评定对组织的电阻抗测量的品质的方法和设备的制作方法

专利名称：评定对组织的电阻抗测量的品质的方法和设备的制作方法
评定对组织的电阻抗测量的品质的方法和设备技术领域
本发明总体涉及对人类、动物或其他受试者的组织中的生物状况(例如患病状况) 的诊断、确定、表征或评定。具体地，本发明涉及借助于电阻抗数据来评定组织。
背景技术：
在全世界的许多国家中，皮肤癌是一种迅速增长的癌症形式。最常见的皮肤癌形式是基底细胞癌、鳞状细胞癌和黑色素瘤。黑色素瘤是一种较罕见的但能导致大部分的皮肤癌患者死亡的皮肤癌类型。已有人提出，大部分的皮肤癌病例是由过度暴露至日光导致的。对于其他类型的癌症，重要的是尽可能在早期阶段诊断出皮肤癌，尤其是黑色素瘤。
然而，即使对于有经验的皮肤科医生，皮肤肿瘤的临床诊断也是困难的，尤其是在恶性黑色素瘤的情形中。因此，除了已建立的采用肉眼观察与用于组织学检测的皮肤活体组织检查相结合的方法，愈发需要诊断辅助。
已有人提出用电阻抗成像来形成身体区域内的电阻抗差别的图像。注意到，该图像未必需要对应于异常状况(例如病变)的实际图像，而是可以被宽泛地构造为可用于识别这样的异常状况的图案。然而，基于阻抗测量来将患病组织(例如恶性肿瘤)与健康组织或者仅轻度患病的组织(例如良性病变)区分开，需要进一步的研究。就此而言，当尝试从阻抗数据构造图像或图案时，需要解决一些根本问题。一方面，身体内的电流遵循最小阻抗路径，一般是不局限于身体中的特定线甚至平面的不规则路径，这可以是从阻抗数据重构身体中的电属性的空间分布方面的一个议题。此外，从组织中的阻抗测量获得的电阻抗数据是多变量的，而且还包括复数，包括幅度和相位。除了分析复数的问题，这样的多变量数据通常还代表即使用强大的数据处理工具也难以分析的非常大的数据集。
为了获得可靠的和可再现的组织电阻抗数据，正确执行阻抗测量以使得误差源最小可以是重要的。此外，阻抗分析可以包括待与疑似患病组织的阻抗测量进行比较的健康参考组织的阻抗测量。这意味着，不仅要对疑似患病组织执行正确测量，而且要对参考组织执行正确测量，以获得可靠的数据。发明内容
本发明的一个目的是提高通过电阻抗测量来诊断组织状况的可行性。
该目的以及从下文会明了的其他目的是通过随附的独立权利要求中的方法和设备来实现的。
根据本发明的一个方面，提供了一种评定对受试者的组织的电阻抗测量的品质的方法，该方法包括对所述受试者的所述组织的一个组织区域执行阻抗测量，由此获得阻抗数据，所述数据包括在所述组织区域中测得的至少一个阻抗值；对所获得的阻抗数据应用评估算法，由此评定所述阻抗测量的品质；以及呈现所述阻抗测量的所评定的品质，以使得能够决定是否使用所述阻抗测量来诊断所述受试者的所述组织的状况。
所述阻抗测量可以通过任何适合获得所述组织的阻抗值的方法来执行，例如测量抵靠所述组织的表面放置或者插入所述组织的两个或更多个电极之间的阻抗。所述阻抗测量可以采用一种用于对组织进行电阻抗测量的设备来执行。
所述阻抗数据包括所述组织区域的至少一个阻抗值。允许所述阻抗数据包括多个阻抗值可以是方便的。多个阻抗值可以提高所述数据的准确性和可用性。
所述阻抗数据中包括的阻抗值可以包括测得的阻抗的幅度和/或相位。所述幅度和/或相位可以是在任何AC频率或在多个频率测得的，或者所述幅度和/或相位可以在截止频率(end frequency)之间的连续或不连续的频谱中本质上连续测得的。因此，所述阻抗数据可以包括不同频率的阻抗值，从而增加了可以用于评定和诊断的阻抗数据中包含的阻抗信息。
所述阻抗数据可以包括与所述组织的不同深度有关的阻抗值，例如幅度和/或相位。这可以例如通过如下方式实现将测量电极插至所述组织的不同深度，或者非侵入性地在抵靠所述组织的表面放置的、彼此处于不同距离的电极之间进行测量。如果所述电极被放置为彼此更远，则可以测量更大的组织体积的阻抗。当两个电极被放置为彼此更远时，所测量的体积不仅沿着所述电极之间的假想直线而扩展，而且垂直于该线而扩展。因此，通过利用抵靠所述组织的表面放置的、彼此处于不同距离的电极，可以对不同深度的组织测量阻抗。这些对不同深度的测量可以并发或相继进行。因此，所述阻抗数据可以包括对不同组织深度的测量，从而增加可用于评定和诊断的阻抗数据中包含的阻抗信息量。
