逐步回归分析方法，建立体脂含量的推算方程。 根据相关的研究数据[1]显示，生物电阻抗推算去脂体重的推算方程为：
第一章绪论 进入21世纪，生物医学工程迅猛发展，如何将先进的科学技术用于人体医学检查及各项机能测试，从而提高人类对疾病的早期预防和治疗，增强机体功能、提高健康水平一直是人们共同关心的问题。因此，人们对医学检测手段的要求越来越高，检测方式已从人工主观检测发展到现在的主客观相结合。特别是医学影像技术的出现，使疾病的诊断更加客观和准确。然而，通过医学实践可以发现单一形态影像诊断仪器不能满足疾病早期诊断的需要，形态和功能相结合的新型检测系统是医学发展的需要，形态和功能相结合的新型检测系统是医学发展的需要。向功能性检查和疾病的早期诊断发展，向疾病的康复和愈合评价延伸，正是现代医学发展所追求的目标。 电阻抗成像（Electrical Impedance Tomography,EIT）技术，是以生物体内电阻抗的分布或变化为成像目标的一种新型无损伤生物医学检测与成像技术。它通过对生物体外加一定的安全激励电流，测得生物体表面电压信号来重构生物体的阻抗分布。由于生物组织阻抗特性差别显著，因而电阻抗成像结果明显。利用EIT技术，可以显示生物体组织的阻抗分布图像、阻抗随频率变化的图像、生物体器官生理活动（如呼吸、心脏搏动）时阻抗变化图像。由于采用外加安全电流激励，是非侵入检测技术，且是功能成像技术，在研究人体生理功能和疾病诊断方面有重要的临床价值。它具有简便、无创廉价的优势，可作为对病人进行长期、连续监护的设备，对疾病的早期预防、诊断、治疗及医疗普查都具有十分重大的意义，一直受到众多研究者的关注。 第一节医学影像技术概况 医学影像技术是用各种成像装置采集人体内部解剖学、生理学、病理学和心理学的信息，并实现可视化的科学。医学影像技术涉及物理学、生物学、医学、电子信息技术等多科学领域，是典型的跨学科
名词解释 第一篇总论 1.穿透作用：是指X线穿过物质时不被吸收的本领，X线的穿透力与管电压相关，与物质的密度和厚度相关。穿透性是X线成像的基础。 2.荧光作用：X线能激发荧光物质产生荧光，它是进行透视检查的基础。 3.感光作用：由于电离作用，X线照射到胶片，使胶片上的卤化银发生光化学反应，出现银颗粒沉淀，称X线的感光作用。感光效应是X 线摄影的基础。 4.电离作用：物质受到X线照射，原子核外电子脱离原子轨道，这种作用称为电离作用。 5.造影检查：用人工的方法将高密度或低密度物质引入体内，使其改变组织器官与邻近组织的密度差，以显示成像区域内组织器官的形态和功能的检查方法。 6.对比剂：引入人体产生影像的化学物质。 7.阴性对比剂：原子序数低、吸收X线少，是一种密度低、比重小的物质。影像显示低密度或黑色。包括空气、氧气、二氧化碳等。 8.阳性对比剂：原子序数高、吸收X线多，是一种密度高、比重大的物质，影像显示高密度或白色。包括钡制剂和碘制剂 9.直接引入法：通过人体自然管道、病理瘘管或体表穿刺等途径，将对比剂直接引入造影部位的检查方法。包括口服法、灌注法、穿刺注入法。 10.间接引入法：通过口服或静脉注射将对比剂引入体内，利用某些器官的生理排泄功能将对比剂有选择性地排泄到需要检查的部位而
第二篇普通X线成像技术 1.实际焦点：X线管阳极靶面实际接受电子撞击的面积称之为实际焦点。 2.有效焦点：实际焦点在X线摄影方向上的投影。 3.标称焦点：实际焦点垂直于X线长轴方向的投影。X线管规格特性表中标注的焦点为标称焦点。其焦点的大小值称为有效焦点的标称值。 4.听眶线：外耳孔上缘与眼眶下缘的连线。 5.听眦线：外耳孔中点与眼外眦的连线。 6.听鼻线：外耳孔中点与鼻前棘的连线。 7.瞳间线：两侧瞳孔间的连线。 8.听眉线：外耳孔中点与眶上缘的连线。 9.眶下线：两眼眶下缘的连线。 10.中心线：Ｘ线束居中心的那一条线。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910261647.2 (22)申请日 2019.04.02 (71)申请人 北京华睿博视医学影像技术有限公 司 地址 100094 北京市海淀区永丰屯538号3 号楼431-5 (72)发明人 张昕 王谊冰 张可 于洋 (74)专利代理机构 北京卓孚知识产权代理事务 所(普通合伙) 11523 代理人 刘光明 任宇 (51)Int.Cl. A61B 5/00(2006.01) A61B 5/053(2006.01) (54)发明名称 电阻抗成像设备和方法 (57)摘要 提供一种电阻抗成像设备和方法。根据本发 明的电阻抗成像设备（100）总体上由传感模块 （101）、数据采集模块（102）、通讯模块（103）、数 据处理模块（104）、成像显示模块（105）和电源模 块（106）组成。根据本发明的电阻抗成像设备 （100）应用于医学成像，可以利用体内电极对待 测生物体组织进行同时多频激励和测量，利用测 量到的复电压信号进行三维图像重建，可同时且 实时显示通气和灌注图像，从而提高采集数据的 数量，提高数据采集的速度，提高测量信号对体 内组织电导率的敏感度，有利于图像分析对比、 疾病检测和诊断。权利要求书1页 说明书7页 附图3页CN 109864712 A 2019.06.11 C N 109864712 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109864712 A 1.