第二章生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的基礎(chǔ)理論-電磁學(xué)

生物電磁學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的理論基礎(chǔ)生物電磁學(xué)是研究生物體電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象以及生物電磁的應(yīng)用的一門學(xué)科。生物電磁學(xué)是建立在膜生物物理學(xué)基礎(chǔ)之上的側(cè)重于從宏觀角度研究生物電現(xiàn)象和生物磁現(xiàn)象?，F(xiàn)代生物電磁學(xué)在很多方面都已深入到細(xì)胞級(jí)甚至是分子級(jí)的研究水平。生命的火花生物電磁學(xué)的定義生物電磁學(xué)的研究范圍外界電磁波（場(chǎng)）與生物體的相互作用主要包括生物組織的介電特性、各層次的生物學(xué)效應(yīng)及其作用機(jī)理、生物電磁劑量容許暴露限值、生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及用于生物和醫(yī)療的輻射系統(tǒng)等。Bioelectromagnetics生物體自身產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象主要包括電磁現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理，電磁信號(hào)的測(cè)量、處理和應(yīng)用等。Bioelectromagnetism

生物電磁現(xiàn)象生物電現(xiàn)象生物電的生理基礎(chǔ)心電腦電肌電其它生物電生物磁場(chǎng)現(xiàn)象生物電生物電現(xiàn)象是“生命的火花”。一旦生命活動(dòng)停止，電現(xiàn)象也就消失了。正常的生物電活動(dòng)是生物和人體保持生命功能必不可少的條件。若由于機(jī)體內(nèi)部或外界原因造成生物電活動(dòng)障礙，如神經(jīng)中毒、心電傳導(dǎo)阻滯等，會(huì)引起疾病甚至死亡。生物電的主要基礎(chǔ)是細(xì)胞膜內(nèi)外有電位差，即膜電位。生物電現(xiàn)象是生物系統(tǒng)內(nèi)一種普遍的共有現(xiàn)象。生物電的測(cè)量宏觀測(cè)量，如腦電、心電和肌電等。微觀測(cè)量，利用微電極技術(shù)測(cè)量到單個(gè)細(xì)胞的電活動(dòng)。生物電的發(fā)現(xiàn)人類很早就發(fā)現(xiàn)了生物體的電現(xiàn)象。早在公元前300多年前，古希臘人亞里士多德記載了地中海電鰩有強(qiáng)烈的“震擊”作用。以后的資料陸續(xù)記載了非洲尼羅河內(nèi)的電鯰和美洲的電鰻等都具有發(fā)電器官。早在公元一世紀(jì)，古羅馬的醫(yī)生就曾用電鰻的放電來(lái)治療痛風(fēng)。人類關(guān)于生物電現(xiàn)象的系統(tǒng)研究，就起源于伽伐尼與伏特的有益爭(zhēng)論。1678年荷蘭生物學(xué)家斯威莫爾登用蛙的肌肉做實(shí)驗(yàn)，他把肌肉放在玻璃管內(nèi)，用一根銀絲和一根銅棒去觸及肌肉，可引起肌肉的收縮活動(dòng)。從科學(xué)發(fā)展史可知，對(duì)生物體內(nèi)電現(xiàn)象的深入研究，開始于意大利的醫(yī)生、生理學(xué)家伽伐尼與同時(shí)代的物理學(xué)家伏特間的一場(chǎng)著名爭(zhēng)論。伽伐尼于1791年發(fā)表了《肌肉運(yùn)動(dòng)中的電效應(yīng)》，提出：①一塊蛙的神經(jīng)-肌肉標(biāo)本，即使放在離放電的靜電區(qū)很遠(yuǎn)的地方，當(dāng)觀察者觸及它時(shí)，也會(huì)發(fā)生收縮。②在雷電時(shí)刻豎立一條長(zhǎng)的導(dǎo)線，那么大氣的電荷也可用來(lái)刺激蛙腿。③當(dāng)將蛙腿用銅鉤掛在鐵欄桿上時(shí)，即使沒(méi)有雷電，也會(huì)產(chǎn)生收縮。伽伐尼將這些現(xiàn)象發(fā)生的原因歸之于標(biāo)本中帶有動(dòng)物電。他認(rèn)為，神經(jīng)與肌肉帶有相反的電荷，而金屬導(dǎo)體的作用僅是把神經(jīng)與肌肉之間的通路接通而已。伏特認(rèn)為，伽伐尼實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的所有能使蛙肌肉收縮的實(shí)驗(yàn)都是由于雙金屬電流所引起的。他認(rèn)為只要具備三件東西，即兩種不同的金屬以及完成電路的導(dǎo)體就能產(chǎn)生電流。由于伽伐尼連接標(biāo)本所用的金屬性質(zhì)不同就可以產(chǎn)生電位差，而神經(jīng)肌肉上的組織液體是含有電解質(zhì)的。因此，用金屬與組織液接觸時(shí)就產(chǎn)生了電流，蛙肌肉只充當(dāng)了電路的導(dǎo)體。伏特認(rèn)為伽伐尼實(shí)驗(yàn)中所發(fā)生的現(xiàn)象，是外加電流刺激了肌肉標(biāo)本，才引起肌肉收縮。伏特和伽伐尼的爭(zhēng)論促使他們各自的派別進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，以此驗(yàn)證自己論點(diǎn)的正確。伏特采用一組銅板和一組鋅板，中間用鹽水浸過(guò)的呢絨隔開，由于不同金屬與電解質(zhì)相接觸，產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，制造出了世界上第一個(gè)直流電電池——伏特電池，這也是科學(xué)史上的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。伽伐尼為了驗(yàn)證自己的觀點(diǎn)，舍去金屬作為通路，他發(fā)現(xiàn)，在無(wú)金屬參與的情況下，神經(jīng)肌肉標(biāo)本上的肌肉仍可發(fā)生收縮現(xiàn)象，這就有力地證明了生物電的存在。生物電特性蛋白質(zhì)——構(gòu)成成分氨基酸在水中離解成離子基團(tuán)或電偶極子DNA——堿基和磷酸酯存在離子基團(tuán)和電偶極子生物水——電偶極子組織液——無(wú)機(jī)離子K+Na+Ca2+Cl-