所述阻抗测量的所评定的品质可以用任何允许做出是否使用所述阻抗测量来诊断组织状况的决定的方式呈现。可以是，例如，呈现至用于做出该决定的计算机或者其他自动化的或预编程的工具，或者呈现至人类操作员。所述人类操作员可以是，例如医生、护士、任何其他医院或护理站员工，或工程师。所述操作员可以是，例如，负责用对组织进行电阻抗测量的设备来执行所述阻抗测量的人，或者可以是仅负责认识所评定的品质的人。所述呈现可以，例如，用声音、白光或有色光、振动来做出，或者用能够显示符号(例如数字、字母和标记)的显示器来做出，或者以能够被所述操作员感知的任何其他方式来做出。所述呈现可以，例如，由还用于对所述组织进行电阻抗测量的设备来执行。
所评定的品质可以以如下方式呈现例如，由计算机或人类操作员得出是否使用所述阻抗测量的结论。方便的可以是，所述呈现是或给出关于所述阻抗测量是否应被使用的直接指示。因此，如果例如人类操作员认知了所评定的品质，则所述操作员不需要得出任何自己的结论，由此消除了误差源。如果所评定的品质被呈现至例如计算机而不是人类操作员，则相应的论证也成立。因此，是否使用所述阻抗测量的决定可以独立于负责做出该决定的任何实体。因此，例如，即使未经训练的操作员、人类等也可以做出决定。所述呈现可以是例如布尔类型(Boolean type)的，其中仅有两个不同的呈现是可行的，一个指示“使用”， 另一个指示“不使用”。一个具体实施方案可以是，例如使用一个绿色光源和一个红色光源，其中点亮的绿灯指示“使用”，点亮的红灯指示“不使用”;或者仅使用一个光源，其中点亮的灯指示“使用”，如果该灯没有点亮则指示“不使用”，或者反之。然而，在一些情形中， 允许操作员得出自己的结论可以是方便的，因为操作员可能掌握有助于做出决定的额外信肩、O
所述阻抗测量可以是旨在用于诊断所述组织状况的唯一测量，或者可以是旨在组合起来用于诊断的多个测量之一。例如，为了做出诊断，可能既需要对待诊断的组织区域进行测量，又需要对同一组织或其他组织上的另一组织区域进行参考测量。方便的可以是，使用本发明的方法对所述组织的参考组织区域执行参考阻抗测量，即对据信不包括待诊断状况的组织区域执行测量。更具体地，方便的可以是，所述组织区域是一个不需要诊断的明显正常或健康的组织区域。正常或健康的组织可以是更同质的和更容易标准化的，这可以有助于对测量的品质评定。可能难以知道对异常或不健康组织的测量应如何，这就是为何难以评定用于在诊断中使用的测量的品质。然而，至少可以评估对组织区域(包括待诊断状况的组织)的测量的一些参数，以评定所述测量的品质，这就是为何本发明的方法也可以与非参考(即标靶)测量有关。
所述受试者可以是任何类型的受试者，例如动物或植物受试者，死的或活的。目前设想，本发明可以最适于活的动物受试者，例如人类和/或家畜。所述组织可以是任何类型的组织，例如皮肤或内部器官的组织，例如皮质(cortex)。目前设想，本发明可以最适于动物皮肤。这样的皮肤可能遭受希望诊断出的许多不同的失调或病变，例如不同类型的皮肤癌(例如恶性黑色素瘤、鳞状细胞癌或基底细胞癌，或它们的前体，例如光化性角化病或发育异常的痣)或其他恶性或良性状况(例如由老化、阳光损害或胶原合成引起的)。
所述评估算法可以是任何适于基于所获得的阻抗数据来评定阻抗测量的品质的算法，例如经训练的算法(trained algorithm)。所述算法可以包括适于执行所述评定中的不同功能的多个部分。
所述评估算法可以包括一个适于从所获得的阻抗数据中减少或去除尖峰和/或背景噪声的部分。因此该部分可以，例如，去除明显不正确的边远的值。如果所述数据包括在连续或不连续频谱上的值曲线，则可以，例如，通过应用所述算法的该部分来平滑所述曲线。所述算法可以将预期值(expected value)纳入考量，例如，通过删除或调整正确阻抗值预期所处的预定范围外的所获得的值。例如，可以使用中值滤波器(median filter)。因此，这些明显不正确或不具代表性的值不会影响任何对所述阻抗测量的进一步评定或者任何组织状况诊断。所述评估算法的该部分可以适于调整所述阻抗数据以用于进一步评估， 而不是以品质不良为由拒绝整个测量。
