CN103040466B - 一种电阻抗检测用电极连接异常的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，利用电阻抗成像系统所采集的原始数据，计算各个电极通道获得数据的相关性，并根据相关性来获得电极变异系数，当某电极变异系数大于设定的阈值时，判断该电极连接异常或接触不良。该方法是一种自动、快速、准确检测电极连接状态的方法，能够为临床人员及时调整电极连接提供可靠的依据，保证电阻抗图像监护的连续性和完整性。

Description

一种电阻抗检测用电极连接异常的检测方法

技术领域

本发明属于电阻抗图像监护技术领域，涉及一种电阻抗检测用电极连接异常的检测方法。

背景技术

电阻抗图像监护技术利用安放在体表周围的电极阵列，实时地向被测者施加安全电流，同时采集相应的电压数据，最后通过一定的成像算法，重建出人体内部的电阻抗分布或变化的图像。由于电阻抗分布或变化与人体生理病理变化有着密切的关系，因此电阻抗图像监护技术具有重要的临床应用价值。

然而在复杂的临床监护环境中，该技术用于采集电阻抗原始数据的电极系统常会受到各种实际因素的干扰影响，包括长期监护过程中电极性能的不稳定性，临床人员的治疗护理操作，病人出汗、头发生长、体动干扰等。一般来说，以上因素均有可能导致电极发生脱落或接触不良现象，从而严重影响了电阻抗原始数据和成像的准确性和精确性，一定程度上降低了电阻抗图像监护的应用水平，不利于临床人员对患者病情变化做出及时的判断。

因此，为提升电阻抗图像监护技术的临床应用水平，需要一种自动检测电极连接状态的方法。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，该方法能够实时、自动检测电极的连接状态，，能够为临床人员及时调整电极连接提供可靠的依据，保证电阻抗图像监护的连续性和完整性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，包括以下操作：

利用电阻抗成像系统所采集的原始数据，计算各个电极通道获得数据的相关性，并根据相关性来获得电极变异系数，当某电极变异系数大于设定的阈值时，判断该电极连接异常或接触不良。

所述的电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，具体包括以下步骤：

1）在电阻抗成像系统所采集的原始数据中，将电极检测单元单帧的电压测量数据向量x∈R^n×n×1转换为矩阵形式X∈R^n×n，矩阵中每一列代表一种驱动电极对，n为电极数；

2）计算矩阵X的相关系数矩阵S∈R^n×n，并计算相关系数矩阵S的列均值，得电极平均相关系数向量s=[s₁,...,s_n]；

3）根据原始数据中的实际测量值对电极平均相关系数向量s进行加权处理，并求逆得第i次激励时激励电极的变异系数EVC_i：

其中i为第i次激励，s_i为第i次激励时电极平均相关系数向量s中的对应元素；

4）将变异系数EVC_i与设定的阈值比较，当变异系数EVC_i大于阈值时，判定第i次激励的所对应的电极连接异常或接触不良，并发出报警指示。

所述的阈值为0.01～0.5。具体的所述的阈值为0.1。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，只需要通过分析电极检测单元所采集数据的相关性，并根据相关性来获得电极变异系数，即可快速准确地判断电极的连接状态，避免了通过硬件电路实现的复杂性；不仅能够实现单电极脱落的检测，还能实现多电极脱落的检测。

本发明提供的电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，是一种自动、快速、准确检测电极连接状态的方法，能够为临床人员及时调整电极连接提供可靠的依据，保证电阻抗图像监护的连续性和完整性。

附图说明

图1是电阻抗成像的数据采集方式示意图；

图2是单一驱动电极对下的测量数据示意图；

图3是正常电极连接下单帧数据分布示意图；

图4是13号电极脱落下单帧数据分布示意图；

图5说明13号电极脱落下其作为正负驱动电极时信号水平均减小；

图6是电极连接自动检测方法的流程图；

图7-1、7-2分别是电阻抗测量时2号、5号电极脱落时电极变异系数的检测结果；

图8是电阻抗测量时2和6号电极脱落时电极变异系数的检测结果。

具体实施方式

本发明提供的电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，利用电阻抗成像系统所采集的原始数据，计算各个电极通道获得数据的相关性，并根据相关性来获得电极变异系数，当某电极变异系数大于设定的阈值时，判断该电极连接异常或接触不良。下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

