生物医学仪器(第三章)---副本.ppt

第三章第三章 生物电测量及仪器生物电测量及仪器l 常用生物参量及测量范围常用生物参量及测量范围l 生物电产生机制生物电产生机制l 心电测量及仪器心电测量及仪器l 脑电测量及仪器脑电测量及仪器l 肌电测量及仪器肌电测量及仪器l 其他生物电测量及仪器其他生物电测量及仪器l 多道电生理记录仪多道电生理记录仪主要内容主要内容：3.1 常用生物参量及测量范围常用生物参量及测量范围表3-1典型生物电信号参数典型参数典型参数幅度范围频率范围心电（心电（ECG）0.54mV0.1100Hz脑电（脑电（EEG）5300Vdc50Hz肌电（肌电（EMG）0.15mV208000Hz眼电（眼电（EOG）50350V0.215Hz胃电（胃电（EGG）10100Vdc1Hz皮肤电阻抗（皮肤电阻抗（GSR）0.5500M0.11503.1.1 生物电参数测量生物电参数测量3.1 常用生物参量及测量范围常用生物参量及测量范围表3-2典型非生物电信号参数典型参数典型参数幅度范围频率范围血压（血压（BP）0400mmHg0.5100Hz收缩压收缩压 25400mmHg0.5100Hz舒张压舒张压0100mmHg0.5100Hz平均动脉压平均动脉压20200mmHg0.5100Hz3.1.1 非生物电参数测量非生物电参数测量 3.3 心电测量及仪器心电测量及仪器心电机主要由心电前置放大器心电前置放大器，控制器控制器，功率放大器功率放大器，电源电源四个部分组成。控制电路控制电路(导联工作方式选择导联工作方式选择)前置放大器前置放大器缓冲、威尔逊网络，导联选择电路缓冲、威尔逊网络，导联选择电路导联显示电路、定标电路导联显示电路、定标电路50HZ50HZ干扰抑制、肌电抑制干扰抑制、肌电抑制功率放大功率放大位置反馈放大器位置反馈放大器位置反馈记录器位置反馈记录器驱动记录笔驱动记录笔描绘心电图描绘心电图电源电源(交直流供电交直流供电)整流、滤波、稳压整流、滤波、稳压充电电路、充电指示电路、电池能量指示电路、充电电路、充电指示电路、电池能量指示电路、DC-DCDC-DC变换变换控制电路控制电路(肌电干扰、交流干扰选择肌电干扰、交流干扰选择)控制电路控制电路(速度控制速度控制2525或或50)50)控制电路控制电路(增益控制增益控制)增益调节增益调节 3.3 心电测量及仪器心电测量及仪器3.3.2 心电测量方法心电测量方法1903年威廉.爱因霍文应用弦线电流计，第一次将体表心电图记录在感光片上。1906年首次用于抢救心脏病人。1924年威廉.爱因霍文被授予生理学及医学诺贝尔奖。定义：心电图是从体表记录的心脏电位心脏电位变化曲线，它反映心脏兴奋的产生、传导和恢复产生、传导和恢复过程 中的生物电位变化。心电图的横轴心电图的横轴代表时间，代表时间，1mm代表代表0.04s；心电图的纵轴心电图的纵轴代表波形幅值大小，代表波形幅值大小，1mm代表代表0.1mV；3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器心电图测量人体与仪器连接示意图心电图测量人体与仪器连接示意图3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器心电图的典型波形P P波波：由心房的激动产生，前一半由右心房产生，后一半由左心房产生。宽度不超过0.1s。最高幅度不超过2.5mm(0.25V)。QRSQRS波波：反映左右心室的电激动过程，代表 全部心室肌激动过程所需要的时间，正常人最高不超过0.10s。T T波波：代表心室激动后复原时所产生的 电位影响。在R波为主的心电图上，T波不应低于R波的1/10。U U波波：位于T波之后，可能是反映 心肌激动后电位与时间的变化。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器心电图的典型间期和典型段 P-RP-R段段：从P波后半部分起始端至 QRS波群起点，同样，这 一段正常人也是接近于基 线的。P-RP-R间期间期：从P波起始至QRS波群起点的 相隔时间，代表从心房激动开 始到心室开始激动的时间.QRSQRS间期间期：代表两侧心室肌的电激动过程；S-TS-T段段：正常人的S-T段是接近基线的，与基线 间的距离一般不超过0.05mm.3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器正常人的心电图典型值正常人的心电图典型值 P波：0.2mv；Q波：0.1mv；R波：0.5-1.5mv；S波：0.2mv；T波：0.1-0.5mv；P-R间期：0.12-0.2s；QRS间期：0.06-0.1s；S-T段：0.12-0.16s；P-R段：0.04-0.08s。