CN112568890A - 微创多电极生物电阻抗检测系统及检测方法 - Google Patents

微创多电极生物电阻抗检测系统及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种微创多电极生物电阻抗检测系统及检测方法，它包括多个侵入式电极和检测系统，侵入式电极与检测系统电连接，检测系统用于对侵入式电极中的一个输出激励信号，并从其它侵入式电极中的一个或多个采集信号。检测系统的DDS信号源产生模拟正弦信号，通过低通滤波器和放大器经过基准校准和切换电路输出至其中一个侵入式电极，其他侵入式电极分别进行电流采样和/或电压采样。通过采用以上的结构，能够精确的测量得到皮肤、肌肉、积液以及血液等组织、器官的阻抗从而加以识别。

Description

微创多电极生物电阻抗检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是一种微创多电极生物电阻抗检测系统。
背景技术
传统生物电阻抗分析法(BIA)是一种用来评估身体成分的间接方法，其基本思路是将人体简化为不同模型，再将微弱的交流电信号导入人体时，电流会沿着电阻小、 传导性能好的体液流动。通过大量测试数据，建立人体的电阻抗特性与体成分之间存 在的统计关系，这就是基于生物电阻抗技术的体成分测量原理。随着电子技术的发展， 研究者进一步提出了基于生物电阻抗频谱法(BIS)的体成分测量法，它是在一个频率 范围内选取多个频点，根据人体阻抗的模型，用测得的阻抗值推算人体的特征参数， 进而推算人体成分，其准确性依赖于人体成分模型的建立。
医学研究表明，疾病发生时，相关组织和器官的功能性变化要先于器质性病变，经一定潜伏期后，才出现组织与器官结构性变化或者其他临床症状，传统CT、MRI 和超声等检测技术只能在病理组织结构性改变时才能诊断出结果，以至于患者在医院 检查时，往往病程已经发展到中后期，耽误治疗时机。目前，基于BIA技术的生物电 阻抗断层成像(EIT)也致力于此方面的应用与研究，EIT使用非侵入式方式检测生 物组织生理状态短时变化，在研究人体生理功能和疾病诊断方面，有重要的临床价值 和应用前景。然而，在医疗领域，对人体局部复杂生理和病理组织的检测和治疗，比 如肌肉组织、脂肪组织、血液、肿瘤或病变组织等局部检测与定位，此时，EIT非侵 入式检测技术在弱信号检测、大动态范围检测、抗噪能力、重构算法等方面存在技术 局限，导致测量样本依耐性大、局部灵敏度和精度不足、检测时效不可控等。
中国专利文献CN 111787849 A记载了一种用于预测患者癌细胞复发的方法，所述方法包括：通过包括在电极阵列中以第一频率操作的第一电极子集来测量从所述患 者切下的第一组织样本的第一切片的第一阻抗；基于所述第一阻抗来计算所述第一样 本的所述第一切片的第一科尔(Cole)弛豫频率；以及至少部分地基于所述第一科尔弛 豫频率来生成与所述患者癌细胞相关的第一预测。但是该方案用于测量患者的组织切 片，对于患者的伤害较大，而且难以作为预防手段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种微创多电极生物电阻抗检测系统，能够快捷精准地检测和识别侵入式电极覆盖范围内人体组织，定位皮肤、肌肉、体液和血液。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种微创多电极生物电阻抗检测系统，它包括多个侵入式电极和检测系统，侵入式电极与检测系统电连接，检测 系统用于对侵入式电极中的一个输出激励信号，并从其它侵入式电极中的一个或多个 采集信号。
优选的方案中，所述的侵入式电极的直径为0.05～0.35mm，侵入式电极用于穿透人体组织。
优选的方案中，所述的侵入式电极设有多根阵列布置的微型针，微型针的直径为0.05～0.35mm；
多根微型针与底座固定连接，底座与壳体滑动连接；
底座与壳体之间设有驱动装置，用于将微型针从壳体推出或收回。
优选的方案中，所述的侵入式电极为2个或2个以上电极。
优选的方案中，所述的检测系统中，输出信号与电流检测模块电连接，输入信号与电压检测模块电连接，
电流检测模块和电压检测模块与数字相敏检波及反馈补偿模块电连接，数字相敏检波及反馈补偿模块与基准校准及切换电路电连接，基准校准及切换电路与侵入式电 极电连接；
基准校准及切换电路，在被测端引入了校准电路，以通过开关切换，以至少两次检测获得准确数据；
基准校准及切换电路用于切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵。
优选的方案中，主控装置与DDS信号源电连接，DDS信号源与DAC模块电连 接，DAC模块与LPF低通滤波器电连接，LPF低通滤波器与AMP放大器电连接，AMP 放大器与电流检测模块电连接；
