生物醫(yī)學電磁學課件

1、第一章 生物電磁學基礎 常向榮changxiangrong163 第一章 生物電磁學基礎 人體組織是容積導體，心肌細胞興奮時，心電偶形成心電場，使人體體表各點均具有一定的電位 用心電圖機記錄下隨心動周期而變化的電位差波形即為心電圖。一 心電圖大量細胞組成的生物組織生物電信號源。在體表檢測電位的變化，可以反映體內(nèi)的生理功能。人體組織是容積導體，心肌細胞興奮時，心電偶形成心電場，使人心電圖心電圖的檢查意義在于：用于對各種心律失常、心室心房肥大、心肌梗死、心律失常、心肌缺血等病癥檢查。感染性疾病、內(nèi)分泌疾病、神經(jīng)肌肉性疾病、電解質紊亂及藥物影響等，也往往需要進行心電圖檢查，提供醫(yī)學診斷的參考。那么，

2、哪些人應該去醫(yī)院做心電圖檢查呢？對于那些年齡較大、體格較胖、血壓長期較高，以及血清膽固醇、血脂增高的人，即使無任何癥狀，也需進行心電圖檢查。老年人因激動或飽餐等引起上腹部一過性疼痛時，應考慮心絞痛發(fā)作的可能，可描記心電圖確定診斷。對常表現(xiàn)為胸部燒灼感、悶脹感、壓迫感、窒息感、沉重感、呼吸停頓感、刺痛、鈍痛以及胸部有說不出的難受或表現(xiàn)為上肢無力、麻木、有蟻感等疼痛性質不典型的人，也應該及時去做心電圖檢查。常感覺心悸、心慌、自覺心臟有停搏感的人，以及近期內(nèi)患過較嚴重感染的人，應該去醫(yī)院檢查心電圖。 心電圖心電圖的檢查意義在于：用于對各種心律失常、心室心房肥大 1895年荷蘭生理心電圖機歷史學家W.

3、 Einthoven首次從體表記錄到心電波形，當時是用毛細靜電計。 1910年改進成弦線電流計（重600磅） 1920年出現(xiàn)可移動式心電計；912,CambridgeInstrument公司制造。 1895年荷蘭生理心電圖機歷史學家W. Einthove 1928年小至可放心電圖機歷史入皮箱內(nèi) 1934年第一臺電子管放大器由西門子公司造出（用陰極射線管記錄）； 直至二戰(zhàn)后運用伺服電子技術才改進了記錄筆的失真。 1928年小至可放心電圖機歷史入皮箱內(nèi)心電圖的基本知識心臟電生理活動過程 竇房結右心房發(fā)出一個興奮右心室房間束左心房房室束房室束左心室左右心房幾乎同時興奮（存在一個很短的時間間隔）心房、

4、心室的興奮表現(xiàn)為心收縮，向外射血過程心電圖的基本知識心臟電生理活動過程竇房結右心房發(fā)出一個興奮右二尖瓣主動脈瓣左心房肺動脈左心室右心室三尖瓣右心房肺動脈瓣主動脈二尖瓣主動脈瓣左心房肺動脈左心室右心室三尖瓣右心房肺動脈瓣主生物醫(yī)學電磁學課件生物醫(yī)學電磁學課件生物醫(yī)學電磁學課件生物醫(yī)學電磁學課件收縮收縮收 縮收 縮收縮收縮收 縮收 縮心電圖導聯(lián) 記錄心電圖： 電極的放置位置電極放大器的連接形式 十二導聯(lián)體系：心電圖導聯(lián) 記錄心電圖： 生物醫(yī)學電磁學課件3.2.1 電極安放位置 需要放置10電極，分別為：左臂（LA）、右臂（RA）、左腿（LL）、右腿（RL）以及胸部（V1V6） 一般右腿為參考電極

