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阻抗容積圖,通常稱為阻抗血流圖或電阻圖等[1],即給人體被檢部位通過(guò)一種無(wú)損傷的微弱高頻電流,檢測(cè)二電極間的器官阻抗的綜合變化,來(lái)測(cè)定體液的生物阻抗與循環(huán)功能和血流動(dòng)力學(xué)變化的生物物理方法。這是一種簡(jiǎn)便的、無(wú)創(chuàng)傷性檢查方法。國(guó)外從三十年代開(kāi)始,在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)及臨床醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用日漸廣泛,成為一種估量心動(dòng)周期時(shí)機(jī)體各部位搏動(dòng)性血液供應(yīng)的生物物理方法之一,近年來(lái)頗受重視。我國(guó)科技工作者從六十年代開(kāi)始這方面的研究工作。 目前阻抗容積圖的測(cè)量方法有二種,電橋式二電極法和直接式四電極法,后者克服了電極接觸電阻的影響,且儀器操作簡(jiǎn)便。發(fā)展應(yīng)用較快。近幾年來(lái)又發(fā)展了導(dǎo)納法測(cè)量技術(shù),目的是克服基礎(chǔ)阻抗對(duì)計(jì)算公式的影響。但以上這些儀器多數(shù)為單通道形式,對(duì)于同時(shí)要測(cè)量?jī)蓚€(gè)部位阻抗容積圖時(shí)就比較困難,國(guó)內(nèi)有些雙路阻抗測(cè)量?jī)x,多為四電極法,公用恒流源,通過(guò)開(kāi)關(guān)切換測(cè)量電極實(shí)現(xiàn),而且測(cè)量時(shí)對(duì)環(huán)境和被測(cè)對(duì)象要求較嚴(yán)。我們根據(jù)科研工作的需要,研制了應(yīng)用于特殊實(shí)驗(yàn)室的腦阻抗容積圖測(cè)量?jī)x。 由于測(cè)量的環(huán)境特殊,不允許在腦部放置更多的電極,而且腦部電場(chǎng)分布不均勻,作二邊對(duì)照檢查,需二路同步測(cè)量,據(jù)有關(guān)的資料介紹,由于頭部的電生理不對(duì)稱而產(chǎn)生電流線的不對(duì)稱,此時(shí)用四電極法測(cè)量不太合適[1]。為此,作為監(jiān)測(cè),提出應(yīng)用二電極的方法。但電橋式二電極法,作二路同步測(cè)量,既有操作上調(diào)平衡的麻煩,又有互相干擾的問(wèn)題。為此,我們通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)探索,應(yīng)用他激式雙向恒流源的技術(shù),使二個(gè)電極既是源電極又是測(cè)量電極,實(shí)現(xiàn)一種新的兩電極測(cè)量法技術(shù)。同時(shí)采用內(nèi)同步開(kāi)關(guān)切換的辦法,解決了二路信號(hào)同步測(cè)量的問(wèn)題?？紤]到儀器的通用性,又增加了從二電極法轉(zhuǎn)換成四電極法的電路,使該儀器成為多用途的阻抗容積圖測(cè)量?jī)x。同時(shí),我們采取了浮地隔離措施,使儀器使用安全可靠。該儀器可以應(yīng)用于普通的臨床醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)科研實(shí)驗(yàn)中。 主要功能和技術(shù)指標(biāo) 二路浮地隔離式阻抗測(cè)量放大器a.單路工作或二路同時(shí)工作方式可任選,二極法、四極法可任選擇; b.采用的恒流源為50 kHz正弦波,分為0.5 mA、1 mA、2 mA 3檔; c.每路輸出信號(hào):基礎(chǔ)阻抗Z0,阻抗變化量△Z0,及其微分波dZ/dt。 一路浮地隔離式心電放大器電路增益分為1000, 1500, 2000三檔。 軟件功能采用菜單式界面,實(shí)時(shí)采集、顯示、存貯5路信號(hào)波形數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)時(shí)每次存貯數(shù)據(jù)時(shí)間可自選,最長(zhǎng)5 min。數(shù)據(jù)自動(dòng)分析并實(shí)時(shí)顯示:心輸出量(CO)、主波幅相對(duì)比值(Hi/H0)、心率(HR)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間(Time)等主要參數(shù),并具有報(bào)警予置功能。 硬件描述 整個(gè)儀器系統(tǒng)由測(cè)量電路、A/D板、計(jì)算機(jī)、顯示器、打印機(jī)等組成,如圖1所示,也可以增加多筆記錄儀,供不同的需要。  