图4-1 心电图典型波形 3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统心脏的生理功能生理功能与心电图心电图之间，存在着密切的对应关系。（a）人体的左肩左肩、右肩右肩及臀部臀部三点与心脏心脏距离相等，构成等边三角形 的三个顶点，心脏产生的电流均匀的传播于体腔，四肢仅作为传 导体，肢体上任何一点的电位等于该肢体与体腔连接处的电位肢体上任何一点的电位等于该肢体与体腔连接处的电位。（b）等边三角形的中心为心脏，并与三角形在同一平面上。首先定义了，导联导联称为标准肢体导联标准肢体导联，简称标准导联。它是以两肢体间的电位差电位差为所获取的体表心电，这种 导联方式基于以下三点假设而近似成立：3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统（c）体腔是一个均匀导电的，相对心脏来说是很大的球形容积导体。心脏的电活动过程是一对电偶，位于容积导体的中央，其偶极矩 的方向斜向左下方并与水平线成一角度，称为心电轴。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统1.1.肢体导联肢体导联（1）标准导联）标准导联包括三个标准导联（，）和三个单极加压导联（aVR,aVL,aVF,）3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统1.1.肢体导联肢体导联 三种标准导联之联接导联I 导联II 导联III A为驱动器，Acm为右腿驱动电路。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统1.1.肢体导联肢体导联导联：LA接放大器正输入端，RA接放大器负输入端；导联：LL接放大器正输入端，RA接放大器负输入端；导联：LL接放大器正输入端，LA接放大器负输入端；标准导联时，右下肢（标准导联时，右下肢（RLRL）始终接）始终接ACMACM输出端，间接接地。输出端，间接接地。设VL，VR，VF分别表示左上肢，右上肢，左下肢的电位值，则三种标准导联的电压值为：VI=VL-VR，VII=VF-VR，VIII=VF-VL 每一瞬间都有：VII=VI+VIII 标准导联的特点是能比较广泛地反映出心脏的大概情况，但是，标准导联只能说明两肢间的电位差，不能记录到单个电极处的电位变化。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统1.1.肢体导联肢体导联（2）单极导联与加压肢体导联）单极导联与加压肢体导联威尔逊中心端威尔逊中心端：右上肢、左上肢和左下肢之间的平均电阻分别为：1.5K、2K、2.5K.若将此三点连成一点作为参考电极，在心脏电活动过程中，此点电位并不正好为0.威尔逊提出，在三个肢体上分别串联一只5K（可在5K300K之间选）平衡电阻，使三个肢端与心脏间的电阻数值互相接近，且将它们联接起来以获得一个比较稳定的电极电位端,称为威尔逊中心电位端威尔逊中心电位端。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统1.1.肢体导联肢体导联三种单极导联 联接方法将放大器的负输入端接到中心电端中心电端，正输入端分别接到右上肢RA，左上肢LA，左下肢LL，便构成单极肢体导联的三种方式，记为VR，VL，VF。缺点缺点：这种导联获得的电位由于电阻R的存在而减弱了，所以这种导联并不实用，应加以改进。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统1.1.肢体导联肢体导联加压导联定义加压导联定义：在单级导联基础上，当记录某一肢体单极导联心电波形时，将该肢体与中心电端之间所接的平衡电阻断开，改进成增加 电压幅度的导联形式，称为加压导联。加压导联联接方式 3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器2.2.胸壁导联胸壁导联定义定义：探查电极安放在前胸壁上的六个固定位置，将心电信号送入放大器 正输入端，参考电极接放大器负输入端的导联方式称为胸导联。双极胸导联参考电极分别接到三个肢体上单极胸导联参考电极接到中心电端。以V1V6表示。临床诊断时常用单极胸导联单极胸导联，其优点优点为：由于探查电极靠近心脏，获得的心电波形有较大振幅，有利于观察。3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器2.2.胸壁导联胸壁导联3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.