生物组织的电特性按照电信号来源可分为主动和被动两类。如果生物组织的电流由细胞内部的离子产生，我们称之为主动响应。这些电信号称为生物电位，最为人所熟知的例子就是心电图和脑电图信号。如果生物组织对外部电刺激（例如电流或电压发生器）做出响应，则该响应为被动的。在这种情况下，我们需要考虑生物电阻抗。

生物电阻抗分析

生物电阻抗分析是一种用来测量人体组成和评估临床状况的低成本、非侵入技术。生物阻抗是一个由电阻值R（实数部分）和电抗值Xc（虚数部分）组成的复数，前者主要由人体内的水分总量所致，后者主要是由细胞膜产生的电容所致。该阻抗也可以用模为| Z |、相位角为φ的矢量来表示。相位角在确定人体组成方面起主要作用。

                               

横截面积为S、长度为l的导体的电阻R，以及表面积为S、距离为d的平行板电容的容值C由以下公式给出：

      

从公式4和公式5中可以看出，电阻和电容取决于几何参数（长度、距离和表面积），这意味着它们与采用的测量系统和物理参数有关；也就是说，电阻率ρ和介电常数ε与待测材料的类型（在本示例中为生物组织）密切相关。图1显示了一个生物阻抗及其测量仪器的电特性简化模型。RE考虑的是细胞外液的电阻，RI代表细胞内液的电阻，Cm是细胞膜的电容。仪器与人体之间的连接通过置于皮肤上的电极实现。仪器向电极提供激励电压并测量产生的电流。激励信号通过连接到后端驱动器的数模转换器(DAC)产生。通过微控制器对DAC进行编程，从而可设置信号幅度和频率。对于电流测量，则采用跨阻放大器(TIA)，将其连接到高分辨率模数转换器(ADC)以实现精确测量。使用系统微控制器处理采集到的数据，从中提取分析所需的信息。

图1.生物阻抗测量系统框图。

在生物阻抗测量中，将人体分为五个部分：两个上肢、两个下肢和躯干。这样区分对于理解所使用的测量方法很重要。最常见的是手到脚、脚到脚和手到手。

在生物电阻抗分析(BIA)测试过程中，需要考虑多个因素，包括人体测量参数；即身高、体重、皮肤厚度和体型。其他因素包括性别、年龄、族群以及（尤其是）患者的健康状况；即任何营养不良或脱水。如果不考虑这些因素，测试结果可能会失真。根据统计数据和考虑了上述各种因素的公式来解读测量结果。

人体组成

在研究人体组成时，我们引用三室模型，其中包括：

• 脂肪体质量
• 细胞质量
• 细胞外质量

图2从众所周知的二室模型瘦体质量（去脂体质量）和脂肪体质量开始，解释说明了这些概念。脂肪体质量有两个组成部分，即必需脂肪和储存脂肪。瘦体质量分为人体细胞质量（由蛋白质质量和细胞内水分组成）和细胞外质量（由细胞外水分和骨质量组成）。最后一个参数是确定含水量的基础，是由细胞内和细胞外水分的总和得到的人体水分总量。

从电特性角度来看，细胞内和细胞外电解溶液的行为就像是良导体，而脂肪和骨骼组织则是不良导体。