儀器的測(cè)量電路原理框圖如圖2所示。 本儀器測(cè)量電路由二路阻抗測(cè)量放大器電路、一路心電放大器電路組成。阻抗測(cè)量電路,采用可變的他激式雙向恒流源組成的阻抗/電壓變換器,由激勵(lì)源產(chǎn)生50 kHz正弦波,激勵(lì)恒流源(通過(guò)選擇基準(zhǔn)電阻)產(chǎn)生0.5 mA、1 mA、2 mA的電流,該恒流源的二個(gè)電極,既是恒流源的發(fā)射與接收電極,同時(shí)又是測(cè)量電極,而且調(diào)整極為方便。測(cè)量的輸出信號(hào)經(jīng)變壓器隔離(實(shí)現(xiàn)浮地隔離),耦合到檢波電路。檢波電路由四運(yùn)放組成全波整流形式,其輸出分二路、一路作為Z0值輸出,另一路經(jīng)交流耦合到△Z放大器,并設(shè)有增益控制,將△Z信號(hào)放大,并通過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波電路輸出,同時(shí)該信號(hào)通過(guò)微分電路,得到dZ/dt波形,每一路的幾種參數(shù)輸出級(jí)均由運(yùn)放組成的電平可調(diào)輸出級(jí),既降低輸出阻抗,又可以適應(yīng)不同的A/D變換器對(duì)電平的要求。二路阻抗放大器同步測(cè)量是通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)切換控制實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)樯硇盘?hào)變化相對(duì)講是緩慢的,我們采用內(nèi)同步技術(shù),即用恒流源的激勵(lì)源信號(hào),通過(guò)10分頻,整形后得到5 kHz的切換控制方波信號(hào),經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制電路中同步模擬開(kāi)關(guān)電路,切換通往兩個(gè)恒流源的激勵(lì)信號(hào),使兩個(gè)恒流源分時(shí)工作,由于控制信號(hào)與激勵(lì)源信號(hào)是同步的,所以二路開(kāi)關(guān)切換的波形干凈整齊,二路間無(wú)任何串?dāng)_,這樣就實(shí)現(xiàn)了二路快速切換達(dá)到準(zhǔn)同步工作,同時(shí)也可控制開(kāi)關(guān)信號(hào),實(shí)現(xiàn)任選其中一路工作或二路同時(shí)工作的功能。用同樣的方法,通過(guò)開(kāi)關(guān)切換,將恒流源的二電極只作源電極,另外加二電極,作為測(cè)量電極,通過(guò)前置放大器,輸入到檢波電路,實(shí)現(xiàn)四電極法測(cè)量。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用,這種轉(zhuǎn)換方式是切實(shí)可行的。 阻抗容積圖的參數(shù)分析、需由心電波作參考,為此,我們?cè)趦x器中加入一路心電放大器電路,該放大器由AD620作為輸入前置放大器,其輸入阻抗和共模抑制比都很高。通過(guò)雙光耦合電路(TLP-52),實(shí)現(xiàn)浮地隔離后由四運(yùn)放組成的主放大器及50 Hz濾波器電路及輸出電平調(diào)節(jié)電路,進(jìn)一步改善了抗干擾性能和適應(yīng)性。 軟件功能描述 本系統(tǒng)軟件包括4個(gè)主要的功能塊,分別為病歷管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和參數(shù)設(shè)定,以菜單形式,通過(guò)人-機(jī)對(duì)話實(shí)現(xiàn)操作?；竟δ苋鐖D3所示?，F(xiàn)按軟件工作順序作一簡(jiǎn)單介紹。 