一种电阻抗成像设备，包括： 传感模块，采用电极阵列的形式，固定在人体被测量部位的周围； 数据采集模块，用于向所述传感模块施加恒流激励信号，并且测量所述传感模块中电极阵列上的复电压信号； 通讯模块，用于将所述数据采集模块采集到的复电压信号传输给数据处理模块，并且将数据处理模块的控制命令传输到数据采集模块； 数据处理模块，用于对所述数据采集模块采集到的复电压信号进行信号处理以及图像重建； 成像显示模块，用于显示所述数据处理模块生成的计算结果以及图像； 电源模块，用于向上述模块供电。 2.如权利要求1所述的电阻抗成像设备，其中，所述电极阵列包括至少16个电极。 3.如权利要求1或2所述的电阻抗成像设备，其中，所述电极阵列包括置入人体内的体内电极。 4.如权利要求1所述的电阻抗成像设备，其中，所述数据采集模块进一步包括恒流源，同时进行激励的不同数据采集模块中的恒流源之间采用光隔离。 5.如权利要求1所述的电阻抗成像设备，其中，所述数据采集模块进一步包括： 恒流源，用于同时施加多个频率成分的激励电流； 电压表，用于同时测量多个频率的复电压信号； 开关阵列，包含若干个模拟开关，用于开启和关闭激励电流的施加与复电压信号的测量； 控制逻辑电路，用于控制开关阵列中的开关与恒流源和电压表之间的切换； 多路通道，用于将激励电流传递到所述传感模块以及从传感模块接收复电压信号，所述复电压信号用幅度和相位的形式表达，或者用实部和虚部的形式表达。 6.如权利要求1所述的电阻抗成像设备，其中，所述数据处理模块具有三维图像重建功能，且所述成像显示模块显示三维的重建图像。 7.如权利要求1所述的电阻抗成像设备，其中，所述成像显示模块同时且实时显示通气和灌注图像。 8.如权利要求1所述的电阻抗成像设备，进一步包括使用电阻器件构成的校准盘，用于对设备的系统误差和分布参数进行校准。 9.一种电阻抗成像方法，包括如下步骤： 向人体被测量部位施加恒流激励信号，并且测量被测量部位上的复电压信号； 根据控制命令，对该复电压信号进行信号处理以及图像重建； 显示对该复电压信号进行信号处理的计算结果以及重建的图像。 10.一种计算机可读介质，用于记录可由处理器执行的指令，所述指令在被处理器执行时，使得处理器执行电阻抗成像方法，包括如下操作： 向人体被测量部位施加恒流激励信号，并且测量被测量部位上的复电压信号； 根据控制命令，对该复电压信号进行信号处理以及图像重建； 显示对该复电压信号进行信号处理的计算结果以及重建的图像。 2
摘要 论文题目：基于m序列的生物电阻抗快速测量方法研究 摘要 生物电阻抗频谱（BIS）是指在生物组织中表现出的电阻抗特性(包含阻性和容性)随着加载电信号频率的改变而发生变化的特性。它是一种频域的测量方法，能够测得频域较宽的阻抗谱来研究生物组织的生理特征。生物电阻抗的测量要求创伤小或者无创伤、测量快速、精度高。本文选用了一种用电流源激励的无创伤的四电极法测量生物电阻抗的方法，设计了一套高速采集系统，对采集数据进行了算法处理，得出电阻抗值。全文主要包括以下几个部分： 1.本文首先研究和分析了m序列的性质。由于m序列的自相关函数接近于冲击函数、功率谱离散、抗干扰能力强、带宽调节方便、二值函数便于实现，所以伪随机信号m序列被选择为电流源激励模型，并用FPGA芯片实现。用m序列作为生物电阻抗模型的激励源时，可以通过求相关函数知道系统的冲击响应，方便求出阻抗谱。 2.为了实现快速测量，本文设计了一套基于FPGA+ARM的快速测量系统。系统以FPGA逻辑可编程芯片和STM32微处理器为核心，主要设计了电源模块、激励信号源模块、模数转换模块、数据缓存模块、FPGA前端控制模块和STM32后端控制模块。本系统实现了对m序列激励信号和响应信号的同步采样,完成了对实验数据的正确采集。 3.本文研究了一套基于快速相关算法和全相位FFT求阻抗值的算法，利用循环卷积与FFT之间的对应关系，通过序列补零加长的方法，设计FFT的快速求相关函数的检测算法，求取激励电流与响应电压信号之间的互相关，即被测阻抗的时域冲激响应。为了得到阻抗频谱值，采用全相位频谱分析方法，求取被测阻抗的频率响应，从而实现对电阻抗模型的多频率同步快速测量。 4.本文用电阻抗模型对构建的测量系统和研究的算法做测量实验，并对整个测量系统进行标定，分析测量结果的误差。 本文的研究实现了生物电阻抗多频率同步测量,为生物电阻抗快速测量研究提供了一种可行的方法。 关键词：m序列；生物电阻抗；同步采样；全相位 I
