CN107271780B - 一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法：在任意频率下，采集被测生物组织电阻抗中电阻值和电抗值；通过查表获得同类正常生物组织在该频率下的介电常数和电导率；计算被测生物组织的电阻抗特性偏离系数；将电阻抗特性偏离系数与设定的电阻抗特性偏离系数阈值比较，当其大于电阻抗特性偏离系数阈值时，判定为被测生物组织在该频率处电阻抗特性异常；在任意频率段间，选取N个频率点重复上述过程，得到M个异常频率点，M≤N，计算被测生物组织在任意频率段间的频段偏离系数；将该频段偏离系数与设定的频段偏离阈值比较，当其大于频段偏离阈值时，判定为被测生物组织在该频率段上电阻抗特性异常。本发明能够实现对生物组织电阻抗特性异常的快速判定。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物组织电阻抗检测。特别是涉及一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法。
背景技术
生物组织电阻抗是能够反映整个生物组织、细胞或细胞器电学性质的物理量，在生物物理学研究领域等方面有着广阔前景。
然而，在目前大多数检测方法都需要把生物组织的介电常数和电导率与文献进行对比，而为了取得介电常数和电导率，必须对生物组织尺寸进行限定，从而大大限制了其适用领域，不利于快速准确的分析和检测生物组织的电学特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种不需限定生物组织尺寸的生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法。
本发明所采用的技术方案是：一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法，是利用电阻抗测量系统所采集的被测生物组织电阻抗原始数据，计算电阻抗特性偏离系数，按照设定的电阻抗特性偏离系数阈值判断被测生物组织电阻抗特性是否异常，具体包括如下步骤：
1)在任意频率f下，采集被测生物组织电阻抗中电阻值R和电抗值X；通过查表获得同类正常生物组织在所述频率f下的介电常数ε和电导率σ；
2)使用公式Q＝(R/X/(2*π*f)/(ε/σ)-1)*100％，计算被测生物组织的电阻抗特性偏离系数Q，式中R和X分别为步骤1)测得的电阻值和电抗值，ε和σ分别为查到的介电常数和电导率；
3)将所述的电阻抗特性偏离系数Q与设定的电阻抗特性偏离系数阈值比较，当电阻抗特性偏离系数Q大于电阻抗特性偏离系数阈值时，判定为被测生物组织在频率f处电阻抗特性异常，进入下一步骤，否则结束；
4)在任意频率段a b间，选取N个频率点重复步骤1)～步骤3)，得到M个异常频率点，其中，M≤N，计算被测生物组织在任意频率段a b间的频段偏离系数P：
P＝M/N×100％；
5)将所述的频段偏离系数P与设定的频段偏离阈值比较，当频段偏离系数P大于频段偏离阈值时，判定为被测生物组织在所述频率段上电阻抗特性异常，否则正常。
步骤3)中所述的电阻抗特性偏离系数阈值为10％～100％。
所述的电阻抗特性偏离系数阈值优选为50％。
步骤5)所述的频段偏离阈值为1％～100％。
所述的频段偏离阈值优选为10％。
本发明的一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法，是一种自动、快速、准确的检测生物组织电阻抗特性异常的方法，能够为生物组织异常提供可靠的判断依据，能够为组织电阻抗的研究提供新的方法和思路。当检测生物组织特定频率的电阻抗特征时，只需测量该频率的电阻抗(即电阻数值与电抗数值，对于生物组织，该电抗数值为容抗数值)，即可判断被测生物组织在特定频率下的电阻抗是否正常，避免了同类检测方法中的需要规定组织尺寸的需求。当检测特定频率段的电阻抗特征时，也仅需逐个频率点测量电阻抗。同时，本发明的方法计算简便，避免了计算阻抗圆图等复杂的计算工作，能够实现对生物组织电阻抗特性异常的快速判定。
附图说明
图1是不同频率点的电阻抗数据示意图；
图2是电阻抗特性偏移系数及其阈值判定不同频率点的电阻抗特性是否异常示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法做出详细说明。
本发明的一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法，利用电阻抗测量系统所采集的被测生物组织电阻抗原始数据，结合已知的生物组织介电常数与电导率数据，计算特定频率或特定频率段内的生物组织电阻抗的特征常数和参数，获得被测生物组织在特定频率下电阻抗特征参数偏离系数或特定频率段内电阻抗特征参数频段偏离系数，当电阻抗特征参数偏离系数或电阻抗特征参数频段偏离系数大于设定的阈值时，判断被测组织在特定频率或特定频率段内的组织电阻抗特性异常。
本发明的一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法，具体包括如下步骤：