5、肢體電極采用平板電極；胸電極采用吸附式電極3.2.1 電極安放位置 需要放置10電極，分別為：左臂（3.2.2 標準導聯(lián) 標準I II III導聯(lián)由Einthoven于1903年發(fā)明。主要原理：人體的左肩、右肩及臀部三點與心臟距離相等。構成三角形的三個頂點。等邊三角形的中心為心臟，并與三角形在同一平面上體腔是均勻導電的、相對于心臟來說是很大的球形容積導電3.2.2 標準導聯(lián) 標準I II III導聯(lián)由Ein導聯(lián)線 導聯(lián)線是連接電極和心電圖機的多股電纜線，各股電纜線應絞合在一起以減小磁場干擾，并屏蔽以減少電場干擾。導聯(lián)線 導聯(lián)線是連接電極和心電圖機的多股電纜線，各股電纜線應導聯(lián)線的顏色標準ECG

6、 LeadAHA/USIECRA白紅LA黑黃LL紅綠RL綠黑V棕白V+灰 and白灰and白V1棕and紅白and紅V2棕and黃白and黃V3棕and綠白and綠V4棕and 藍白and棕V5棕and 橙白and黑V6棕and 紫白and紫導聯(lián)線的顏色標準ECG LeadAHA/USIECRA白紅L心電圖機心電圖機 2.2.5.2 心電動態(tài)監(jiān)護和分析系統(tǒng)發(fā)明人Holter可以對日常生活中的患者作連續(xù)24h不間斷監(jiān)護系統(tǒng)分為兩部分：攜帶式記錄盒和快速回放分析記錄介質：磁帶、硬盤和存儲器，分析部分主要是由存儲信號解讀部分和分析軟件組成。2.2.5.2 心電動態(tài)監(jiān)護和分析系統(tǒng)發(fā)明人Holter二

7、腦電人體大腦神將細胞數(shù)量達到150億個自發(fā)腦電圖（EEG）誘發(fā)腦電圖（EP）大腦皮層的神經(jīng)元具有生物電活動，因此大腦皮層經(jīng)常有持續(xù)的節(jié)律性電位改變，稱為自發(fā)腦電活動。臨床上在頭皮用雙極或單極記錄法來觀察皮層的電位變化，記錄到的腦電波稱為腦電圖。在動物中將顱骨打開或以病人進行腦外科手術時，直接在皮層表面引導的電位變化，稱為皮層電圖。此外，在感覺傳入沖動的激發(fā)下，腦的某一區(qū)域可以產(chǎn)較為局限的電位變化，稱為腦誘發(fā)電位。 二 腦電二、 腦電的產(chǎn)生大腦皮層有數(shù)以億計的神經(jīng)元組成，神經(jīng)元具有生物電活動，大腦皮層經(jīng)常具有持續(xù)的節(jié)律性電位的改變，稱為自發(fā)腦電活動。用電極在頭皮上觀察皮層的電位(10100V)變

8、化，記錄到的腦電波稱為腦電圖。誘發(fā)電位：由外界誘發(fā)（電、光、聲等刺激）引起腦電位的變化（經(jīng)頭皮引出010V)二、 腦電的產(chǎn)生誘發(fā)電位：1875年，英國外科醫(yī)師卡頓對動物暴露腦進行了電流直接記錄，將電極直接插入猴頭的顱內(nèi)以檢測腦內(nèi)電流活動情況。 1903年，德國醫(yī)學家貝格爾受這些成就的啟發(fā)，開始腦電流記錄實驗：先對狗的暴露腦進行實驗，后借為病人作切除頭蓋骨手術機會，用針狀電極插入頭皮下進行實驗，最后對正常人和腦病人的完整頭蓋能進行實驗，并取得了成功。他把記錄人腦電圖的方法命名為腦電圖描記術，成為腦電圖臨床應用的開端。 1875年，英國外科醫(yī)師卡頓對動物暴露腦進行了電流直接記錄，腦電圖 - 檢查目

9、的1癲癇：腦電圖對癲癇診斷價值最大，可以幫助確定診斷和分型，判斷預后和分析療效； 腦電圖2腦外傷：普通檢查難以確定的輕微損傷腦電圖可能發(fā)現(xiàn)異常； 3對診斷腦腫瘤或損傷有一定幫助； 4判斷腦部是否有器質性病變，特別對判斷是精神病還是腦炎等其他疾病造成的精神癥狀很有價值，還能區(qū)別癔病，詐病或者是真正有腦部疾??； 5用于生物反饋治療。 腦電圖 - 檢查目的腦電波(electroencephalograph EEG ) 自發(fā)腦電：人的大腦皮層有自發(fā)的電活動，其電位隨時間發(fā)生變化，用電極將這種電位波形提取出來并加以記錄就可以得到腦電圖。誘發(fā)腦電(evoked potential EP)：如果給機體以某種

