心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置及方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510218250.7 (22)申请日 2015.04.30 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104905787 A (43)申请公布日 2015.09.16 (73)专利权人 中国人民解放军第三军医大学第 二附属医院 地址 400037 重庆市沙坪坝区新桥正街183 号 (72)发明人 马结实 种银保 蒋琬 赵鹏 赵安 王晴 向逾 (74)专利代理机构 重庆华科专利事务所 50123 代理人 康海燕 谭小琴 (51)Int.Cl. A61B 5/053(2

2、006.01) (56)对比文件 CN 1305777 A,2001.08.01, CN 1543912 A,2004.11.10, CN 101156776 A,2008.04.09, CN 102008304 A,2011.04.13, CN 104114087 A,2014.10.22, US 2004/0049237 A1,2004.03.11, US 2012/0172730 A1,2012.07.05, US 2014/0148712 A1,2014.05.29, US 7988634 B1,2011.08.02, 审查员 王静 (54)发明名称 心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱

3、特 性的评估装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种心阻抗极值驱动的外周 组织电阻抗频谱特性的评估装置及方法， 包括第 一电阻抗测量模块、 第二电阻抗测量模块和上位 机； 上位机控制第一电阻抗测量模块实时动态地 采集心脏附近的单频电阻抗数据， 由上位机识别 出心阻抗模值的极值， 该极值包括极大值和极小 值， 并基于该极值控制第二电阻抗测量模块按照 设定的参数对外周组织进行电阻抗频谱数据测 量， 上位机对电阻抗频谱数据进行处理得到电阻 抗特征参数， 上位机计算在心阻抗模值的极大值 和极小值两次驱动下测得的电阻抗特征参数的 平均值作为外周组织电阻抗频谱特性的评估参 数， 并显示该评估参数。 本发

4、明能够实现稳定地 评估外周组织的电阻抗频谱特性。 权利要求书4页 说明书7页 附图2页 CN 104905787 B 2017.06.16 CN 104905787 B 1.一种心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 其特征在于： 包括第 一电阻抗测量模块(1)、 第二电阻抗测量模块(2)和上位机(3)； 所述第一电阻抗测量模块(1)基于上位机(3)的控制实时动态地采集心脏附近的单频 电阻抗数据， 并利用单频电阻抗数据的实部和虚部计算出心阻抗模值后传输给上位机(3)， 由上位机(3)识别出心阻抗模值的极值， 该极值包括极大值和极小值， 并基于该极值控制第 二电阻抗测量模块(2)按照

5、设定的参数对外周组织进行电阻抗频谱数据测量， 并将电阻抗 频谱数据传给上位机(3)进行存储， 上位机(3)对所述电阻抗频谱数据进行处理得到电阻抗 特征参数， 并将该电阻抗特征参数进行存储， 上位机(3)计算在心阻抗模值的极大值和极小 值两次驱动下测得的电阻抗特征参数的平均值作为外周组织电阻抗频谱特性的评估参数， 并显示该评估参数。 2.根据权利要求1所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 其 特征在于： 所述上位机(3)包括第一数据采集控制模块(31)、 极值识别模块(32)、 极值驱动 模块(33)、 第二数据采集控制模块(34)、 数据存储模块(35)、 电阻抗特征参数提

6、取模块 (36)、 参数存储模块(37)、 两次测量参数平均值计算模块(38)和平均值显示模块(39)； 所述第一数据采集控制模块(31)将单频电阻抗数据采集的参数传递给第一电阻抗测 量模块(1)， 该单频电阻抗数据采集的参数包括激励电流的幅值Am、 激励电流的频率f1和数 据采集频率f_acq； 所述第一电阻抗测量模块(1)包括第一电阻抗数据采集子模块(12)、 第一接口(11)和 第一电阻抗电极(13)， 第一电阻抗电极(13)与第一电阻抗数据采集子模块(12)连接， 第一 电阻抗数据采集子模块(12)通过第一接口(11)与第一数据采集控制模块(31)连接； 所述第 一接口(11)接受第一

7、数据采集控制模块(31)的控制， 将施加给目标的激励电流的幅值Am、 激励电流的频率f1和数据采集频率f_acq传递给第一电阻抗数据采集子模块(12)， 所述第 一电阻抗数据采集子模块(12)通过第一电阻抗电极(13)将激励电流施加到被测目标的心 脏附近位置， 第一电阻抗电极(13)中的电压信号被第一电阻抗数据采集子模块(12)按照设 定的数据采集频率采集， 第一电阻抗数据采集子模块(12)利用所采集的单频电阻抗数据的 实部和虚部计算出心阻抗模值后通过第一接口(11)发送给极值识别模块(32)； 所述极值识别模块(32)将第一电阻抗测量模块(1)传递过来的实测心阻抗模值与心阻 抗模值的极大或极