等體內(nèi)電荷形式：離子、離子基團(tuán)、電偶極子氨基酸靠肽鍵聯(lián)結(jié)聚合成多肽鏈原子中心不重合使肽鍵呈現(xiàn)極性一、蛋白質(zhì)和DNA的偶極矩1、蛋白質(zhì)的偶極矩

（電磁作用靶點(diǎn)）帶電原子的相互作用維持空間構(gòu)型二、生物水的電特性水分子具有很強(qiáng)的偶極性；能與其它離子或生物大分子之間以氫鍵相聯(lián)系，決定其構(gòu)象和功能平均壽命10－11s2、DNA的偶極矩DNA由核苷酸分子構(gòu)成，核苷酸兩端的基團(tuán)都是極化的，具有一定的電偶極矩。DNA中每一個(gè)堿基都具有一定的電偶極矩.是電磁作用的靶點(diǎn)A-T5.9DC-G6.2D

磷酸頭（親水性）甘油酯尾（疏水）磷脂分子⑴

細(xì)胞膜——脂雙層細(xì)胞膜內(nèi)外存在電位差，稱為膜電位。●人體任何細(xì)微的活動(dòng)，都伴隨著生物電的產(chǎn)生和變化●生物電是以細(xì)胞為單位產(chǎn)生的。細(xì)胞電活動(dòng)基礎(chǔ)（組織液中的帶電離子）細(xì)胞膜與生物電生物電現(xiàn)象的生理基礎(chǔ)流動(dòng)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)：脂雙分子層構(gòu)成生物膜的連續(xù)主體，既具有固體分子排列的有序性，又具有液體的流動(dòng)性，呈液晶態(tài)；球形蛋白質(zhì)分子以各種形式與脂雙分子層相結(jié)合（1972）