所述评估算法可以包括一个适于拒绝不现实的阻抗值(例如幅度和相位)或整个阻抗测量，即使它们不是尖峰、噪声或统计意义上的离群值(outliers)。例如，如果所述受试者是活的动物，则所述评估算法的该部分可以，例如，滤除非生理性的或者就受测组织而言不合理的值。因此，所述评估算法可以包括一个适于确定所获得的阻抗值是否是生理性的/非生理性的部分。因此，明显不正确或不具代表性的值不会影响对所述阻抗测量的任何进一步评定或任何组织状况诊断。如果活的动物的阻抗数据被确定为非生理性的，则会以品质不良为由拒绝整个测量，而不是仅从所述数据中删除具体值。
所述评估算法可以包括一个适于确定所述阻抗数据是否是从不合适的组织获得的部分。如果，例如，假定所述测量是正常的和/或健康组织的测量(例如作为参考测量)， 则该部分可以拒绝那些具有与正常的和/或健康组织的测量不一致的值的测量，例如病变或异常的测量。例如，如果所述组织是皮肤，则对例如溃疡性皮肤或出疹皮肤、或者对太干或太湿的皮肤、或者对太硬和/或太薄的皮肤执行参考测量可能是不合适的。测量某些皮肤类型，例如粘液性皮 肤、面部皮肤或肢端(acral)皮肤(肢端皮肤具体包括手掌和足底的皮肤)，也可能是不合适的。这些类型的皮肤不能代表正常的健康的皮肤，这就是为何它们可能是测量(尤其是参考测量)的坏选择，或者它们可以要求具体适于该类型的皮肤或其他组织的算法。因此，所述评估算法可以包括一个适于确定所述阻抗数据是否是从肢端皮肤获得的部分。肢端皮肤的测量的相位谱可以具有独特的形状，该形状可以激发用于该类型的测量的特殊滤波器。
所述评估算法可以包括一个适于基于多个参数来评定所述阻抗数据的部分。该部分可以被称为主分类器(main classifier)。通过将多个参数组合起来使用，可以对所述数据执行更复杂的评定，以确定所述阻抗测量具有良好的品质还是坏的品质。例如，如果阻抗值是在本质上连续或不连续的频谱上获得的，则所获得的值可以与对应的已知良好品质值进行比较，例如该频谱上的曲线可以被比较，由此所获得的具有本质上不同形状和/或其他特性的曲线可以被声明为具有坏的品质。可以在所述算法的该部分中使用的参数的实例包括但不限于阻抗幅度的差异(variation),例如方差(variance)或标准差(standard deviation);阻抗相位的差异，例如方差或标准差；阻抗幅度的绝对值；阻抗相位的绝对值； 阻抗幅度的歪斜度(skewness)，例如值分布的不对称性；阻抗相位的歪斜度；以及阻抗相位最大值位置(maxima position)的差异,例如方差或标准差。也可以附加地或替代地使用相应的参数。例如，可以使用标准差、方差或任何其他涉及差异的参数。针对一个或若干个不同的AC频率，可以使用一个或若干个参数。可以根据经验和/或在计算机程序的帮助下决定使用哪些参数以及在哪些频率测量，以获得最准确的对所述阻抗测量的评定。因此，所述评估算法可以包括一个用于基于多个参数来评定所述阻抗数据的部分，所述多个参数包括取自以下组中的至少一个参数幅度的差异、相位的差异、幅度的绝对值、相位的绝对值、 幅度的歪斜度、相位的歪斜度，以及相位最大值位置的差异。
本发明的评估算法中可以包括上文讨论建议的任何一个或若干个评估算法部分， 或者任何未在本文中具体讨论的其他可设想的部分。如果包括多于一个的部分，则这些部分可以并发或相继应用，或者混合起来且以任何顺序应用。然而，以上文讨论的顺序相继应用这些部分可以是实用的。如果将该测量通过这些部分之一被评定为品质不良，则方便的可以是不应用自从该测量被拒绝之后的任何后续部分，或者无论如何都应用任何后续部分。方便的可以是允许所述品质评定基于所有或一些算法部分的组合结果，或者只要有一个部分表明品质不良就足以拒绝该测量。