8、小先验值进行比较， 将差异最小的实测心阻抗模值作为心阻抗极值， 并 将极值驱动标志f_drv置为真， 该极值识别模块(32)与第一接口(11)连接； 所述极值驱动模块(33)在极值驱动标志f_drv为真时启动第二数据采集控制模块 (34)， 该极值驱动模块(33)与极值识别模块(32)连接； 所述第二数据采集控制模块(34)将电阻抗频谱数据测量的参数传递给第二电阻抗测 量模块(2)， 该电阻抗频谱数据测量的参数包括激励电流的幅值Am、 起始频率f0、 频率间隔 f和激励次数a； 所述第二电阻抗测量模块(2)包括第二电阻抗数据采集子模块(22)、 第二接口(21)和 第二电阻抗电极(23)； 第

9、二电阻抗电极(23)与第二电阻抗数据采集子模块(22)连接， 第二 电阻抗数据采集子模块(22)通过第二接口(21)与第二数据采集控制模块(34)连接； 所述第 二接口(21)接受第二数据采集控制模块(34)的控制， 将施加给目标的激励电流的幅值Am、 起始频率f0、 频率间隔f和激励次数a传递给第二电阻抗数据采集子模块(22)， 第二电阻 权 利 要 求 书 1/4 页 2 CN 104905787 B 2 抗数据采集子模块(22)通过第二电阻抗电极(23)按照扫频测量方式将激励电流逐个施加 到被测目标的肢端附近位置， 第二电阻抗电极(23)中的电压信号被第二电阻抗数据采集子 模块(22)采

10、集， 并通过第二接口(21)发送给数据存储模块(35)； 所述数据存储模块(35)将第二电阻抗测量模块(2)传递过来的一次扫频测量测得的a 个频点的电阻抗数据的实部和虚部分别存储于4行a列的矩阵Ma1中前两行或后两行， 该数 据存储模块(35)与第二接口(21)连接； 所述电阻抗特征参数提取模块(36)利用矩阵Ma1中的前两行或后两行数据作为a个电 阻抗数据的实部和虚部， 将a个实部作为X变量， 将a个虚部作为Y变量， 利用最小二乘法拟合 出两者之间的圆弧状曲线， 并计算该曲线的几何参数得到电阻抗特征参数， 该电阻抗特征 参数包括R0、 R、 和fc， 其中， R0代表直流阻抗， R代表频率为

11、无穷大时的阻抗， 代表散射系 数， fc代表特征频率， 该电阻抗特征参数提取模块(36)与数据存储模块(35)连接； 所述参数存储模块(37)将电阻抗特征参数提取模块(36)所获得的电阻抗特征参数存 储于2行4列的矩阵Ma2中， 该参数存储模块(37)与电阻抗特征参数提取模块(36)连接； 所述两次测量参数平均值计算模块(38)用于求心阻抗模值取极大值时所对应的电阻 抗特征参数与心阻抗模值取极小值时所对应的电阻抗特征参数的平均值， 该两次测量参数 平均值计算模块(38)与参数存储模块(37)连接； 所述平均值显示模块(39)用于显示两次测量参数平均值计算模块(38)输出的结果， 平 均值显示模

12、块(39)与两次测量参数平均值计算模块(38)连接。 3.根据权利要求2所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 其 特征在于： 所述数据采集频率f_acq是第一电阻抗测量模块(1)在一秒钟内所采集单频心阻 抗数据的次数。 4.根据权利要求2所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 其 特征在于： 所述心阻抗模值的极大先验值为从所述第一电阻抗测量模块(1)在一分钟内所 采集的心阻抗数据中提取出的电阻抗模值的极大值； 所述心阻抗模值的极小先验值为从所述第一电阻抗测量模块(1)在一分钟内所采集的 心阻抗数据中提取出的电阻抗模值的极小值。 5.根据权利要求2所述的心阻

13、抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 其 特征在于： 所述扫频测量是第二电阻抗数据采集子模块按照预设的电阻抗数据采集的参数 将a个激励信号逐个施加给目标， 每施加一个激励信号， 测得一组电阻抗实部和虚部数据。 6.根据权利要求2所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 其 特征在于： 所述电阻抗频谱数据是指一次扫频测量获得的所有电阻抗数据的实部和虚部。 7.根据权利要求2所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 其 特征在于： 所述第一接口(11)和第二接口(21)采用USB接口。 8.一种心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估方法， 其特征在于