医学功能成像技术 第二讲功能性磁共振成像 吕维雪 本讲座撰写人吕维雪先生浙江大学教授 解剖结构的磁共振成像已经在临床和研究中被普遍接受了功能性磁共振成像做脑功能定位的出现更进一步扩大了磁共振成像技术在临床上的作用这一新技术可以通过检测神经活动对局域血流流量以及氧饱和的影响产生被激活脑区的图像它对于进一步理解脑的结构功能和病理学之间的关系有重要的作用而且该技术是无损的能很容易地和现有的临床实践集成所以受到了很大的重 视 仅有结构成像技术是不能确定功能性的神经解剖学的已经证明即使在正常人中其脑的中央沟都有很大差异这种情况当存在脑肿瘤时变得更为严重这 时会有质量效应和功能性的重新组织能做功能性定位的技术可以在畸变和脑解剖不确定的场合下提供有临床意义的信息 在对脑肿瘤做手术治疗时功能性成像也是很有价值的在很多场合中需要对主要的功能性皮层做精确的定位以便能最大程度地切除病态组织而使术后的神 经性后遗症减到最少术前能确定主要的功能区对于评价手术是否可行和手术的 方案都有重要意义 术前关键功能区的定位是功能性磁共振成像立即可以对临床有用的领域 fMRI可以在医院现有的MRI扫描仪上做功能区定位的常规检查图像的采集和处理时间基本上和结构性MRI检查类似除了这种应用以外fMRI对许多心理学和认知异常方面的理解和治疗也有潜在的临床价值 一功能性磁共振的原理 要了解功能性磁共振需要熟悉磁共振的物理原理它决定了信号的特性并由这些信号形成图像 1990年Seiji Ogawa首先报道了在磁共振图像中发现了血液氧合对T2*的影响他注意到当血液氧合降低时皮层血管变得更清楚了他知道这是由于去氧基血红素造成局域磁场不均匀的结果并把这一方法称为BOLD(Blood Oxygenation
关于用生物电阻抗法测量身体脂肪含量的研究 摘要：体脂率现已成为判断是否健康的标准之一，测量体脂率的方法有很多，但大多方法的设备仪器复杂，操作复杂而不适用于生活中。生物电阻抗则是近年来被广泛应用的一种快速、简便、安全测量体成分的一种方法。本文将对其原理，数据分析方法进行介绍，对其准确性进行分析，并对其前景进行展望。 关键词：生物电阻抗脂肪统计方法误差 一、引言 现代社会，随着生活条件不断改善，人们对健康也越来越重视。对于大多数人而言，体重是最直接也是最简单的衡量身体状况的一个标准。其中BMI=m/h2，m为体重（千克），h为身高（米），是被使用最广泛的公式，BMI指数以22为最佳。但是，越来越多的案例表明BMI指数不能够客观地反映一个人的身体状况。因为每个人的脂肪肌肉比例不同，并且肌肉和脂肪密度相差较大，相同BMI指数的人可能是虚胖也可能是强壮。这时，脂肪率则是另一个至关重要的指数，所以既简单又不失精确的生物电阻法就很有价值。 ； 二、原理 生物电阻分析方法（bio-impedance analysis）BIA 技术测定 骨骼肌含量的基本原理是，组织、器官层次的各个组分具有不同的
电导性。人体细胞被细胞外液包围，细胞则由具有选择透过性的细胞膜、细胞质和细胞器构成。细胞外液以及细胞内部可近似视作电阻。而细胞膜则可视为电容。故人体的电学性质可视作若干个电容与电阻连接而成，其中最为简洁的三元件模型下图所示。 一种常见的测试方式是，受试者仰面平躺，电流信号从脚部的电极传导到手部的电极上，得出电阻抗(R)和电容抗(C)，并计算生 物电阻抗Z=√R2+C2。进而得到阻抗指数V=ρL2/L，ρ为系数，L为身高。骨骼肌含有大量水分与电解质，其电导性最好；脂肪组织含有的水分与电解质很少，其电导性很差。信号传输越慢，受到阻力越大，表明脂肪量越多。 当然，复杂的人体是不能用上述简陋的模型描述的。因为生物电阻分析法本身就不是在数学物理定义上严格，而是由大量数据依据统计学规律发展而来。而正好该模型得到的阻抗指数和一些身体参数显着相关，所以我们认为这种方法是可行的。 最初，大多数研究的电流频率固定在50KHZ，现在则大多使用多频率电阻抗进行脂肪等身体成分的测量分析。 三、数据统计方法
人体成分分析仪技术参数 测量方法：生物电阻抗测试法 生物电阻抗（BIA）： 阻抗(Z)，通过3种不同频率( 5kHz, 50kHz, 250kHz) 分别在6个节段部分(右上肢、左上肢、躯干、右下肢、左下肢、两脚间)进行18种阻抗测量 电抗(X) ：通过3种不同频率(5kHz, 50kHz, 250kHz)分别在6个节段部分(右上肢、左上肢、躯干、右下肢、左下肢、两脚间)进行18种电抗测量 电阻（R）：通过3种不同频率(5kHz, 50kHz, 250kHz)分别在6个节段部分(右上肢、左上肢、躯干、右下肢、左下肢、两脚间)进行18种电阻测量 测量系统：多频8-电极 测量频率：5 kHz /50 kHz /250 kHz 测量电流：90 μA或以下 综合测试结果，自动生成测试意见和建议，特别适合体检中心 测量部分：左上肢、右上肢、躯干、右下肢、左下肢 阻抗测量范围：75.0～1500.00Ω（0.1Ω单位） 体重测量系统：电阻应变式 体重最大称量：270kg 具有预置皮重功能。 体重最小刻度（最小显示值）：0～270 kg: 0.05 kg 脂肪率测量范围：1.0～75.0%（0.1% 单位） 体脂肪率判定标准分年龄段说明。 体型分析：九种体形判定,根据人体内脂肪率和肌肉量可提供九种身体类型评价； 软件配置：配置电脑后，只要是兼容Windows系统的打印机均可输出测试结果，由电脑向设备发送数据和指令，进行自动化操作。 兼容打印机：激光/喷墨打印机,普通打印机即可 测量速度：30秒钟的时间能完成全部测量，并立即得出各项测量值指标，并根据不同受试者的各项测试指标指数得出个性化的分析评定报告。 电源电压：220V AC （50Hz ∕60Hz） 额定功率：25W最大 测试时间：30秒 工作温度范围（储存温度范围）：5℃～35℃（-10℃～+60℃）