系統(tǒng)主菜單在計(jì)算機(jī)屏上顯示“參數(shù)設(shè)定、病歷管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、幫助信息及退出系統(tǒng)”等模塊,根據(jù)需要進(jìn)行選擇。 參數(shù)設(shè)定設(shè)定本次操作的功能環(huán)境的常規(guī)參數(shù),報(bào)警的閾值:采樣時(shí)間、采樣率、基礎(chǔ)阻抗Z0、電極距離L、電阻率ρ、體表面積,增益大小等,為數(shù)據(jù)的采集和分析提供基本數(shù)據(jù)。 病歷管理可以創(chuàng)建新的病歷,修改原有病歷:姓名,病歷號(hào),年齡,性別等,本軟件還可將病歷庫(kù)中一個(gè)病歷名及相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件拷貝到軟盤(pán)中去,也可從軟盤(pán)中拷入機(jī)器中。 數(shù)據(jù)采集按設(shè)置的采樣率,本系統(tǒng)可同時(shí)采集5路信號(hào),實(shí)時(shí)顯示波形,在屏幕下方,有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示主要的數(shù)據(jù)(參數(shù))并以Show表示采樣狀態(tài),只是對(duì)波形實(shí)時(shí)顯示(相當(dāng)于示波器),按空格鍵后,系統(tǒng)進(jìn)入初始化狀態(tài)(INI-TIAL),系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入監(jiān)測(cè)(DETECT)狀,此時(shí),屏下方出現(xiàn)CO,HR,Hi/Ho,Time等參數(shù),當(dāng)需要記錄時(shí)按回車(chē)鍵,進(jìn)入存貯狀態(tài),開(kāi)始將數(shù)據(jù)存入硬盤(pán),在屏的右下角Time顯示存貯的時(shí)間。存貯后按ESC鍵結(jié)束數(shù)據(jù)的采集,回到主菜單。 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析屏上分二個(gè)區(qū)域,波形區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)?？捎米?、右箭頭鍵前后翻頁(yè),找到滿意的一頁(yè)波形。用+-鍵放大,縮小波形的高度。按F4鍵出現(xiàn)+號(hào),可人工選擇特征點(diǎn)分析完后,可打印輸出:當(dāng)頁(yè)波形,當(dāng)頁(yè)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果。分析數(shù)據(jù)的數(shù)目和內(nèi)容根據(jù)要求可以設(shè)定編制。 退出系統(tǒng),返回DOS狀態(tài)。 結(jié)果與討論 本儀器硬件和軟件上各自采取多種技術(shù),實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求。在實(shí)驗(yàn)室條件下,模擬各種活動(dòng),儀器可靠工作,我們用雙路二極法同步記錄了某被試者目測(cè)訓(xùn)練雙側(cè)腦阻抗圖(見(jiàn)圖4),記錄的波形清晰,符合應(yīng)用要求。  
作為阻抗容積圖儀,該儀器不僅可以用于腦阻抗測(cè)量,還可用于心、肺、肢體等部位的血流容積波測(cè)量研究。儀器用于小循環(huán)心功能檢測(cè)的技術(shù)研究,通過(guò)檢測(cè)軟件的算法研究,在去除呼吸波干擾方面并取得了一些初步的成果(見(jiàn)圖5),其中肺阻1(IPG1)為有呼吸干擾右胸肺阻圖,肺阻2(IPG2)為去除呼吸干擾后基線平穩(wěn)的右胸肺阻圖。目前,對(duì)電極的形狀、大小、位置等,有待進(jìn)一步研究。以適應(yīng)航天科研特殊環(huán)境的要求和臨床開(kāi)發(fā)應(yīng)用。 摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)
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