醫(yī)療儀器原理第二章生理信號檢測儀器2腦電圖機(jī)精講課件

1、第二章 生理信號檢測儀器1 心電圖機(jī) 腦電圖機(jī) 血壓計 監(jiān)護(hù)儀器 2腦電圖機(jī)3(Electroencephalograph) EEG分線盒臺車主機(jī)放大器腦電波檢測的發(fā)展歷史自1875 年，英國利物浦的生理學(xué)教授Richard Carton 經(jīng)由動物大腦皮質(zhì)記錄到與呼吸或心跳無關(guān)的腦電波，當(dāng)時他的實(shí)驗是以兔子、貓和猴子為研究對象。此電波與呼吸或心跳無關(guān)，是一種腦部的生理變化，隨著動物受麻醉或缺氧而破壞，且動物在死亡后消失。50多年后，直至1929 年德國精神科醫(yī)師漢斯伯格（Hans Berger）在人類頭皮上首次發(fā)現(xiàn)一種電位變化，并明確地描述人腦電活動而命名為腦電波圖（Electroenceph

2、alogram, EEG,俗稱腦波）。腦電圖的特征周期、振幅、相位是腦電圖的基本特征。（1）正常人腦電頻率 主要在812Hz范圍內(nèi)。（2）振幅（3）以基線為準(zhǔn)，波頂 朝上為負(fù)相波， 反之-正相波腦電信號的分類根據(jù)頻率與振幅的不同將腦電波分波、波、波和波。頻率由高到低依次為： 、 、 、 波振幅有交叉。腦電圖包含有多個頻率成分，一般劃分為四個波段節(jié)律類別頻率(Hz)振幅(v)明顯部位心理狀態(tài) Alpha波812 50150枕、頂葉清醒、安靜、閉目 Beta 波14301030前中央回和額葉皮層興奮 Theta波47100150頂葉和顳葉睡眠 Delta 波0.5320200額和顳葉深睡頻率(次/

3、s) 幅值（V） 意義 波：0.53 慢 20200 高 （睡眠、疲勞） 波：47 100150 （困倦） 波：813 20100 （清醒安靜） 波：1430 快 520 低 （緊張活動） 腦電圖的波形隨生理情況的變化而變化，一般來說，當(dāng)腦電圖由高振幅的慢波變?yōu)榈驼穹目觳〞r，興奮過程加強(qiáng)；反過來講，當(dāng)?shù)驼穹觳ㄞD(zhuǎn)化為高振幅的慢波時，則意味著抑制過程進(jìn)一步發(fā)展。人在入睡過程中腦電圖變化興奮放松昏昏欲睡睡著深睡腦電圖的導(dǎo)聯(lián)腦電圖的導(dǎo)聯(lián)國際10/20系統(tǒng)電極放置法腦電圖的導(dǎo)聯(lián)類似于心電圖，腦電圖是要描記頭皮上兩電極間電位差的波形。導(dǎo)聯(lián)分類：單極導(dǎo)聯(lián)法（一極參考電極，一極作用電極）雙極導(dǎo)聯(lián)法（兩極作

4、用電極）零點(diǎn)位（參考電位）的選取一般選取耳垂單極導(dǎo)聯(lián)多個電極各通過電阻后連接在一起作為參考電極三種電極的連接方式 自發(fā)腦電和誘發(fā)腦電 1、自發(fā)腦電和腦電圖 （1）自發(fā)腦電 人的大腦皮層中存在的自發(fā)的頻繁的電活動 （2）腦電圖 用電極提取到的自發(fā)腦電活動并加以記錄 17腦功能分區(qū)2、誘發(fā)腦電定義:對神經(jīng)系統(tǒng)(包括感受器)某一特定部位給予適宜刺激,在中 樞神經(jīng)系統(tǒng)(包括周圍神經(jīng)系統(tǒng))相應(yīng)部位檢出的與刺激有 鎖時關(guān)系的電位變化。 特點(diǎn)： 1）刺激條件：光、聲和電刺激 2）時相關(guān)系：腦誘發(fā)電位有穩(wěn)定的潛伏期 3）解剖通路：各種感覺刺激引起的腦誘發(fā)電位，在腦內(nèi) 各自有一定的空間分布 4）高敏感性和可重復(fù)

