生物电阻抗频谱测量新方法及其在压疮危险因素定量评估中的应用

如何客观、定量地评估压疮危险因素至今仍是国内外压疮护理中的一个难题。对压疮软组织进行生物电阻抗频谱(BIS)测量为解决这一问题提供了新的思路，但现有的基于分时单频的BIS测量方法存在测量时间长、重复性差等问题。本项目研究基于傅里叶变换的BIS多频率混频测量新方法，拟以2n系列伪随机信号作为激励源，构建新型卷积窗函数以抑制传统FFT算法中频谱泄漏和栅栏效应的影响，研究基于新型窗函数的多频率分量频谱泄漏干扰模型和频谱校正方法，并利用DSP系统实现BIS的实时、准确测量；提出新的软组织等效电路模型，研究基于遗传算法与Gauss-Newton迭代拟合法相结合的模型元件参数求解方法；研究基于人工神经网络的非线性多元回归分析，建立基于等效压迫持续时间T表征的压疮软组织损伤定量评估模型，最终建立基于BIS测量的压疮危险因素定量评估机制。项目的研究为进一步研制压疮预警仪器和监护设备奠定理论和技术基础。

如何客观、定量地评估压疮危险因素至今仍是国内外压疮护理中的一个难题。对压疮软组织进行生物电阻抗频谱(BIS)测量为解决这一问题提供了新的思路，但传统的基于扫频的BIS测量方法存在测量时间长、重复性差等问题。为此，本项目开展了BIS测量新方法及基于BIS测量的压疮危险因素定量评估方法的研究，具体内容如下：. 1、多频率同步（MFS）信号合成及其实现方法研究：多频率同步快速测量的难点是缺乏理想的激励信号源。本项目提出了一种基于Walsh函数的多频率同步（MFS）信号合成方法及其实现方案，为实现BIS的多频率同步测量确立了一种比较理想的激励信号源。. 2、基于加窗插值FFT算法的BIS多频率同步快速测量算法研究：为了求解MFS信号中若干个主谐波信号的幅值和相位，本项目设计了性能优良的Nuttall自卷积窗，构建了基于Nuttall自卷积窗的改进插值FFT谐波分析算法，实现了BIS的多频率同步快速测量，为下一步开发实际的BIS快速测量系统奠定了理论基础。. 3、基于最小一乘法的Cole-Cole阻抗模型参数提取方法研究：为了克服最小二乘法（LS）对噪声敏感的缺点，本项目提出了一种基于最小一乘法（LAD）的Cole-Cole阻抗模型参数提取新方法，并通过随机噪声和大误差噪声仿真实验论证了LAD方法的抗噪优越性，为复杂噪声环境下提取Cole-Cole阻抗模型参数奠定了理论基础。. 4、基于BIS测量的压疮动物试验与数据处理：为了验证用BIS测量来定量评估压疮危险因素的可行性，本项目搭建了压疮动物试验平台，采用小香猪作为试验对象，通过对其臀部持续压迫，产生典型的Ⅰ期压疮，并对受压部位软组织进行全程BIS测量，发现了无论是BIS幅值谱还是相位谱都随着压迫时间的增加而变大的规律。分别采用BP神经网络和支持向量机（SVM）算法实现了对软组织受压时间的预测，从而实现基于BIS测量的压疮危险因素定量评估。. 本项目为进一步研制压疮危险因素评估和预警监护设备奠定了理论和技术基础，为国内外压疮危险因素的定量评估及早期诊断研究提供了新思路。