CN115568842A - 一种多通道人体阻抗网络构建系统 - Google Patents
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Abstract
一种多通道人体阻抗网络构建系统，涉及人体生理信号检测分析领域。本发明所提出的系统，采用四电极检测法，通过多频激励方式，获取人体多通道阻抗信息，将其分解为阻抗幅值与相角，计算多通道之间的皮尔逊相关系数，构建阻抗幅值网络和相角网络，分析多通道之间的连接关系、强度，获取核心通道，并分析网络随条件改变而发生的变化。
Description
技术领域
本发明涉及人体生理信号检测领域，尤其是指多通道人体阻抗信号检测，以及多通道网络构建方法与分析。
背景技术
生物阻抗是反映人体生理状态的重要参数，生物阻抗的检测技术具有便快速、无损、安全与低成本等优势，在生命健康领域受到广泛关注，可应用于健康状况评估与疾病的早期筛查。人体是一个复杂的动态系统，具有开放性、自组织性、稳定性、平衡性，人体各部分的结构与功能相异，而又彼此存在紧密联系。如何通过不同通道的人体阻抗，揭示这种复杂的内在功能联系，并将它们进行量化，以直观的形式呈现，国内外未见相关研究，尚处于空白状态。
发明内容
本发明利用多通道阻抗检测技术，创新性地提出了一种人体阻抗网络构建方法与网络分析策略。本发明所提供的技术方案为：一种多通道人体阻抗网络构建系统，包括：
1) 数据采集模块，采集人体多通道阻抗幅值与相角信号；
2) 网络构建模块，分别根据阻抗幅值与相角，构建阻抗幅值网络和相角网络；
3) 网络分析模块，对阻抗及相角网络，分析多通道之间的连接关系、强度，以及随条件改变而发生的变化情况。
在步骤1) 中，所述数据收集模块，采用多频激励四电极检测法，通过多个不同频率外部激励电流，采集各频率人体多通道阻抗幅值与相角信号；步骤2)中，所述的网络构建模块，通过计算多通道阻抗幅值/相角的皮尔逊相关系数，设定阈值，获取连接矩阵，构建阻抗幅值/相角网络。
步骤2)中，所述的网络构建模块，阻抗网络包括个人多通道阻抗网络与群组多通道阻抗网络，其中，个人多通道阻抗网络，通过计算通道两两之间在全频率或部分频率下的阻抗幅值/相角的相关系数，将其与预先设置的阈值相比较，低于该阈值的两通道，则判定为无连接，否则认为存在连接，该相关系数称为连接强度，得到连接矩阵，从而构建网络；群组多通道阻抗网络，则选择某一频率下，计算其中一组人群的多通道幅值/相角和另一组人群的多通道阻抗幅值/相角两两之间的相关系数，类似地，可构建群组多通道网络。
步骤3)中，所述的网络分析模块，比较连接数量(总连接、最少连接、平均连接)、强度(最大强度、最小强度、平均强度)；针对每一通道，将所有与该通道相连接的通道的连接强度求和，得到通道总强度。总强度或通道连接数位居前列的通道，则为核心通道，则为核心通道，其包含的信息及其变化更为重要。考察多通道网络随条件(如频率、时间、运动、治疗)等改变而发生变化的情况。
附图说明
图1为本发明系统结构图。
图2为本发明实施例中某采集对象A阻抗幅值网络。
图3为本发明实施例中某采集对象A阻抗相角网络。
图4为本发明系实施例中某采集对象B阻抗幅值网络。
图5为本发明实施例中某采集对象B阻抗相角网络。
图6是本发明实施例中群组C阻抗幅值网络图。
图7是本发明实施例中群组C阻抗相角网络图。
图8是本发明实施例中群组D阻抗幅值网络图。
图9是本发明实施例中群组D阻抗相角网络图。
具体实施方式
下面通过结构图和具体实施例对本发明作进一步描述, 然而本发明不仅限于所例示的实施例。
本实施例所提供的多通道人体阻抗网络构建系统，如图1所示，包括：
1) 数据采集，征集20名志愿者为阻抗信号采集对象，佩戴设有检测与激励电极的头箍，电极置于前额中心，检测另一端为双手十指，每根手指两侧分别各设有检测与激励电极；启动阻抗检测程序，检测仪通过信号发生器，产生5.86Hz～250kHz范围内共12个的激励电流，从低频开始，检测每一激励电流频率下的多通道电压值，逐渐增加频率，检测多通道电压值，直至最高激励电流频率，检测完成；
2) 阻抗信号分解，将阻抗信号分解为阻抗幅值与相角，经计算得到每一频率下每一通道的阻抗幅值和相角；
3) 个人阻抗网络构建，选择采集对象A与B，计算12个频率下，A的10个通道阻抗幅值两两之间的相关系数，以0.8作为阈值，得到连接矩阵，构建10通道阻抗幅值的连接网络，如图2所示，其中，通道之间连接线粗细表示连接强度；类似地，构建如图3的阻抗相角网络，以及图4所示的采集对象B的阻抗幅值网络，和图5所示阻抗相角网络；
