一种经胸阻抗测量方法及测量装置与流程

本发明属于医疗设备，具体涉及一种经胸阻抗测量方法及测量装置。

背景技术：

1、心跳骤停患者突发地心脏机械活动停止，引起血流循环障碍，进而导致患者身体重要器官(大脑等)的缺血及缺氧。如果得不到及时治疗，将很快导致患者死亡。电除颤技术通过向患者心脏输送特殊设计的一类能量脉冲，以达到终止心室或者心房的纤维性颤动，从而恢复心脏的自发循环的目的。除颤的效果主要取决于所向患者输送的电流和能量。

2、实际除颤电流不仅受限于所选输送的能量，还受限于患者的经胸阻抗(transthoracic impedance,tti)。如果使用固定能量的除颤治疗，当患者tti较低时，治疗的电流偏大，可能对患者心肌造成额外损伤；当患者tti较高，可能导致电流小，不足以实现除颤。如果最初的低能量电击不能去纤颤，通常的临床做法是逐步进行更高能量的重复电击，直到成功。长时间室颤引起的心肌缺血和多次除颤电击，会增加心肌损伤的风险。

3、阻抗补偿技术在除颤治疗前可以预先测量患者的tti，除颤器根据患者tti值实时调整治疗策略，可以获得更高首次除颤成功率，同时也降低心肌受损的风险。传统的低压tti测量方案通常使用单一高频(典型频率为100khz)交流恒压/恒流源作为信号激励源，电流流经包括粘贴电极片的患者胸腔的测量回路，随后通过信号放大和整流，使用高精度仪表放大器测量患者胸腔两侧的压降，计算出患者的tti，计算结果需要经过拟合优化。低压阻抗测量方案，可以做到实时测量，但存在几点不足1)测量回路信号小(mv级别),要求测量电路噪声小，抗干扰能力强。2)实际测量信号还受电缆，电缆接头，电极片，电极片-患者皮肤界面等寄生参数影响，容易造成激励信号失真，对整流电路性能带来较大挑战。3)不同患者皮肤组织特性(毛发，表面湿度)，体型体重等影响较大，测量一致性欠佳。这些缺点导致体外除颤器设备测量tti不准确，影响阻抗补偿策略，降低除颤器的治疗及时性和有效性。

4、中国专利授权号为cn113425280b，名称为人体阻抗异常测量的识别方法、测量设备及存储介质的授权专利，该方法包括以下步骤：根据不同频率的多个激励电流信号测量目标对象的人体阻抗值，得到目标阻抗序列；对所述目标阻抗序列进行相关性分析，并根据所述相关性分析的结果确定所述目标阻抗序列是否为异常测量结果。该专利申请虽然能够减少因为结构导致的寄生不同而造成异常测量无法识别的概率，但该专利申请无法同时保持低压实时和无损测量。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种经胸阻抗测量方法及测量装置。本发明基于低压tti测量方案，通过多频率测量，每种频率下遍历解调相位获得最佳采样值，计算得tti。不仅保持低压实时和无损测量的特性，同时测量精度高，测量一致性好，受患者差异及电路寄生参数影响小。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种经胸阻抗测量方法，包括：

4、s1：测量患者经胸阻抗时采用2种及以上不同频率的高频激励信号经过患者胸腔；

5、s2：在每种特定频率的激励信号下，通过adc采样模块经过遍历解调相位进行多次采样，并获得当前频率激励信号下最佳匹配解调相位对应的采样值；

6、s3：分别使用不同频率激励信号下的最佳匹配解调相位对应的采样值，计算不同频率下的外部阻抗值zi；

7、s4：将外部阻抗值zi等效为阻容并联模型；使用不同频率下的外部阻抗值联合分别求解zi等效为阻容并联模型的阻值zr和容值zc；

8、s5：根据2种经胸阻抗模型，分别使用阻容并联模型的阻值zr和容值zc计算特定模型下的外部等效阻抗值zreq；

9、s6：外部等效阻抗值zreq为自变量，真实阻抗ztti为因变量，通过经验公式拟合计算得到真实阻抗ztti。

10、可选地，步骤s1中的激励信号模块具有输出2种及以上不同频率的高频激励信号的能力。

11、可选地，步骤s2中的adc采样模块能够解调激励信号模块产生的信号中任意两种及以上的频率交流信号。

12、可选地，步骤s2中，adc采样模块能够对0°～180°等间隔的多种解调相位解调，所述adc采样模块先对信号在每个解调相位下解调，再对信号采样量化，得到每种解调相位下的采样值。