細(xì)胞膜的主要化學(xué)成分是脂類、蛋白質(zhì)及糖類，各類型膜的組成成分比例各不相同。細(xì)胞膜通過(guò)控制細(xì)胞內(nèi)的滲透濃度調(diào)節(jié)細(xì)胞體積細(xì)胞膜是高度選擇性的半透膜，氧、二氧化碳和水等分子可以輕易透過(guò)，而其它大分子和離子必須經(jīng)蛋白質(zhì)通道運(yùn)輸。細(xì)胞溶液的等滲、低滲和高滲只取決于那些不能自由跨膜流動(dòng)的微粒。而對(duì)于可自由通過(guò)細(xì)胞膜的微粒最終會(huì)達(dá)到平衡，即細(xì)胞內(nèi)外的濃度相等。哺乳動(dòng)物細(xì)胞胞內(nèi)外離子濃度

胞內(nèi)（mmol/L）胞外（mmol/L）平衡電位（mV）Na+1214565K+1554-95Cl-3.8120-90其它陰離子1550…包括蛋白質(zhì)、帶電荷的氨基酸、硫酸根離子和磷酸根離子等。

細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性導(dǎo)致細(xì)胞膜內(nèi)外存在的帶電離子的不均等分布現(xiàn)象。由此，在細(xì)胞膜內(nèi)外必然存在一定的電位差，即細(xì)胞膜電位差。細(xì)胞膜內(nèi)外離子在特定條件下選擇性通過(guò)膜后，導(dǎo)致細(xì)胞膜內(nèi)外的電勢(shì)梯度的改變。這不僅可以驅(qū)動(dòng)各種運(yùn)輸過(guò)程，而且也是導(dǎo)致細(xì)胞生物電現(xiàn)象的原因。滲透是物質(zhì)穿過(guò)細(xì)胞膜的一種方式滲透是分子從相對(duì)高濃度區(qū)擴(kuò)散到低濃度區(qū)的過(guò)程。是細(xì)胞內(nèi)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。滲透濃度（osmolarity）：溶液中游離微粒的濃度。1Osm表示1L溶液中含有1mol微粒。1mOsm表示1000L溶液中含有1mol微粒。等滲、低滲和高滲溶液等滲溶液：兩種溶液的滲透濃度相等低滲溶液與高滲溶液：

一種溶液的滲透濃度低于另一種溶液，此溶液為低滲溶液；反之為高滲溶液。靜息電位：細(xì)胞在沒(méi)有受到外來(lái)刺激時(shí)，處于靜息狀態(tài)下的細(xì)胞膜內(nèi)外電位差稱為靜息膜電位（restingpotential，RP）。20世紀(jì)30年代烏賊的巨大神經(jīng)纖維（它粗大的軸突直徑可達(dá)1毫米）的電生理實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法：取兩個(gè)微電極，一個(gè)插入神經(jīng)纖維內(nèi)，一個(gè)接到神經(jīng)纖維膜表面，用微伏計(jì)測(cè)出膜內(nèi)外的電位差，即電勢(shì)差。結(jié)果顯示：膜外為正電位，膜內(nèi)為負(fù)電位。膜電位的“+”“-”表示膜內(nèi)電位與膜外電位的相對(duì)關(guān)系。一般將膜外電位定義為零電位。大多數(shù)無(wú)脊椎和脊椎動(dòng)物的神經(jīng)纖維、肌細(xì)胞的膜電位在-50∽-100mV。式中k為玻耳茲曼常數(shù)；Z為離子價(jià)數(shù)。能斯特方程半透膜u靜息電位KCl膜的極化：生理學(xué)將靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)，稱為膜的極化。如膜內(nèi)電位負(fù)值減小，稱為除/去極化（depolarization）。如膜內(nèi)電位負(fù)值增大，稱超極化（hyperpolarization）。膜去極化后，又恢復(fù)到安靜時(shí)的極化狀態(tài)，則稱復(fù)極化（repolarization）。極化反極化去極化復(fù)極化細(xì)胞的動(dòng)作電位●