10、刺激，也會導致腦電信號的改變，這種電位稱為腦誘發(fā)電位。腦電波(electroencephalograph EEG 自發(fā)腦電波形波：波頻率約為13Hz，振幅約為520V，是一種 快波，波的出現(xiàn)一般意味著大腦比較興奮。 波：波頻率為48Hz，振幅約為1050V，它是在困倦時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)處于抑制狀態(tài)時所記錄的波形。 波：在睡眠、深度麻醉、缺氧或大腦有器質性病變時出現(xiàn)，頻率為0.54Hz，振幅為20200V。波：可在頭顱枕部檢測到，頻率813Hz，振幅20100V，它是節(jié)律性腦電波中最明顯的波。 自發(fā)腦電波形波：波頻率約為13Hz，振幅約為520腦電圖腦電圖目前臨床上常用的誘發(fā)電位模式翻轉視覺誘發(fā)電

11、位(pattern reversal visual evoked potential，PR-VEP),腦干聽覺誘發(fā)電位(brain stem auditory evoked potential，BAEP)體感誘發(fā)電位(somatosensory evoked potential，SEP)。 誘發(fā)電位是指中樞神經(jīng)系統(tǒng)在感受外在或內(nèi)在刺激過程中產(chǎn)生的生物電活動，是代表中樞神經(jīng)系統(tǒng)在特定功能狀態(tài)下的生物電活動的變化。體感誘發(fā)電位通過記錄中樞神經(jīng)系統(tǒng)在受到刺激后產(chǎn)生的生物電活動，來判斷神經(jīng)損傷、修復的一種方法。對于神經(jīng)疼痛可起到定位診斷的作用。目前臨床上常用的誘發(fā)電位模式翻轉視覺誘發(fā)電位(patter

12、n電極帽電極帽腦電圖電極的安放位置(10-20系統(tǒng))(1)、測量眉毛和耳上方頭圍的下10%圈定出最外側電極的位置(左右前額點FP1、FP2，前顳點F7、F8，中顳點T3、T4，后顳點T5、T6和枕點O1、O2)。腦電圖電極的安放位置(10-20系統(tǒng))(1)、測量眉毛和耳上腦電圖電極的安放位置(10-20系統(tǒng))(2)、前后方向的測量是以鼻根到枕骨粗隆連成的正中線為準，在此線上有額中線點Fz、中央頭頂點Cz和頂中線點Pz，在正中線中點和前后20%處。腦電圖電極的安放位置(10-20系統(tǒng))(2)、前后方向的測量腦電圖電極的安放位置(10-20系統(tǒng))(3)、根據(jù)耳屏前凹徑中央頭頂?shù)綄榷燎鞍嫉臏y量結

13、果，可確定冠狀線電極的位置，如中央點(C3C4)。(4)、額點(F3，F(xiàn)4)位于前額和中央，以及前顳和額中線電極的中間。頂點(P3，P4)位于中央和枕區(qū)，后顳和頂中線電極的中間。腦電圖電極的安放位置(10-20系統(tǒng))(3)、根據(jù)耳屏前凹徑128導EEG/ERP記錄系統(tǒng)Neuroscan 128導EEG/ERP記錄系統(tǒng)為腦科學的研究提供了很好的技術和研究平臺，而且還有和磁共振結合研究的工具。目前又推出全新的腦電研究的方法，并已成功完成了512導記錄系統(tǒng)的調試。 128導EEG/ERP記錄系統(tǒng)Neuroscan 128導E定量腦電圖研究最早也是最為成熟的技術，是腦電地形圖BEAM (Brain E

