生物医学电磁学

第一章 生物电磁学基础常向荣 人体 组织 是容 积导 体，心肌 细胞 兴奋时 ，心 电 偶形成心 电场 ，使人体体表各点均具有一定的 电 位用心 电图 机 记录 下随心 动 周期而 变 化的 电 位差波形即 为 心电图 。一 心电图 大量细胞组成的生物组织 生物电信号源。 在体表检测电位的变化，可以反映体内的生理功能。心电图q 心电图的检查意义在于：用于对各种心律失常、心室心房肥大、心肌梗死、心律失常、心肌缺血等病症检查。感染性疾病、内分泌疾病、神经肌肉性疾病、电解质紊乱及药物影响等，也往往需要进行心电图检查，提供医学诊断的参考。q 那么，哪些人应该去医院做心电图检查呢？对于那些年龄较大、体格较胖、血压长期较高，以及血清胆固醇、血脂增高的人，即使无任何症状，也需进行心电图检查。老年人因激动或饱餐等引起上腹部一过性疼痛时，应考虑心绞痛发作的可能，可描记心电图确定诊断。对常表现为胸部烧灼感、闷胀感、压迫感、窒息感、沉重感、呼吸停顿感、刺痛、钝痛以及胸部有说不出的难受或表现为上肢无力、麻木、有蚁感等疼痛性质不典型的人，也应该及时去做心电图检查。常感觉心悸、心慌、自觉心脏有停搏感的人，以及近期内患过较严重感染的人，应该去医院检查心电图。 q 1895年荷兰生理心电图机历史学家 W. Einthoven首次从体表记录到心电波形，当时是用毛细静电计。q 1910年改进成弦线电流计（重 600磅）q 1920年出现可移动式心电计；912,CambridgeInstrument公司制造。q 1928年小至可放心电图机历史入皮箱内q 1934年第一台电子管放大器由西门子公司造出（用阴极射线管记录）；q 直至二战后运用伺服电子技术才改进了记录笔的失真。心电图的基本知识q心脏电生理活动过程窦房结右心房发出一个兴奋右心室房间束左心房房室束 房室束左心室左右心房几乎同时兴奋（存在一个很短的时间间隔）心房、心室的兴奋表现为心收缩，向外射血过程二尖瓣主动脉瓣左心房肺动脉左心室右心室三尖瓣右心房肺动脉瓣主动脉收缩 收缩收 缩 收 缩心电图导联q 记录心电图： 电极的放置位置电极放大器的连接形式q 十二导联体系：3.2.1 电极安放位置q 需要放置 10电极， 分别为：左臂（ LA）、右臂（ RA）、左腿（ LL）、右腿（ RL）以及胸部（V1 V6）q 一般右腿为参考电极q 肢体电极采用平板电极；胸电极采用吸附式电极3.2.2 标准导联q 标准 I II III导联由 Einthoven于 1903年发明。q主要原理： 人体的左肩、右肩及臀部三点与心脏距离相等。构成三角形的三个顶点。 等边三角形的中心为心脏，并与三角形在同一平面上 体腔是均匀导电的、相对于心脏来说是很大的球形容积导电导联线q 导联线是连接电极和心电图机的多股电缆线，各股电缆线应绞合在一起以减小磁场干扰，并屏蔽以减少电场干扰。导联线的颜色标准ECG Lead AHA/US IECRA 白 红LA 黑 黄LL 红 绿RL 绿 黑V 棕 白V+ 灰 and白 灰 and白V1 棕 and红 白 and红V2 棕 and黄 白 and黄V3 棕 and绿 白 and绿V4 棕 and 蓝 白 and棕V5 棕 and 橙 白 and黑V6 棕 and 紫 白 and紫心电图机q 心电动态监护和分析系统q发明人 Holter可以对日常生活中的患者作连续 24h不间断监护系统分为两部分：携带式记录盒和快速回放分析记录介质：磁带、硬盘和存储器，分析部分主要是由存储信号解读部分和分析软件组成。二 脑电人体大脑神将细胞数量达到 150亿个自发脑电图（ EEG）诱发脑电图（ EP）大脑皮层的神经元具有生物电活动，因此大脑皮层经常有持续的节律性电位改变，称为自发脑电活动。临床上在头皮用双极或单极记录法来观察皮层的电位变化，记录到的脑电波称为脑电图。在动物中将颅骨打开或以病人进行脑外科手术时，直接在皮层表面引导的电位变化，称为皮层电图。此外，在感觉传入冲动的激发下，脑的某一区域可以产较为局限的电位变化，称为脑诱发电位。 二、 脑电的产生 大脑皮层有数以亿计的神经元组成，神经元具有生物电活动，大脑皮层经常具有持续的节律性电位的改变，称为 自发脑电 活动。用电极在头皮上观察皮层的电位 (10 100 V)变化，记录到的脑电波称为 脑电图 。 诱发电位：由外界诱发（电、光、声等刺激）引起脑电位的变化（经头皮引出 0 10 V)q1875年，英国外科医师卡顿对动物暴露脑进行了电流直接记录，将电极直接插入猴头的颅内以检测脑内电流活动情况。 q1903年，德国医学家贝格尔受这些成就的启发，开始脑电流记录实验：先对狗的暴露脑进行实验，后借为病人作切除头盖骨手术机会，用针状电极插入头皮下进行实验，最后对正常人和脑病人的完整头盖能进行实验，并取得了成功。他把记录人脑电图的方法命名为脑电图描记术，成为脑电图临床应用的开端。 脑电图 - 检查目的q 1 癫痫 ：脑电图对癫痫诊断价值最大，可以帮助确定诊断和分型，判断预后和分析疗效； 脑电图q2 脑外伤 ：普通检查难以确定的轻微损伤脑电图可能发现异常； 3对诊断 脑肿瘤 或损伤有一定帮助； 4判断脑部是否有器质性病变，特别对判断是精神病还是脑炎等其他疾病造成的精神症状很有价值，还能区别 癔病 ，诈病或者是真正有脑部疾病； 5用于生物反馈治疗。 脑电波 (electroencephalograph EEG ) q自发脑电：人的大脑皮层有自发的电活动，其电位随时间发生变化，用电极将这种电位波形提取出来并加以记录就可以得到脑电图。q诱发脑电 (evoked potential EP)： 如果给机体以某种刺激，也会导致脑电信号的改变，这种电位称为脑诱发电位。自发脑电波形2. 波 ： 波频率约为 13Hz， 振幅约为 520V ， 是一种 快波， 波的出现一般意味着大脑比较兴奋。 3. 波 ： 波频率为 48Hz ， 振幅约为 1050V ， 它是在困倦时，中枢神经系统处于抑制状态时所记录的波形。 4. 波 ：在睡眠、深度麻醉、缺氧或大脑有器质性病变时出现，频率为 0.54Hz ， 振幅为 20200V 。1. 波 ：可在头颅枕部检测到，频率 813Hz ， 振幅20100V ， 它是节律性脑电波中最明显的波。 脑电图目前临床上常用的诱发电位q模式翻转视觉诱发电位 (pattern reversal visual evoked potential， PR-VEP),q脑干听觉诱发电位 (brain stem auditory evoked potential， BAEP)q体感诱发电位 (somatosensory evoked p