[发明专利]生物阻抗方法和仪器

说明书

本申请是申请号为200480026301.6，名为“生物阻抗方法和仪器”的分案申请。 

与相关临时申请的交互参考

本申请要求2003年9月12日提交的美国临时申请No.60/502,483，2004年6月16日提交的美国临时申请No.60/580,166，以及2004年7月14日提交的美国临时申请No.60/587,652在35USC§119(e)之下的权益。所有这些临时申请的内容均全文纳入本文。 

技术领域

本发明涉及生物阻抗方法和仪器，更具体地，涉及应用这些方法和仪器来测定对象身体节段的肌肉含量，脂肪含量，和/或细胞外液含量的用途，其中该节段基本上可包括该对象的整个身体。 

背景技术

很长时间以来，生物组织的电学特性一直引起科学上的关注。在上个世纪，很多基于生物电知识的进展和新的装置已应用于生物和生物医药领域。 

生物电阻抗分析是该领域中有趣并且具有挑战性的课题之一。因为生物阻抗具有用非侵入性、简单、低廉以及轻便的方法来检测身体组成的潜力，所以在医学的很多领域已对生物阻抗开展研究。具体地，生物阻抗已应用于临床研究很多年。例如，Nyboer[3]和Patterson[4]报道了生物阻抗应用于临床的初期阶段。 

很多作者已研究了活组织电学特性的本质[2，4，5]。Schwan等用多频电流描述了细胞膜绝缘特性之间的关系[2]。Cole已经很好地建立了用以解释体内组织电学特性的基本理论[1]。具体地，Cole成功地建立了一种等效电路模型(以下称为″Cole-Cole模型″)以解释细胞及其细胞膜对AC电流的电响应。 

基于Cole-Cole模型和Hanai方法[5，6，10]，一种利用生物阻抗频谱(BIS)的方法已被建议用于测量细胞外液体体积(ECV)和细胞内液体体积(ICV)。现在，多频生物阻抗分析方法可提供关于总的或节段的身体隔室中细胞外液和细 胞内液体积的一些信息。 

然而，包括BIS在内的生物阻抗分析的准确性是临床使用者所关注的焦点[7，8]。尽管很多研究已报道了利用生物阻抗分析来评估体液，但由于可靠性、有效性和准确性相关的问题，现有技术还没有在临床实践中被广泛接受。 

对于利用现有生物阻抗技术的测量和分析，有很多因素对其准确性造成不良影响。根据本发明的某些方面，本发明涉及其中的一个因素，即，用于分析生物阻抗数据的模型。迄今常用的计算不同组织电学特性的生物阻抗模型都有一个基本的假设，即相对于无脂肪的部分，脂肪具有更高的电阻率，因此可以忽略脂肪块。然而，最近的研究发现当测试对象具有大量脂肪组织时，在50千赫进行的生物阻抗测量会受到影响[7]。如下详述，根据本发明，已发现对于具有不同身体质量指数(BMI)值的测试对象，用BIS测量身体组成时，脂肪的数量是影响其准确性的重要因素之一。 

发明概述 

根据第一方面，本发明提供一种用于分析对象身体节段的生物阻抗数据的方法，所述身体节段具有外皮肤表面，所述方法包括： 

(a)将多个频率的交流电施加于外皮肤表面的至少两个点，以使电流穿过该节段； 

(b)对于每个频率，记录外皮肤表面至少两个其它点之间的电压差别，所述记录的电压差别包括幅值和相的信息(即，幅值和相值或，相当地，电阻和电抗值)；和(c)用在多个频率记录的电压差别来确定表明该节段的肌肉、脂肪和/或细胞外液含量的至少一个数值，所述数值是用该节段的阻抗模型来确定的，该阻抗模型至少包括三个平行的电路，其中一个电路由电阻器R_I和电容器C_M串联组成，其主要代表该节段的肌肉成分，一个电路由电阻器R_F和电容器C_F串联组成，其主要代表该节段的脂肪成分，另一个电路由电阻器组成。