威尔逊网络与威尔逊网络与1212导联选择导联选择威尔逊网络是由威尔逊网络是由9个电阻组成，个电阻组成，6个个20K组成一个三角形电路，每一个三角形组成一个三角形电路，每一个三角形顶点分别与顶点分别与1个个30K组成一个星形电路三个组成一个星形电路三个点相连，星形公共点是点相连，星形公共点是威尔逊网络的中心端威尔逊网络的中心端，这点的电位与人体电偶中心点电位相等，均这点的电位与人体电偶中心点电位相等，均可视为零点。可视为零点。三角形的三个顶点分别引入人体右手、三角形的三个顶点分别引入人体右手、左手、左脚三个肢导的信号，三角形左手、左脚三个肢导的信号，三角形三个边的中点是三个三个边的中点是三个加压肢体导联的加压肢体导联的相应参考点相应参考点。导联选择电路是控制人。导联选择电路是控制人体信号的输入，不同的导联选自人体体信号的输入，不同的导联选自人体的不同部位。的不同部位。3.3.3 心电图导联系统心电图导联系统3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.威尔逊网络与威尔逊网络与1212导联选择导联选择P96P96页图页图3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.威尔逊网络与威尔逊网络与1212导联选择导联选择MC14052型四模拟开关导联选择器的作用就是在某一时刻只能让某一心电导联被选中。导联选择器的作用就是在某一时刻只能让某一心电导联被选中。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器由于4块集成电路4052的输出都是并联的，所以在做某个导联时只有一块4052工作。这样就必须在电路中设置一个片选电路。集成电路U108、U109组成片选电路（片选电路实际上是4选1译码器 ）。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器导联选择真值表3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器控制电路原理图控制电路原理图完成导联选择,连续描记,变速,稳速及其它一些控制功能.加法加法按纽按纽加加/减减计数计数器器导联显示电路导联显示电路(译码器、译码器、缓冲器、缓冲器、发光二极管发光二极管)导联切换时导联切换时连续描记电路连续描记电路A,B,C,DJ200插座插座INSTCALSENSHUMEMG肌电干扰肌电干扰减法减法按纽按纽计数计数脉冲脉冲手动封闭手动封闭按纽按纽1mV定标定标按纽按纽增益调节增益调节按纽按纽干扰抑制干扰抑制按纽按纽50Hz干扰干扰接至前置放大电路接至前置放大电路(心电放大电路心电放大电路)马达稳速电路马达稳速电路参考电压参考电压比较电压比较电压3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器导联选择导联选择ADCB10号脚号脚选择导联正常工作程序选择导联正常工作程序15号脚号脚计数脉冲输入计数脉冲输入,控制导联选择控制导联选择3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器封闭封闭心电放大板前置级心电放大板前置级INST信号用来封闭心电放大板前置级，信号来自三个方向：信号用来封闭心电放大板前置级，信号来自三个方向：1、U203C输出的输出的“1”电平；电平；2、手动封闭时（、手动封闭时（RESET），），U203D输出的输出的“1”电平；电平；3、U202的的4号脚输出的号脚输出的“1”电平。电平。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器由由BTL功率放大器功率放大器,位置反馈系统位置反馈系统,脉冲调宽式热笔加温脉冲调宽式热笔加温系统系统三部分组成三部分组成.脉冲调宽式脉冲调宽式热笔加温热笔加温BTL功率功率放大器放大器限幅限幅放大器放大器比较器比较器位置反位置反馈信号馈信号放大器放大器记录器记录器磁敏磁敏电位器电位器心电信号心电信号重点解决两个问题重点解决两个问题:1记录器随心电信号偏转记录器随心电信号偏转;2.维持记录器位置相对平衡维持记录器位置相对平衡.