細(xì)胞受到刺激時(shí)，膜電位發(fā)生突然變化，即動(dòng)作電位。動(dòng)作電位是指各種可興奮細(xì)胞受刺激后，在RP的基礎(chǔ)上，膜內(nèi)外電位發(fā)生的快速倒轉(zhuǎn)和復(fù)原的過(guò)程。在此過(guò)程中，細(xì)胞膜內(nèi)外的極性發(fā)生反轉(zhuǎn)，由內(nèi)負(fù)外正轉(zhuǎn)為內(nèi)正外負(fù)的狀態(tài)。在一個(gè)給定細(xì)胞中，動(dòng)作電位的波形相同。反極化：膜電位發(fā)生反轉(zhuǎn)的部分（0-30mV之間），也稱為超射。負(fù)后電位鋒電位超極化Ap分期（以神經(jīng)細(xì)胞為例）動(dòng)作電位產(chǎn)生與膜對(duì)Na+，K+離子的通透性有關(guān)。在動(dòng)作電位期間，兩種離子的通透性均增高，但程度與時(shí)間并不一致。鈉鉀離子在膜兩側(cè)的流動(dòng)與膜上鈉、鉀離子電壓門控通道的開放與關(guān)閉有關(guān)。動(dòng)作電位形成的離子機(jī)制除極化初期，鈉離子通道立即激活并開放，導(dǎo)致大量鈉離子的內(nèi)流，引起膜兩側(cè)電位減小，極化狀態(tài)的反轉(zhuǎn)。當(dāng)膜電位接近峰值時(shí)，膜內(nèi)外的電勢(shì)差阻止鈉離子的進(jìn)一步擴(kuò)散，達(dá)到新的平衡。鈉離子通道開放的同時(shí)，鉀離子通道也被激活，但其開放速率較慢，鉀離子的外流抵抗了鈉離子的內(nèi)流。隨著鈉離子通道的失活，鈉離子內(nèi)流速度減慢并停止。鉀離子外流超過(guò)鈉離子內(nèi)流，膜電位開始復(fù)極化并恢復(fù)靜息狀態(tài)。鈉鉀離子在膜兩側(cè)的流動(dòng)與膜上鈉、鉀離子電壓門控通道的開放與關(guān)閉有關(guān)在靜息狀態(tài)，兩種通道處于關(guān)閉狀態(tài)。鈉離子通道的激活態(tài)門處于關(guān)閉，失活態(tài)門處于開放，即門控鈉離子通道雖關(guān)閉但有能力開放。無(wú)離子通過(guò)門通道。去極化過(guò)程，鈉離子通道的激活態(tài)門開放，鈉離子的濃度梯度與電壓梯度驅(qū)使鈉離子內(nèi)流，形成正反饋。復(fù)極化過(guò)程，鈉離子通道的失活門與激活態(tài)門一側(cè)受體識(shí)別關(guān)閉了鈉離子通道。同時(shí)鉀離子通道開放，對(duì)K+的通透性增大，于是細(xì)胞內(nèi)的K+便順其濃度梯度向細(xì)胞外擴(kuò)散，導(dǎo)致膜內(nèi)負(fù)電位增大，直至恢復(fù)到靜息時(shí)的數(shù)值。2、動(dòng)作電位的擴(kuò)布在同一細(xì)胞內(nèi)的擴(kuò)布。神經(jīng)細(xì)胞中，動(dòng)作電位的擴(kuò)布沿細(xì)胞膜向外傳導(dǎo)，又稱為神經(jīng)傳導(dǎo)。在不同細(xì)胞間的擴(kuò)布。動(dòng)作電位在兩細(xì)胞間的擴(kuò)布，又稱為傳遞，通過(guò)突觸結(jié)構(gòu)完成。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元神經(jīng)元（神經(jīng)細(xì)胞）結(jié)構(gòu)上大致都可分成胞體（cellbody,orsoma）和神經(jīng)突兩部分。神經(jīng)突又分樹突（Dendrites）和軸突（Axon）兩種。神經(jīng)傳導(dǎo)——同一細(xì)胞內(nèi)的擴(kuò)布。動(dòng)作電位的傳導(dǎo)

動(dòng)作電位的特征之一就是它的可傳導(dǎo)性，即細(xì)胞膜任何一處興奮時(shí)，它所產(chǎn)生的動(dòng)作電位可傳播到整個(gè)細(xì)胞。傳導(dǎo)機(jī)制：局部電流有髓鞘：跳躍式傳導(dǎo)1、生理完整性2、無(wú)衰減：