体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法 生物电阻抗法(Bioelectrlcal Impedance Analysls)是一种通过电学方法测定人体水份的技术。 1、生物电阻抗法（BIA）基本原理 人体的体液里有许多离子，因此人体的体液具有导电性。将微弱的交流电流信号导入人体时，电流会在电阻小、传导性能较好的体液中传输。 在电学中，在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。因此阻抗包括导体的电阻、电容的容抗和电感的感抗，简称电阻、容抗、感抗；其中容抗、感抗与所加的交流电频率有关，同样的电容、电感，交流电频 率越高，容抗越小，而感抗越大；阻抗由电阻R、感抗X c和容抗X L三者组成， 但不是三者简单相加，而是三者平方和的平方根。阻抗常用Z表示，单位是“欧姆”。 体液是导电介质，因此人体相当于导体，具有电阻；细胞壁相当于电容，因为细胞内部和外部都是可以导电的体液，但被细胞壁隔开，因此具有电容效应；人体里面几乎不存在感抗。如果将人体比作导体的话，那么人体中水分的多少，即反应人体电阻的大小；而容抗在大小则能反应细胞内外水分的比例。人体总阻抗的大小是两者的平方和的平方根，但在固定频率测试中，人体的阻抗与电阻的相差不多，经常就用电阻R替代阻抗Z。 构成身体的人体成份可分为水(Body water)、蛋白质(Proteln)、体脂(Body Fat)、无机物(Mineral )四种。这些成份在人体中虽然会因为性别与个人的不同存在着一些差异，但大致上为55:20:20:5的比例。因此，在这些人体成份中，如果知道了人体水分含量和人体脂肪含量，就可以分别求出这四种成份各自的量。 人体的肌肉的主要成分是蛋白质和人体水份，它们之间存在着一定的比例关系，健康的肌肉是由约73%的水和27%的蛋白质组成。人体中的无机物主要是人体骨骼的重量，骨的重量又与肌肉量有着密切的关系，即可以由身体水分含量求出蛋白质和无机物的含量。因此，如果知道人体水分含量和脂肪含量，就可以分别确定人体四大成分并予以分类。 在电学中，导体的电阻与导体的长度成正比，与横截面成反比。当导体的长度已知时，导体的电阻大小反应了导体横截面的大小，即导体的粗细。每一种导体都有其固定的电阻属性——“电阻率”：某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的在常温下（20℃时）导线的电阻，叫做这种材料的电阻率；计算公式为ρ=RS/L，（其中ρ为电阻率、R为电阻、S为截面积、L为长度），常用
生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二) 青少年学生的体质健康关乎国家和民族的发展与未来。在当前青少年学生体质健康水平持续下降的状况下，加强对青少年学生体质健康的监测与研究不但重要而且十分迫切。 身体成分是指组成人体的各个组织、器官的总成分。根据生理作用的不同，人体可以分为体脂和瘦体重。在医学临床与基础研究中，测量人体成分具有重要的价值。通过测量，可以确定人体成分的正常值范围，可以评价生长发育、成熟以及老化的进程，有助于对营养状况进行评定以及对患病风险进行评估等［1］。 人体成分比例，可以反映骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比、营养状况、体液平衡状况，提供人体正常值范围，评价生长发育等。但在现行学生体质健康监测项目中，全面的人体成分测试在绝大多数学校是空白，现行学生身体形态测试项目只是反映学生的身高体重指数，不能全面、直观地反映例如骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比以及营养评估等，因此，分析研究适合于学校的操作便捷、测试内容丰富、体现数据精确，并能在学生人体成分测试广泛运用的测试方法，进而为学生开具针对性的运动处方，具有重要的现实意义，目的在于增强学生对体质健康的认识，提高学生进行体育锻炼的质量，促进学生体质的全面提高。
一、生物电阻抗法（BIA）研究综述 有关调查总体表明，我国学生的体质健康状况是在下降的。还有很多学者对于不同学校的学生进行了体质研究，但是结果却不尽相似，有学者的研究结果显示学生的正常体重的人数占总人数的40%都不到，有学者研究显示，学生总体偏瘦。排除地域营养状况的差异，一个统一的、准确的测量方法才能将各种因素的影响降到最低。因此，一种可靠、精确、简便的测量身体成分方法，对于正确全面了解学生的体质，制定正确的训导方法，提高学生体质，具有重大的影响。 通过文献资料法和专家咨询法研究分析，生物电阻抗法在现代医学中已得到广泛的研究和使用，它能监测到人体中各种成分的比例，国外研究较多，国内研究局限在临床医生、医学院校和医疗研究单位。文献研究大致分为两类，第一类为生物电阻抗技术和原理的研究，主要有撖涛等的“人体成分分析仪设计――生物电阻抗原理的一种实现”、侯曼等的“应用生物电阻抗法测定人体体成分的研究进展”、黄海滨等的“生物电阻抗分析法（BIA）测量人体成分”、贺杰等的“生物电阻抗技术在运动人体科学中的应用”、刘群等的“生物电阻抗分析与人体体成分测量”、谢旭东的“生物电阻抗法测量人体成分的研究”等；第二类为人体成分测试结果的研究分析，主要有于康等的“成人体重指数和总体脂肪与血脂异常的相关性”、胡琴静等的“2型糖尿病患者人体成分测定分析”、曾强等的“生物电阻抗技术分析人
