躯干细分生物电阻抗人体成分检测方法研究

论文摘要

人体成分是影响人们健康的重要因素。人体成分分析可以提供人体成分正常值范围,评价生长发育、成熟情况以及老化进程,有助于对营养状况和相关疾病的研究。生物电阻抗人体成分分析(BIA)是近20年发展起来的一项人体成分测量技术,它根据人体脂肪组织(FM)和非脂肪组织(FFM)不同的电阻抗特性,借助于放置在人体体表的电极向被测人体送入一个微小的交流测量电流,从检测电极上提取人体阻抗信息,进行人体脂肪含量的测定。该方法安全、快捷、价廉,是一种人们易于接受的新方法。针对目前全身阻抗测量方法及分段阻抗测量法存在的问题,本研究采用躯干细分模型,探索分段法BIA人体成分测定的改进方法并研制了原理性测量系统,并将结果与多层螺旋CT方法的精确测量数据对照,进行了预测公式的标定和修正。本论文以现有的分段生物电阻抗分析人体成分分析技术为基础,采用网络分析方法对人体的躯干段进行阻抗分布的分解,初步建立了躯干细分多段人体成分分析模型,使其能够区分躯干段的上部和下部阻抗值,通过外部测量模式的变换获取节点数据,从而分析得到人体躯干的上腹部和下腹部阻抗数据,根据经验公式计算出各个部分的成分。同时以人体成分分析为测量目标,以人体躯干部分为检测重点,依据本文建立的躯干阻抗细分模型,构建了原理性的生物电阻抗分析人体成分检测系统。该测量系统采用固定检测电极模式,四电极法单频模量检测,配合PC上位机完成信息检测及数据的分析和计算,可获得上肢、下肢、上腹、下腹6个部分及整体的阻抗数据。根据人体躯干段阻抗细分模型和检测系统测量的实验结果,对测量数据进行统计分析,建立躯干细分多段生物电阻抗人体成分计算公式,以多层螺旋CT腹部脂肪测量数据为参照,对躯干细分多段生物电阻抗计算公式进行标定和修正。并进行了躯干细分SBIA方法与BMI方法、全身阻抗测量和分段阻抗测量方法结果的比较研究。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 人体成分分析的重要意义
• 1.2 人体成分模型
• 1.2.1 二元件模型
• 1.2.2 三元件模型
• 1.2.3 四元件模型
• 1.2.4 多元件模型
• 1.3 人体成分分析方法
• 1.3.1 体质指数（Body Mass Index，BMI）法
• 1.3.2 人体密度测量类方法
• 1.3.3 核素测定方法
• 1.3.4 中子活化分析法
• 1.3.5 双能X线吸收法
• 1.3.6 计算机断层扫描法（CT）
• 1.3.7 超声测量法
• 1.3.8 磁共振法（MRI）
• 1.3.9 生物电阻抗分析法（Bioelectrical Impedance Analysis，BIA）
• 1.4 本论文的研究工作
• 第二章 生物电阻抗人体成分分析技术
• 2.1 BIA方法的发展历程
• 2.2 生物组织电阻抗模型
• 2.2.1 人体组织电阻抗三元件模型
• 2.2.2 三元件模型扩展模型
• 2.3 生物阻抗人体成分测量原理
• 2.4 生物电阻抗人体成分测量方法
• 2.4.1 单频率测量
• 2.4.2 多频率测量
• 第三章 躯干细分生物电阻抗分析方法
• 3.1 躯干细分多段生物电阻抗测量方法
• 3.1.1 问题的提出
• 3.1.2 躯干细分BIA人体阻抗模型
• 3.2 躯干细分多段生物电阻抗测量模型的理论分析
• 3.3 躯干细分多段生物电阻抗测量方法
• 第四章 生物电阻抗人体成分分析系统研制
• 4.1 系统硬件设计
• 4.1.1 恒流源
• 4.1.2 检测电极开关阵列
• 4.1.3 信号放大与处理电路
• 4.1.4 CPU控制及通讯电路
• 4.2 检测系统CPU控制软件
• 4.3 检测系统计算软件设计
• 4.4 检测系统结构设计
• 第五章 生物电阻抗分析实验及结果分析
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 研究对象
• 5.1.2 体质指数（BMI）测量
• 5.1.3 BIA的阻抗测量
• 5.1.4 MSCT腹部脂肪测量
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 多层螺旋CT（MSCT）人体腹部脂肪含量与分布测量结果
• 5.2.2 BMI计算结果
• 5.2.3 生物电阻抗人体成分测量结果
• 5.3 小结
• 第六章 BIA躯干细分方法的讨论
• 6.1 BIA方法的讨论
• 6.2 生物电阻抗人体成分分析是一种间接测量方法
• 6.3 多频率BIA问题
• 6.4 总结与展望
• 6.4.1 总结
• 6.4.2 课题的创新点
• 参考文献
• 研究生期间学术工作
• 致谢
• 综述——生物电阻抗技术分析人体成分