14、： 采用如 权利要求1至7任一所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 所述第 一电阻抗测量模块(1)基于上位机(3)的控制实时动态地采集心脏附近的单频电阻抗数据， 并利用单频电阻抗数据的实部和虚部计算心阻抗模值后传输给上位机(3)， 由上位机(3)识 别出心阻抗模值的极值， 该极值包括极大值和极小值， 并基于该极值控制第二电阻抗测量 模块(2)按照设定的参数对外周组织进行电阻抗频谱数据测量， 并将电阻抗频谱数据传给 权 利 要 求 书 2/4 页 3 CN 104905787 B 3 上位机(3)进行存储， 上位机(3)对所述电阻抗频谱数据进行处理得到电阻抗特征参数， 并 将

15、该电阻抗特征参数进行存储， 上位机(3)计算在心阻抗模值的极大值和极小值两次驱动 下测得的电阻抗特征参数的平均值作为外周组织电阻抗频谱特性的评估参数， 并显示该评 估参数。 9.根据权利要求8所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估方法， 其 特征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 第一数据采集控制模块(31)将单频电阻抗数据采集的参数传递给第一电阻抗 测量模块(1)， 该单频电阻抗数据采集的参数包括激励电流的幅值Am、 激励电流的频率f1和 数据采集频率f_acq； 步骤2、 第一接口(11)接受第一数据采集控制模块(31)的控制， 将施加给目标的激励电 流的幅值Am、 激励电流的频

16、率f1和数据采集频率f_acq传递给第一电阻抗数据采集子模块 (12)， 所述第一电阻抗数据采集子模块(12)通过第一电阻抗电极(13)将激励电流施加到被 测目标的心脏附近位置， 第一电阻抗电极(13)中的电压信号被第一电阻抗数据采集子模块 (12)按照设定的数据采集频率采集， 第一电阻抗数据采集子模块(12)利用所采集的单频电 阻抗数据的实部和虚部计算心阻抗模值后通过第一接口(11)发送给极值识别模块(32)； 步骤3、 极值识别模块(32)将第一电阻抗测量模块(1)传递过来的实测心阻抗模值与心 阻抗模值的极大或极小先验值进行比较， 将差异最小的实测心阻抗模值作为心阻抗极值， 并将极值驱动标

17、志f_drv置为真； 步骤4、 极值驱动模块(33)在极值驱动标志f_drv为真时启动第二数据采集控制模块 (34)； 步骤5、 第二数据采集控制模块(34)将电阻抗频谱数据测量的参数传递给第二电阻抗 测量模块(2)， 该电阻抗频谱数据测量的参数包括激励电流的幅值Am、 起始频率f0、 频率间 隔f和激励次数a； 步骤6、 第二接口(21)接受第二数据采集控制模块(34)的控制， 将施加给目标的激励电 流的幅值Am、 起始频率f0、 频率间隔f和激励次数a传递给第二电阻抗数据采集子模块 (22)， 第二电阻抗数据采集子模块(22)通过第二电阻抗电极(23)按照扫频测量方式将激励 电流逐个施加到

18、被测目标的肢端附近位置， 第二电阻抗电极(23)中的电压信号被第二电阻 抗数据采集子模块(22)采集， 并通过第二接口(21)发送给数据存储模块(35)； 步骤7、 数据存储模块(35)将第二电阻抗测量模块(2)传递过来的一次扫频测量测得的 a个频点的电阻抗数据的实部和虚部分别存储于4行a列的矩阵Ma1中前两行或后两行； 步骤8、 电阻抗特征参数提取模块(36)利用矩阵Ma1中的前两行或后两行数据作为a个 电阻抗数据的实部和虚部， 将a个实部作为X变量， 将a个虚部作为Y变量， 利用最小二乘法拟 合出两者之间的圆弧状曲线， 并计算该曲线的几何参数得到电阻抗特征参数， 该电阻抗特 征参数包括R0

19、、 R、 和fc， 其中， R0代表直流阻抗， R代表频率为无穷大时的阻抗， 代表散射 系数， fc代表特征频率； 步骤9、 参数存储模块(37)将电阻抗特征参数提取模块(36)所获得的电阻抗特征参数 存储于2行4列的矩阵Ma2中； 步骤10、 两次测量参数平均值计算模块(38)用于求心阻抗模值取极大值时所对应的电 阻抗特征参数与心阻抗模值取极小值时所对应的电阻抗特征参数的平均值； 权 利 要 求 书 3/4 页 4 CN 104905787 B 4 步骤11、 平均值显示模块(39)用于显示两次测量参数平均值计算模块(38)输出的结 果。 10.根据权利要求9所述的心阻抗极值驱动的外周组织电