信號(hào)強(qiáng)度不變。3、絕緣性：

兩條神經(jīng)纖維之間的信號(hào)不會(huì)互相干擾。4、雙向性：

神經(jīng)沖動(dòng)從產(chǎn)生處在向兩個(gè)方向傳導(dǎo)。神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)特點(diǎn)突觸傳遞是動(dòng)作電位由神經(jīng)細(xì)胞間向其他細(xì)胞進(jìn)行信息傳遞的基本方式突觸（synapse）一詞最早由英國(guó)生理學(xué)家Sherrington(1897)提出。此詞由希臘語(yǔ)衍牛而來(lái)．原意為“互握”。定義：神經(jīng)元之間、神經(jīng)元與效應(yīng)細(xì)胞之間相互聯(lián)系和信息傳遞的特化結(jié)構(gòu)稱突觸。經(jīng)典突觸的結(jié)構(gòu)由突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜三部分組成。神經(jīng)傳導(dǎo)——不同細(xì)胞內(nèi)的擴(kuò)布。電突觸：允許離子電流從一個(gè)細(xì)胞直接流入另一個(gè)細(xì)胞。化學(xué)突觸：通過(guò)突觸前神經(jīng)元釋放的化學(xué)遞質(zhì)與突觸后細(xì)胞膜上的特異受體相互作用完成信息傳遞。突觸可分為兩種類型：突觸前膜：離子通道,受體,轉(zhuǎn)運(yùn)體等。突觸前膜內(nèi)各種成分:囊泡,微絲,微管,各種蛋白等。突觸的結(jié)構(gòu)突觸間隙：寬15-30nm，間隙內(nèi)存在糖蛋白和細(xì)絲等物質(zhì)，這些物質(zhì)將前后膜牢固聯(lián)系起來(lái)。突觸后膜：膜受體,離子通道等。