1)在任意频率f下，采集被测生物组织电阻抗中电阻值R和电抗值X；通过查表获得同类正常生物组织在所述频率f下的介电常数ε和电导率σ；
2)使用公式Q＝(R/X/(2*π*f)/(ε/σ)-1)*100％，计算被测生物组织的电阻抗特性偏离系数Q，式中R和X分别为步骤1)测得的电阻值和电抗值，ε和σ分别为查到的介电常数和电导率；
3)将所述的电阻抗特性偏离系数Q与设定的电阻抗特性偏离系数阈值比较，当电阻抗特性偏离系数Q大于电阻抗特性偏离系数阈值时，判定为被测生物组织在频率f处电阻抗特性异常，进入下一步骤，否则结束；所述的电阻抗特性偏离系数阈值为10％～100％，所述的电阻抗特性偏离系数阈值优选为50％。
4)在任意频率段a b间，选取N个频率点重复步骤1)～步骤3)，得到M个异常频率点，其中，M≤N，计算被测生物组织在任意频率段a b间的频段偏离系数P：
P＝M/N×100％；
5)将所述的频段偏离系数P与设定的频段偏离阈值比较，当频段偏离系数P大于频段偏离阈值时，判定为被测生物组织在所述频率段上电阻抗特性异常，否则正常。所述的频段偏离阈值为1％～100％，所述的频段偏离阈值优选为10％。
下面，给出实例：
1、生物电阻抗测量数据如图1所示，当通过电阻抗测量设备，例如HIOKI 3520-50LCR测试仪或Agilent 4294A阻抗分析仪，测量某种组织电阻抗，得到在频率段a b间内，F1、F2、F3、F4……等不同频率点下的电阻抗：Z1、Z2、Z3、Z4……，如图1所示；把电阻抗数值分解为电阻和电抗数据：R1和X1、R2和X2、R3和X3、R4和X4……；通过查表取得被测生物组织在频率点F1、F2、F3、F4……下的介电常数和电导率ε1和σ1、ε2和σ2、ε3和σ4、ε4和σ4……。
2、使用公式Q＝(R/X/(2*π*f)/(ε/σ)-1)*100％计算频率点F1下的电阻抗特性偏离系数Q1，Q1＝(R1/X1/(2*π*f1)/(ε1/σ1)-1)*100％。
3、把频率点F1下的电阻抗特性偏离系数Q1与电阻抗特性偏离系数阈值50％相比较，若Q1大于50％，则判定被测生物组织在频率点F1处电阻抗特性异常，否则判定正常，如图2所示。
4、对频率点F2、F3、F4……处的电阻抗Z2、Z3、Z4……，结合其介电常数和电导率数值，重复步骤2和3，判断频率点F2、F3、F4……处电阻抗特性是否异常；对异常频率点进行计数得到异常频率点个数M，对所有测量频率点进行计数得到测量频率点个数N，则频段偏离系数P＝M/N*100％。
5、将频段偏离系数P与频段偏离系数阈值10％进行对比，如果频段偏离系数P高于10％，则判定被测生物组织电阻抗在频率段a b上电阻抗特性异常，反之判定正常。
Claims (5)
1.一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法，其特征在于，是利用电阻抗测量系统所采集的被测生物组织电阻抗原始数据，计算电阻抗特性偏离系数，按照设定的电阻抗特性偏离系数阈值判断被测生物组织电阻抗特性是否异常，具体包括如下步骤：
1)在任意频率f下，采集被测生物组织电阻抗中电阻值R和电抗值X；通过查表获得同类正常生物组织在所述频率f下的介电常数ε和电导率σ；
2)使用公式Q＝(R/X/(2*π*f)/(ε/σ)-1)*100％，计算被测生物组织的电阻抗特性偏离系数Q，式中R和X分别为步骤1)测得的电阻值和电抗值，ε和σ分别为查到的介电常数和电导率；
3)将所述的电阻抗特性偏离系数Q与设定的电阻抗特性偏离系数阈值比较，当电阻抗特性偏离系数Q大于电阻抗特性偏离系数阈值时，判定为被测生物组织在频率f处电阻抗特性异常，进入下一步骤，否则结束；
4)在任意频率段a b间，选取N个频率点重复步骤1)～步骤3)，得到M个异常频率点，其中，M≤N，计算被测生物组织在任意频率段a b间的频段偏离系数P：
P＝M/N×100％；
5)将所述的频段偏离系数P与设定的频段偏离阈值比较，当频段偏离系数P大于频段偏离阈值时，判定为被测生物组织在所述频率段上电阻抗特性异常，否则正常。
2.根据权利要求1所述的一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法，其特征在于，步骤3)中所述的电阻抗特性偏离系数阈值为10％～100％。
3.根据权利要求2所述的一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法，其特征在于，所述的电阻抗特性偏离系数阈值优选为50％。
4.根据权利要求1所述的一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法，其特征在于，步骤5)所述的频段偏离阈值为1％～100％。
5.根据权利要求4所述的一种生物组织电阻抗特征参数异常的检测方法，其特征在于，所述的频段偏离阈值优选为10％。
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