一种基于生物电阻抗原理的人体成分测试装置的研制 作者：祁朋祥，马祖长，孙怡宁，刘世法作者单位：(1.安徽省仿生感知与先进机器人技术重点实验室，中国科学院合肥智能机械研究所，合肥230031;2.中国科学技术大学自动化系，合肥230027) 【摘要】人体内各种成分之间的合理比例是维持人体健康的重要因素。与同位素稀释法、总体钾法、双能X线吸收法(DXA)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。我们介绍了基于生物电阻抗测量技术的体成分测量原理，并以此为指导设计了一种体成分测试仪。该仪器测试数据重复性高，与同类仪器的对比实验验证了其准确性。 【关键词】生物电阻抗法;人体成分;人体健康;生物电阻抗测量技术;体成分测量仪 The Development of a Body Composition Test Device based on Bioelectrical ImpedanceQI Pengxiang1,2,MA Zuchang1, SUN Yining1,LIU Shifa1,2 (1.The Key Laboratory of Biomimetic Sensing and Advanced Robot Technology, Anhui Province, Institute of Intelligence Machines, Chinese Academy of Science, Hefei 230031，China; 2.Dept of Auto，University of Science and Technology of China, Hefei 230027) Abstract：A reasonable ratio between various compositions of the human body is an important factor to make people keep health. Compared with the methods such as isotope dilution, total body potassium, Dual-energy X-ray absorption and skinfold thickness, bioelectrical impedance analyses is simple, fast and accurate. It is an ideal means to measure body composition. In this paper, based on bioelectrical impedance measurement technique, the principium of human body composition test was introduced. Guided by this, a type of human body composition tester was developed. The repeatability of the data measured by this equipment is very high. Comparisons with similar experimental devices have verified the accuracy of the equipment developed by this paper. Key words：Bioelectrical impedance; Body composition; Body health; Bioelectrical impedance measurement technique ; Body composition tester 1 引言 随着社会的进步和生活水平的提高，人们越来越注重自身的健康状况。人体内各种成分维持合理的比例是保持身体健康的重要条件，例如，体内脂肪增加到一定量将导致肥胖症等疾病的发生，矿物质的大量流失将导致骨质疏松症，而肾脏功能性减弱将导致体内水分平衡
生物电阻抗在法医学中应用 【摘要】目的利用生物电阻抗技术测量尸体组织的电阻抗的死后变化，与死后经过时间的内在变化关系，试图寻找一种简便、准确可靠推断死后经过时间的新方法。方法用阻抗测量仪测量大鼠全身多处、牛骨骼肌、猪肝脏组织不同死后经过时间的电阻抗。结果大鼠躯体组织的电阻抗、牛骨骼肌和猪肝脏组织电阻抗随着死后经过时间的延长存在规律性变化。有望推断人体死后经过的时间。 【关键词】法医病理学死后经过时间生物电阻抗 【Abstract】 Objective To study the relationship between the postmortem tissues impedance and Postmortem interval. Method Use bioelectrical impedance measure apparatus to measure the impedance of the multiple spot of rat dead body and ox bone skeletal muscles ,and swine liver. Result The Bioelectrical impedance of rat postmortem tissues, ox bone skeletal muscles, swine liver ,changes along postmortem interval regularly．