应理解，根据本发明的上述方面的方法有利地可以在包含用于执行所述方法的计算机代码的计算机程序中或者在计算机可读数字存储介质中实现，存储有这样的计算机程序的计算机可读数字介质的非限制性实例包括CD、DVD、软盘、硬盘驱动器、盒式磁带、记忆卡和USB存储装置。这样的计算机程序和存储介质落在本发明的范围内。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于对受试者的组织进行电阻抗测量的设备，该设备包括阻抗信号单元，被布置为获得所述受试者的组织的一个组织区域的阻抗数据，所述数据包括在所述组织区域中测得的至少一个阻抗值；评估单元，被布置为对所获得的阻抗数据应用评估算法，由此评定所述阻抗测量的品质；以及呈现单元，被布置为呈现所述阻抗测量的所评定的品质，以使得能够决定是否使用所述阻抗数据来诊断所述受试者的所述组织的状况。
这三个单元可以全部一起被布置在单个实体中(例如在一个公共壳中)，或者形成分立的实体，或者其中两个单元可以被布置在一起作为单个实体而第三个单元形成一个分立的实体。未在此讨论的其他单元也可以被布置在一起，或者与所述单个实体和/或分立的实体分立。
方便的可以是，将至少所述阻抗信号单元布置在适于手持的装置中，以允许(例如人类操作员)容易地抵靠所述组织区域(例如受试者的皮肤)应用所述阻抗信号单元，以获得所述组织区域的阻抗数据。所述评估单元和/或所述呈现单元也可以被布置在同一手持装置，以简化该设备的操纵。
本发明的设备可以方便地被用来执行上文讨论的本发明的方法。
上文关于本发明的方法的讨论也涉及本发明的装置的可应用部分。请参考上述讨论。


现在将参考附图通过非限制性实施例讨论本发明的优选实施方案，在附图中
图1是本发明的一个示例性实施方案的阻抗信号单元的一部分的示意图，该部分具有五个电极，对4个不同深度给出10个置换。
图2是本发明的一个方法的示意流程图。
图3是本发明的一个示例性评估算法的应用的示意流程图。
图4是根据本发明的一个示例性实施方案的设备的示意图。
图5是一个具有良好·品质的阻抗测量的图示。
图6是一个具有不良品质的阻抗测量的图示。
图7是另一个具有不良品质的阻抗测量的图不。
图8是另一个具有不良品质的阻抗测量的图不。
图9是另一个具有不良品质的阻抗测量的图不
图10是一个对肢端皮肤的阻抗测量的图示。
具体实施方式
本发明的设备的阻抗信号单元可以包括多个电极，在这些电极之间可以获得组织阻抗值。如果该信号单元包括彼此间隔开的多于两个的电极，则可以获得这些电极之间的不同组织体积的多个阻抗测量置换。例如，如果使用三个电极，则在第一电极与第二电极之间获得一个置换，在第二电极与第三电极之间获得另一个置换，且在第一电极与第三电极之间获得又一个置换。因此，当使用三个电极时可以获得共计三个置换。如果这三个电极彼此线性等距地间隔开，则第一电极与第三电极之间的距离会是第一电极与第二电极之间的距离的近似两倍，且会是第二电极与第三电极之间的距离的近似两倍。因此，在第一电极与第三电极之间获得的阻抗值涉及的组织体积会比在第一电极与第二电极之间获得的值涉及的组织体积大，且会比在第二电极与第三电极之间获得的值涉及的组织体积大。在第一电极与第二电极之间获得的阻抗值涉及的体积会不同于在第二电极与第三电极之间获得的值涉及的体积，但根据组织的同质性，这些体积会大致具有相同的尺寸。因此，当使用三个线性等距地间隔开的电极时，可以获得两个不同体积尺寸的阻抗值。
如果使用五个线性等距地间隔开的电极，则可以获得与4个不同体积尺寸有关的共计10个不同置换。在该情形中，可以在任何频率获得10个阻抗幅度值和10个阻抗相位值，而无需重新定位这五个电极。如果这五个电极被放置为抵靠组织的一个表面，则可以对该组织的4个不同深度非侵入性地获得阻抗值。也可以考虑任何其他数量的电极，例如数量在2个与10个之间的电极，例如4个、6个、7个、8个或9个电极。
参考图1，五个线性等距地间隔开的电极9a_9e被放置为抵靠用虚线(dashed line)S表示的组织表面,从而对点线(dotted line)A_D的4个不同深度获得10个不同阻抗置换。
可以在多个AC频率获得阻抗值。方便的可以是，在本质上连续或不连续的频谱上，本质上连续或不连续地获得所述值，所述频谱例如为O.1-1OOOOkHz、或l-3000kHz、或 l-2500kHz。可以使用这些频谱内的任何数量的频率来获得所述阻抗值，例如5-100个、或 10-50个、或30-40个、或约35个不同频率。这些频率可以是频谱内的随机值，或者可以专门选择，例如基于早先的测量结果根据经验选择，或者可以例如在频谱上等距地(线性地或对数地)间隔开，或者以任何其他方式选择。