20、阻抗频谱特性的评估方法， 其 特征在于： 所述第一电阻抗电极(13)和第二电阻抗电极(23)均采用两电极法或四电极法。 权 利 要 求 书 4/4 页 5 CN 104905787 B 5 心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置及 方法 技术领域 0001 本发明属于电阻抗频谱特性测量技术， 具体涉及一种心阻抗极值驱动的外周组织 电阻抗频谱特性的评估装置及方法。 背景技术 0002 生物组织的电阻抗频谱特性是指生物组织的电阻抗的阻性和容性成份随着所施 加激励信号的频率的变化而发生明显的变化。 而电阻抗频谱特性可以通过在被测目标表面 以扫频的方式施加具有一定幅值的交流电流， 并测量相应

21、检测电极上的响应电压来获得被 测目标的电阻抗实虚部的频谱数据， 然后可绘制出电阻抗虚部和实部的散点图， 通过曲线 拟合获得Cole-Cole圆弧， 借助于几何学的运算可计算出四个电阻抗特征参数R0、 R、 和fc (R0代表直流阻抗， R代表频率为无穷大时的阻抗， 代表散射因子， fc代表特征频率)， 从而 实现定量评估。 现有评估人体外周组织电阻抗频谱特性的技术方法没有考虑到心脏射血周 期的影响， 只通过任意时间点的外周组织电阻抗频谱特性来评估(如： US 8750978 B2)， 其 评估结果的重复性和稳定性不佳， 因此需要将心阻抗信号的引入到外周组织电阻抗频谱测 量的过程中， 以实现稳定

22、地评估外周组织的电阻抗频谱特性。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装 置及方法， 以实现稳定地评估外周组织的电阻抗频谱特性。 0004 本发明所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 包括第一 电阻抗测量模块、 第二电阻抗测量模块和上位机； 0005 所述第一电阻抗测量模块基于上位机的控制实时动态地采集心脏附近的单频电 阻抗数据， 并利用单频电阻抗数据的实部和虚部计算心阻抗模值后传输给上位机， 由上位 机识别出心阻抗模值的极值， 该极值包括极大值和极小值， 并基于该极值控制第二电阻抗 测量模块按照设定的参数对外周组织进行电阻

23、抗频谱数据测量， 并将电阻抗频谱数据传给 上位机进行存储， 上位机对所述电阻抗频谱数据进行处理得到电阻抗特征参数， 并将该电 阻抗特征参数进行存储， 上位机计算在心阻抗模值的极大值和极小值两次驱动下测得的电 阻抗特征参数的平均值作为外周组织电阻抗频谱特性的评估参数， 并显示该评估参数。 0006 所述上位机包括第一数据采集控制模块、 极值识别模块、 极值驱动模块、 第二数据 采集控制模块、 数据存储模块、 电阻抗特征参数提取模块、 参数存储模块、 两次测量参数平 均值计算模块和平均值显示模块； 0007 所述第一数据采集控制模块将单频电阻抗数据采集的参数传递给第一电阻抗测 量模块， 该单频电阻

24、抗数据采集的参数包括激励电流的幅值Am、 激励电流的频率f1和数据 采集频率f_acq； 0008 所述第一电阻抗测量模块包括第一电阻抗数据采集子模块、 第一接口和第一电阻 说 明 书 1/7 页 6 CN 104905787 B 6 抗电极， 第一电阻抗电极与第一电阻抗数据采集子模块连接， 第一电阻抗数据采集子模块 通过第一接口与第一数据采集控制模块连接； 所述第一接口接受第一数据采集控制模块的 控制， 将施加给目标的激励电流的幅值Am、 激励电流的频率f1和数据采集频率f_acq传递给 第一电阻抗数据采集子模块， 所述第一电阻抗数据采集子模块通过第一电阻抗电极将激励 电流施加到被测目标的心

25、脏附近位置， 第一电阻抗电极中的电压信号被第一电阻抗数据采 集子模块按照设定的数据采集频率采集， 第一电阻抗数据采集子模块利用所采集的单频电 阻抗数据的实部和虚部计算出心阻抗模值后通过第一接口发送给极值识别模块； 0009 所述极值识别模块将第一电阻抗测量模块传递过来的实测心阻抗模值与心阻抗 模值的极大或极小先验值进行比较， 将差异最小的实测心阻抗模值作为心阻抗极值， 并将 极值驱动标志f_drv置为真， 该极值识别模块与第一接口连接； 0010 所述极值驱动模块在极值驱动标志f_drv为真时启动第二数据采集控制模块， 该 极值驱动模块与极值识别模块连接； 0011 所述第二数据采集控制模块将

