四、呼吸总阻抗的数学表达
呼吸总阻抗中,3种不同性质的阻力的频谱分布可总结如下特点。所有同相位成分实部R 完全来自黏性阻力,称为呼吸阻抗或阻抗(习惯上也称为阻力);不同相位成分虚部X 是经过FFT转换的弹性和惯性阻力的总和,称为电抗;在虚部X,频率低时主要表现为弹性;随着频率增加,惯性逐渐发挥主要作用。在数学上,呼吸总阻抗是一个复数,用复频域上的有向矢量描述(图5-4)。

图5-4 呼吸总阻抗在复频域上的有向矢量表达
图5-4水平轴投影是实部R,垂直轴投影是虚部X。如果垂直轴上的投影在水平轴的上方,则惯性起主要作用,X>0,相位滞后;如果在垂直轴上的投影在水平轴下方,则弹性起主要作用,X<0,相位超前,故呼吸阻抗(Z rs)可表达为:
Z rs=R+j X=R+j(-1/ωc+ωL)
ω=2πf,f 为频率
上述情况可简化总结如下:(https://www.daowen.com)

3种不同阻力在外加压力信号激励下,其流速变化分别为:

IOS正是利用各种阻力物理性质的不同,对呼吸波采用FFT技术,得到呼吸总阻抗及各种阻力的分布情况。
3种不同性质阻力的矢量之和等于呼吸总阻抗,其数学表达式为:
Z rs=R+j X=R+j(-1/ωc+ωL)