实现电极以及待测量组织区域之间的适当电接触可以是重要的。如果要非侵入性地测量皮肤，则方便的可以是，例如，在抵靠皮肤表面放置电极之前用水或另一导电介质润湿皮肤。此外，方便的可以是，为电极提供能够穿透死皮细胞的角质层(stratum corneum layer)小尖端或微针，以改善与活组织的电接触。相应的测量也可以针对除了皮肤以外的组织进行。
现在将参考图2简要描述根据本发明的一个示例性方法。在步骤1，对受试者的一个组织区域执行阻抗测量。该组织可以是皮肤，该受试者可以是人类。该测量可以由人类操作员(例如医疗站或护理站的员工)操作的手持阻抗测量设备来执行。在该测量中，获得了该组织区域的阻抗数据。该数据可以包括在多个频率的多个阻抗测量置换的幅度和相位的阻抗值。在获得该阻抗数据之后，在步骤2对所获得的阻抗数据应用评估算法。通过应用该算法，可以评定该阻抗测量的品质。该算法可以断定该测量具有良好品质还是不良品质。然后，在步骤3呈现所评定的品质(例如良好或不良)，从而使得能够做出是否使用该阻抗测量的决定。所评定的品质可以，例如，被呈现给人类操作员或自动系统。如果呈现给人类操作员，则可以例如呈现在手持设备的LCD显示器上，或者以任何其他方式呈现。该测量可以是参考测量。如果该测量被评定为具有不良品质，则在呈现3中指出为何该测量具有不良品质可以是方便的。这可以引导操作员重新进行测量，以得到具有良好品质的测量。 方便的可以是，重新进行测量直到获得具有良好品质的测量。然后，可以在对标靶组织区域的状况的诊断中使用具有良好品质的测量，例如作为待与对同一组织但对不同(标靶)组织区域的标靶测量进行比较的参考测量。
该评估算法可以包括多个不同部分，这些部分可以基本并发或相继地或者组合起来应用至所获得的阻抗数据。
该评估算法的一部分可以是预处理部分。在应用任何一个或若干个其他部分之前，该部分可以被方便地应用至所获得的阻抗数据。该预处理部分可以包括尖峰检测和修正，从而使得能够去除阻抗幅度和/或相位角度谱(phase angle spectra)中的尖峰。尖峰可以，例如，由具有适当窗口尺寸的中值滤波器来检测。与原始数据差别过大的已滤波数据的数据点可以被认为是尖峰，且可以例如通过线性插值来修正。该预处理部分可以包括噪声降低，从而使得能够降低阻抗幅度和/或相位角度谱中的噪声。该噪 声降低可以，例如，使用萨维斯基-戈雷(Savitsky-Golay)平滑滤波器来进行。该预处理部分不会拒绝任何测量，仅调整他们以用于进一步评定。
该评估算法的一部分可以是预滤波器，从而使得能够拒绝那些不满足一个或几个具体标准(例如截断(CUt-Off))的测量。该预滤波器可以被应用至已(例如被上文讨论的预处理部分)修正/调整的阻抗数据。例如，可以要求幅度值和/或相位角度值都分别落在具体幅度范围和具体相位范围内，以使该测量不被拒绝。如果该测量是对动物/人类皮肤进行的，则该标准(例如所述范围)可以被设置为使得非生理性测量被拒绝。而且，可以为涉及具体频率的特定值设置具体标准。
该评估算法的一部分可以是肢端滤波器，从而使得能够拒绝那些展现出对肢端皮肤(例如手掌和足底的皮肤)的测量而言典型的属性的测量。当对人类皮肤进行阻抗测量时，已发现肢端皮肤可以具有不适合本方法的属性。已发现肢端皮肤的相位谱与其他皮肤相比具有独特的形状，这就是为何用特定滤波器来拒绝对肢端皮肤的测量可以是方便的。该肢端滤波器可以，例如，使用具有一个或多个选定参数的费舍线性判别(Fisher’ s Linear Discriminant) (FLD)分类器来在肢端皮肤测量和非肢端皮肤测量之间进行判别。 该肢端滤波器可以被应用至已(例如被上文讨论的预处理部分)修正/调整的阻抗数据。如果上文讨论的预滤波器也被使用，则该预滤波器可以基本在该肢端滤波器之前、之后或与该肢端滤波器并行应用。