主放大器主放大器(功率放大器功率放大器)3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器电源电源主要包括主要包括稳压电路稳压电路,DC-DC变换电路变换电路,电池充电电路电池充电电路,充充电指示电路和电池能量指示电路电指示电路和电池能量指示电路五部分五部分.DC-DC变换变换IFT402、VT409U402U405,VT410电池能量指示电池能量指示U402,VT402变压整流变压整流IFT401,VD401稳压稳压U401电池充电电池充电VT404VT408充电指示充电指示U403,VT403220VAC充电充电DC12VS402AS402BJ4018V3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.威尔逊网络与威尔逊网络与1212导联选择导联选择影响ECG精确测量的因素主要有：（1）电极放置位置；（2）电极与皮肤的接触；（3）导联的选择；（4）外部干扰。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成1.1.心电放大电路整体结构心电放大电路整体结构3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成1.1.心电放大电路整体结构心电放大电路整体结构电路特点：（1）输入阻抗高；（2）共模抑制比高；（3）抑制漂移能力强。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成1.1.心电放大电路整体结构心电放大电路整体结构第一级电路具有完全对称形电路具有完全对称形式式，这种对称结构有利于克有利于克服失调、漂移服失调、漂移的影响。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成1.1.心电放大电路整体结构心电放大电路整体结构3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成1.1.心电放大电路整体结构心电放大电路整体结构3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成2.2.采用右腿驱动放大电路减少共模电压干扰采用右腿驱动放大电路减少共模电压干扰共模电压：共模电压：VCM=(Id1+Id2)ZG=2IdZG3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成2.2.采用右腿驱动放大电路减少共模电压干扰采用右腿驱动放大电路减少共模电压干扰提高共模抑制比的两种方法：提高共模抑制比的两种方法：提高输入阻抗提高输入阻抗从上面的分析可以看出，如果放大器输入阻抗足够高（与源阻抗相比），从上面的分析可以看出，如果放大器输入阻抗足够高（与源阻抗相比），就会提高共模抑制比。就会提高共模抑制比。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成2.2.采用右腿驱动放大电路减少共模电压干扰采用右腿驱动放大电路减少共模电压干扰提高共模抑制比的两种方法：提高共模抑制比的两种方法：采用右腿驱动电路采用右腿驱动电路 （是减少位移电流干扰普遍采用的方法）（是减少位移电流干扰普遍采用的方法）3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成2.2.采用右腿驱动放大电路减少共模电压干扰采用右腿驱动放大电路减少共模电压干扰提高共模抑制比的两种方法：提高共模抑制比的两种方法：采用右腿驱动电路采用右腿驱动电路因因为为：所以：所以：3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成3.3.采用隔离放大器实现安全测量采用隔离放大器实现安全测量为了人体的安全，通常对人体生物电信号测量技术采用浮地形式，为了人体的安全，通常对人体生物电信号测量技术采用浮地形式，以达到人体与电气的隔离。以达到人体与电气的隔离。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成3.3.采用隔离放大器实现安全测量采用隔离放大器实现安全测量浮地电气隔离的实现：浮地电气隔离的实现：1.电磁耦合（变压器隔离放大器）电磁耦合（变压器隔离放大器）2.光电耦合（光电耦合器放大器）光电耦合（光电耦合器放大器）浮地优点：浮地优点：（1）保障人体的绝对安全；保障人体的绝对安全；（2）消除了地线中的干扰电流。消除了地线中的干扰电流。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成4.4.其它抑制干扰的措施其它抑制干扰的措施（1）除颤器高电压保护除颤器高电压保护 电管电管HL100组成高压保护电路高压保护电路，保护电压为50V左右。当高于50V的电压加到放大器输入端时放电管击穿。电容器电容器C100为抗高频干扰电容。