主控装置与ADC模块电连接，ADC模块与LPF低通滤波器电连接，LPF低通滤波 器与TIA跨阻放大器电连接，TIA跨阻放大器与电压检测模块电连接；
电流检测模块和电压检测模块与数字相敏检波及反馈补偿模块电连接，数字相敏检波及反馈补偿模块与基准校准及切换电路电连接，基准校准及切换电路与侵入式电 极电连接；
基准校准及切换电路，在被测端引入了校准电路，以通过开关切换，以至少两次检测获得准确数据。
优选的方案中，所述的AMP放大器中，芯片AD8369的INHI引脚与第一电容 (C1)的一端电连接，芯片AD8369的INLO引脚与第二电容(C2)的一端电连接， 第一电容(C1)和第二电容(C2)的另一端通过第一电阻(R1)电连接；
芯片AD8369的OPHI引脚与第三电容(C3)的一端电连接，第三电容(C3)的 另一端通过RC并联电路与芯片AD8009的第3引脚电连接，第三电容(C3)和RC 并联电路之间与芯片AD8009的第1引脚之间连接有第四电阻(R4)；
芯片AD8369的OPLO引脚与第四电容(C4)的一端电连接，第四电容(C4)的另一端通过RC并联电路与芯片AD8009的第2引脚电连接，第四电容(C4)和 RC并联电路之间接地；
芯片AD8009的第1引脚与第2引脚之间连接有第5电阻(R5)，芯片AD8009 的第1引脚与第3引脚之间连接有第6电阻(R6)；
芯片AD8009用于将输出的差分信号转换为单端信号，芯片AD8369为数字可控 增益放大。
优选的方案中，所述的基准校准及切换电路中，通过电路切换模块在参考校准电路和检测电路之间切换，以消除噪声干扰和通道接触阻抗；
所述的基准校准和切换电路设有多个1选N开关(N＞2)，以使一个信号源被多个侵入式电极接收，并被检测模块中的多个接收端接收，以实时方式采集到生物电阻抗 数据矩阵；各个侵入式电极轮换与信号源电连接；
或者，所述的基准校准和切换电路设有多个1选2开关，以使一个信号源被1 个侵入式电极接收，并被检测模块中的1个接收端接收，以分时复用方式采集到生物 电阻抗数据矩阵；各个侵入式电极轮换与信号源电连接。
优选的方案中，所述的TIA跨阻放大器中，设有多组运放芯片，运放芯片用于将 电流信号转换成电压信号。
优选的方案中，所述的数字相敏检波及反馈补偿模块中，数字相敏检波部分采用芯片AD8302作为增益相位检测器，通过比较已知负载与待测负载间的幅度和相位， 计算出待测负载的阻抗幅度和相位。
优选的方案中，所述的数字相敏检波及反馈补偿模块中，反馈补偿部分设有数字可调电阻和可变电容，组成人体内部组织电阻抗模型，作为被检测组织的补偿电路。
优选的方案中，还设有PWM信号转模拟信号转换器，通过线性恒压恒流驱动产生可控的电压，用来调节可变电容。
一种采用上述的微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：检测系统的DDS信号源产生模拟正弦信号，通过低通滤波器和放大器经过基准校准和 切换电路输出至其中一个侵入式电极，其他侵入式电极分别进行电流采样和/或电压 采样。
一种采用上述的微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1、对不同个体的目标组织进行检测，通过切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标 组织的射频图像数据；
S2、通过比较不同个体的目标组织的射频图像获取检测结果。
一种采用上述的微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1、对同一个体的目标组织在不同时间段进行检测，通过切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵，构成多频率矩阵式扫描图 像，构建目标组织的射频图像数据；
S2、通过比较不同时间段目标组织的射频图像获取检测结果。
一种采用上述的微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1、对不同个体的目标组织进行检测，通过切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标 组织的射频图像数据；
对同一个体的目标组织在不同时间段进行检测，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标组织的射频图像数据；
S2、通过获得射频图像数据构建正常状态下的目标组织的射频图像数据，通过将当前检测的射频图像数据与正常状态下的目标组织的射频图像数据进行比较，获取检 测结果。