突觸后膜內(nèi)側(cè)含有G-蛋白，第二信使系統(tǒng)，有關(guān)酶等成分。興奮在突觸部位的傳遞過(guò)程動(dòng)作電位到達(dá)突觸前末梢，膜去極化，Ca2+內(nèi)流，含有神經(jīng)遞質(zhì)的囊泡向前膜內(nèi)側(cè)靠近，融合，遞質(zhì)釋放進(jìn)入突觸間隙。神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)擴(kuò)散到達(dá)突觸后膜，與后膜上的受體結(jié)合，產(chǎn)生興奮性突觸后電位(excitatorypost-synapticpotential,EPSP)或抑制性突觸后電位(inhibitorypost-synapticpotential,IPSP)，然后引起突觸后神經(jīng)元的功能狀態(tài)發(fā)生變化，如離子通道的開放或關(guān)閉，蛋白質(zhì)的合成或磷酸化等等；--快速反應(yīng)引起突觸后神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生一系列生物化學(xué)反應(yīng),如G蛋白的激活,cAMP的合成增加等,從而導(dǎo)致突觸后神經(jīng)細(xì)胞的功能狀態(tài)發(fā)生變化.—較慢反應(yīng)興奮在突觸部位的傳遞過(guò)程興奮在突觸部位的傳遞興奮性突觸后電位(EPSP)EPSP:突觸前膜釋放某種遞質(zhì)，提高了突觸后膜對(duì)小離子（包括Na+，K+,Cl-,尤其是Na+）的通透性，引起突觸后膜去極化，出現(xiàn)EPSP。EPSP具有局部反應(yīng)的一般特點(diǎn)：EPSP在傳入沖動(dòng)到達(dá)突觸后神經(jīng)元約0.3-0.5ms之后發(fā)生，它有一個(gè)較快的上升時(shí)相和慢而近指數(shù)的下降時(shí)相（5ms），電位總共持續(xù)約10-20ms。當(dāng)傳入沖動(dòng)增加時(shí)，EPSP的幅度也隨之增大，當(dāng)膜電位達(dá)到閾電位時(shí)爆發(fā)動(dòng)作電位。EPSP是由對(duì)Na+和K+都通透的化學(xué)門控離子通道開放所形成的。抑制性突觸后電位(IPSP)IPSP:突觸前膜釋放某種遞質(zhì)，提高了突觸后膜對(duì)一些離子（K+,Cl-,尤其是Cl-,但不包括Na+）的通透性，引起突觸后膜超極化，出現(xiàn)IPSP。直接作用于離子通道，或通過(guò)跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和第二信使間接影響離子道的活動(dòng)。二、心電哺乳動(dòng)物的心臟活動(dòng)可概括為兩個(gè)過(guò)程：①心房收縮推動(dòng)血液進(jìn)人心室，由房室瓣膜控制血流流動(dòng)方向。②心室收縮推動(dòng)血液進(jìn)人主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈，血液流動(dòng)由半月瓣和肺動(dòng)脈瓣控制。心臟是人體中血液循環(huán)的動(dòng)力源泉，依靠心臟有節(jié)律性的搏動(dòng)，使得血液不斷在體內(nèi)循環(huán)，以維持正常的生命活動(dòng)。心電是指心臟在搏動(dòng)之前，心肌首先興奮，并產(chǎn)生微弱電流，該電流經(jīng)人體組織向各部分傳導(dǎo)。由于身體各部分組織距離心臟距離不同，因此在體表各部位，表現(xiàn)出不同的電位變化的現(xiàn)象。心臟的傳導(dǎo)系統(tǒng)指由一系列特殊心臟細(xì)胞聯(lián)結(jié)組成的傳導(dǎo)系統(tǒng)，這些細(xì)胞組織既有自動(dòng)產(chǎn)生興奮的功能，又有較一般心肌細(xì)胞更快的傳導(dǎo)功能，這樣使興奮有節(jié)律地按一定順序傳播，使心臟保持正常的有節(jié)律的收縮和舒張，以維持血液循環(huán)。心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)包括竇房結(jié)、結(jié)間束、房室結(jié)、房室束（希氏束）和其分支以及分布到心室內(nèi)的浦肯野纖維網(wǎng)。正常心臟興奮的起源點(diǎn)在竇房結(jié)。心臟電活動(dòng)起初在某些點(diǎn)上收縮，然后逐漸整個(gè)心臟收縮。心臟活動(dòng)是相當(dāng)準(zhǔn)確的重復(fù)的電活動(dòng)的集合。心動(dòng)周期：心臟各房室一次收縮和一次舒張構(gòu)成的活動(dòng)周期，起始于心臟竇房結(jié)起搏細(xì)胞產(chǎn)生的電脈沖。