四电极生物阻抗测量方法的工作原理

通过测量人体组织对微弱交流电的阻抗变化，可获得反映血容量变化的心脏阻抗信号。人体由大量细胞构成，生物组织的电气特性可用图 2 所示等效电路模型表示。

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图 2 人体组织等效阻抗模型

该模型采用三个元件描述生物阻抗：

• Cₘ：细胞膜并联电容
• Rₑ：细胞外液电阻
• Rᵢ：细胞内液电阻

上述参数并非单个细胞的电气参数，而是整片组织的整体等效电气特性，该模型称为三元件 RC 生物阻抗模型。

系统采用四电极法测量人体生物阻抗。其原理为：通过一对电极施加激励电流，另一对电极提取电压信号。

如图 3 所示，采用标准 ICG 采集配置，放置 4 个 3M 银 / 氯化银（Ag/AgCl）凝胶电极。

电极功能：

• D1、D4（激励电极对）→ 向人体注入高频交流电流
• D2、D3 → 测量胸腔两端电压

由于胸腔阻抗随心脏活动周期性变化，两端电势差也随之改变，这一变化的电势信号即为 ICG 信号。

信号采集时，电极最优放置位置：

• D1 激励电极：贴于左右耳后凹陷处
• D4 激励电极：置于上腹部
• D2 传感电极：对称贴于双侧锁骨上方
• D3 传感电极：置于剑突下方凹陷处两侧
  
  

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图 3 ICG 信号采集电极分布

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