26、电阻抗频谱数据测量的参数传递给第二电阻抗测 量模块， 该电阻抗频谱数据测量的参数包括激励电流的幅值Am、 起始频率f0、 频率间隔f 和激励次数a； 0012 所述第二电阻抗测量模块包括第二电阻抗数据采集子模块、 第二接口和第二电阻 抗电极； 第二电阻抗电极与第二电阻抗数据采集子模块连接， 第二电阻抗数据采集子模块 通过第二接口与第二数据采集控制模块连接； 所述第二接口接受第二数据采集控制模块的 控制， 将施加给目标的激励电流的幅值Am、 起始频率f0、 频率间隔f和激励次数a传递给第 二电阻抗数据采集子模块， 第二电阻抗数据采集子模块通过第二电阻抗电极按照扫频测量 方式将激励电流逐个施加到被

27、测目标的肢端附近位置， 第二电阻抗电极中的电压信号被第 二电阻抗数据采集子模块采集， 并通过第二接口发送给数据存储模块； 0013 所述数据存储模块将第二电阻抗测量模块传递过来的一次扫频测量测得的a个频 点的电阻抗数据的实部和虚部分别存储于4行a列的矩阵Ma1中前两行或后两行， 该数据存 储模块与第二接口连接； 0014 所述电阻抗特征参数提取模块利用矩阵Ma1中的前两行或后两行数据作为n个电 阻抗数据的实部和虚部， 将a个实部作为X变量， 将a个虚部作为Y变量， 利用最小二乘法拟合 出两者之间的圆弧状曲线， 并计算该曲线的几何参数得到电阻抗特征参数， 该电阻抗特征 参数包括R0、 R、 和f

28、c， 其中， R0代表直流阻抗， R代表频率为无穷大时的阻抗， 代表散射系 数， fc代表特征频率， 该电阻抗特征参数提取模块与数据存储模块连接； 0015 所述参数存储模块将电阻抗特征参数提取模块所获得的电阻抗特征参数存储于2 行4列的矩阵Ma2中， 该参数存储模块与电阻抗特征参数提取模块连接； 0016 所述两次测量参数平均值计算模块用于求心阻抗模值取极大值时所对应的电阻 抗特征参数与心阻抗模值取极小值时所对应的电阻抗特征参数的平均值， 该两次测量参数 平均值计算模块与参数存储模块连接； 0017 所述平均值显示模块用于显示两次测量参数平均值计算模块输出的结果， 平均值 显示模块与两次测量

29、参数平均值计算模块连接。 0018 所述数据采集频率f_acq是第一电阻抗测量模块在一秒钟内所采集单频心阻抗数 据的次数。 说 明 书 2/7 页 7 CN 104905787 B 7 0019 所述心阻抗模值的极大先验值为从所述第一电阻抗测量模块在一分钟内所采集 的心阻抗数据中提取出的电阻抗模值的极大值； 0020 所述心阻抗模值的极小先验值为从所述第一电阻抗测量模块在一分钟内所采集 的心阻抗数据中提取出的电阻抗模值的极小值。 0021 所述扫频测量是第二电阻抗数据采集子模块按照预设的电阻抗数据采集的参数 将a个激励信号逐个施加给目标， 每施加一个激励信号， 测得一组电阻抗实部和虚部数据。

30、0022 所述电阻抗频谱数据是指一次扫频测量获得的所有电阻抗数据的实部和虚部。 0023 所述第一接口和第二接口采用USB接口。 0024 本发明所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估方法， 采用本发 明所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 所述第一电阻抗测量模 块基于上位机的控制实时动态地采集心脏附近的单频电阻抗数据， 并利用单频电阻抗数据 的实部和虚部计算心阻抗模值后传输给上位机， 由上位机识别出心阻抗模值的极值， 该极 值包括极大值和极小值， 并基于该极值控制第二电阻抗测量模块按照设定的参数对外周组 织进行电阻抗频谱数据测量， 并将电阻抗频谱数据传给上位机

31、进行存储， 上位机对所述电 阻抗频谱数据进行处理得到电阻抗特征参数， 并将该电阻抗特征参数进行存储， 上位机计 算在心阻抗模值的极大值和极小值两次驱动下测得的电阻抗特征参数的平均值作为外周 组织电阻抗频谱特性的评估参数， 并显示该评估参数。 0025 包括以下步骤： 0026 步骤1、 第一数据采集控制模块将单频电阻抗数据采集的参数传递给第一电阻抗 测量模块， 该单频电阻抗数据采集的参数包括激励电流的幅值Am、 激励电流的频率f1和数 据采集频率f_acq； 0027 步骤2、 第一接口接受第一数据采集控制模块的控制， 将施加给目标的激励电流的 幅值Am、 激励电流的频率f1和数据采集频率f_