电阻抗检测或电阻抗图像监护技术的数据采集方式如图1所示（具体以16个电极来进行说明，电极数可根据需要来改变）。假设被测目标为圆形，16个电极等间隔分布于被测目标表面；在数据采集过程中，两个对向的电极用于电流的输入和输出，其它电极用于测量相应的电压数据；一般而言，电压测量采取邻近电极采集的方式；正常情况下，在单一驱动电极中获得的结果如图2所示，可获得16个测量数据；在完成某一驱动电极对下的数据采集后，驱动电极对旋转变化（如从1-9驱动变为2-10驱动），因此单帧数据中共有256个结果，正常情况下信号水平如图3所示。

当某个电极发生脱落时，该电极作为驱动电极时所测得的数据水平较正常数据水平明显降低（如图4）。因此，可通过比较不同驱动电极对下所测数据（总计16种驱动电极对，每种可得16个数据）的相似性来判断脱落电极的位置；进一步，考虑到脱落电极作为正负驱动电极时信号水平均减小（如图5），为避免误判还对结果进行加权处理。

整个检测过程如图6所示，首先在电阻抗成像系统所采集的原始数据中，将电极检测单元单帧的电压测量数据向量x∈R^256×1转换为矩阵形式X∈R^16×16，其中每一列代表某一种驱动电极对；

其次，求矩阵X的相关系数矩阵S∈R^16×16，并求S的列均值，得电极平均相关系数向量s=[s₁，...,s₁₆]；

然后，根据实际测量值对向量s进行加权处理，并求逆得电极变异系数（Electrode Variation Coefficient，EVC），即：

其中i为第i次激励，s_i为第i次激励时电极平均相关系数向量s中的对应元素；

将变异系数EVC_i与设定的阈值比较，当变异系数EVC_i大于阈值时，判定第i次激励的所对应的电极连接异常或接触不良，并发出报警指示。

一般情况下，阈值为0.01～0.5，具体选择0.1为阈值来进行说明，即当EVC_i>0.1时，可判定第i个电极接触不良。

利用该方法在临床环境中进行验证（还以16个电极检测来说明），当第2、第5号电极脱落后，电极变异系数的检测结果分别如图7-1、7-2所示；当2和6号电极同时脱落时，电极变异系数的检测结果如图8所示，可以很明显的看到，脱落电极的电极变异系数明显高出阈值（虚线表示）。这样，利用本发明提供的电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，就能够实现自动、快速、准确检测电极连接状态的方法，能够为临床人员及时调整电极连接提供可靠的依据，保证电阻抗图像监护的连续性和完整性。

Claims (3)

1.一种电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，其特征在于，包括以下操作：

利用电阻抗成像系统所采集的原始数据，计算各个电极通道获得数据的相关性，并根据相关性来获得电极变异系数，当某电极变异系数大于设定的阈值时，判断该电极连接异常或接触不良；

具体包括以下步骤：

1)在电阻抗成像系统所采集的原始数据中，将电极检测单元单帧的电压测量数据向量x∈R^n×n×1转换为矩阵形式X∈R^n×n，矩阵中每一列代表一种驱动电极对，n为电极数；

2)计算矩阵X的相关系数矩阵S∈R^n×n，并计算相关系数矩阵S的列均值，得电极平均相关系数向量s＝[s₁,...,s_n]；

3)根据原始数据中的实际测量值对电极平均相关系数向量s进行加权处理，并求得第i次激励时激励电极的变异系数EVC_i：

其中i为第i次激励，s_i为第i次激励时电极平均相关系数向量s中的对应元素；

4)将变异系数EVC_i与设定的阈值比较，当变异系数EVC_i大于阈值时，判定第i次激励的所对应的电极连接异常或接触不良，并发出报警指示。

2.如权利要求1所述的电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，其特征在于，所述的阈值为0.01～0.5。

3.如权利要求1所述的电阻抗检测用电极连接异常的检测方法，其特征在于，所述的阈值为0.1。