膝部积液生物阻抗仿真及检测方法研究

论文摘要

在人体的众多关节当中,面积最大、构造最复杂、承受重量最多的关节就是膝关节。这些生理功能和特点使得膝关节受到损伤的可能性大大的增加了。当膝关节受到损伤时,其内部通常会产生关节积液,积液含量的多少通常可以作为膝关节损伤程度的判定标准之一。在临床检测当中,核磁共振、超声检测和主观浮髌试验法是现有的使用频率最高的膝关节积液检测的方法,这些检测方法价格昂贵或带有极强的主观性、无法形成客观检验报告。本文基于四电极生物阻抗检测方法,提出了一种新型膝关节积液含量检测方法。首先根据膝关节的生理解剖结构和各种常见的膝关节损伤,膝关节发病状态下的生理特点和电学生理信号的改变情况,建立了三维仿真膝关节模型,并搭建了仿真系统。通过改变三维模型中积液部分的体积和材料电导率来模拟膝关节内积液量变化的过程,对膝关节无损伤状态、有损伤但不伴有血肿和有损伤且伴有血肿三种模型状态进行仿真计算研究,根据仿真计算结果分析出膝关节电阻抗随积液的变化情况,即当膝关节内部积液含量增加时,膝关节的生物阻抗有明显减小。其次,基于生物电阻抗测量技术,设计并搭建了一套膝关节阻抗测量系统,利用四电极法对膝关节阻抗进行测量。为了避免膝关节积液模拟对人体造成的损伤,本文根据膝关节的生理解剖结构以及人体组织结构的电导率的分布情况,设计并制作膝关节琼脂模型。向琼脂模型中的关节腔部分中注入不同体积的生理盐水,模拟积液含量由少增多的过程。利用搭建好的膝关节阻抗测量系统测量不同积液含量时琼脂模型的电阻抗,得到了膝关节积液含量和膝关节生物阻抗之间的量化关系式。而后,配制不同电导率的Nacl溶液,注射到琼脂模型的关节腔内,模拟膝关节发生渗血的病理过程,分别测量不同渗血情况下膝关节的生物阻抗,拟合出积液含量、积液电导率和膝关节阻抗之间的关系式。然后,选取大鼠进行动物积液测量实验,利用膝关节阻抗测量系统检测大鼠的膝关节基础阻抗,向大鼠膝关节内注射生理盐水,强制改变其膝关节内的液体含量,制作出大鼠膝关节积液模型。每注入一次生理盐水,测量一次大鼠膝关节阻抗。最后,利用线性回归计算方法,拟合出大鼠实验中膝关节积液与膝关节阻抗之间的关系式,并验证其可行性。研究结果表明,在生物体当中,膝关节积液含量的变化会引起膝关节阻抗的变化,且膝关节内积液含量变化情况可以通过膝关节的阻抗测量来反映,二者之间存在一定的定量关系。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李雨寰

导师: 柯丽

关键词: 膝关节,生物阻抗,积液,四电极阻抗检测

来源: 沈阳工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,生物医学工程

单位: 沈阳工业大学

分类号: R318

总页数: 65

文件大小: 2293K

下载量: 82

相关论文文献

• [1].基于单片机MSP430的生物阻抗测量系统的设计[J]. 海峡科技与产业 2019(08)
• [2].针对生物组织电阻抗测量的多路温度监测和控制装置设计[J]. 医疗卫生装备 2020(02)
• [3].基于音圈电机振荡源的阻抗测量系统辨识精度评估的研究[J]. 生物医学工程研究 2020(03)
• [4].阻抗测量中的万能法宝[J]. 电子产品世界 2019(03)
• [5].多模式高精度阻抗测量系统设计[J]. 核电子学与探测技术 2013(09)
• [6].大量程全自动阻抗测量仪研究[J]. 仪器仪表学报 2014(04)
• [7].一种消除过渡电阻影响的阻抗测量方法[J]. 电力系统自动化 2013(23)
• [8].基于虚拟仪器的便携式生物阻抗测量系统设计[J]. 常熟理工学院学报 2009(08)
• [9].生物阻抗测量系统的改良[J]. 现代生物医学进展 2008(12)
• [10].一种磁耦合谐振线圈结构阻抗测量装置设计[J]. 福建工程学院学报 2018(06)
• [11].多用多路阻抗测量仪的设计与实现[J]. 工业控制计算机 2019(03)
• [12].基于MSP430的简易阻抗测量仪设计[J]. 科技视界 2013(02)
• [13].应用于电阻抗测量的表面微电极研究[J]. 电脑知识与技术 2018(33)
• [14].同轴传输线结构下的温度可调式高频阻抗测量夹具研制[J]. 广西科技大学学报 2017(04)
• [15].一种矢量阻抗测量电路的原理与设计[J]. 杭州电子科技大学学报 2012(05)
• [16].一种模数混合式阻抗测量系统的设计与实现[J]. 上海电机学院学报 2012(03)
• [17].大地阻抗测量中信号处理的两种方法[J]. 电测与仪表 2010(04)
• [18].屏蔽对阻抗测量的影响[J]. 国外电子元器件 2008(08)
• [19].焊接回路阻抗测量系统设计与仿真[J]. 热加工工艺 2018(23)
• [20].基于控制硬件在环的风电机组阻抗测量及影响因素分析[J]. 电网技术 2019(05)
• [21].兆瓦级宽频带阻抗测量装置设计及其控制方法[J]. 中国电机工程学报 2018(14)
• [22].基于阻抗测量的孤岛检测方案[J]. 电子测试 2016(24)
• [23].基于AD5933的便携式阻抗测试仪的设计与应用[J]. 电脑编程技巧与维护 2018(12)
• [24].生物组织穿刺电极的设计及其结构对电阻抗测量的影响[J]. 中国生物医学工程学报 2011(03)
• [25].无损检测阻抗测量特性分析[J]. 东方汽轮机 2011(01)
• [26].浅析距离保护的偏移特性的阻抗测量元件[J]. 山东工业技术 2017(24)
• [27].用于人体皮肤阻抗测量的激励源设计[J]. 数字技术与应用 2012(12)
• [28].浅谈山区水电站接地阻抗测量[J]. 四川水力发电 2010(01)
• [29].基于压电动态信息的便携式阻抗测量系统设计[J]. 中国测试 2010(03)
• [30].无线通信网络时隙式多通道阻抗测量方法研究[J]. 自动化与仪器仪表 2020(08)

标签：膝关节论文;  生物阻抗论文;  积液论文;  四电极阻抗检测论文;