一种采用上述的微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：
还设有人工智能识别模型；
所述的人工智能识别模型利用输入的射频图像数据进行训练，得到根据侵入式电极采集的射频图像数据识别人体组织的人工智能识别模型。
本发明提供了一种微创多电极生物电阻抗检测系统及检测方法，通过采用以上的结构，能够精确的测量得到皮肤、肌肉、积液以及血液等组织、器官的阻抗从而加以 识别。进一步的通过肿瘤或病变组织的阻抗异常状态，也可以提前加以甄别或提示。 与现有技术相比，由于避开了皮肤的高阻抗干扰，采用侵入式电极的测量精度是现有 技术中生物电阻抗分析法精度的100,000～1,000,000倍。采用人工智能模型，能够大 幅提高检测和识别效率，提高检测和识别精度，尤其是能够在超早期警示组织病变。 本发明通过多频成像、射频成像等方式能够大幅提高检测精度。在检测系统中设有高 精度电流表、精密差分电压表和跨阻放大器实现微弱信号检测。设有多级二阶有源滤 波器，提高信噪比。设有数字相敏检波即反馈补偿模块进一步提高检测精度。设置的 基准校准和切换电路模块，相邻电极驱动检测，能够减少干扰。在主控系统还设有二 次检波补偿算法和人工智能算法，进一步提高数据处理效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的系统框图。
图3为本发明中标准校准电路示意图。
图4为本发明中AMP放大电路图。
图5为本发明中参考校准电路及检测电路图。
图6为本发明中TIA跨阻放大器电路图。
图7为本发明中数字相敏检波原理图。
图8为本发明中幅度、相位检波电路图。
图9为本发明中补偿电路图。
图10为本发明中四电极测量时的示意图。
图11为本发明的四电极测量结果判断示意图。
图12为本发明中的1选N开关阵列示意图。
图13为本发明中的1选2开关阵列示意图。
图14为本发明中无激励信号条件下的人体局部组织模型。
图15为本发明中有激励信号条件下的人体局部组织模型。
图16为本发明中侵入式电极结构示意图。
图17为本发明中皮肤频率响应曲线图。
图18为本发明中脂肪频率响应曲线图。
图19为本发明中肌肉频率响应曲线图。
图20为本发明中血液频率响应曲线图。
图21为本发明中血液微观变化的实部与虚部关系。
具体实施方式
实施例1：
如图1～2中，一种微创多电极生物电阻抗检测系统，它包括多个侵入式电极和检测系统，侵入式电极与检测系统电连接，检测系统用于对侵入式电极中的一个输出激 励信号，并从其它侵入式电极中的一个或多个采集信号。由此结构，以获得高精度的 人体阻抗数据。
优选的方案如图16中，所述的侵入式电极的直径为0.05～0.35mm，侵入式电极 用于穿透人体组织。例如人体的皮肤，从而避开皮肤对电信号的干扰。进一步优选的， 具有足够长度的电极，还能够穿入到人体内，对目标脏器做进一步的辅助检测。例如 对肺部、肝部、肾部等位置进行辅助检测。
优选的方案如图16中，所述的侵入式电极设有多根阵列布置的微型针，微型针 的直径为0.05～0.35mm；
多根微型针与底座固定连接，底座与壳体滑动连接；
底座与壳体之间设有驱动装置，用于将微型针从壳体推出或收回。所述的驱动装置包括由步进电机驱动的凸轮机构、曲柄摇杆机构、齿轮齿条机构或者丝杠螺母机构， 带动微型针从壳体推出或收回。通过控制步进电机的转角，控制微型针的行程。
优选的方案如图16中，所述的侵入式电极为2～8个电极；优选的，为2个、4 个和8个电极。
或者，所述的侵入式电极为8个以上阵列式布置的电极，例如12个、16个或32 个。进一步优选的，侵入式电极采用镀银电极。由于电极的直径较小，在使用过程中， 基本不会对被检测者造成损伤。
优选的方案如图1、2中，所述的检测系统中，输出信号与电流检测模块电连接， 输入信号与电压检测模块电连接，
电流检测模块和电压检测模块与数字相敏检波及反馈补偿模块电连接，数字相敏检波及反馈补偿模块与基准校准及切换电路电连接，基准校准及切换电路与侵入式电 极电连接；
基准校准及切换电路，在被测端引入了校准电路，以通过开关切换，以至少两次检测获得准确数据；
基准校准及切换电路用于切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵。检测系统的DDS信号源产生模拟正弦信号，通过低通滤 波器和放大器经过基准校准和切换电路输出至其中一个侵入式电极，其他侵入式电极 分别进行电流采样和/或电压采样。进一步优选的，采用相邻电极驱动检测方式，即 由一个相邻电极对向场域注入激励电流，建立敏感场，在其他的相邻电极上测量边界 电压。然后切换到下一个相邻电极对上进行激励，再在其他的相邻、非激励电极对上 测量电压，重复上述过程直到所有的相邻电极对都激励过，由此方案能够得到网状的 敏感射频检测数据。