5、性臨床意義 誘發(fā)電位形態(tài)學(xué)改變的原因： 1）發(fā)生源直接受病變的侵犯 2）神經(jīng)傳導(dǎo)通路受損 3）對發(fā)生源有調(diào)節(jié)作用的其它神經(jīng)通路受損19分類：（ 根據(jù)腦電和刺激之間的時間關(guān)系） （1）非特異性誘發(fā)電位 給予不同刺激時，產(chǎn)生相同的反應(yīng)，不具備臨床診斷價 值，幅值較高。 （2）特異性誘發(fā)電位EP(evoked potential) 給予刺激后經(jīng)過一定的潛伏期，在腦的特定區(qū)域出現(xiàn)的 電位反應(yīng)，其特點(diǎn)是誘發(fā)電位和刺激信號間有嚴(yán)格的時間關(guān) 系，幅值小，淹沒于自發(fā)腦電中。臨床上只進(jìn)行特異性誘發(fā)電位的檢查，因此把特異性誘發(fā)電位簡稱為誘發(fā)電位（狹義）20特異性誘發(fā)電位的分類： （一）外源性的與感覺或運(yùn)動功能相關(guān)

6、的刺激相關(guān)電位(SRP) 1.視覺誘發(fā)電位 2.聽覺誘發(fā)電位（腦干聽覺誘發(fā)、耳蝸聽覺誘發(fā)） 3.體感誘發(fā)電位（上肢、下肢） （二）內(nèi)源性的與認(rèn)知功能相關(guān)的事件相關(guān)電位(ERP) 事件相關(guān)電位：當(dāng)人對某客體進(jìn)行認(rèn)知加工（如注意、記憶、思維）時，通過平均疊加從顱表面記錄到的大腦電位稱為事件相關(guān)電位。它反映認(rèn)知過程中大腦的神經(jīng)電生理改變，有稱為“認(rèn)知電位”。21 視覺誘發(fā)電位 （VEP）用光或圖形刺激視網(wǎng)膜后，通過視路傳遞，在枕葉視皮質(zhì)層誘發(fā)出的電活動。它反映了從視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞到視皮層的功能狀態(tài)，是對視路功能的客觀的檢查方法。(1)視路病變：視神經(jīng)炎、視乳頭水腫、視神經(jīng)萎縮、（先天性、缺血性、外傷

7、性、中毒性等）視神經(jīng)病變(2)青光眼(3)視網(wǎng)膜及黃斑病變(4)弱視及斜視(5)屈光間質(zhì)混濁(6)視力、對比敏感度、色覺等視功能的客觀評定VEP的臨床應(yīng)用 視覺誘發(fā)電位導(dǎo)聯(lián)：1）作用電極Oz 參考電極Fpz 地線綁帶或貼手背 2）作用電極O1/O2 參考電極Fpz 地線綁帶或貼手背掃描速度：20ms/D 靈敏度5uv/D 疊加次數(shù)： 200次刺激模式： 棋盤格翻轉(zhuǎn)模式閉一只眼（全屏、半屏、1/4屏 ）25聽覺誘發(fā)電位 導(dǎo)聯(lián): 作用電極A1/A2、 參考電極Cz、 地線Fpz 掃描速度：1ms/D 掃描時間：10ms 靈敏度：0.5uv/D 疊加次數(shù):2000次(800次左右出波形) 刺激波形:

8、(方波)短聲 刺激頻率:13Hz、11Hz 、 9Hz奇數(shù)頻率26腦電圖機(jī)的結(jié)構(gòu)和類型 1、基本電路 原理、電路結(jié)構(gòu)與心電圖機(jī)類似 特殊性 由于腦電幅值低（uV），比心電信號小兩個數(shù)量級，因此要求腦電圖機(jī)的放大器部分具有下列要求： （1）高的增益（100dB） （2）更高的共模抑制比CMRR（=100dB） （3）低噪聲要求（3uV） （4）小的電源紋波電壓（前置級10M） （6）高穩(wěn)定性的銀-氯化銀電極 （7）設(shè)有電極-皮膚接觸電阻測量裝置（20k） 272、輔助儀器 （1）光刺激器 光刺激的類型：a. 周期性閃光信號的刺激 b. 黑白相間的方格圖案模式刺激（棋盤翻轉(zhuǎn)）水平、垂直同步及消隱脈

