一种新型人体脂肪测量仪的研制

　　当今与人类社会生活密切相关的疾病呈上升趋势，越来越引起人们的不安与关注。而对这些疾病的预防中，人体脂肪成分的监测有十分重要的意义。

　　目前，人体脂肪成分的检测方法有:人体密度法(水下称重法)、人体测量法、生物阻抗分析法、超声成像法、X射线成像、CT成像、MRI成像、中子活化分析等。

　　其中，生物阻抗分析法是近年来的研究热门。因为生物阻抗分析法具有无创、安全、快捷、低消耗等优点。传统的生物阻抗分析法采用容积导体模型和四电极整体测量方法。该模型和方法理论上存在较大的缺陷。

　　1994年，美国Leslie W. Organ提出平均电阻率模型以及六电极分段测量方法，对原有的模型和方法做出较大的改进。根据Leslie的模型和方法，本文介绍所研制一种新型的人体脂肪测量仪，并统计出适合中国人种的脂肪计算公式以及提出一种新的测量电极。

　　1生物阻抗法的模型改进

　　人体电阻抗的测量是通过对人体输人小交流电流，测量该电流所产生的电势差。人体电阻抗z是电势差与小交流电流的比值。采用特定仪器还可以测出电压与电流的相位差e。小交流电流以几种不同的机制流经人体。电流流经体液时，以离子的形式运动。这种运动受到粘滞性及其它特性的影响，可以以电阻为模型。另外，小交流电流对细胞膜及其它界面进行充电，可以以电容为模型。这样，人体阻抗就可以看成是由一个电阻和一个电容组成。

　　分别从人体组织的宏观特性和微观特性出发，提出两种假设，得到两种人体模型:容积导体模型和电阻率模型。

　　1.1容积导体模型

　　容积导体模型把人体看成圆柱体。圆柱体的导电性均匀而且各向同性。圆柱体的横截面积为其所对应的人体的平均横截面积。圆柱体的长度为其所对应的人体的长度。

　　如果把人体看成两个平行的圆柱体并联而成(如图1所示)。一个圆柱体代表脂肪组织;另一个圆柱体代表非脂肪组织。对于每一段圆柱体来说，假设导电性均匀而且各向同性，那么其阻抗z可表示为:

　　P为圆柱体的电阻率;

　　L为圆柱体的长度;

　　A为圆柱体的横截面积。

　　而圆柱体的横截面积A可以用体积V表示为:

　　所以阻抗Z可以表示为

　　则圆柱体的体积可表示为:

　　如果假设非脂肪组织的阻抗为Z,，脂肪组织的阻抗为Zz，那么人体阻抗一Z为:

　　因为人体脂肪组织含水量很少，具有很高的电阻率(Pz)，非脂肪物质中几乎含有体内的全部水成分和电解液，导电性远远大于脂肪组织，即z,+zZ，因此人体的总阻抗近似等于非脂肪物质的阻抗，即z二z,。所以用全身阻抗z、常数(经验值)代表电阻率p、人体身高H代表圆柱体的长度L代人公式(4)所得的体积容量V，反映了非脂肪组织的容量。如果假设非脂肪组织中水的含量是固定的(0.783 )，那么全身的水含量可以表示为0.783 V },。把人体体积减去V，就得到全身脂肪含量。