4) 群组阻抗网络构建，将20名采集对象分为两组C与D，选择频率64kHz，计算组C中的采集对象10通道阻抗幅值两两之间的相关系数，以0.8为阈值，构建图6的阻抗幅值网络，类似地，构建如图7的阻抗相角网络，以及图8所示的组D的阻抗幅值网络，和图9所示组D的阻抗相角网络；
5) 网络分析，对阻抗及相角网络，分析多通道之间的连接关系、强度，以及随条件改变而发生的变化情况。如图2对象A与图4对象B的阻抗幅值网络相比较，通道之间的连接稀疏很多，对象A的阻抗幅值连接主要在同侧，对侧通道之间的连接非常少且连接强度较弱，甚至少数通道之间无连接，对象B除了右侧小拇指之外，其它通道存在强连接；图6与图8的C和D两组人的阻抗幅值网络，组C右手大拇指通道与其他通道阻抗幅值无连接，小拇指通道和其它通道阻抗幅值之间的连接较弱，组D的左右拇指通道阻抗幅值无连接，且小拇指通道阻抗幅值与其它通道的阻抗幅值之间连接较弱。由此可见，无论是阻抗相角网络还是幅值网络，不同个体之间、组别之间均呈现不同的特性；更进一步地，可比较每一通道的连接数量(总连接、最少连接、平均连接)、强度(最大强度、最小强度、平均强度)；对每一通道，将所有与该通道相连接的通道的连接强度求和，得到通道总强度；通道连接总强度最大者或连接最多者，作为核心通道；还可以求连接强度的方差，考察连接的均衡性。
Claims (5)
1.一种多通道人体阻抗网络构建系统，其特征在于，包括：
1) 数据采集模块，采集人体多通道阻抗幅值与相角信号；
2) 网络构建模块，分别根据阻抗幅值与相角，构建阻抗幅值网络和相角网络；
3) 网络分析模块，对阻抗及相角网络，分析多通道之间的连接关系、强度，以及随条件改变而发生的变化情况。
2.根据权利要求1所述的一种多通道人体阻抗网络构建系统，其特征在于：步骤1)中所述数据收集模块，采用多频激励四电极检测法，通过多个不同频率外部激励电流，采集各频率人体多通道阻抗幅值与相角信号。
3.根据权利要求1所述的一种多通道人体阻抗网络构建系统，其特征在于：步骤2)中所述的网络构建模块，通过计算多通道阻抗幅值/相角的皮尔逊相关系数，根据相关系数大小，构建阻抗幅值/相角网络。
4.根据权利要求1所述的一种多通道人体阻抗网络构建系统，其特征在于：步骤2)中所述的网络构建模块，阻抗网络包括个人多通道阻抗网络与群组多通道阻抗网络，其中，个人多通道阻抗网络，通过计算通道两两之间在全频率或部分频率下的阻抗幅值/相角的相关系数，将其与预先设置的阈值相比较，低于该阈值的两通道，则判定为无连接，否则认为存在连接，该相关系数称为连接强度，得到连接矩阵，从而构建网络；群组多通道阻抗网络，则选择某一频率下，计算其中一组人群的多通道幅值/相角和另一组人群的多通道阻抗幅值/相角两两之间的相关系数，类似地，可构建群组多通道网络。
5.根据权利要求1所述的一种多通道人体阻抗网络构建系统，其特征在于：步骤3)中所述的网络分析模块，比较连接数量(总连接、最少连接、平均连接)、强度(最大强度、最小强度、平均强度)；针对每一通道，将所有与该通道相连接的通道的连接强度求和，得到通道总强度；总强度或通道连接数位居前列的通道，则为核心通道，其包含的信息及其变化更为重要；考察多通道网络随条件(如频率、时间、运动、治疗)等改变而发生变化的情况。
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| CN (1) | CN115568842A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117481630A (zh) * | 2023-12-26 | 2024-02-02 | 武汉纺织大学 | 一种基于生物电阻抗分析法的乳腺癌检测方法 |
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2022
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117481630A (zh) * | 2023-12-26 | 2024-02-02 | 武汉纺织大学 | 一种基于生物电阻抗分析法的乳腺癌检测方法 |
| CN117481630B (zh) * | 2023-12-26 | 2024-04-05 | 武汉纺织大学 | 一种基于生物电阻抗分析法的乳腺癌检测方法 |
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