多通道阻抗胃动力测量方法仿真与实验研究

【摘要】生物电阻抗胃动力检测通过置于人体上腹的体表电极注入微小交流电流,测量电阻抗信号,利用消化过程中胃的电特性及其变化规律,提取与胃运动过程相联系的生物医学信息,是一种方便廉价的无损伤检测与评价方法。电阻抗胃动力检测是一种发展中的新技术,作为一种间接测量方法,体表阻抗信号与腹内胃运动之间的定量关系尚未建立,相关性还有待深入研究,目前的单通道阻抗测量方法是胃运动在体表投影区的平均阻抗变化,还不能准确反映胃不同部位的收缩差异和沿胃体、胃窦直至幽门的传导时相关系。本文在实验室已有研究成果的基础上,进行了阻抗胃动力测量原理仿真与实验研究。1、采用胃圆柱和弯管模型仿真研究了胃运动和排空过程中,胃的电导率、容积变化,胃收缩蠕动、传导过程对体表多通道阻抗测量信号的影响及变化规律。表明由体表获得的阻抗信号的幅值变化,与消化过程中胃电导率、容积和胃环行肌的收缩深度(腔闭合程度)相关。当胃收缩蠕动波从起搏点向幽门传导时,多通道体表胃阻抗信号的频率反映胃不同部位的收缩节律,各通道的波形存在明显的相位差。胃内容物为高电导率和低电导率(相对于背景)情况下,边界电压波形的变化趋势相同,方向相反。高、低电导率胃内容物对体表测量阻抗信号的影响不是简单的反相关系。2、建立了多通道阻抗胃动力测量实验装置,进行了不同形状、不同电导率测量目标的盐水槽胃动力检测模拟实验。结果表明,多通道电阻抗信号的变化规律与被测目标的电导率和运动方向的变化规律相同,能够反映胃收缩位相和运动传导的过程信息,验证了本文仿真研究结果的有效性。3、以20名糜烂性胃炎患者的单通道阻抗胃动力测量数据为研究对象,运用小波能量熵对阻抗胃动力和同步胃电信号进行表征,并采用BP神经网络分类器对传统频率方法不能区分的对象进行了识别。表明阻抗胃动力和胃电信号的小波能量熵可作为显著性特征量,为胃肠病患者治疗前后的疗效评价提供一种新的、更为敏感的参数。以糜烂性胃炎患者阻抗和胃电信号的小波能量熵作为输入层特征向量,经交叉验证得到的BP神经网络模型的平均识别正确率为80%,为胃肠病患者治疗前后的胃动力评价提供了一种新的手段。本文的仿真与实验结果为阻抗胃动力测量方法提供了仿真理论基础,为多道阻抗胃动力测量原理和测量系统的设计提供了实验依据。
【作者】赵舒；
【导师】任超世；
【作者基本信息】北京协和医学院，生物医学工程，2012，博士
【关键词】生物电阻抗；胃动力；多通道测量；胃收缩传导；小波能量熵；

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