优选的方案如图1、2中，主控装置与DDS信号源电连接，DDS信号源与DAC 模块电连接，DAC模块与LPF低通滤波器电连接，LPF低通滤波器与AMP放大器电 连接，AMP放大器与电流检测模块电连接；
主控装置与ADC模块电连接，ADC模块与LPF低通滤波器电连接，LPF低通滤波 器与TIA跨阻放大器电连接，TIA跨阻放大器与电压检测模块电连接；
电流检测模块和电压检测模块与数字相敏检波及反馈补偿模块电连接，数字相敏检波及反馈补偿模块与基准校准及切换电路电连接，基准校准及切换电路与侵入式电 极电连接；
如图3、5中，基准校准及切换电路，在被测端引入了校准电路，以通过开关切 换，以至少两次检测获得准确数据。由上述电路结构，获得高精度的检测数据。
优选的方案如图4中，所述的AMP放大器中，芯片AD8369的INHI引脚与第 一电容(C1)的一端电连接，芯片AD8369的INLO引脚与第二电容(C2)的一端 电连接，第一电容(C1)和第二电容(C2)的另一端通过第一电阻(R1)电连接；
芯片AD8369的OPHI引脚与第三电容(C3)的一端电连接，第三电容(C3)的 另一端通过RC并联电路与芯片AD8009的第3引脚电连接，第三电容(C3)和RC 并联电路之间与芯片AD8009的第1引脚之间连接有第四电阻(R4)；
芯片AD8369的OPLO引脚与第四电容(C4)的一端电连接，第四电容(C4)的另一端通过RC并联电路与芯片AD8009的第2引脚电连接，第四电容(C4)和 RC并联电路之间接地；
芯片AD8009的第1引脚与第2引脚之间连接有第5电阻(R5)，芯片AD8009 的第1引脚与第3引脚之间连接有第6电阻(R6)；
芯片AD8009用于将输出的差分信号转换为单端信号，芯片AD8369为数字可控 增益放大。
优选的方案如图3、5中，所述的基准校准及切换电路中，通过电路切换模块在 参考校准电路和检测电路之间切换，以消除噪音干扰和通道接触阻抗；
进一步优选的如图12中，所述的基准校准和切换电路设有多个1选N开关(N＞ 2)，以使一个信号源被多个侵入式电极接收，并被检测模块中的多个接收端接收，以 实时方式采集到生物电阻抗数据矩阵；各个侵入式电极轮换与信号源电连接；开关矩 阵的切换速度为us级，若使用N个1选N开关，切换次数为N次。
或者，另一可选的如图13中，所述的基准校准和切换电路设有多个1选2开关， 以使一个信号源被1个侵入式电极接收，并被检测模块中的1个接收端接收，以分时 复用方式采集到生物电阻抗数据矩阵；各个侵入式电极轮换与信号源电连接。考虑到 人体组织的病变时间不是瞬时发生的，为减少开关矩阵的数量和电路复杂程度，可采 用N个1选2开关，切换次数为N2/2，在激励源不变的情况下，接收端电路采用分 时复用方案。
优选的方案如图6中，所述的TIA跨阻放大器中，设有多组运放芯片，运放芯片 用于将电流信号转换成电压信号。
优选的方案如图7、8中，所述的数字相敏检波及反馈补偿模块中，数字相敏检 波部分采用芯片AD8302作为增益相位检测器，通过比较已知负载与待测负载间的幅 度和相位，计算出待测负载的阻抗幅度和相位。
优选的方案如图9中，所述的数字相敏检波及反馈补偿模块中，反馈补偿部分设有数字可调电阻和可变电容，组成人体内部组织电阻抗模型，作为被检测组织的补偿 电路。
优选的方案中，还设有PWM信号转模拟信号转换器，通过线性恒压恒流驱动产生可控的电压，用来调节可变电容。
本发明采用16位精度的ADC电路，在频率300K以下，有效数据位达到13位 以上，对生物组织的实际测量精度可以达到毫欧级，大幅提高检测结果的分辨率。采 用实施例1的方案，发现癌变组织的电阻抗频谱在曲率变化上与正常组织存在较大差 异，能够作为判断正常人体组织和癌变的依据。因此实施例1的方案，能够实现超早 期的病理预警。现有技术中在超早期发生组织癌变，并无较好的检测手段，例如乳腺 癌，基本上在中晚期才能被发现。可以预期，本发明的方案在乳腺检测领域，具有较 大的应用前景。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图10、11中所示，一种采用上述的微创多电极生物电 阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：检测系统的DDS信号源产生模拟正弦信 号，通过低通滤波器和放大器经过基准校准和切换电路输出至其中一个侵入式电极， 其他侵入式电极分别进行电流采样和/或电压采样。
参见图10、11，使用两极阻抗测量法，在人体上，例如头部、胸部、腹部、手 臂部等位置，采用多侵入式电极分布，当用电极数量为N(N＞2)时，通过切换电 极前端的开关矩阵搭建不同路径。例如图7中，先以序列1电极为激励源，后面N-1 个电极为测量电极；在以序列2电极为激励源，后面N-2个电极为测量电极；依次类 推，共可得到N×(N-1)/2组数据，利用数据间的相互关系，即可以定位出体内异常 组织的位置。
