使用生物组织阻抗傅里叶分析评估血管舒缩振幅

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1、1•使用生物组织阻抗傅里叶分析评估血管舒缩振幅ANesterov,IGavrilov,LSelector,IMudrayaandSRevenkoi国家心脏病学中心，泌尿学研究机构，莫斯科，俄罗斯摘要：傅里叶分析揭示了一系列人类手指的微小变化生物阻抗周期性，包括心跳频率，呼吸和迈尔波（0・lHz）的频谱波峰。生物阻抗的周期性变化是在止常情况下和在手臂上使用充气袖阻碍手掌的血流量时发现的。他们可以解释为系统血压的周期性变化和由神经血管舒缩控制引起的局部血管紧张度振幅。在正常血流过程中，生物阻抗的最大变化是在观察心率和他们的振幅观察到。与此相反，在血液阻断过程

2、屮，冇节律的阻抗改变的最大振幅的特点是呼吸率的振幅，然而心率震动的幅度是最小的。在止常呼吸和循环过程中，两侧心脏的峰值可以在生物阻抗振幅谱观察到，它们在呼吸停止时消失，反映交感神经影响的心输岀量的呼吸调整的波峰。在正常呼吸的过程中，第二和第三心脏谱波峰分别反映副交感神经影响的心率的呼吸调整的频率。这个结果证明了生物阻抗傅里叶分析评估局部神经影响和心脏活动的神经性调整的适用性。关键词：傅里叶分析生物阻抗心脏活动1.介绍一个微电子学的惊人的进展到时了低噪音芯片和高能计算机的出现，它使使用实验室用高分辨率阻抗变换器和软件测量和分析微小生物阻抗成为可能。我们用傅

3、里叶变换在0.08-15.0Hz的频带分析人类手指在正常情况和手臂阻断血流时的生物阻抗变化，在此期间吐气推迟40秒。目的是评估读生物阻抗变化的神经性贡献，它可能是由交感神经系统的血管舒缩活动造成的。2.方法使用原始阻抗变换器测量生物阻抗，它基于同步检波原理，导致在频带0-15I1Z阻抗的总实数部分和这个实数部分在0.08-15HZ的可变分量。使用的频率是lOOkHzoR〜通道的分辨率为250微欧+4欧姆。为了获得傅里叶谱的幅度，将旷记录分成25.6s的片段,其屮包含4096个点。使用瀚宁窗进行快速傅里叶变换。将2到4个片段的振幅谱做平均。将阻抗变换器与人

4、的中指（n二14）的近端指骨连接，将两个输出电流和两个输出电压与两个Ag/AgCl电银丝（直径为0.4mm）电极连接起來，电极表面包裹沾冇生理盐水的窄纱布。电极之间的距离是2cm。为了减弱心脏和肺部引起的机械振动，将手臂固定起來。暂时用充气袖带把手臂血流阻断，至少是2倍收缩压來阻断手臂的液压波动。1.结果如图1所示，在止常情况（a）和阻断左臂血流过程中（c）测量基木阻抗R-（b）和可变阻抗成分旷。心脏的抽吸作用导致了（a,b）的生物阻抗的大振幅，可以在心脏循环未阻断时观察到更小的一个（c）,这反映了血管舒缩的神经活动。R~(Ohm)a)313.5分量。另

5、外一个重要的观察是心脏波峰的高次谐波的分离，它是在某些正常情况下（图3,b）观察到的。波峰的分离可以解释为另外一个基础震荡过程的调频速率更小；在这种情况下，分离可曲心脏迷走神经呼吸作用的速率引起。在这个实验中，震动被切割成低T3HZ的片段，所以图3中没有迈尔波。图3•在正常情况下（a）可观察到呼吸（2）和两侧心脏波峰（L和R）,但是在呼吸延迟期（b）消失为了评估无脉动（无心跳）是生物阻抗起源的改变，我们比较正常情况（图4,a）和手臂循环阻断吋（图4,b）的生物阻抗谱。循环阻断并未消除生物阻抗的震动，最然他们的振幅会减弱（图4,b）o在这些情况下生物阻抗的

6、周期性震动可能会产生，它或者曲神经性血管舒缩引起，或者出自发性血管舒缩引起的。后者的特点是大部分集中在低频带0.008-0.11Hz【4】。图4屮所有波峰的窄带不符合相应生物阻抗震动自发产生的假设。因此，图4中的所有波峰，b可能是神经性的和口然血管收缩引起的。A(10*3Ohm)25b)循环阻断戏剧性的减小了心肌波峰，在正常情况下这是不重要的结论，生物阻抗的主要变化是由心脏的脉动活动造成的。令人惊喜的是，呼吸波峰2和迈尔波1仅仅减少了2倍。这意味着在正常情况下，心脏和系统血压不是这些生物阻抗节律变化的主要参与者。在循环阻断的过程屮，呼吸波峰2的振幅超过了

7、心脏波峰；然而，与心脏波峰先比，它包含二次和三次谐波，这说明神经呼吸震动比心脏震动更加强。2015-00.204060.81.01.21.41.610结合的呼吸作用和循环阻断导致了除了迈尔波左右波峰消失，迈尔波减小3倍。这是另一个令人惊奇的发现，这说明了交感神经血管舒缩供应的呼吸过程的主要作用，因为在监视心率时可以观察到呼吸延迟可以消除神经彩响。1.讨论生物阻抗变化的傅里叶分析反映了血液充满和流动重新分配生物组织可以评估神周期性的经性血管舒缩活动的影响，在正常情况下和循环阻断过程中。在正常情况下，为人类的手指提供的神经性血管收缩组要是已调的迈尔波和心率，

8、然而，心率生物阻抗变化的压倒性的部分反映了心脏活动的抽吸作用。在循环阻断的过程屮