该评估算法的一部分可以是主分类器。该主分类器可以被应用至已(例如被上文讨论的预处理部分)修正/调整的阻抗数据。如果该主分类器与该算法的其他部分(例如预滤波器和肢端滤波器)结合起来使用，则由该主分类器负责识别和拒绝那些没有被其他部分拒绝的品质不良的测量。与其他部分相比，该主分类器可以是该算法的拒绝最多不良测量的部分。如果上文讨论的预滤波器和/或肢端滤波器也被使用，则该预滤波器和/或该肢端滤波器可以基本在该主分类器之前、之后或与该主分类器并行应用。方便的可以是，在应用该主分类器之前允许其他部分(例如该预滤波器和/或该肢端滤波器)被应用至该阻抗数据。如此，该主分类器可以不需要被应用至那些已被该算法的其他部分拒绝的测量，从而简化了品质评定。方便的可以是，允许没有被该评估算法的任何部分拒绝的测量被评定为具有良好品质。
该主分类器可以，例如，是偏最小二乘判别分析(Partial LeastSquares Discriminate Analysis) (PLS-DA)或具有特定特征参数的支持向量机(Support Vector Machine) (SVM)分类器。所考虑的一些参数在下文讨论。可以在常规计算机程序的辅助下基于已评定的早期测量来选择用于得到最佳结果的参数。
幅度或相位角度的差异。在一个或多个具体频率的不同置换的幅度或相位的差异 (例如方差或标准差等等)或者以其他方式获得的多个阻抗值，可以被馈送至该主分类器。 在一个频率的不同置换之间的偏差(deviation)可以给出关于该测量是否具有良好品质的指示。如果该测量是参考测量，则可以期望对健康和相对同质的组织进行测量，这就是为何会期望在不同置换之间具有相对小的差异。然而，可以预期在不同组织深度的置换之间具有一些差异。
幅度或相位角度的绝对值。如果在每个频率获得多个置换或者以其他方式获得多个阻抗值，则在一个或多个具体频率的所有或一些 置换的中值或平均值等等或绝对值等等可以被馈送至该主分类器。
幅度或相位角度的歪斜度。歪斜度(数学的三阶矩)是一个分布的(在本例中是在每个频率的不同置换之间或者以其他方式获得的多个阻抗值之间的)不对称性的标准量度。在一个或多个具体频率的不同置换的歪斜度等等可以被馈送至该主分类器。
在每个频率的不同置换之间或者以其他方式获得的多个阻抗相位角度值之间的相位角度最大值的位置的差异。针对不同置换的相位角度等等的最大值可以在一些稍微不同的频率出现。相位最大值的位置的差异可以被馈送至该主分类器。一般，会期望最大值具有基本相同的位置。
现在将参考图3简要讨论该评估算法的一个示例性实施方案。评估算法10包括预处理部分11。例如从图2的步骤I获得的对动物皮肤的阻抗数据可以被馈送至预处理部分11，在这里去除尖峰并降低噪声，由此获得经调整的阻抗数据。评估算法10还包括预滤波器12。预滤波器12可以被应用至来自预处理部分11的经调整的阻抗数据，例如拒绝任何非生理性的测量。评估算法10还包括肢端滤波器13。假设该测量没有被预滤波器12 拒绝，则肢端滤波器13被应用至经调整的阻抗数据，从而拒绝任何含有展现出肢端皮肤的典型属性的数据的测量。最后，评估算法10包括主分类器14。如果该阻抗数据没有被该肢端滤波器拒绝，则主分类器14被应用至经调整的阻抗数据，从而基于多个参数的组合来拒绝或认可该测量。如果一个测量的阻抗数据被预滤波器12、肢端滤波器13或主分类器14 拒绝，则该测量的品质评定是该测量具有不良的品质。如果一个测量的阻抗数据没有被预滤波器12、肢端滤波器13或主分类器14中的任一个拒绝，则该测量的品质评定是该测量具有良好的品质。
现在将参考图4简要讨论根据本发明的设备的一个示例性实施方案。用于对受试者的组织进行电阻抗测量的设备20包括阻抗信号单元21。阻抗信号单元21被布置为获得该组织的一个组织区域的阻抗数据。阻抗信号单元21可以，例如，包括如图1所示的被布置为抵靠该组织放置的五个电极。在该情形中，阻抗信号单元21获得的阻抗数据包含10 个不同置换阻抗幅度和相位角的阻抗值。对于每个置换，阻抗值可以涉及任何数量的不同频率。设备20还包括评估单元22，评估单元22被布置为将评估算法应用至由阻抗信号单元21获得的阻抗数据。评估单元22被布置为能够与阻抗信号单元21通信，以使得所获得的阻抗数据可以从阻抗信号单元21传送至评估单元22。该评估算法可以是，例如，参考图 3讨论的评估算法。该评估算法可以被存储在评估单元22内的介质上。设备20还包括呈现单元23，呈现单元23被布置为将所评定的品质呈现给例如自动操作员或人类操作员，以使得能够做出是否使用该测量的决定。呈现单元23可以，例如，包括用于呈现给人类操作员的IXD或其他显示器。呈现单元23被布置为能够与评估单元22通信，以使得呈现单元 23可以呈现评估单元22的评定。单元21-23都可以包括用于执行它们各自的任务的处理工具，或者它们可以共享设备20的一个公共处理工具。所有单元21-23可以被封装在一个壳体24 (例如设备20的一个手持实施方案的壳体24)内。
