其中，ΔZ表示总胸阻抗，dZ/dt是其一阶导数。dZ/dt波形包含明显的特征点和波分量。根据这些特征点的位置和幅度，可以计算SV等参数。心动周期的特征点包括：
• A点：在ICG信号中表现为向下偏转，由心房收缩引起。
• B点：表示等容收缩结束、半月瓣开启，以及心室快速射血期的开始。在ICG信号中，它是收缩波的起始点，对应于血流加速度增长最快的时刻。
• C点：表示主动脉血流达到最大值的时间，标志着快速射血期结束，过渡到减慢射血期。在ICG信号中，它是收缩波的峰值（最大值）点。
• X点：表示心室收缩的结束和半月瓣关闭的开始。在ICG信号中，它是收缩波之后的最小值点（随心率变化），对应于血流减速度增长最快的点。
• O点：表示左房室瓣开启和心室充盈过程的开始。

 
如图3所示，四个3M Ag/AgCl凝胶电极以标准配置布置，用于采集ICG信号。D1和D4用作一对激励电极，而D2和D3用作一对检测电极。高频电流通过D1注入人体，并通过D4返回到芯片。将恒定电流施加于胸部时，D2和D3电极之间会产生电位差。胸阻抗会随着心脏活动而变化，故电位差也会相应变化。这个变化的电位信号就是ICG信号。
 
在信号采集过程中，最佳电极布置方式如下：
• D1激励电极：附着在左右耳后凹陷处。
• D4激励电极：放置在上腹部。
• D2检测电极：对称地附着在两个锁骨上方。
• D3检测电极：放置在剑突下方凹陷部位的两侧。

采集阻抗信号是为了通过其特征点生成ICG信号，随后提取并计算血流动力学参数，即SV。计算公式如下：


W (kg)和H (cm)分别表示受试者的体重和身高。
(dZ/dt)max是ICG信号的峰值幅度。LVET代表左心室射血时间。Z₀是身体组织的基线阻抗。
 
IW表示理想体重，利用公式2计算。



适用于生物阻抗测量的高集成度AFE (MAX30009)解决方案
在这个生物阻抗测量应用中，采用了ADI高度集成的模拟前端(AFE)解决方案。它有如下几个优点。首先，发射通道集成了一个正弦电流源，能够在16 Hz到500 kHz的宽频率范围内提供交流激励电流，电流幅度范围从16 nA rms到1.28 mA rms。频率和电流都是完全可配置的。此外，其灵活的输入/输出多路复用器(mux)支持双极性或四极性电极测量结构。接收通道具有高输入阻抗、低噪声和高共模抑制比(CMRR)等特性。它还提供可编程增益、可配置的低通/高通滤波器，以及两个集成的高分辨率模数转换器(ADC)（20位），支持同步IQ信号采集。其次，对于需要高绝对阻抗精度的应用，例如生物阻抗分析/光谱(BIA/BIS)或自动体外除颤器(AED)中的身体阻抗测量，MAX30009提供了多种校准选项。通过将外部精密电阻连接到专用四线校准端口，可以实现非常高的精度。另外，其内部调整的精密电阻也能提供出色的校准性能。图4显示了内部系统框图。

 
如图5所示，该系统是一个完整的生物阻抗测量解决方案。它采用高度集成且可编程的电源管理IC MAX20356来管理电源轨，并通过一个支持低功耗蓝牙^®的微控制器单元(MCU)与生物阻抗AFE MAX30009进行通信。基于之前介绍的生物阻抗测量原理，AFE的发射通道使用内部直接数字频率合成器(DDS)和数模转换器(DAC)生成频率可调的正弦波扫描电压。此电压通过偏置电阻转换为电流激励信号，并作用于人体。响应信号由AFE接收通道通过输入引脚处的测量获得。在ICG测量中，常用的激励信号频率范围为20 kHz到200 kHz，激励电流有效值约为0.12 mA，对应于0.1 Ω到0.4 Ω的人体交流阻抗范围。该应用将一个65.536 kHz和256 μA的激励信号作用于人体进行阻抗测量。


ICG特征点检测算法

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