在中心频率（10HZ）时，C的容抗为72M ，相当于开路。在高频（1Mz）时，C的容抗仅为720欧，远远低于机器输入阻抗，相当于将高频干扰信号对地短路。二极管二极管VD100为低压保护电路低压保护电路，保护电压为8.7V。这是由于缓冲级运用的电源电压为8V，因此它的输出端电压最高及最低不会超过8V，而两个二极管的一头接输出，故另一头接输入时最高电压不会超过8.7V，起到了低压保护作用。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成4.4.其它抑制干扰的措施其它抑制干扰的措施（2）50HZ交流电源干扰交流电源干扰 由图可以看出造成生物生物电信号提取过程的主要电信号提取过程的主要干扰，是近场干扰，是近场50Hz的干的干扰源扰源，因为各种生物电信号中大都包含有50Hz的频率成分，而且生物电信号的强度远远小于50Hz的干扰。近场近场50Hz的干扰的干扰源，其抑制方法比能量源，其抑制方法比能量很高的各种电磁辐射干很高的各种电磁辐射干扰的抑制方法难扰的抑制方法难。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成4.4.其它抑制干扰的措施其它抑制干扰的措施（2）50HZ交流电源干扰交流电源干扰 R2RR2USR1M12(a)RU2SAREAA(b)I1(c)R1R2RM12如图所示，当一个电路里的电流产生的如图所示，当一个电路里的电流产生的磁通穿过另一个电路时，这两个电路之间磁通穿过另一个电路时，这两个电路之间就存在着一个互感就存在着一个互感M12，若这两个电路的，若这两个电路的形状及相对位置固定不变，而磁通随时间形状及相对位置固定不变，而磁通随时间作正弦变化时，则感应电压为：作正弦变化时，则感应电压为：其中：其中：A为闭合回路所包围的面积（为闭合回路所包围的面积（m2）；）；B为正弦变化磁通密度的均方根值（为正弦变化磁通密度的均方根值（Wb/m2）;为角频率（为角频率（rad/s）;为为B与面积与面积A 法线的夹角。法线的夹角。3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成4.4.其它抑制干扰的措施其它抑制干扰的措施为了减小为了减小U2S，达到抑制电感性耦合的目的，可以采取下述方法：，达到抑制电感性耦合的目的，可以采取下述方法：1.远离干扰源，削弱干扰的影响。（不过有时无法实现）感 应侧被 感应侧被感应侧感 应侧(a)(b)3.尽量减少耦合通路，即减少面积A和cos值。可采用诸如尽量使信号回路和干扰回路平面垂直，并使信号线贴近地平面布线等方法，以减少回路的闭合面积。2.采用绞合线的走线方式。每个绞合结的微小面积引起的感应电压大体相等，由于相邻的绞合结方向相反，而使局部的感应电压互相抵消，如图2-10所示：3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成4.4.其它抑制干扰的措施其它抑制干扰的措施下图为体表心电测量时感性耦合形成干扰的示意图心电记录时电极引线环路受磁场影响的情况。心电记录时电极引线环路受磁场影响的情况。Z1、Z2为皮肤电极阻抗；为皮肤电极阻抗；ZL为人体与电极间的为人体与电极间的阻抗。感应产生的电动势是一种差动信号，它阻抗。感应产生的电动势是一种差动信号，它将与心电信号一起被心电放大器放大，形成对将与心电信号一起被心电放大器放大，形成对输出信号的干扰。输出信号的干扰。抑制磁场对信号的干扰，可以限制电极引线的抑制磁场对信号的干扰，可以限制电极引线的环路面积，如把所有的电极引线在人体表面绞环路面积，如把所有的电极引线在人体表面绞合起来，并使引线紧沿着人体引出。同时屏蔽合起来，并使引线紧沿着人体引出。同时屏蔽双绞线双绞线B3.3 心电测量与仪器心电测量与仪器3.3.4 心电放大电路与测量系统构成心电放大电路与测量系统构成4.4.其它抑制干扰的措施其它抑制干扰的措施（3）泄露电流干扰泄露电流干扰：采用高绝缘材料做脚垫、床垫等。：采用高绝缘材料做脚垫、床垫等。（4）防止工频电源进入人体产生电击防止工频电源进入人体产生电击：采用光电隔离或变压器隔离。：采用光电隔离或变压器隔离。（5）消除心电信号频段宽度以外信号的干扰：滤波。消除心电信号频段宽度以外信号的干扰：滤波。P105图图作业：作业：1、心电图、脑电图和肌电图的幅值和频率范围。(了解)2、心电图机的主要组成有哪四部分？3、画出心电图曲线，并简述各部分的定义。4、心电图12导联及其电路连接方法（包括电阻、参考点 及其与放大器的连接）。5、画出威尔逊网络，标注参考点，并给出双极导联和 加压导联的电极连接方式。6、对于心电放大电路中的三运放电路，如何选择运放 的共模抑制比和各个电阻的匹配。