实施例
对人类受试者的皮肤区域执行阻抗测量。所述测量旨在用作用于诊断同一人类受试者的另一皮肤区域的状况的参考测量。如图4所示的手持设备被人类医疗操作员使用。 使用的阻抗信号单元包括五个电极，这五个电极当抵靠皮肤表面放置并被激活时给出对4个不同组织深度的10个置换(参见图1)。
由此针对每个测量获得阻抗数据包括在l_2500kHz的频谱上均匀地以对数方式间隔开的35个不同频率的幅度和相位角度，作为阻抗值。按照图3给出的方式构造的经训练的评估算法被分别应用至每个测量的所获得的阻抗数据。该评估算法已经过大量被手动分类为具有良好品质或不良品质的测量的训练。
在预处理部分中，用中值滤波器检测尖峰并通过线性插值去除尖峰，并且用萨维斯基-戈雷平滑滤波器来降低噪声。
在预滤波器部分中，任何包含既定生理性范围外的阻抗数据的测量都被分类为具有不良的品质。所述范围是幅度的绝对值在O. OOlkQ与IOOOkQ之间，且相位角度在O 与n/2弧度之间。此外，在IkHz的幅度必须是至少IOkQ，除非测量的是脸/头，否则该测量会被分类为具有不良的品质。
在肢端滤波器中，具有对于手掌和足底的皮肤的测量而言典型的属性的测量被分类为具有不良的品质。以下三个参数被选择，用于馈送至一个用于良好判别肢端参考测量和非肢端参考测量的FLD分类器不同置换的相位角度最大值的位置的标准差、不同置换的相位角度最大值的位置的中值，以及在高频率的平均相位角度。
在主分类器中，根据在软件帮助下选择的多个参数的组合来测试每个测量，用于最佳判别良好品质和不良品质的参考测量，所述多个参数包括在IkHz的不同置换的幅度的标准差、在四个具体不同频率的不同置换的相位的标准差、在两个具体不同频率的幅度的绝对值、在四个具体不同频率的不同置换的相位角度的中值绝对值，不同置换的幅度的歪斜度(所有频率的80%)，以及不同置换的相位角度最大值的位置的标准差。这些参数被馈送至SVM分类器。该分类器的输出被转换成概率值(p-value)并应用至一个阈值。任何具有低于该阈值的概率值的测量都会被分类为具有不良的品质。
如果一个测量没有被上文讨论的该评估算法的任何一个部分分类为具有不良的品质，则该测量会被分类为具有良好的品质。
该手持设备的LCD显示器将针对每次测量的品质良好/品质不良呈现给操作员， 由此操作员可以决定是否使用该测量作为用于诊断该受试者的皮肤状况的参考测量。
下文参考附图 给出了由该评估算法分类的测量的几个典型实施例。幅度曲线是图中从左到右下滑的曲线，相位角度曲线是具有最大值的曲线。
图5是示出了一个具有良好品质的阻抗测量的10个置换的幅度和相位的图示。注意，在不同置换之间存在小的差异，除了在高频率(在这里，相位曲线被分割成与4个组织深度有关的组)。
图6是示出了一个具有不良品质的阻抗测量的10个置换的幅度和相位的图示。注意，在不同置换之间相位和幅度都有大的差异。
图7是示出了另一个具有不良品质的阻抗测量的10个置换的幅度和相位的图示。 注意，在低频率具有非常闻的幅度。
图8是示出了另一个具有不良品质的阻抗测量的10个置换的幅度和相位的图示。 注意，这些相位曲线具有奇特的形状(参见与相位角度的绝对值有关的主分类器参数)。
图9是示出了另一个具有不良品质的阻抗测量的10个置换的幅度和相位的图示。 注意，对于不同置换，相位角度的最大值出现在不同频率。
图10是示出了对肢端皮肤(即具有不良品质)的测量的10个置换的幅度和相位的图示。注意，这些相位角度曲线的最大值偏向较低频率，且相位角度的绝对值在高频率是非常低的。
上文已参考几个实施方案描述了本发明。然而，本领域技术人员容易认识到，除了上文公开的实施方案以外的其他实施方案在本发明的范围内 是同等可行的，如所附权利要求限定的。
权利要求
