[发明专利]用于监测生物体的内部电阻抗的方法和系统

说明书

一种用于监测包括内部胸阻抗(ITI)的生物体的内部电阻抗的方法和系统，包括将两个电极阵列放置在生物体的相对侧上，其中，所述两个阵列中的每一个包括三个等距的电极；在电极对之间施加交流电流并获得表示其上的电压降的电压信号，计算生物体的内部电阻抗的对应于放置在生物体的相对侧上的所述两个电极阵列的最远电极的两个值。

技术领域

本发明涉及非侵入性生物测量技术，更具体地，涉及用于测量和/或监测生物体(例如肺或大脑)的一部分的内部电阻抗的方法和装置。

背景技术

生物体中的液体积聚与许多疾病，特别是心脏病有关。与心脏病相关的液体积聚的一个重要实例是急性肺充血或肺水肿。由于这些流体通常具有比周围组织更好的导电性，所以可以基于全身或关注的器官的电阻抗的测量通过阻抗体积描记技术来检测液体体积的变化。

肺水肿(PED)的临床症状只有在显著的肺液积聚后才出现在身体检查中，因此对于心力衰竭患者的临床监测不够敏感。肺阻抗(LI)的降低反映了肺液含量的增加，并可能在非常早的阶段预兆演变PED，并表明需要启动优先治疗。

本领域公知的是使用两个电极(生物体的每侧一个)监测生物体内的液体变化。然而，由于皮肤对电极的接触层电阻的漂移，该方法已被证明不适于长时间监测。在电极和皮肤之间的长时间接触期间，由于电解质渗透到接触区，“皮肤电极”阻抗改变，结果胸腔两侧的两个电极之间的公共阻抗也发生变化。在这种情况下，公共阻抗的变化主要表示“皮肤电极”阻抗的变化，而不是或仅在生物体或其部分的内部部分，例如肺阻抗或脑阻抗的阻抗的小比例变化。

Kubicek等人开发了一种克服这个问题的方法(纽约科学院年鉴，1970,170(2)：724-32；美国专利第3,340,867号，重新发行为Re.30,101)。相关的美国专利包括Asrican(美国专利第3,874,368号)，Smith(美国专利第3,971,365号)，Matsuo(美国专利第4,116,231号)和Itoh(美国专利第4,269,195号)。Kubicek等人的方法使用四极电极系统，由此外部电极通过胸腔建立电流场。内部电压拾取电极在颈部的基部和隔膜的水平处临床上尽可能准确地放置。这种方法将电极之间的胸腔的整个部分视为均匀的平行电流场从中通过的实心圆柱体。然而，由于该系统测量整个胸腔的阻抗，并且由于大部分电场集中在表面组织和主动脉中，所以该方法不足以特别用于测量肺中液体水平的变化并具有低灵敏度：每公斤体重50ml(Y.R.Berman，W.L.Schutz，Archives of Surgery，1971.V.102：61-64)。应该指出，这种敏感性被证明不足以获得没有肺水肿的患者的阻抗值与具有平均严重性的水肿的患者之间的显著差值(A.Fein等人，Circulation，1979,60(5))：1156-60)。在1979年的会议上他们的关于测量肺中液体量的变化的报告(Critical Care Medicine，1980,8(12)：752-9)中，N.C.Staub和J.C.Hogg总结了有关关于Kubicek等人用于测量胸生物阻抗的方法的报告的报告的讨论。他们得出结论，即使在认为水肿严重时，正常值的边界太宽，方法的敏感性低于临床观察和放射学分析的可能性。这表明，在六年后的N.C.Staub(胸腔。1986年，90(4)：588-94)的论文中，完全没有提到这种方法。

用于测量肺中液体体积的另一种方法是Severinghaus的聚焦电极桥法(美国专利第3,750,649号)。该方法使用位于胸部两侧的左侧和右侧腋窝区域的两个电极。Severinghaus认为，电场的一部分集中在胸部周围的表面组织，因此设计了专门的电极，以通过胸部聚焦场。该方法没有解决与上述皮肤对电极电阻的漂移相关的问题。另外一个问题是需要的大电极的笨重属性。M.Miniati等人的综述(Critical Care Medicine，1987,15(12)：1146-54)将Kubicek等人的方法以及Severinghaus的方法描述为“在临床环境中不够敏感、准确、可重现地成功使用”(第1146页)。