32、acq传递给第一电阻抗数据采集子模块， 所述 第一电阻抗数据采集子模块通过第一电阻抗电极将激励电流施加到被测目标的心脏附近 位置， 第一电阻抗电极中的电压信号被第一电阻抗数据采集子模块按照设定的数据采集频 率采集， 第一电阻抗数据采集子模块利用所采集的单频电阻抗数据的实部和虚部计算心阻 抗模值后通过第一接口发送给极值识别模块； 0028 步骤3、 极值识别模块将第一电阻抗测量模块传递过来的实测心阻抗模值与心阻 抗模值的极大或极小先验值进行比较， 将差异最小的实测心阻抗模值作为心阻抗极值， 并 将极值驱动标志f_drv置为真； 0029 步骤4、 极值驱动模块在极值驱动标志f_drv为真时启动第

33、二数据采集控制模块； 0030 步骤5、 第二数据采集控制模块将电阻抗频谱数据测量的参数传递给第二电阻抗 测量模块， 该电阻抗频谱数据测量的参数包括激励电流的幅值Am、 起始频率f0、 频率间隔 f和激励次数a； 0031 步骤6、 第二接口接受第二数据采集控制模块的控制， 将施加给目标的激励电流的 幅值Am、 起始频率f0、 频率间隔f和激励次数a传递给第二电阻抗数据采集子模块， 第二电 阻抗数据采集子模块通过第二电阻抗电极按照扫频测量方式将激励电流逐个施加到被测 目标的肢端附近位置， 第二电阻抗电极中的电压信号被第二电阻抗数据采集子模块采集， 并通过第二接口发送给数据存储模块； 说 明 书

34、 3/7 页 8 CN 104905787 B 8 0032 步骤7、 数据存储模块将第二电阻抗测量模块传递过来的一次扫频测量测得的a个 频点的电阻抗数据的实部和虚部分别存储于4行a列的矩阵Ma1中前两行或后两行； 0033 步骤8、 电阻抗特征参数提取模块利用矩阵Ma1中的前两行或后两行数据作为a个 电阻抗数据的实部和虚部， 将a个实部作为X变量， 将a个虚部作为Y变量， 利用最小二乘法拟 合出两者之间的圆弧状曲线， 并计算该曲线的几何参数得到电阻抗特征参数， 该电阻抗特 征参数包括R0、 R、 和fc， 其中R0代表直流阻抗， R代表频率为无穷大是的阻抗， 代表散射 系数， fc代表特征频

35、率； 0034 步骤9、 参数存储模块将电阻抗特征参数提取模块所获得的电阻抗特征参数存储 于2行4列的矩阵Ma2中； 0035 步骤10、 两次测量参数平均值计算模块用于求心阻抗模值取极大值时所对应的电 阻抗特征参数与心阻抗模值取极小值时所对应的电阻抗特征参数的平均值； 0036 步骤11、 平均值显示模块用于显示两次测量参数平均值计算模块输出的结果。 0037 所述第一电阻抗电极和第二电阻抗电极均采用两电极法或四电极法。 0038 本发明具有以下优点： 利用心阻抗极值来驱动外周组织电阻抗频谱特性的测量和 评估， 能够确保评估结果的重复性和稳定性较佳。 利用本发明对人体外周组织(前臂)的电 阻

36、抗频谱特性进行20次重复测试和评估， 四个特征参数的变异系数(即标准差/均数)均低 于0.2。 附图说明 0039 图1是本发明的原理框图。 0040 图2是本发明的方法的流程图。 具体实施方式 0041 下面结合附图对本发明作进一步说明。 0042 如图1所示的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 包括第一 电阻抗测量模块1、 第二电阻抗测量模块2和上位机3。 第一电阻抗测量模块1基于上位机3的 控制实时动态地采集心脏附近的单频电阻抗数据， 并利用单频电阻抗数据的实部和虚部计 算心阻抗模值后传输给上位机3， 由上位机3识别出心阻抗模值的极值， 该极值包括极大值 和极小值， 并基

37、于该极值控制第二电阻抗测量模块2按照设定的参数对外周组织进行电阻 抗频谱数据测量， 并将电阻抗频谱数据传给上位机3进行存储， 上位机3对所述电阻抗频谱 数据进行处理得到电阻抗特征参数， 并将该电阻抗特征参数进行存储， 上位机3计算在心阻 抗模值的极大值和极小值两次驱动下测得的电阻抗特征参数的平均值作为外周组织电阻 抗频谱特性的评估参数， 并显示该评估参数。 0043 如图1所示， 上位机3包括第一数据采集控制模块31、 极值识别模块32、 极值驱动模 块33、 第二数据采集控制模块34、 数据存储模块35、 电阻抗特征参数提取模块36、 参数存储 模块37、 两次测量参数平均值计算模块38和平