1.一种评定对受试者的组织的电阻抗测量的品质的方法，该方法包括 对所述受试者的组织的一个组织区域执行阻抗测量，由此获得阻抗数据，所述数据包括在所述组织区域中测得的至少一个阻抗值； 对所获得的阻抗数据应用评估算法，由此评定所述阻抗测量的品质；以及呈现所述阻抗测量的所评定的品质，以使得能够决定是否使用所述阻抗测量来诊断所述受试者的所述组织的状况。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻抗数据包括在所述组织区域中测得的多个阻抗值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个阻抗值包括在多个频率的幅度和/或相位。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个阻抗值包括对所述组织的多个组织深度测得的幅度和/或相位。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述呈现是通过如下方式实现的表达所评定的品质，以使得它能够被人类操作员认知。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述呈现是关于是否应使用所述阻抗测量的直接指示。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述阻抗测量是对所述受试者的所述组织的参考组织区域执行的参考测量。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述组织是皮肤。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述受试者是人类。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述评估算法包括一个用于从所获得的阻抗数据中减少尖峰和/或背景噪声的部分。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述评估算法包括一个用于确定所获得的阻抗数据是否是非生理性的部分。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述评估算法包括一个用于确定所述阻抗数据是否是从肢端皮肤获得的部分。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述评估算法包括一个用于基于多个参数来评定所述阻抗数据的部分，所述多个参数包括取自以下组中的至少一个参数幅度的差异、相位的差异、幅度的绝对值、相位的绝对值、幅度的歪斜度、相位的歪斜度，以及相位最大值位置的差异。
14.一种用于对受试者的组织进行电阻抗测量的设备，该设备包括 阻抗信号单元，被布置为获得所述受试者的所述组织的一个组织区域的阻抗数据，所述数据包括在所述组织区域中测得的至少一个阻抗值； 评估单元，被布置为对所获得的阻抗数据应用评估算法，由此评定所述阻抗测量的品质；以及 呈现单元，被布置为呈现所述阻抗测量的所评定的品质，以使得能够决定是否使用所述阻抗测量来诊断所述受试者的所述组织的状况。
15.根据权利要求14所述的设备，其中至少所述阻抗信号单元被布置在适于手持的装置中。
全文摘要
本发明涉及一种评定对受试者组织的电阻抗测量的品质的方法，该方法包括对所述受试者的组织的一个组织区域执行阻抗测量，由此获得阻抗数据，所述数据包括在所述组织区域中测得的至少一个阻抗值；对所获得的阻抗数据应用评估算法，由此评定所述阻抗测量的品质；以及呈现所述阻抗测量的所评定的品质，以使得能够决定是否使用所述阻抗测量来诊断所述受试者的所述组织的状况。本发明还涉及一种用于对受试者的组织进行电阻抗测量的设备。
文档编号A61B5/053GK103037763SQ201080067729
公开日2013年4月10日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者P·艾伯格, F·戈德库尔, J·达尔毛 申请人:科学基础有限公司