7、简述在心电放大电路中有那些抑制干扰的措施（不限于书本）。8、习题 3.1，3.2，3.4，3.10，3.11，3.12，3.133.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器定义定义:脑电图机是用来测量脑电图机是用来测量脑电信号脑电信号的生物电放大器。的生物电放大器。在人的大脑皮层中存在着频繁的在人的大脑皮层中存在着频繁的电活动电活动，而人正是通过这些电活动，而人正是通过这些电活动 来完成各种生理机能的，用来完成各种生理机能的，用电极电极将这种电位将这种电位随时间变化的波形随时间变化的波形提取提取 出来并加以记录，就可以得到脑电图。出来并加以记录，就可以得到脑电图。通过检测并记录人的脑电图就可以对人的大脑及神经系统疾病通过检测并记录人的脑电图就可以对人的大脑及神经系统疾病进行进行辅助诊断和治疗辅助诊断和治疗，所以很有必要对人的脑电图进行研究，所以很有必要对人的脑电图进行研究.3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器利用脑电图定位病灶和诊断病情，要用利用脑电图定位病灶和诊断病情，要用多对电极多对电极（多（多个导联），根据不同的情况和要求，连接成不同的方个导联），根据不同的情况和要求，连接成不同的方式，式，记录多个波形记录多个波形，这就要求脑电图机有，这就要求脑电图机有多个放大器多个放大器和记录器和记录器，一般有，一般有8导、导、16导、导、64导导128导导。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.1 基本脑电基本脑电脑电波脑电波检测部位检测部位频率频率振幅振幅特点特点整个大脑皮层整个大脑皮层（枕部和顶枕部（枕部和顶枕部最明显）最明显）813HZ20100V在清醒在清醒安静安静闭眼时出闭眼时出现现额叶额叶,顶叶顶叶1430HZ520V它的出现意味着大脑比它的出现意味着大脑比较兴奋较兴奋枕叶枕叶,顶叶顶叶47HZ100150V在困倦或情绪不好时在困倦或情绪不好时,中枢神经系统处于抑制中枢神经系统处于抑制状态时所记录的波形状态时所记录的波形0.53HZ20200V在睡眠在睡眠,深度麻醉深度麻醉,缺氧缺氧或大脑有器质性病变时或大脑有器质性病变时出现出现现代脑电图学中，根据频率与振幅的不同将脑电波分为：3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.1 基本脑电基本脑电（1）脑电图脑电图的特征的特征1）脑电图虽然不是正弦波，但可以作为一种以正弦波为主波的图形来分析。）脑电图虽然不是正弦波，但可以作为一种以正弦波为主波的图形来分析。所以脑电图也可以用所以脑电图也可以用周期周期、振幅振幅、相位相位等参数来描述。等参数来描述。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器周期、振幅、相位是脑电图的基本特征。周期、振幅、相位是脑电图的基本特征。周期周期：指由一个波底到下一个波底的时间间距或由一个波顶到下一个波顶：指由一个波底到下一个波底的时间间距或由一个波顶到下一个波顶 的时间间距在基线上的投影。的时间间距在基线上的投影。通常将单位时间内出现的正弦波波数（频率）的倒数称为平均周期通常将单位时间内出现的正弦波波数（频率）的倒数称为平均周期。振幅振幅:从波顶划一直线使其垂直于基线，由这条直线与前后两个波底连线的从波顶划一直线使其垂直于基线，由这条直线与前后两个波底连线的 交点到波顶的距离称为脑电图的平均振幅。交点到波顶的距离称为脑电图的平均振幅。相位相位：有正相，负相之分，以基线为准，波顶朝上者为负相波，：有正相，负相之分，以基线为准，波顶朝上者为负相波，波顶朝下者为正相波。波顶朝下者为正相波。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.1 基本脑电基本脑电（1）脑电图脑电图的特征的特征2）脑电图波形随生理情况的变化而变化：）脑电图波形随生理情况的变化而变化：当脑电图由高振幅的慢波变为低当脑电图由高振幅的慢波变为低 振幅的快波时，兴奋过程加强；反之当低振幅的快波转化为高振幅的慢振幅的快波时，兴奋过程加强；反之当低振幅的快波转化为高振幅的慢 波时，波时，则意味着大脑处于抑制过程。则意味着大脑处于抑制过程。3）脑电图波形在临床诊断上具有重要价值）脑电图波形在临床诊断上具有重要价值。（2）脑电图检查脑电图检查目的目的3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.2 脑电图导联脑电图导联为了区分电极和两大脑半球的关系，通常右侧用偶数，左侧用奇数.