是心肌細(xì)胞中各種離子跨膜運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。心肌細(xì)胞的生物電現(xiàn)象合胞體：一處興奮會(huì)迅速引起所有細(xì)胞的收縮。大量線粒體：提供能量。T小管：參與心肌興奮-收縮偶聯(lián)。心肌細(xì)胞纖維短、相鄰細(xì)胞間形成閏盤連接。閏盤之間的縫隙連接組成了細(xì)胞間通訊的高電導(dǎo)通路，使信號(hào)通過(guò)電耦合從一個(gè)細(xì)胞迅速傳遞到另一個(gè)細(xì)胞。工作心肌細(xì)胞的動(dòng)作電位分為0，1，2，3和4五期。0期，又稱為“去極化過(guò)程”。1期，“快速?gòu)?fù)極初期”。2期，“緩慢復(fù)極期”。3期，“快速?gòu)?fù)極末期”?；謴?fù)期4期，“恢復(fù)期”。心肌動(dòng)作電位涉及多種離子通道的活動(dòng)，是這些離子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電位的總效果，主要是鈉離子通道開放的效果。超射之后的平臺(tái)期是心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的一個(gè)特點(diǎn)，主要是由鉀離子攜帶的外向電流與鈣離子形成的內(nèi)向電流形成的。一個(gè)心動(dòng)周期中，由竇房結(jié)產(chǎn)生的興奮，依次傳向心房和心室，這種興奮的產(chǎn)生和傳布時(shí)所伴隨的生物電變化，通過(guò)周圍組織傳到全身，使身體各部位在每一心動(dòng)周期中都發(fā)生有規(guī)律的電變化。用引導(dǎo)電極置于肢體或軀體的一定部位記錄出來(lái)心電變化的波形，即為心電圖(electrocardiogram，ECG)。認(rèn)識(shí)心電圖心電圖的含義：P：表示心房的去極化QRS：表示心室的去極化T：心室的復(fù)極化正常心電活動(dòng)始于竇房結(jié)，興奮心房的同時(shí)經(jīng)結(jié)間束傳導(dǎo)至房室結(jié)（激動(dòng)傳，然后循希氏束-左、右束支-普肯耶纖維順序傳導(dǎo)，最后興奮心室。這種先后有序的電激動(dòng)的傳播，引起一系列電位改變，形成了心電圖上相應(yīng)的波段。P波代表左右兩心房興奮除極過(guò)程所產(chǎn)生的電壓變化。P-R期間代表心房開始除極傳經(jīng)房室結(jié)、希氏束至心室開始除極前的時(shí)間。QRS綜合波代表室間隔與左右兩心室除極過(guò)程產(chǎn)生的電壓變化。ST段代表心室除極后慢慢恢復(fù)極化過(guò)程的電壓變化。T波代表心室肌迅速恢復(fù)極化過(guò)程的電壓變化。U波是在T波后的一個(gè)很小的正向波，代表心肌激動(dòng)的“負(fù)后電位”。ECG記錄和分析方法的研究是生物醫(yī)學(xué)工程人員工作內(nèi)容之一。心臟病人心電圖中各波的波形、幅度、占有時(shí)間以及波形偏轉(zhuǎn)方向等與正常心電圖之間的差異，就是利用心電圖診斷心臟疾病的依據(jù)。隨著臨床心電圖學(xué)的發(fā)展，又出現(xiàn)了心電向量圖、心室晚電位、希氏束電圖、高頻心電圖等方法心電正問(wèn)題與逆問(wèn)題心電正問(wèn)題：是在已知心臟狀態(tài)下，依據(jù)心肌的電生理特性參數(shù)，通過(guò)建立心臟模型和人體軀干模型用仿真的方法來(lái)研究心肌的興奮是如何傳播及如何形成體表電位的。通過(guò)設(shè)置心電仿真模型的模型參數(shù)，可以研究不同心臟生理病理狀態(tài)下的體表電位分布情況。心電逆問(wèn)題：如果能從體表電位逆推出心電仿真模型的模型參數(shù)，那么由這些模型參數(shù)就可確定心臟所處的狀態(tài)。即根據(jù)體表電位的分布、人體的幾何形狀以及軀干容積導(dǎo)體的電特性，通過(guò)數(shù)學(xué)物理方法來(lái)求得心臟電活動(dòng)的定量解。利用心電逆問(wèn)題的解反映出病變心肌的位置、大小及病變程度等定量信息。三、腦電人類大腦神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）數(shù)量達(dá)150億個(gè)。神經(jīng)元像人體中的其他細(xì)胞一樣，具有生物電活動(dòng)。神經(jīng)細(xì)胞的跨膜靜電息電位（或稱膜電位）大約為-70mV，這個(gè)靜息電位可認(rèn)為是由K+外流而形成的。大腦皮層中單個(gè)神經(jīng)元的膜電位通常在頭皮上檢測(cè)不到，在頭皮上檢測(cè)到的電位變化——腦電波是由大腦皮層中無(wú)數(shù)個(gè)神經(jīng)元同步化的電活動(dòng)所形成。