The results tell us measurement of the impedance of human postmortem tissues may be used to estimate postmortem interva1．【Key words】Forensic pathology postmortem interval Bioelectrical impedance 死亡时间推断指从死亡发生到发现或检查尸体时所经历的时间，又称死后间隔时间。是法医工作的一个重要方面，也是工作中的难点。目前用于推断死亡时间的各种指标中，仍没有一个理想的简便的易于
生物电阻抗技术与人体功能信息任超世 (中国医学科学院、中国协和医科大学) [摘要] 生物电阻抗技术是与人体组织和器官的功能信息相联系的。生物电阻抗技术今后的发展方向在于采用全信息生物阻抗检测方法,注意提取与人体生理、病理状态相联系的,丰富的阻抗全信息。该技术今后具有一定的应用与发展前景。 关键词: 生物电阻抗 阻抗全信息 功能信息 1 引言 生物电阻抗(Electrical Bioimpedance)技术是利用生物组织与器官的电特性及其变化提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的一种无损伤检测技术。它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情况,然后根据不同的应用目的,获取相关的生理和病理信息。这种技术具有无创、廉价、安全、无毒无害、操作简单和功能信息丰富等特点,医生和病人易于接受。 国外的生物阻抗技术在基础研究方面水平较高,以电阻抗断层图像技术(EIT)为发展方向的新一代生物阻抗技术正吸引着世界各国越来越多的研究者[1]。国内的生物阻抗技术以应用研究为主,以各种临床血流图为代表的生物阻抗技术已广泛用于临床,并不断取得进展,水平较高。但是,无论在基础研究还是在临床应用领域,使用单一测量频率,只取阻抗模量的现行阻抗测量方法的现状是不能令人满意的。除了定量性差和定位性不好以外,它还把一些可能是最重要的,最能反映生物阻抗特点和优越性的宝贵信息丢失了[2]。 2 阻抗技术与人体功能信息 生物阻抗技术的真正优势或诱人之处在于利用生物阻抗所携带的丰富生理和病理信息,进行人体组织与器官的无损伤功能评价。当疾病发生时,相关组织与器官的功能性变化往往会先于器质性病变和其它临床症状,如能在疾病的潜伏期或功能代偿期及时检测和确认这些变化,对于相关疾病的普查、预防和早期治疗将是非常有利的。生物阻抗技术提取的是与人体组织和器官功能紧密相关的电特性信息,对血液、气体、体液和不同组织成份具有独特的鉴别力,对那些影响组织与器官电特性的因素,如血液的流动与分布,肺内的血气交换,体液变化与移动等非常敏感。以此为基础,进行心、脑、肺及相关循环系统的功能评价,血液动力学与流变学在体动态研究,肿瘤的早期发现与诊断以及人体组成成份分析等功能性评价,将是生物阻抗技术显示优越性,展现其诱人应用前景的广阔天地。可惜这一点至今还没有被大多数研究者所充分注意。 阻抗技术的进一步发展应把重点放在全信息复阻抗检测方法和人体组织和器官功能信息的提取方面[2]。如果充分考虑人体组织阻抗中的容抗特性,改进理论模型,采用复阻抗全信息的检测方法,以血流中的红细胞为观察研究对象,就可能实现从细胞水平上提取与人体生理、病理状态相联系的,丰富的阻抗全信息。建立旨在评价人体组织和器官功能状态的新型检测技术。 3 发展与应用前景 在获取阻抗全信息(模量与相角或实部与虚部)的前提下,生物阻抗技术可进入细胞层 1998年第11期?热点评介?
医学成像技术 摘要：本文主要介绍了医学成像的方法。着重介绍了几种方法的特点及其在医学诊断中应用。 关键词：成像技术，X射线计算机断层成像(X-CT)，磁共振成像(MRI) Medical Imaging Technology Abstract:This paper mostly introduces methods of medical imaging .It emphasizes the characterristics of some methods and appliacations of these method in diagnoses. Key Words: imaging technology, X-ray computer tomography, magnetic rexonance imaging, 1 引言 医学图像在医学中占有重要地位。显微镜的发明对医学的发展是一次重大推动。因为它使人们以图像的形式观察到了直接由眼睛所不能看到的微观世界。德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen)于1895年11月8日发现X射线，促使医学图像第二次得到重大发展。由于X线在医学上的应用使得人们能观察到过去看不到的人体内部的形态结构。1972年X线计算机断层成像设备〔X-CT)的问世，使医学成像技术出现了崭新的面貌，它可以给出无重叠的、清晰度相对比度有很大提高的断层图像，这是发现x线以来医学图像的又一次重大发展。