38、均值显示模块39。 0044 第一数据采集控制模块31将单频电阻抗数据采集的参数传递给第一电阻抗测量 模块1， 该单频电阻抗数据采集的参数包括激励电流的幅值Am、 激励电流的频率f1和数据采 集频率f_acq， 该数据采集频率f_acq是第一电阻抗测量模块1在一秒钟内所采集单频心阻 说 明 书 4/7 页 9 CN 104905787 B 9 抗数据的次数， 本实例中幅值Am取值1.25mA， 激励电流的频率f1取值50kHz， 数据采集频率 f_acq取值3Hz。 0045 第一电阻抗测量模块1包括第一电阻抗数据采集子模块12、 第一接口11和第一电 阻抗电极13， 第一电阻抗电极13与第一

39、电阻抗数据采集子模块12连接， 第一电阻抗数据采 集子模块12通过第一接口11与第一数据采集控制模块31连接。 本实例中， 第一电阻抗测量 模块1利用基于AD5933的复阻抗测量仪(Analog Device Inc.,ADI)的快速模式实现， 第一 接口11采用USB接口。 所述第一接口11接受第一数据采集控制模块31的控制， 将施加给目标 的激励电流的幅值Am、 激励电流的频率f1和数据采集频率f_acq传递给第一电阻抗数据采 集子模块12， 所述第一电阻抗数据采集子模块12通过第一电阻抗电极13将激励电流施加到 被测目标的心脏附近位置， 第一电阻抗电极13中的电压信号被第一电阻抗数据采集

40、子模块 12按照设定的数据采集频率采集， 第一电阻抗数据采集子模块12利用所采集的单频电阻抗 数据的实部和虚部计算出心阻抗模值后通过第一接口11发送给极值识别模块32。 0046 极值识别模块32将第一电阻抗测量模块1传递过来的实测心阻抗模值与心阻抗模 值的极大或极小先验值进行比较， 将差异最小的实测心阻抗模值作为心阻抗极值， 并将极 值驱动标志f_drv置为真， 该极值识别模块32与第一接口11连接。 所述心阻抗模值的极大先 验值为从所述第一电阻抗测量模块1在一分钟内所采集的心阻抗数据中提取出的电阻抗模 值的极大值。 所述心阻抗模值的极小先验值为从所述第一电阻抗测量模块1在一分钟内所 采集的

41、心阻抗数据中提取出的电阻抗模值的极小值。 0047 极值驱动模块33在极值驱动标志f_drv为真时启动第二数据采集控制模块34， 该 极值驱动模块33与极值识别模块32连接。 0048 第二数据采集控制模块34将电阻抗频谱数据测量的参数传递给第二电阻抗测量 模块2， 该电阻抗频谱数据测量的参数包括激励电流的幅值Am、 起始频率f0、 频率间隔f和 激励次数a。 本实例中幅值Am取值1.25mA， 起始频率f0取值1kHz， 频率间隔f取值1kHz， 激 励次数a取值100。 0049 第二电阻抗测量模块2包括第二电阻抗数据采集子模块22、 第二接口21和第二电 阻抗电极23； 第二电阻抗电极2

42、3与第二电阻抗数据采集子模块22连接， 第二电阻抗数据采 集子模块22通过第二接口21与第二数据采集控制模块34连接。 本实例中， 第二电阻抗测量 模块2利用AD5933的复阻抗测量仪(Analog Device Inc.,ADI)的正常模式实现， 第二接口 21采用USB接口。 第二接口21接受第二数据采集控制模块34的控制， 将施加给目标的激励电 流的幅值Am、 起始频率f0、 频率间隔f和激励次数a传递给第二电阻抗数据采集子模块22， 第二电阻抗数据采集子模块22通过第二电阻抗电极23按照扫频测量方式(即上述正常模 式)将激励电流逐个施加到被测目标的肢端附近位置， 所述扫频测量是第二电阻

43、抗数据采 集子模块22按照预设的电阻抗数据采集的参数将a个(本实例中a取值100)激励信号逐个施 加给目标， 每施加一个激励信号， 测得一组电阻抗实部和虚部数据。 第二电阻抗电极23中的 电压信号被第二电阻抗数据采集子模块22采集， 并通过第二接口21发送给数据存储模块 35。 0050 第一电阻抗电极13是第一电阻抗测量模块1向被测目标施加激励电流信号和采集 响应电压信号的传感器。 第二电阻抗电极23是第二电阻抗测量模块2向被测目标施加激励 电流信号和采集响应电压信号的传感器。 第一电阻抗电极13和第二电阻抗电极23可以基于 说 明 书 5/7 页 10 CN 104905787 B 10