13、可选地，步骤s3中采用adc采样模块在特定频率fi下的最佳采样值，计算外部阻抗zi。

14、可选地，步骤s4中，不同频率下外部阻抗zi等效为具有恒常值的电阻zr和电容zc，在不同的激励频率fi下的并联模型，满足公式：式中ωi＝2πfi。

15、可选地，步骤s5中，直流等效模型中，外部等效阻抗满足公式为：zrqe＝zr；交流等效模型中，外部等效阻抗满足公式为：其中ωreq由除颤脉冲时长决定。

16、可选地，两种经胸阻抗等效模型计算的等效阻抗值，均经过线性拟合经验公式ztti＝zreq×k+r0计算精确的患者经胸阻抗。

17、第二方面，本发明提供一种测量装置，采用所述的一种经胸阻抗测量方法进行经胸阻抗测量。

18、可选地，所述的一种测量装置，包括激励信号模块和adc采样模块，激励信号模块和adc采样模块分别具有独立的集成ic，或分别由分立元件组成，或由一个或多个包括激励信号和adc采样模块描述功能的集成ic组成。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明相比于传统的高压经胸阻抗测量方案，能够实时测量患者经胸阻抗，并且适应于各种阻抗补偿策略。通过遍历解调相位采样恢复信号值，应对复杂的人体环境，电缆，电极片及人体皮肤界面，稳定性好。阻抗测量时，使用2种及以上不同频率的激励信号作为激励源，测量结果稳定性和线性度更好。阻抗计算时，阻抗计算使用2种经胸等效阻抗模型，测量适用范围广，适应各种不同的除颤脉冲波形和阻抗补偿策略。因此，本发明能够有效排除掉导致常规人体阻抗测量时，测量通路上其他元器件的误差，不同人体体质差异带来的影响，能够适应不同除颤波形及阻抗补偿策略的场景，因而结果具有比常规经胸阻抗测量方法更高的精度和测量一致性及普适性。

技术特征：

1.一种经胸阻抗测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种经胸阻抗测量方法，其特征在于，步骤s1中的激励信号模块具有输出2种及以上不同频率的高频激励信号的能力。

3.根据权利要求2所述的一种经胸阻抗测量方法，其特征在于，步骤s2中的adc采样模块能够解调激励信号模块产生的信号中任意两种及以上的频率交流信号。

4.根据权利要求1所述的一种经胸阻抗测量方法，其特征在于，步骤s2中，adc采样模块能够对0°～180°等间隔的多种解调相位解调，所述adc采样模块先对信号在每个解调相位下解调，再对信号采样量化，得到每种解调相位下的采样值。

5.根据权利要求1所述的一种经胸阻抗测量方法，其特征在于，步骤s3中采用adc采样模块在特定频率fi下的最佳采样值，计算外部阻抗zi。

6.根据权利要求1所述的一种经胸阻抗测量方法，其特征在于，步骤s4中，不同频率下外部阻抗zi等效为具有恒常值的电阻zr和电容zc，在不同的激励频率fi下的并联模型，满足公式：式中ωi＝2πfi。

7.根据权利要求1所述的一种经胸阻抗测量方法，其特征在于，步骤s5中，直流等效模型中，外部等效阻抗满足公式为：zreq＝zr；交流等效模型中，外部等效阻抗满足公式为：其中ωreq由除颤脉冲时长决定。

8.根据权利要求1所述的一种经胸阻抗测量方法，其特征在于，2种经胸阻抗等效模型计算的等效阻抗值，均经过线性拟合经验公式ztti＝zreq×k+r0计算精确的患者经胸阻抗。

9.一种测量装置，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所述的一种经胸阻抗测量方法进行经胸阻抗测量。

10.根据权利要求9所述的一种测量装置，其特征在于，包括激励信号模块和adc采样模块，激励信号模块和adc采样模块分别具有独立的集成ic，或分别由分立元件组成，或由一个或多个包括激励信号和adc采样模块描述功能的集成ic组成。

技术总结本发明属于医疗设备技术领域，本发明公开了一种高精度的低压经胸阻抗测量方法及测量装置。测量方法分别使用两种不同频率的激励信号，ADC采样模块分别在两种激励频率下经过遍历其解调相位多次采样，从多次采样中选择最佳匹配解调相位对应采样值计算得外部阻抗，联合求解TTI阻容并联模型的等效阻值和等效容值。根据本专利的两种经胸阻抗模型，计算外部等效阻抗，通过经验拟合公式计算得真实经胸阻抗值。本发明计算经胸阻抗值的方法，不仅保持低压实时和无伤测量的特性，同时测量精准度高，一致性好，受患者差异及电路寄生参数影响小。技术研发人员：张萌受保护的技术使用者：西安瑞新康达医疗科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17