100多年来放医学影像设备迅速发展．条件日臻完善，医学成像技术日新月异。特别近些年来，医学影像设备又有一些新的发展动向。第一动向是，技术的发展充实与完善了设备的硬件与软件功能；第二个动向是高档设备的技术指标主要用于临床 研究与功能的开发，代表了生产厂家的技术实力，低档设备则在努力充实与不断提高硬件的性能，并且迅速把高、中档设备较成熟的功能与软件移植过来，从而显著改善了低档设备的性能指标，拓宽了低档设备的适用范围。 2 医学成像的方法 用于观察人体信息为目的的各种成像技术不断取得进展，各种成像方法都有各自的观察特征。现在常用的医学成像方法有X射线成像，核素成像(RI)，超声成像(USI)，X射线计算机断层成像(CT)，发射型计算机断层成像(ECT)，磁共振成像（MRI）。 2.1 X射线成像 它是借助X射线通过人体时，各部组织对X线的吸收不同产生不同的 阴影所形成的图像。这种图像是三维的人体的X线吸收分布投射在二维的成像媒质(如胶片)上形成的。所以它是把三维(立体的)实体信息压缩或堆积重棱在一个二维平面上的图像,是具有重叠特点的二维图像。 20世纪80年代初，CR在把传统的X线摄影数字化，DR是计算机数字化能力与常规X线摄影相结合的产物。所不同的是数字化方式不一样，但究其原理和成像过程仍属间接数字影像技术，不是最终发展方向。DDR是20世纪90年代开始开发的直接数字成像技术，它是采用平板探测器将X线信息直接数字化，不存在任何的中间过程。数字图像不仅可以方便的将图像“冻结”在荧光屏上，而且可以进行各种各样的图像后处理。 2.2核素成像(R1)
北京航空航天大学学报 JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS 1998年4月 第24卷 第2期科技期刊 电阻抗成像技术的原理及其发展 1) 程吉宽 孙进平 杜 岩 柳重堪 （北京航空航天大学 电子工程系） 摘 要 介绍了一种新的图像重建技术——电阻抗成像（EIT ）技术.它根据物体内部不同物质的导电参数（如电阻率、电容率）的不同，通过对物体表面电流、电压的施加及测量来获知物体内部导电参数的分布，进而重建出反映物体内部结构的图像.作为一个数学物理反问题，EIT 技术具有其本身的特点和难点，因而目前还处于探索性研究阶段.本文在EIT 数学物理模型基础上对整个EIT 技术作了较为全面的介绍，包括理论原理、技术上的难点、系统分析、以及目前国际国内的研究现况和研究方向.通过对ACT3的介绍，对EIT 系统的具体实现也做了简要分析. 关键词 图像处理；重建；数据采集；反问题；电阻抗成像(EIT) 分类号 TM 938.84 EIT(Electrical Impedance Tomography)技术是一种新颖的图像重建技术.它根据物体内部不同物质的导电参数（如电阻率、电容率）的不同，通过对物体表面电流、电压的施加、测量来获知物体内部导电参数的分布，进而重建出反映物体内部结构的图像.1 EIT 技术简介 1.1 EIT 的原理 EIT 的图像重建过程实质上是利用边界测量数据求解物体内部电阻率分布函数ρ的过程.测量时通过加在物体表面的电极向物体注入电流，测量物体表面电压分布，然后 利用重构算法得到物体内部电阻率分布. 例如人体不同组织和体液就具有不同的电阻率，并且当某些组织发生病变时，电阻率也会相应发生变化.EIT 数学模型由下述椭圆方程边值问题描述： (1) (2)
生物电阻抗测量及成像 一.引言 生物电阻抗在医学上是一种非常简单的测量方法，根据它的原理，我们可以走出相关器材，而且它富有医学上许多的要求，而且测量结果准确，器材使用寿命高等优点，所以生物电阻抗在生物医学测量中有着不可或缺的作用。 本文阐述了生物电阻抗法生物医学检测的几个方面的应用，即电阻抗式呼吸监测、阻抗血流图、生物电阻抗法人体成分检测、电阻抗断层成像技术等。 二.生物电阻抗简介 生物电阻抗测量（阻抗生物电阻抗测量）是一种利用生物组织和器官的电特性提取人体生理和病理条件的生物医学信息的检测技术 三.起源与发展 1.起源 十八世纪末，意大利神经生理学家伽利米通过观察青蛙的神经肌肉收缩建立了生物电的理论，这可能是最早的生物电阻抗测量的应用。德国科学家赫尔曼是第一个研究生物组织电阻抗的人。在1871年，他用电流通过不同方向的骨骼肌时，发现了不同的阻力值。这就是骨骼肌的阻力，经计算，横向阻力（沿骨骼肌方向）约为纵向阻力的4～9倍（沿骨骼肌的方向）。1930年，SAPGENO首次首次使用交流电桥测量出生物组织的电容。 自那时以来，生物电阻抗技术正变得越来越实用。人体成分分析技术、人体流程图和电阻抗断层成像技术开始成为各国学者研究的重点方向。 2.国外发展 最早用来测量生物组织电阻抗的是电桥法，但是因为它很难调节桥梁的平衡，而且精度不高。因此，在现实中，这种方法相对并不适用。还有就是Geddes L. A提出了双电极测量技术。由于其诸多缺点，四电极已经取代这种方法。Warsaw 理工大学的T. Palko以及F.BiAlOKZ和其他学者已经开发了一种多频生物电阻抗测量系统来提取生物电阻抗的振幅。印度科学家进行了山羊眼睛晶状体电阻抗的测量与建模，将眼部晶状体物质在不同刺激频率下的阻抗图进行描绘，其展现出完美的半圆弧图形。 3.国内发展 早些时候发明了一套生物组织的四电极复合阻抗测量系统，其意义在于测量了生物组织的复阻抗频率特性。此外，还有人建立了一套多路独立人体阻抗测量系统，运用某种算法对胸部阻抗信号分解。多频电阻抗法和人体脂肪分析仪是根据血液电阻抗的一个频率特性和典型的三分量血液模型所提出了得一种研究血
