生物阻抗:Bioimpedance

Bioimpedance(生物阻抗)指电流通过生物组织时遇到的阻抗,是一门无创、低成本、可连续监测的电学测量技术。下面是一个简要概览:

**基本原理**

向体表电极注入微小的安全交流电流(通常 50 µA--1 mA,10 kHz--1 MHz),测量电压降,由欧姆定律得出阻抗 Z = V/I。人体组织包含导电的细胞外液和相对绝缘的细胞膜,因此整体呈现电阻 + 电容的复合特性。

**频率特性(β 色散)**

  • **低频(<10 kHz)**:电流无法穿过细胞膜,只测到**细胞外液**的电阻

  • **高频(>100 kHz)**:电流穿透细胞膜,反映**细胞外液 + 细胞内液**的总量

利用高低频电阻差,可推算细胞内外水分比。常用等效模型是 Cole--Cole 模型(R₀、R∞、特征频率 τ、α 分布系数)

**主要应用**

  1. **人体成分分析(BIA)**:健身房/家用体脂秤------由总水分推算去脂体重、体脂率

  2. **体液管理**:肾病、心衰患者的容量状态监测(如胸腔液体监测)

  3. **心阻抗图(ICG)**:基于胸部阻抗的搏动变化无创估算每搏输出量和心输出量

  4. **电阻抗断层成像(EIT)**:体表多电极重建体内阻抗分布,用于肺功能、脑监测

  5. **食品与生物材料**:检测细胞活力、浓度、组织病变(如电阻抗谱筛查宫颈癌)

**测量要点**

  • 采用**四电极法**:外侧注入电流、内侧测量电压,排除电极接触阻抗影响

  • 受水合状态、进食、运动、电极位置影响,需要标准化测量条件

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