一种新的六电极人体阻抗测量方法

www.cnkang.com 2007-3-21 13:46:00 中华康网

　　摘要：目前的阻抗分段测量方法是人体成分测量比较精确的办法,但这种测量方法比较复杂、费时较长而且电极费用较高。新方法只需人站在脚踏板上,双手抓住手握架,解决了上述的问题。对二十四个人采用同一台阻抗测量仪用新方法与旧方法进行对比实验,结果一致性很好。

　　中图分类号：Q64　　文献标识码：A　　文章编号：1005-202X(2000)03-0189-03

A new technique of segmental bioelectrical impedance measure with six electrode

HUANG Zhong-xi,DENG Qin-kai,GUO Yun-bo,WANG Hua-feng

　　(Department of Biomedical Engineering,1st Military medical university,Guangzhou 510515,China)

　　Abstract：Present:the technique of segment bioelectrical impedances measurement was comparative accurate method for body composition measurement. But this method was complicated,discommodiousness,occupying space,taking time and high cost. The new technique only needed subject to stand on a measuring board and tackle a pairs of measuring sticks. It solved the problem of the present technique.Twenty four subjects were measured with the new technique and the old technique for comparision. The result showed the high agreement of two techniques.

　　Key words：body impedance;body composition;six electrode;measurement

　　随着人们生活水平的提高,肥胖越来越成为人们关心的话题。它可能成为一些疾病产生的重要原因。此外,人体的一些疾病例如胃肠道疾病可以通过观察体液细胞内液细胞外液　的变化,提前发现。因此,定期的人体成分监测显得十分必要。但是目前比较精确的人体成分测量仪采用的六电极测量方法［1］还无法在社区、家庭推广。鉴于此,我们提出一种适合社区、家庭使用的新的六电极测量方法。

　　1 人体成分测量原理与电极的选择

　　阻抗法测量人体成分的基本原理是:人体的肌肉、血液、体液主要由水组成。人体水中含有大量的电解质,可以看作良导体,而脂肪是绝缘体,这样单位体积的人体如果脂肪含量越多,阻抗就越大,水含量越多,阻抗就越小。因此,可以通过测量阻抗来推算人体的脂肪含量和水含量。传统的测量仪采用的四电极测量方法(如图1)。四电极测量方法只测量人体的全身阻抗,从理论上来讲不准确。因为躯干阻抗只有二十几欧姆,而上肢和下肢阻抗都有二百多欧姆;但躯干却含有人体成分的百分之四十几。这样,如果躯干阻抗发生了十欧姆的变化(即百分之五十的变化),则意味着人体成分发生百分之二十几的变化;而这时用四电极法所测的全身阻抗却只有百分之二的改变,无法体现出这种变化。所以,从理论上讲,要精确、灵敏地测出人体的成分变化,必需测出人体的分段阻抗。而六电极测量方法正是基于此点提出的。

　　六电极测量的方法(如图2)是:把两个发射电极贴在右手背和右脚背上,两个测量电极贴在右手腕和右脚踝上,另外两个测量电极贴在左手腕、左脚踝上。这样右手和左手的测量电极可以测出上肢的阻抗。因为电流从右手流到右脚,可以认为只经过右肩、和右躯干,不经过左手和左肩,这样左手的电势近似右肩的电势,所以右手和左手的电势差近似右手和右肩的电势差,所得的阻抗可以代替真实的上肢阻抗。Leslie W.Organ等人证实了这一点［1］。同理,左手和左脚的测量电极可以测出躯干的阻抗,左脚和右脚的电极可以测出下肢的阻抗。

　　六电极测量在临床实验中是:让被测量者平躺在测量床上,两手自然靠近身体但不接触,掌心向下,两脚自然分开;测量者用酒精擦拭被测量者的六个测量部位,5分钟后待酒精挥发完,先对随弃式心电监护电极注射一滴生理盐水后分别贴在这六个部位,接上电极线,开始测量。这样整个过程需要花费时间大约是10分钟。一个随弃式心电监护电极的价格是1～3元,一次测量需要花费7～21元,且在频繁、广泛的使用中易造成环境污染。此外,由于手腕和脚踝都是很灵活的关节,二者的活动很容易引起电极与皮肤的接触发生变化,造成测量误差。显然,这种测量方法只适于实验室和医院,难于进入社区、家庭。

