醫(yī)療儀器原理第二章生理信號(hào)檢測(cè)儀器2腦電圖機(jī)精講課件

1、第二章 生理信號(hào)檢測(cè)儀器1 心電圖機(jī) 腦電圖機(jī) 血壓計(jì) 監(jiān)護(hù)儀器 2腦電圖機(jī)3(Electroencephalograph) EEG分線盒臺(tái)車(chē)主機(jī)放大器腦電波檢測(cè)的發(fā)展歷史自1875 年，英國(guó)利物浦的生理學(xué)教授Richard Carton 經(jīng)由動(dòng)物大腦皮質(zhì)記錄到與呼吸或心跳無(wú)關(guān)的腦電波，當(dāng)時(shí)他的實(shí)驗(yàn)是以兔子、貓和猴子為研究對(duì)象。此電波與呼吸或心跳無(wú)關(guān)，是一種腦部的生理變化，隨著動(dòng)物受麻醉或缺氧而破壞，且動(dòng)物在死亡后消失。50多年后，直至1929 年德國(guó)精神科醫(yī)師漢斯伯格（Hans Berger）在人類(lèi)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(dòng)而命名為腦電波圖（Electroenceph

2、alogram, EEG,俗稱(chēng)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(hào)的分類(lèi)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(gè)頻率成分，一般劃分為四個(gè)波段節(jié)律類(lèi)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(dòng)） 腦電圖的波形隨生理情況的變化而變化，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)腦電圖由高振幅的慢波變?yōu)榈驼穹目觳〞r(shí)，興奮過(guò)程加強(qiáng)；反過(guò)來(lái)講，當(dāng)?shù)驼穹觳ㄞD(zhuǎn)化為高振幅的慢波時(shí)，則意味著抑制過(guò)程進(jìn)一步發(fā)展。人在入睡過(guò)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(guó)際10/20系統(tǒng)電極放置法腦電圖的導(dǎo)聯(lián)類(lèi)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(lèi)：?jiǎn)螛O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(gè)電極各通過(guò)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(dòng) （2）腦電圖 用電極提取到的自發(fā)腦電活動(dòng)并加以記錄 17腦功能分區(qū)2、誘發(fā)腦電定義:對(duì)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?chē)窠?jīng)系統(tǒng))相應(yīng)部位檢出的與刺激有 鎖時(shí)關(guān)系的電位變化。 特點(diǎn)： 1）刺激條件：光、聲和電刺激 2）時(shí)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(jué)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(duì)發(fā)生源有調(diào)節(jié)作用的其它神經(jīng)通路受損19分類(lèi)：（ 根據(jù)腦電和刺激之間的時(shí)間關(guān)系） （1）非特異性誘發(fā)電位 給予不同刺激時(shí)，產(chǎn)生相同的反應(yīng)，不具備臨床診斷價(jià) 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(guò)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(hào)間有嚴(yán)格的時(shí)間關(guān) 系，幅值小，淹沒(méi)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(jiǎn)稱(chēng)為誘發(fā)電位（狹義）20特異性誘發(fā)電位的分類(lèi)： （一）外源性的與感覺(jué)或運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)

6、的刺激相關(guān)電位(SRP) 1.視覺(jué)誘發(fā)電位 2.聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位（腦干聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)、耳蝸聽(tīng)覺(jué)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(duì)某客體進(jìn)行認(rèn)知加工（如注意、記憶、思維）時(shí)，通過(guò)平均疊加從顱表面記錄到的大腦電位稱(chēng)為事件相關(guān)電位。它反映認(rèn)知過(guò)程中大腦的神經(jīng)電生理改變，有稱(chēng)為“認(rèn)知電位”。21 視覺(jué)誘發(fā)電位 （VEP）用光或圖形刺激視網(wǎng)膜后，通過(guò)視路傳遞，在枕葉視皮質(zhì)層誘發(fā)出的電活動(dòng)。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(duì)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(duì)比敏感度、色覺(jué)等視功能的客觀評(píng)定VEP的臨床應(yīng)用 視覺(jué)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(pán)格翻轉(zhuǎn)模式閉一只眼（全屏、半屏、1/4屏 ）25聽(tīng)覺(jué)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(shí)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(lèi)型 1、基本電路 原理、電路結(jié)構(gòu)與心電圖機(jī)類(lèi)似 特殊性 由于腦電幅值低（uV），比心電信號(hào)小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，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(jí)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(cè)量裝置（20k） 272、輔助儀器 （1）光刺激器 光刺激的類(lèi)型：a. 周期性閃光信號(hào)的刺激 b. 黑白相間的方格圖案模式刺激（棋盤(pán)翻轉(zhuǎn)）水平、垂直同步及消隱脈

9、沖信號(hào)混合電路時(shí)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(pán)（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：?jiǎn)晤l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(hào)咔嗒聲刺激器結(jié)構(gòu)原理圖30腦電圖機(jī)的類(lèi)型 （1）熱筆描記式腦電圖機(jī) 應(yīng)用最廣泛，但無(wú)自動(dòng)分析功能 （2）無(wú)紙腦電圖機(jī) 相對(duì)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(jì)算機(jī)對(duì)EEG信號(hào)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(lèi)似于二維CT平面,如腦電信號(hào)功率譜強(qiáng)度） 31 （4）腦電監(jiān)護(hù)儀 實(shí)時(shí)，連續(xù)顯示腦電活動(dòng)，還具備存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)管理，報(bào)警等功能 （5）腦電“Holter”（監(jiān)護(hù)儀的一種） 動(dòng)態(tài)腦電長(zhǎng)時(shí)間記錄，可存儲(chǔ)24h腦電信號(hào)的能力 （6）腦電分析儀 長(zhǎng)時(shí)間記錄腦電信號(hào)，并對(duì)腦電信號(hào)給出全面的時(shí)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(guò)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(gè)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(cè)量裝置。 2. 導(dǎo)聯(lián)選擇器通常是一個(gè)節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)陣列，來(lái)自CPU的指令接通一組節(jié)點(diǎn)即可把相應(yīng)的來(lái)自電極的生物電信號(hào)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(jí)放大器組成放大電路，另外還包括時(shí)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(pán)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(lèi)插值計(jì)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(cè)量極微弱的腦磁信號(hào))，高時(shí)間分辨率(能實(shí)時(shí)性測(cè)量功能神經(jīng)活動(dòng))，高空間分辨率(能作功能區(qū)或病灶定位)，而且完全無(wú)侵損性。腦磁圖MEG測(cè)量的是體內(nèi)神經(jīng)電流源引發(fā)的瞬間磁場(chǎng)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，MEG測(cè)量的是與細(xì)胞內(nèi)電流(int racellularcurrents)相關(guān)的磁場(chǎng)分布，磁信號(hào)可毫無(wú)衰減地穿透腦組織和顱骨，