从鼻根至枕骨粗隆连一正中矢状线，再从两瞳孔向上、向后与正中矢状线等距的平行线顺延至枕骨粗隆称左右瞳枕线.枕极枕极顶极顶极中央极中央极额级额级额前级额前级其余空间：其余空间：颞级（前、中、后）颞级（前、中、后）3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.2 脑电图导联脑电图导联1、左右枕极（左右枕极（9，10）：从枕骨粗隆向上约：从枕骨粗隆向上约2cm，左右旁开左右旁开3cm与左右瞳枕线相交处。与左右瞳枕线相交处。2、左右额前极（左右额前极（1，2）：沿瞳枕线入发际约：沿瞳枕线入发际约1cm处。处。3、左右中央极（左右中央极（5，6）：左右外耳道连线与左右瞳枕：左右外耳道连线与左右瞳枕 线相交处。线相交处。4、左右额极（左右额极（3，4）：左右额前极与中央极的中点处。：左右额前极与中央极的中点处。5、左右顶极（左右顶极（7，8）：左右中央极与枕极之中点处。：左右中央极与枕极之中点处。6、左右颞中极（左右颞中极（11，12）：左右中央极与外耳道之中：左右中央极与外耳道之中 点处。点处。7、左右颞前极（左右颞前极（13，14）：左右瞳孔与外耳道中点处。：左右瞳孔与外耳道中点处。8、左右颞后极（左右颞后极（15，16）：左右乳突上发际内约：左右乳突上发际内约 1cm处。处。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.3 脑电图机脑电图机前置放大器前置放大器缓冲、威尔逊网络，导联选择电路缓冲、威尔逊网络，导联选择电路导联显示电路、定标电路导联显示电路、定标电路50HZ50HZ干扰抑制干扰抑制功率放大功率放大位置反馈放大器位置反馈放大器位置反馈记录器位置反馈记录器驱动记录笔驱动记录笔描绘脑电图描绘脑电图电源电源(交直流供电交直流供电)整流、滤波、稳压整流、滤波、稳压充电电路、充电指示电路、电池能量指示电路、充电电路、充电指示电路、电池能量指示电路、DC-DCDC-DC变换变换增益调节增益调节脑电：10150分布广小电极数量多多通道放大多通道记录器3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.3 脑电图机脑电图机与心电图不同的性能要求与心电图不同的性能要求脑电信号的幅值范围为10150V，比标准心电信号小两个数量级。相应的电路要求:l要求的放大增益要高的多（约100DB左右）;l要求脑电放大器有更高的共模抑制比（约为10000：1）;l对电源的波纹系数有更高的要求(更高的信噪比）;l对电极有严格的要求(提高极化电压的稳定性)；l脑电电极比心电电极小的多,具有较高的信号源阻抗，要求放大器有更高的输入阻抗,大于10M；l导联数较多,并且要求进行同步记录，要求有良好的信号屏蔽，并且采用中间接线盒(输入盒)。它的主要单元脑电放大器的它的主要单元脑电放大器的工作原理工作原理与心电放大器基本相同与心电放大器基本相同.3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.3 脑电图机脑电图机常用的电极连接形式有三种：常用的电极连接形式有三种：1.单极导联法单极导联法 ：将：将活动电极置于头皮上活动电极置于头皮上，参考电极置于耳垂。参考电极置于耳垂。（1）一侧耳垂无关电极与同侧头皮活动电极连接。这种接法有两种。）一侧耳垂无关电极与同侧头皮活动电极连接。这种接法有两种。（2）左右两侧耳垂的电极连接在一起作为无关电极使用）左右两侧耳垂的电极连接在一起作为无关电极使用(也可接地），也可接地），再与各活动电极（每次只能取一种）相连。再与各活动电极（每次只能取一种）相连。有多种接法，主要取有多种接法，主要取 决于活动电极安放的位置。决于活动电极安放的位置。（3）一侧耳垂无关电极与另一侧头皮活动电极连接。也有两种接法。）一侧耳垂无关电极与另一侧头皮活动电极连接。也有两种接法。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.3 脑电图机脑电图机单极导联法的优点优点：能记录活动电极下脑电位变化的绝对值，：能记录活动电极下脑电位变化的绝对值，其波幅较高且较稳定，异常波常较局限，其波幅较高且较稳定，异常波常较局限，有利于病灶的定位。有利于病灶的定位。单极导联法的缺点缺点：参考电极（无关电极）不能保持：参考电极（无关电极）不能保持0电位，电位，易混进其他生物电干扰。易混进其他生物电干扰。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.3 脑电图机脑电图机常用的电极连接形式有三种：常用的电极连接形式有三种：2.