如图10中，以N＝4为例，电极1为激励源时，2、3、4电极为测量电极，得出 1、2间的阻抗，1、3间的阻抗，1、4间的阻抗；切换开关矩阵，使用电极2为激励 源，3、4为测量电极，测出2、3间的阻抗，2、4间的阻抗；最后切换3为激励源， 4为测量电极，测出3、4间的阻抗。
4电极间的阻抗表示如下：
Figure BDA0002808130260000101
其中
Figure BDA0002808130260000102
Mij为阻抗的幅度，ωτij为阻抗的相位。
通过大数据的支持，本发明的侵入式电极能实时测出识别不同的人体组织，进一步的还能够实时测出人体器官中发生病变组织等变化，4电极阻抗矩阵变化率为
Figure BDA0002808130260000103
根据4电极间的相对位置信息得出封闭区域。在图11中，变化率最大的是△Z12， △Z13，判断在1、2、3电极区域间，其次变化率稍大的是△Z14和△Z24，判断在1、2、 4电极区域间，两区域重合处即为组织病变处。
由此可知，侵入式电极数量越多，划分的区域范围越细，则可判断出的位置信息越精准，当然电极的数量也不是越多越好，当电极数量增大时，对电压信号的分辨率 也会提高，同时也会导致处理器的计算量呈几何级剧增，所以电极数量的选择应该根 据测量区域的大小决定。
实施例3：
在上述实施例的基础上，一种采用上述的微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1、对不同个体的目标组织进行检测，通过切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标 组织的射频图像数据；
S2、通过比较不同个体的目标组织的射频图像获取检测结果。如图17～21中，可见不同组织获得的射频图像具有较为明显的差异，因此能够分辨出不同的目标组织。 如图21中，人体组织分类：上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织；人体的主 要成分：水、糖、脂肪、蛋白质、无机盐。细胞膜电学模型表明，细胞膜是由脂双层 构成的，脂双层内部充满电介质，膜外侧和膜内侧分别充满细胞外液和细胞内液，我 们将其视为导体溶液。故而，脂双层构成的细胞膜在电学性质上等效为一个电容器， 脂双层就是电容器的两极板，两极板分别和导体细胞外液细胞内液相连，两极板中间 充满电介质。细胞膜的结构中不只有脂双层，还有镶嵌其中的蛋白质，其中一些蛋白 质是所谓的“离子通道”，它们的存在使得离子可以进行跨膜运输，即细胞膜这个电 容器是一个“漏电的电容器”——可以有电流通过两极板之间的电介质，漏电的电容 器用一个理想电容器和一个电阻并联来表示。这就是细胞膜的电学模型如图15中所 示。因此在组织异常情况下，如炎症等，当发生细胞增多，密度变大，或细胞体积增 大的情况，在一定体积范围内，其阻容参数将或多或少地发生改变，从而能够通过相 应数据加以识别，而在本申请的方案中，由于消除了如图14中皮肤的干扰，能够大 幅提高识别精度。血液由血浆和血细胞组成，血细胞之间的液体可视为电解质，血液的构成决定了它在交变电场作用下表现为阻容抗特性。血液频谱特性检测从细胞水平 上提取与人体生理病理状态相联系的丰富的阻容抗全信息，为临床分析和预防起到积 极的辅助作用。
实施例4：
在上述实施例的基础上，一种采用上述的微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1、对同一个体的目标组织在不同时间段进行检测，通过切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵，构成多频率矩阵式扫描图 像，构建目标组织的射频图像数据；
S2、通过比较不同时间段目标组织的射频图像获取检测结果。由此方案，如果同一个体的目标组织，例如乳腺组织，在每半年即进行一次检测，当出现超过阈值的差 异，即可警示个体采取其他更多的检测，以将风险控制在极小的范围内。
实施例5：
在上述实施例的基础上，一种采用上述的微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1、对不同个体的目标组织进行检测，通过切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标 组织的射频图像数据；
对同一个体的目标组织在不同时间段进行检测，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标组织的射频图像数据；