14、lectrical Activity Mapphg)。在腦電圖技術基礎上，用計算機對EEG信號進行二次處理，將曲線波形轉變成能夠定位和定量的彩色腦波圖像。腦波的定量可用數(shù)字或顏色來顯示，其圖像類似二維CT平面，使大腦的變化與形態(tài)定位結合起來，更準確、更直觀。 定量腦電圖研究最早也是最為成熟的技術，是腦電地形圖BEAM 三 肌電圖興奮和收縮是骨骼肌最基本的機能，也是肌電圖形成的基礎。肌電圖能比較準確地反映神經(jīng)損害和肌肉病變兩方面的不同改變,并能很方便地將兩類病變區(qū)別開來, 患有肌肉無力、萎縮或其它某些情況, 臨床鑒別診斷有困難時, 醫(yī)師往往借助肌電圖檢查。運動神經(jīng)細胞或纖維興奮時，其興奮向遠端傳

15、導則通過運動終板而興奮肌纖維，產(chǎn)生肌肉收縮運動，并有電位變化，這種電位變化就是肌電圖的來源 三 肌電圖興奮和收縮是骨骼肌最基本的機能，也是肌電圖形成的基生物醫(yī)學電磁學課件 頻繁的肌束震顫 (肌肉跳) ：這是失去神經(jīng)支配早期時肌細胞興奮性增高的表現(xiàn), 常見發(fā)生于脊髓下運動神經(jīng)和周圍神經(jīng)疾病, 如: 運動神經(jīng)元病、少年型脊髓型共濟失調癥、脊髓壓迫癥、周圍神經(jīng)病、周圍神經(jīng)損傷等的病變早期。 此時, 神經(jīng)變性尚不完全, 肌肉的無力和萎縮尚未出現(xiàn), 但肌電圖可以表現(xiàn)出神經(jīng)損傷的波型。 肌張力改變: 正常情況下, 肢體的肌張力適中, 兩側基本對稱。如果患者發(fā)生肌張力的明顯增高、減低或不對稱, 均提示有神經(jīng)

16、或肌肉的病變, 需要做肌電圖加以鑒別。 例如, 肌張力增高可見于上運動神經(jīng)元損害(如腦血栓后遺癥）或錐體外系疾?。ㄅ两鹕〉?；亦可見于先天性肌強直或強直性肌營養(yǎng)不良癥的患者。一般前者不會造成肌電圖異常變化, 而后者主要為肌源性損害的改變; 肌張力降低 ，既可見于肌肉、周圍神經(jīng)的病變，也可見于小腦病變, 肌電圖檢查能夠幫助鑒別。 腱反射改變: 主要在腱反射減低的情況下需要做肌電圖。因為腱反射降低既可發(fā)生在脊髓前角、周圍神經(jīng)病變，也可以發(fā)生在肌肉病變時, 利用肌電圖容易將其病因區(qū)別開來。 肌肉疼痛: 有時為了鑒別疼痛是由于肌肉組織本身炎癥改變造成的, 還是受其它因素的影響造成的, 往往需要肌電圖

17、檢查。 頻繁的肌束震顫 (肌肉跳) ：這是失去神經(jīng)支配早期時肌細四 其他生物電胃電圖：胃輕癱評估提示有胃動力障礙癥狀的患者（惡心、嘔吐、餐后飽脹、餐后腹痛等）檢測改變胃肌電活動的藥物療效（止嘔藥、促胃腸動力藥）檢測有胃腸道其他部位癥狀的患者，是否也存在胃運動功能異常四 其他生物電胃電圖：眼電圖EOG：目前只有使用較間接的方法，在內(nèi)、外眥角皮膚上各置一氯化銀電極，患者頭部固定，眼注視一個在30度內(nèi)作水平移動的紅燈。因為眼球的電軸跟隨眼球的轉動而改變，所以內(nèi)、外眥角電極的電位也不斷變化，比較明、暗適應下的這種變化并將此電位加以放大及記錄，即得眼電圖。EOG異常只表明視網(wǎng)膜第一個神經(jīng)元突觸前的病變，也即視網(wǎng)膜最外層的病變。它的價值是能較客觀的反映出器質性病變。（1）視網(wǎng)膜色素變性，某些藥物性視網(wǎng)膜病變、脈絡膜缺損、脈絡膜炎、維生素A缺乏、夜盲、全色盲、視網(wǎng)