人体的生物电信号——相位角

2019-09-16

1什么是相位角?

相位角是物理电学上的概念。那么人体中的“电”是什么样的呢?

首先要确定的是,人体是一个导体,当电流通过人体时可以导电,同时也对电流产生一定的抗性。正因如此,我们可以通过人体生物电阻抗测量技术,测量出人体在不同频率下的阻抗值,从而得出相位角以及人体中各类成分的含量。

人体作为复杂的生物组织,其细胞內液、细胞外液均可视为电阻(R);细胞膜因其具有电压差,可是视为电容(C),对电流产生容抗。这细胞内、外液电阻加上细胞膜电容,共同构成生物电阻抗值,详见图1。阻抗值是仪器测量的基础数值,保证体成分测量的准确性。

图1. 生物组织等效电路模型

生物电阻抗的值可认为是一个向量,电阻及容抗为向量坐标的数值,相位角即向量方向与坐标轴的夹角。具体计算方法,如图2。

相位角的大小主要取决于细胞膜容抗的大小,若人体营养状况良好、身体健康,机体细胞结构完整、功能性较好,则细胞膜产生的容抗更大,相位角随之增加;相反,若人体营养
状况不良,细胞膜结构、功能较差,细胞膜产生的抗性降低,则相位角相应降低。

图2. 相位角计算示意图

2相位角的临床意义

相位角是评价患者营养状况、疾病预后的灵敏指标。

其实相位角并不是新生的概念,早在2006年欧洲肠内肠外营养协会发布的针对肝硬化患者肠内营养治疗方案中即推荐“应用相位角或生物电阻抗分析方法测量的人体成分分析评估营养不良”。相位角在评价患者营养不良中的意义,已得到权威机构的认可。

营养不良对疾病发展及手术预后均有重要意义。在腹膜透析患者中,相位角与血清前白蛋白含量显著相关,前白蛋白是评价营养状况的指标,研究结果证明相位角对于评价透析患者营养状况有一定指导意义。而对于手术患者,心脏手术前相位角低标准是患者营养不良的标志,研究发现术前相位角低标准的患者,术后预后较差,住院时间延长,不利于患者的术后康复。

相位角对于患者营养状况的评价有较强的敏感性。评价患者营养状况,通常会通过患者体重变化、血液检测指标及营养评价量表等方式。研究发现在患者出现病情恶化之前,与一般的血液检测指标或营养测量指标相比,患者会更早地出现相位角降低的改变。同时对重症患者的研究,发现相位角评价患者死亡率的敏感性和特异性显著高于APACHEⅡ、SOFA、SAPSⅢ等传统评价方法。因此医生可以通过监测患者的相位角,及时发现患者营养状况及病情的变化。

图3.BIA测量结果及死亡预测评分工具的ROC曲线图

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