S2、通过获得射频图像数据构建正常状态下的目标组织的射频图像数据，通过将当前检测的射频图像数据与正常状态下的目标组织的射频图像数据进行比较，获取检 测结果。通过建立大数据模型，以乳腺为例，找出正常组织与特异组织的特征点，例 如，不同的阻抗曲率形态变化。从而大幅降低识别的难度。
实施例6：
在上述实施例的基础上，一种采用上述的微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，包括以下步骤：
还设有人工智能识别模型；
可选的人工智能工具包括，CNN、Faster R-CNN、VGG16等。
所述的人工智能识别模型利用输入的射频图像数据进行训练，得到根据侵入式电极采集的射频图像数据识别人体组织的人工智能识别模型。通过采集大量的生物电阻 抗频谱图像，并将这些图像与被采集者确诊的病理信息加以对应。待数据量达到一定 规模，即可将这些图像与对应组织确诊特征形成关联。以这些数据对人工智能识别模 型加以训练，即可在处理过程中大幅提高识别准确率和效率。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保 护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等 同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：它包括多个侵入式电极和检测系统，侵入式电极与检测系统电连接，检测系统用于对侵入式电极中的一个输出激励信号，并从其它侵入式电极中的一个或多个采集信号。
2.根据权利要求1所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：所述的侵入式电极的直径为0.05~0.35mm，侵入式电极用于穿透人体组织。
3.根据权利要求1所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：所述的侵入式电极设有多根阵列布置的微型针，微型针的直径为0.05~0.35mm；
多根微型针与底座固定连接，底座与壳体滑动连接；
底座与壳体之间设有驱动装置，用于将微型针从壳体推出或收回。
4.根据权利要求1所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：所述的侵入式电极为2个或2个以上电极。
5.根据权利要求1所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：所述的检测系统中，输出信号与电流检测模块电连接，输入信号与电压检测模块电连接；
电流检测模块和电压检测模块与数字相敏检波及反馈补偿模块电连接，数字相敏检波及反馈补偿模块与基准校准及切换电路电连接，基准校准及切换电路与侵入式电极电连接；
基准校准及切换电路，在被测端引入了校准电路，以通过开关切换，以至少两次检测获得准确数据；
基准校准及切换电路用于切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵。
6.根据权利要求1所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：主控装置与DDS 信号源电连接，DDS 信号源与DAC模块电连接，DAC模块与LPF低通滤波器电连接，LPF低通滤波器与AMP放大器电连接，AMP放大器与电流检测模块电连接；
主控装置与ADC模块电连接，ADC模块与LPF低通滤波器电连接，LPF低通滤波器与TIA跨阻放大器电连接，TIA跨阻放大器与电压检测模块电连接；
电流检测模块和电压检测模块与数字相敏检波及反馈补偿模块电连接，数字相敏检波及反馈补偿模块与基准校准及切换电路电连接，基准校准及切换电路与侵入式电极电连接；
基准校准及切换电路，在被测端引入了校准电路，以通过开关切换，以至少两次检测获得准确数据。
7.根据权利要求5、6中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：所述的AMP放大器中，芯片AD8369的INHI引脚与第一电容（C1）的一端电连接，芯片AD8369的INLO引脚与第二电容（C2）的一端电连接，第一电容（C1）和第二电容（C2）的另一端通过第一电阻（R1）电连接；
芯片AD8369的OPHI引脚与第三电容（C3）的一端电连接，第三电容（C3）的另一端通过RC并联电路与芯片AD8009的第3引脚电连接，第三电容（C3）和RC并联电路之间与芯片AD8009的第1引脚之间连接有第四电阻（R4）；
芯片AD8369的OPLO引脚与第四电容（C4）的一端电连接，第四电容（C4）的另一端通过RC并联电路与芯片AD8009的第2引脚电连接，第四电容（C4）和RC并联电路之间接地；