　　2 新的六电极测量方法

　　新的六电极(如图3所示)由手握架和脚踏板组成。手握架的构造是:两个绝缘棒长22厘米、直径2厘米,外包去极化好的金属薄片(左边单独一个金属薄片,右边两个间隔2厘米的金属薄片);两个绝缘棒间隔25厘米用两块绝缘条固定。这里以手握架代替上肢的三个电极,三条电极线分别接在三个金属薄片上。脚踏板的构造是:一块绝缘板50厘米×40厘米,上面安装三块去极化好的金属薄片(一块40厘米×15厘米,另两块18.5厘米×15厘米),大的金属薄片置于左边,小的两块与置于右边,两小块间隔3厘米,左右的金属薄片间隔20厘米。以脚踏板代替下肢的三个电极,另外的三条电极线分别接在这三块金属薄片上。测量时,被测量者光脚,左脚站在左边大的金属薄片上,右脚站在右边两块小的金属薄片上,右脚的中心在两块小的金属薄片的间隔上;左手抓住左边的电极棒,右手拇指和食指抓住右边电极棒上面的金属薄片,中指扣住两个金属薄片的间隔,小鱼际及小指和无名指抓住下面的金属薄片,两手平行伸直。这种测量方法比上述方法简单、方便、快捷,整个测量过程只需1分钟,而且没有任何消耗品产生,故十分便宜,适合社区、家庭需要。

　　新方法比旧方法有许多优点。（1）旧方法一次测量要用去六个随弃式心电监护电极,费用很高,而且有消耗品,广泛使用容易造成环境污染新方法不存在任何消耗品（2）新方法测量简单而旧方法要被测者躺在测量床上,测量比较复杂（3）新方法测量时间只有1分钟而旧方法测量时间要10分钟。

　　可以预见,新方法由于在使用上具有快捷、方便、低成本等优势,更适合于推广使用。

　　作者简介:黄仲曦(1974- ),男,福建漳浦人,第一军医大学生物医学工程系 97级硕士。

　　参考文献:

　　1，OrganLeslie W.Gilbert B.BradhamDwight T.Goreand Susan L. Lozier.Segmental bioelectrical impedance analysistheory and application of a new technique[J].J.Appl.Physiol,1994,77(1):98-112.

　　2，J.Martin BlandDouglas G.Altman.Statistic methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement[J].Lancet, 1986,1:307-10.

　　3，WilmoreJ.H.A simplified method for determination of residual lung volumes[J].J.Appl. physiol,1969,27,96-100.

　　3 新方法与旧方法的对比实验

　　用我们所设计的人体阻抗测量仪分别采用两种方法对24个不同性别、年龄、身高、体重的人进行测量。对测量数据采用J.Martin Bland 提出的两种临床手段的一致性评估方法［2］进行统计分析。两种方法的均值与差值图如图4 ～图9所示。分析结果如表一所示。其中,显著性水平为5%,测量值是旧方法的测量值,差的均值是所有个体两种方法的差值的平均,一致性极限是均值减去两倍的方差,最大百分比是最大极限与测量值的比值。

　　4 讨论

　　可以预见,新方法由于在使用上具有快捷、方便、低成本等优势,更适合于推广使用。

　　作者简介:黄仲曦(1974- ),男,福建漳浦人,第一军医大学生物医学工程系 97级硕士。

　　参考文献:

　　2，J.Martin BlandDouglas G.Altman.Statistic methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement[J].Lancet, 1986,1:307-10.

　　3，WilmoreJ.H.A simplified method for determination of residual lung volumes[J].J.Appl. physiol,1969,27,96-100.