Df 《生物医学工程进展》试题库 1. 试述组织光透明技术在生物医学成像的作用及应用前景? 作用：生物组织属于浑浊介质,具有高散射和低吸收的光学特性，这种高散射特性限制光在组织的穿透深度和成像的对比度,使得很多光学成像技术只能用于浅表组织,制约了光学手段检测诊断及治疗技术的发展和应用。生物组织光透明技术的作用就是通过向生物组织中引入高渗透、高折射、生物相容的化学试剂，来改变组织的光学特性，以此来暂时降低光在组织中的散射、提高光在组织中的穿透深度，从而提高光学成像的成像深度,推动成像技术的发展和新方法的产生。 前景：1、应用骨组织使得骨组织变得光透明,进而对骨组织下的组织成像，避免手术开骨窗照成的伤害，如应用于颅骨,用得当的成像方法获得皮层神经亚细胞结构与微血管信息; 2、解决皮肤角质层的天然阻挡作用,促进透皮给药系统的研究和应用; ３、皮肤光透明剂的发展推动光学相干断层成像技术的发展； 4、光透明剂使得光辐射能在生物组织达到一定深度之后,可以极大地推动光学显微成像、光学手段检测诊断及治疗技术的发展和应用。推进无损光学成像技术在临床上的发展。 2．请结合图示，描述如何通过单分子定位的方法，实现超分辨光学显微成像。 要通过单分子定位实现超分辨光学显微成像,首先需要利用光激活/光切换的荧光探针标记感兴趣的研究结构。成像过程中,利用激光对高标记密度的分子进行随机稀疏点亮，进而进行单分子荧光成像和漂白;不断重复这种分子被漂白、新的稀疏单分子不断被点亮、荧光成像的过程，将原本空间上密集的荧光分子在时间上进行充分的分离。随后，利用单分子定位算法对采集到的单分子荧光图像进行定位，可以准确得到分子发光中心位置；最后,利用这些分子位置信息,结合图像重建算法,获得最终的超分辨图像。超分辨图像质量的关键在于二点:一是找到有效的方法控制发光分子的密度,使同一时间内只有稀疏的荧光分子能够发光；二是高精度地确定每个荧光分子的位置。 以分辨两个相距20nm的点光源为例。如下图7,当两个点光源相距２0nm 时，由于衍射极限(一个理想点物经光学系统成像，由于衍射的限制,不可能得到理想像点，而是得到一个艾里斑,这样每个物点的像就是一个弥散斑，两个弥散斑靠近后就不好区分，这样就限制了系统的分辨率，这个斑越大，分辨率越低）的限制，使得每一个点光源经过显微系统所成的像为一个光斑。为了简化起见，假定光斑为一个半径30０ｎm 的圆斑(实际情况下,光斑不是均匀分布的,而是满足方程(1)）。则在荧光显微镜下，两个点光源所成的像为图7(ａ）所示。在这个时候，两个点光源r1，r2 由于半径都在３00nm,是无法区分的，几乎重叠在一起。所以分辨率为３00ｎm。但是如果第一时刻，只有r1 光源发光,如图7（b)所示，
“第二届生物医学成像新技术新方法青年论坛”在西安成功举办 2017-9-1 2017年8月27-28日，由北京大学与中国科学院生物物理研究所联合主办，中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室承办的“第二届生物医学成像新技术新方法青年论坛”在西安豪享来温德姆酒店召开。北京大学程和平院士、中科院生物物理所徐涛所长、中科院西安光机所赵卫所长为本次会议名誉主席；北京大学孙育杰研究员、中科院生物物理所雷鸣研究员、中科院西安光机所姚保利研究员为本次会议共同主席。本次会议共邀请安排了30个大会报告，来自全国各地高校和科研院所的100多名青年学者家共聚一堂，报告厅座无虚席。 8月27日上午，由中科院西安光机所瞬态光学与光子技术国家重点实验室副主任姚保利研究员首先致开幕辞，热烈欢迎各位青年学者的到来。接着，北京大学分子医学中心程和平院士综述了生物医学成像领域的发展现状，展示了“十三五”国家重大科技基础设施项目“多模态跨尺度生物医学成像设施”的总体构想和建设目标，指出了青年科学家所面临的机遇与挑战。随后，徐涛所长详细介绍了该项目的规划和筹建情况，从设施定位、科学目标、总体技术框架、选址规划、人才规模、用户需求、国际联盟、预期成果、中长期发展愿景等方面汇报了该设施的工作进展，勾勒出了我国在生物医学成像领域未来五到十年的宏伟蓝图，并对青年学者们寄予了殷切的希望。
北京大学孙育杰研究员主持了27日上午的会议。北京大学陈良怡教授以“Fast high-resolution miniature two-photon microscopy for brain imaging in freely-behaving mice”为题，开启了精彩的报告环节。陈良怡教授团队成功研制出了新一代高速高分辨微型化双光子荧光显微镜，重仅2.2克，可佩戴在小动物头部颅窗上，并获取了小鼠在自由行为过程中大脑神经元和神经突触活动的清晰稳定图像，为脑与认知科学、人工智能研究的推进提供了重要工具。清华大学廖洪恩教授团队利用医学信息立体空间透视融合装置，将原位立体视觉“透视眼”功能应用于生命科学、生物医学工程等学科，并展示了临床微创诊疗方面的部分应用成果。北京宣武医院放射科杨旗医生介绍了心脑血管 磁共振定量技术在临床精准诊疗中的应用。西安电子科技大学陈雪利教授介绍了基于贝