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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明涉及一种基于生物电阻抗测量的交叉四电极安放位置寻优方法，属于医用检测技术领域。该方法包括：S1：建立胸腔横断面的精细化仿真模型并确定仿真参数，通过仿真软件获取初始安放位置下两个测量电极之间的电压；S2：改变肺部的空气填充系数v进行仿真计算，得到不同v条件下对应的两电压测量电极电势差的模；S3：采用遍历法以较大步长在可行域内建立多个仿真模型并重复步骤S2；S4：根据仿真结果，对比不同仿真模型在相同的气体填充系数变化范围内，电压测量电极的电压模数的变化率，将其大小视为呼吸灵敏度的依据，初步选定灵敏度最高的位置；S5：缩小各电极间张角的变化步长，确定最优解，并将其视为最佳电极安放位置。

主权项：1.一种基于生物电阻抗测量的交叉四电极安放位置寻优方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：建立胸腔横断面的精细化仿真模型，并确定各个仿真参数，通过仿真软件获取初始安放位置下两个测量电极之间的电压；建立胸腔横断面的精细化仿真模型具体包括：根据胸腔各组织电导率的不同将其划分为皮肤及皮下组织、血液、肌肉、肺、心脏以及骨骼6个不同的区域，建立胸部横断面等效简化模型；肺组织电导率γL的计算公式为： 其中，f表示激励频率；S2：改变肺部的空气填充系数v进行仿真计算，得到不同v条件下对应的两电压测量电极电势差的模；S3：采用遍历法以大步长在可行域内建立多个仿真模型并重复步骤S2；S4：根据仿真结果，对比不同仿真模型在相同的气体填充系数变化范围内，电压测量电极的电压模数的变化率，将其大小视为呼吸灵敏度的依据，初步选定灵敏度最高的位置；呼吸灵敏度的计算方法包括：定义Cz为阻抗模数的最大变化百分比，其代表一个呼吸周期始末测得的生物阻抗的变化率，用于表征各不同电极安放位置条件下测得的电信号对呼吸的敏感度；Cz的定义式为： 其中，U和I分别表示两电压测量电极的电压以及激励电流的幅值，Z表示测得的生物阻抗，下角标代表空气填充系数为某个值条件下测得的对应生物阻抗；初步选定灵敏度最高的位置，具体包括：选取电极安放位置时只考虑胸腔靠近腹部一侧的前半部分，U1、U2、I1、I2分别表示两个电压测量电极和两个电流激励电极；θii＝1,2,3表示相邻电极间的张角，即两电极的几何中心和胸腔横断面几何中心连线间的夹角且θi＞＝5°；各电极安放位置的具体寻优步骤为：S41：取U1电极的安放位置为胸腔横断面的左顶点A，θ1＝θ2＝5°；S42：取θ3的变化步长为5°，其取值集合为[5°,360°-θ1-θ2]，分别将各个模型导入仿真软件进行仿真计算；S43：保持U1电极位置不变，并取θ1＝5°；S44：取θ2＝5+5k，k∈[1,175°-θ15°],k∈Z，重复上述步骤S42，其中k取最大值时表示I2电极安放在胸腔横断面的右顶点B，此时，θ3取最小值，为5°；S45：取θ1＝5+5m，m∈[1,34]，m∈Z，重复上述步骤S44，其中m取最大值时表示I2电极安放在胸腔横断面的右顶点B，此时，θ2和θ3取最小值，为5°；S46：将U1电极的安放位置绕着中心点O旋转5n°，n∈[1,33]，n∈Z，重复上述步骤S44和S45，其中n取最大值时表示I2电极安放在胸腔横断面的右顶点B，此时，θ1、θ2和θ3取最小值，为5°；根据式2对上述步骤建立的各个模型进行仿真计算和筛选，计算出各种电极安放位置条件下的生物阻抗模数变化百分比；通过比较，找到电极安放位置条件下测得的呼吸敏感度最高的模型，此时电压测量电极U1和电流激励电极I2的安放位置分别为胸腔横断的左、右顶点A、B，用于确定另外两个电极位置的参数为：θ1＝θ3＝20°；S5：缩小各电极间张角的变化步长，确定最优解，并将其视为最佳电极安放位置。

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百度查询： 重庆大学 一种基于生物电阻抗测量的交叉四电极安放位置寻优方法