芯片AD8009的第1引脚与第2引脚之间连接有第5电阻（R5），芯片AD8009的第1引脚与第3引脚之间连接有第6电阻（R6）；
芯片AD8009用于将输出的差分信号转换为单端信号，芯片AD8369为数字可控增益放大。
8.根据权利要求5、6中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：所述的基准校准及切换电路中，通过电路切换模块在参考校准电路和检测电路之间切换，以消除噪声干扰和通道接触阻抗；
所述的基准校准和切换电路设有多个1选N开关(N＞2)，以使一个信号源被多个侵入式电极接收，并被检测模块中的多个接收端接收，以实时方式采集到生物电阻抗数据矩阵；各个侵入式电极轮换与信号源电连接；
或者，所述的基准校准和切换电路设有多个1选2开关，以使一个信号源被1个侵入式电极接收，并被检测模块中的1个接收端接收，以分时复用方式采集到生物电阻抗数据矩阵；各个侵入式电极轮换与信号源电连接。
9.根据权利要求5、6中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：所述的（5）TIA跨阻放大器中，设有多组运放芯片，运放芯片用于将电流信号转换成电压信号。
10.根据权利要求5、6中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：所述的数字相敏检波及反馈补偿模块中，数字相敏检波部分采用芯片AD8302作为增益相位检测器，通过比较已知负载与待测负载间的幅度和相位，计算出待测负载的阻抗幅度和相位。
11.根据权利要求5、6中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：所述的数字相敏检波及反馈补偿模块中，反馈补偿部分设有数字可调电阻和可变电容，组成人体内部组织电阻抗模型，作为被检测组织的补偿电路。
12.根据权利要求11中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统，其特征是：还设有PWM信号转模拟信号转换器，通过线性恒压恒流驱动产生可控的电压，用来调节可变电容。
13.一种采用权利要求1~12中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，其特征是包括以下步骤：检测系统的DDS信号源产生模拟正弦信号，通过低通滤波器和放大器经过基准校准和切换电路输出至其中一个侵入式电极，其他侵入式电极分别进行电流采样和/或电压采样。
14.一种采用权利要求1~13中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，其特征是包括以下步骤：
S1、对不同个体的目标组织进行检测，通过切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标组织的射频图像数据；
S2、通过比较不同个体的目标组织的射频图像获取检测结果。
15.一种采用权利要求1~13中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，其特征是包括以下步骤：
S1、对同一个体的目标组织在不同时间段进行检测，通过切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标组织的射频图像数据；
S2、通过比较不同时间段目标组织的射频图像获取检测结果。
16.一种采用权利要求1~13中任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，其特征是包括以下步骤：
S1、对不同个体的目标组织进行检测，通过切换至不同的侵入式电极，以形成多种检测路径，并采集到生物电阻抗数据矩阵，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标组织的射频图像数据；
对同一个体的目标组织在不同时间段进行检测，构成多频率矩阵式扫描图像，构建目标组织的射频图像数据；
S2、通过获得射频图像数据构建正常状态下的目标组织的射频图像数据，通过将当前检测的射频图像数据与正常状态下的目标组织的射频图像数据进行比较，获取检测结果。
17.一种采用权利要求14~16任一项所述的一种微创多电极生物电阻抗检测系统的检测方法，其特征是包括以下步骤：
还设有人工智能识别模型；
所述的人工智能识别模型利用输入的射频图像数据进行训练，得到根据侵入式电极采集的射频图像数据识别人体组织的人工智能识别模型。
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