44、两电极法或四电极法分配电极的功能， 两电极法有两个电极既作为激励电极又作为测量电 极， 四电极法有四个电极， 位于外侧的两个电极作为激励电极， 而位于内侧两个电极作为测 量电极。 本实例中的第一电阻抗测量模块1和第二电阻抗测量模块2均采用两电极法。 第一 电阻抗电极13和第二电阻抗电极23均由摁扣式心电电极线和两片一次性心电电极组成， 其 中电极线的摁扣端与一次性心电电极片连接， 另外一端与AD5933复阻抗测量仪的一个测量 端口接线柱连接， 组成了电阻抗测量模块。 第一电阻抗电极13的两个电极贴于胸骨外的皮 肤上， 它们的位置分别位于颈根到剑突的线段中点往上或往下5cm。 第二电阻抗电极23

45、的两 个电极贴于上臂中段的皮肤上， 两个电极中心连线长4cm， 线段的中点位于前臂的中点。 0051 数据存储模块35将第二电阻抗测量模块2传递过来的一次扫频测量测得的a个频 点的电阻抗数据的实部和虚部分别存储于4行a列(a为100)的矩阵Ma1中前两行或后两行， 该数据存储模块35与第二接口21连接。 0052 电阻抗特征参数提取模块36利用矩阵Ma1中的前两行或后两行数据作为a个(a为 100)电阻抗数据的实部和虚部， 将a个实部作为X变量， 将a个虚部作为Y变量， 利用最小二乘 法拟合出两者之间的圆弧状曲线， 并计算该曲线的几何参数得到电阻抗特征参数， 该电阻 抗特征参数包括R0、 R、

46、 和fc， 其中， R0代表直流阻抗， R代表频率无穷大时的阻抗， 代表散 射因子， fc代表特征频率， 该电阻抗特征参数提取模块36与数据存储模块35连接。 0053 参数存储模块37将电阻抗特征参数提取模块36所获得的电阻抗特征参数存储于2 行4列的矩阵Ma2中， 该参数存储模块37与电阻抗特征参数提取模块36连接。 0054 两次测量参数平均值计算模块38用于求心阻抗模值取极大值时所对应的电阻抗 特征参数与心阻抗模值取极小值时所对应的电阻抗特征参数的平均值， 该两次测量参数平 均值计算模块38与参数存储模块37连接。 0055 平均值显示模块39用于显示两次测量参数平均值计算模块38输出

47、的结果， 平均值 显示模块39与两次测量参数平均值计算模块38连接。 0056 本发明所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估方法， 采用本发 明所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估装置， 第一电阻抗测量模块1 基于上位机3的控制实时动态地采集心脏附近的单频电阻抗数据， 并利用单频电阻抗数据 的实部和虚部计算心阻抗模值后传输给上位机3， 由上位机3识别出心阻抗模值的极值， 该 极值包括极大值和极小值， 并基于该极值控制第二电阻抗测量模块2按照设定的参数对外 周组织进行电阻抗频谱数据测量， 并将电阻抗频谱数据传给上位机3进行存储， 上位机3对 所述电阻抗频谱数据进行处理得

48、到电阻抗特征参数， 并将该电阻抗特征参数进行存储， 上 位机3计算在心阻抗模值的极大值和极小值两次驱动下测得的电阻抗特征参数的平均值作 为外周组织电阻抗频谱特性的评估参数， 并显示该评估参数。 0057 如图2所示， 本发明所述的心阻抗极值驱动的外周组织电阻抗频谱特性的评估方 法， 具体包括以下步骤： 0058 步骤1、 第一数据采集控制模块31将单频电阻抗数据采集的参数传递给第一电阻 抗测量模块1， 该单频电阻抗数据采集的参数包括激励电流的幅值Am、 激励电流的频率f1和 数据采集频率f_acq。 0059 步骤2、 第一接口11接受第一数据采集控制模块31的控制， 将施加给目标的激励电 流

49、的幅值Am、 激励电流的频率f1和数据采集频率f_acq传递给第一电阻抗数据采集子模块 说 明 书 6/7 页 11 CN 104905787 B 11 12， 所述第一电阻抗数据采集子模块12通过第一电阻抗电极13将激励电流施加到被测目标 的心脏附近位置， 第一电阻抗电极13中的电压信号被第一电阻抗数据采集子模块12按照设 定的数据采集频率采集， 第一电阻抗数据采集子模块12第一电阻抗数据采集子模块12利用 所采集的单频电阻抗数据的实部和虚部计算出心阻抗模值后通过第一接口11发送给极值 识别模块32。 0060 步骤3、 极值识别模块32将第一电阻抗测量模块1传递过来的实测心阻抗模值与心 阻抗模值的极大或极小先验值进行比较， 将差异最小的实测心阻抗模值作为心阻抗极值， 并将极值驱动标志f_drv置为真。 0061 步骤4、 极值驱动模块33在极值驱动标志f_drv为真时启动第二数据采集控制模块 34。 0062 步骤5、 第二数据