9、沖信號混合電路時鐘發(fā)生器7.86432MHz模式翻轉(zhuǎn)速率控制垂直光條數(shù)控制水平光條數(shù)控制圖形模式控制調(diào)制器觸發(fā)輸出至監(jiān)視器視頻放大器及同步電路外控內(nèi)設(shè)定至平均器28棋盤（方格）模式豎光格模式29（2）聲刺激器 臨床聲刺激頻率：10-20次/s,新生兒10次/s 聲刺激的形式：單頻聲刺激，咔嗒聲重復(fù)頻率發(fā)生器咔嗒聲發(fā)生器白噪聲發(fā)生器外觸發(fā)控制極性選擇邏輯控制功放及衰減器耳機(jī)功放及衰減器咔嗒聲極性選擇耳機(jī)單次抑制外觸發(fā)信號咔嗒聲刺激器結(jié)構(gòu)原理圖30腦電圖機(jī)的類型 （1）熱筆描記式腦電圖機(jī) 應(yīng)用最廣泛，但無自動分析功能 （2）無紙腦電圖機(jī) 相對于熱筆式，以顯示器代替紙張記錄 （3）腦電地形圖 （Br

10、ain Electrial Activity Mapping,BEAM） 在腦電圖技術(shù)基礎(chǔ)上,用計算機(jī)對EEG信號進(jìn)行二次處理，將曲線波形轉(zhuǎn)變?yōu)槟芏ㄎ缓投康牟噬X波圖像（類似于二維CT平面,如腦電信號功率譜強(qiáng)度） 31 （4）腦電監(jiān)護(hù)儀 實(shí)時，連續(xù)顯示腦電活動，還具備存儲，數(shù)據(jù)管理，報警等功能 （5）腦電“Holter”（監(jiān)護(hù)儀的一種） 動態(tài)腦電長時間記錄，可存儲24h腦電信號的能力 （6）腦電分析儀 長時間記錄腦電信號，并對腦電信號給出全面的時域，頻域和空域分析32腦電圖機(jī)結(jié)構(gòu)腦電圖機(jī)結(jié)構(gòu)1. 輸入盒頭皮電極的導(dǎo)線一般不直接與腦電圖機(jī)輸入端相連接，而是通過輸入盒與主機(jī)相連，輸入盒為金屬屏蔽

11、盒，上有電極插孔，包括20個以上的腦電極插孔，以及接地插孔、外接插孔等，外接插孔可用于描記腦電、肌電、眼電、誘發(fā)電、呼吸波等。盒內(nèi)有緩沖放大器，有的還帶有電極阻抗測量裝置。 2. 導(dǎo)聯(lián)選擇器通常是一個節(jié)點(diǎn)開關(guān)陣列，來自CPU的指令接通一組節(jié)點(diǎn)即可把相應(yīng)的來自電極的生物電信號送到放大器輸入端。腦電圖機(jī)可提供固定導(dǎo)聯(lián)選擇及自由導(dǎo)聯(lián)編程。腦電圖機(jī)結(jié)構(gòu) 3. 放大器由多級放大器組成放大電路，另外還包括時間常數(shù)變換、高頻濾波、靈敏度控制、交流干擾抑制等電路。 4. 記錄器目前腦電圖機(jī)多用筆式記錄器，大部分采用墨水筆式。 5. 控制部分主要是鍵盤掃描電路，用于產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼，使CPU作相應(yīng)的操作，這些操作

12、包括導(dǎo)聯(lián)的選擇與編程、定標(biāo)描記、光刺激、參考電極的選擇等等。 6. CPU部分現(xiàn)代腦電圖機(jī)有很多都是微機(jī)控制的，如日本光電的7300系列，采用Z80芯片，外加48KROM、8KRAM及8255芯片等組成。典型腦電圖機(jī)結(jié)構(gòu)框圖腦電地形圖的原理A/D轉(zhuǎn)換腦電采集FFT變換頻帶分類插值計算求等效電位腦電地形圖的應(yīng)用1、各種腦血管病的診斷2、各種腦腫瘤的定位3、癲癇、癡呆、心理學(xué)及精神分裂癥狀腦磁圖（MEG）腦磁圖MEG具有高靈敏度(能測量極微弱的腦磁信號)，高時間分辨率(能實(shí)時性測量功能神經(jīng)活動)，高空間分辨率(能作功能區(qū)或病灶定位)，而且完全無侵損性。腦磁圖MEG測量的是體內(nèi)神經(jīng)電流源引發(fā)的瞬間磁場。更準(zhǔn)確地說，MEG測量的是與細(xì)胞內(nèi)電流(int racellularcurrents)相關(guān)的磁場分布，磁信號可毫無衰減地穿透腦組織和顱骨，