四肢阻抗式血流图原理

阻抗式血流图与心电图、脑电图、肌电图等检查不同,它不是直接记录人体生物电的活动,而是给人体外加一种微弱的高频电流,通过记录分析外加电流通过人体时机体组织的阻抗变化,来间接地了解受检局部的搏动性血容量的变化。

在物理学中,将能传导电流的物体称为导体。人体是一种复杂的导体,不同的组织其导电性能差异很大,含水量多、离子多、密度小的组织电阻率小,为良导体,如肌肉;含水量少、离子少、密度大的组织电阻率大,为不良导体,如皮肤。人体组织对不同的电流种类的电阻率也有很大差别,例如干皮肤在高频交流电场的电阻率比在直流电路中的电阻率低约10 000倍。因此阻抗式血流图检查选择高频电流。

对于交流电,人体组织除了电阻作用以外,还有电容作用。人体组织起电容作用的结构最主要的是细胞。细胞膜是不良导体,而膜内外的液体导电性能好,因此细胞就形成了电容器。生物组织对交流电的自感作用一般可以忽略不计,因此,在高频微弱电流的作用下,人体的阻抗主要由电阻和电容组成,电阻和电容合称电阻抗。

人体的电阻抗由两部分组成:一部分为几乎恒定的电阻抗,是皮肤、皮下组织、肌肉、脂肪、腱膜、神经等组织的电阻抗,另一部分为变化的电阻抗,随着搏动性血液供应的变化而改变,即心脏收缩血管血容量增加时电阻抗减小,心脏舒张血管血容量减少时电阻抗增大。因此,凡是因心脏搏动而产生血液搏动性变化的部位,其电阻抗的变化就可以反映搏动性血容量的变化。其推理过程如下。

将被检肢体假设为均匀圆柱形导体,长度为L,横截面积为A,体积为V,电阻率为ρ,根据公式R=ρL/A,V=AL,经过数学处理得出:

dV=-dR(ρL2/R2

对于交流电设阻抗为Z,则:

dV=-dZ(ρL2/Z2

即容积增大时,电阻抗减小,两者呈负性直线相关。这个理论公式是1940年由Nyboer最初导出的,被称为Nyboer关系式,它是通过描记电阻抗变化来计算肢体血容量变化的理论基础。

总之,阻抗式血流测定是给人体被检部位通过一种无损伤的微弱高频电流,检测两个电极之间的电阻抗,固定的阻抗值反映被检部位各种组织的总阻抗值,随心动周期变化而发生瞬间变化的阻抗值,反映了搏动性的血液供应。将阻抗的变化通过一定的电子技术加以放大记录,可描记出阻抗变化的图形,即被检部位的血流图波形。通过物理公式的计算,阻抗的变化值与体积的变化值成比例,因此,可以通过阻抗变化值的测定间接地测定被检部位的血流量。

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