平均导联法平均导联法 ：将：将活动电极置于头皮上活动电极置于头皮上，参考电极置于平均参考点。参考电极置于平均参考点。3.双极导联法双极导联法 ：将：将两个活动电极置于头皮上两个活动电极置于头皮上，不使用参考电。不使用参考电。双极导联法的优点优点：记录下来的是两个电极部位脑电变化的差值，：记录下来的是两个电极部位脑电变化的差值，因此可以大大减少干扰，并可排除无关电极因此可以大大减少干扰，并可排除无关电极 引起的误差引起的误差。双极导联法的缺点缺点：如果两活动电极的距离在：如果两活动电极的距离在3cm以内时，来自较以内时，来自较 大范围（距离大于大范围（距离大于3cm）的脑电位被两个活动）的脑电位被两个活动 电极同时记录下来，结果电位差值互相抵消，电极同时记录下来，结果电位差值互相抵消，记录的波幅较低，也不恒定，所以要求两电极记录的波幅较低，也不恒定，所以要求两电极 的距离应在的距离应在3-6cm以上。以上。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.4 脑电的诱发电位脑电的诱发电位诱发电位：指神经中枢系统在诱发电位：指神经中枢系统在感受外在或内在刺激过程中感受外在或内在刺激过程中产生的生物电活动，产生的生物电活动，是代表中枢神经系统在特定功能状态下的生物电活动的变化。是代表中枢神经系统在特定功能状态下的生物电活动的变化。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.4 脑电的诱发电位脑电的诱发电位定义定义意义意义非特异性诱发电非特异性诱发电位位给予不同刺激时产生的给予不同刺激时产生的反应相同反应相同.该电位幅度比该电位幅度比较高较高.没有任何特定意义没有任何特定意义,在临在临床诊断中不具有诊断价床诊断中不具有诊断价值值.特异性诱发电位特异性诱发电位给予刺激后经过一定的给予刺激后经过一定的潜伏期，在脑的特定区潜伏期，在脑的特定区域出现的电位反应与刺域出现的电位反应与刺激信号之间有严格的时激信号之间有严格的时间关系间关系.电位幅值较小电位幅值较小,完全淹没在自发脑电信完全淹没在自发脑电信号中号中.电位的形成与特定的刺电位的形成与特定的刺激之间有严格的对应关激之间有严格的对应关系系,可以反映神经系统的可以反映神经系统的功能与病变功能与病变,在临床上具在临床上具有诊断价值有诊断价值.3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.4 脑电的诱发电位脑电的诱发电位通常我们将特异性诱发电位简称诱发电位（通常我们将特异性诱发电位简称诱发电位（EP）。）。目前临床上常用的诱发电位有：目前临床上常用的诱发电位有：模式翻转视觉诱发电位（模式翻转视觉诱发电位（PR-VEP），脑干听觉诱发电位（），脑干听觉诱发电位（BAEP），短潜伏期体感诱发电），短潜伏期体感诱发电位（位（SLSEP）。视觉诱发电位：向视网膜给予视觉刺激时，在两侧后头部所记录到的由视觉诱发电位：向视网膜给予视觉刺激时，在两侧后头部所记录到的由 视觉通路产生的电位变化。视觉通路产生的电位变化。听觉诱发电位：给予声音刺激，从头皮上记录到的由听觉通路产生的听觉诱发电位：给予声音刺激，从头皮上记录到的由听觉通路产生的电位变化。电位变化。体感诱发电位：躯体感觉系统在受外界某一刺激后的一种生物电活动。体感诱发电位：躯体感觉系统在受外界某一刺激后的一种生物电活动。它能反映出躯体感觉传导通路神经结构的功能。它能反映出躯体感觉传导通路神经结构的功能。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.5 事件相关电位事件相关电位事件相关电位（事件相关电位（ERP）的测量方法：）的测量方法：视觉诱发电位（视觉诱发电位（VEP）由光刺激引起；由光刺激引起；听觉诱发电位（听觉诱发电位（AEP）由声刺激引起；由声刺激引起；体感诱发电位（体感诱发电位（SEP）由躯体感觉刺激引起。由躯体感觉刺激引起。3.4 脑电图测量及仪器脑电图测量及仪器3.4.6 脑地形图脑地形图定量脑电图定量脑电图：利用计算机对各个放大通路的信号进行阅读，根据不同信号：利用计算机对各个放大通路的信号进行阅读，根据不同信号 的频率进行分类，并按出现的时间及波幅的总和之比求出均的频率进行分类，并按出现的时间及波幅的总和之比求出均 值，从而直接对各类关系进行计算，同时把所求得的数值以值，从而直接对各类关系进行计算，同时把所求得的数值以 不同的颜色加以显示，以此为基础向临床诊断提供新的参数。不同的颜色加以显示，以此为基础向临床诊断提供新的参数。定量脑电图定量脑电图优点优点：更加准确、