大腦皮層具有持續(xù)、廣泛而有節(jié)律的電位變化，這種不受外界刺激的腦電變化稱為自發(fā)腦電位（EEG）。腦的電活動(dòng)可以為直接的或外界的確定性刺激（電、光、聲等刺激）所影響，產(chǎn)生另一種局部化的電位變化稱為誘發(fā)腦電位（EP）。通常從人的頭皮上所引導(dǎo)的誘發(fā)電位幅度較小，在0-10μV，且常被淹沒(méi)在自發(fā)腦電波中而難以觀察。如果把一串相同的刺激做出的反應(yīng)所獲得的誘發(fā)電位加以疊加平均，則所產(chǎn)生的波形叫作平均誘發(fā)電位（AEP）。腦電波腦電圖信號(hào)腦電圖的特點(diǎn)：是一種隨機(jī)性很強(qiáng)的生理信號(hào)，其規(guī)律性不如心電圖明確，通常將腦電圖的振幅和頻率成分作為腦電診斷時(shí)的主要依據(jù)，而頻率成分顯得尤為重要，因?yàn)榇竽X活動(dòng)的程度與腦電圖的平均頻率之間有密切的關(guān)系。自發(fā)腦電活動(dòng)通常以一種占優(yōu)勢(shì)的頻率為其標(biāo)志。自發(fā)腦電信號(hào)較弱，在正常情況下，從波峰到波谷（幅值）為10-100μV，其頻率范圍為1~50Hz，波形因不同的腦部位置而異，并與覺(jué)醒和睡眠的水平有關(guān)，且存在很大的個(gè)體差異，也就是說(shuō)腦電波在不同的正常人中也存在著不同的表現(xiàn)。腦電圖：將電極放置在顱外頭皮表面所記錄到的自發(fā)腦電活動(dòng)稱為腦電圖。在國(guó)際上，一般將正常腦電活動(dòng)相關(guān)的腦電波頻率范圍劃分成五種類型，頻率由高到低依次為γ波、β波、α波、θ波、δ波。α波通常在覺(jué)醒、安靜和閉眼時(shí)出現(xiàn)在枕葉。即腦在休息（但未入睡）時(shí)出現(xiàn)α波，睜眼或人睡時(shí)，α波消失。α波存在很大的個(gè)體差異，約有10%的正常人記錄不到典型的α波。β波具有較高的頻率，常見于緊張的精神活動(dòng)期間。θ波主要見于兒童和成人淺睡時(shí)，出現(xiàn)在頂部和顳部。δ波出現(xiàn)于成人深睡時(shí)，以及早產(chǎn)嬰兒和幼兒。成人極度疲勞和麻醉時(shí)也出現(xiàn)δ波。γ波是由注意或感覺(jué)刺激引起的一種低幅高頻波。腦電波由高振幅慢波轉(zhuǎn)變?yōu)榈驼穹觳〞r(shí)，表示皮質(zhì)的興奮活動(dòng)增強(qiáng)，為去同步化。反之，為同步化。β波是新皮質(zhì)處于興奮狀態(tài)下的主要腦電活動(dòng)；α波是皮質(zhì)處于安靜狀態(tài)下的主要表現(xiàn)。兒童腦電頻率比成人慢，清醒時(shí)可常見θ波，10歲才開始出現(xiàn)α波。嬰兒腦電波更慢，常見δ波。腦電圖波可以因大腦皮層和腦干病理所改變。例如皮層中電活動(dòng)的消失或阻尼可能是由于腫瘤壓迫在神經(jīng)元上并使其損傷，也可能是由于循環(huán)障礙引起缺氧，出血或栓塞。腦電圖的波形也受影響意識(shí)水平的腦干中的病理過(guò)程所影響。腦電圖是診斷某些精神疾患的重要依據(jù)。例如在臨床上可檢查疑似癲癇和腦腫瘤病人，還可以用于測(cè)定意識(shí)水平和確定大腦的死亡。電極在頭皮上安放的方法通常采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)10/20電極位置系統(tǒng)。和心電圖相同，腦電圖的電極連接可采用單極或雙極導(dǎo)聯(lián)方式。腦電圖的記錄方法單極導(dǎo)聯(lián)雙極導(dǎo)聯(lián)誘發(fā)腦電位（EP）：是感覺(jué)傳入系統(tǒng)受到刺激時(shí)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)引起的電位變化。廣義上說(shuō)，用其他刺激方法引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的電位變化也可稱為誘發(fā)電位。當(dāng)感覺(jué)傳入系統(tǒng)受刺激時(shí)，在皮質(zhì)某一局限區(qū)域引出的電位變化稱為皮質(zhì)誘發(fā)電位，常出現(xiàn)在自反腦電波背景之上。一般由主反應(yīng)、次反應(yīng)和后發(fā)放三部分組成。主反應(yīng)：1-12ms，先正后負(fù)的雙相變化，是皮質(zhì)大椎體細(xì)胞電活動(dòng)的總和反應(yīng)。次反應(yīng)：跟隨主反應(yīng)之后的擴(kuò)散性續(xù)發(fā)反應(yīng)。后發(fā)放：是主次反應(yīng)之后的一系列正向周期性電變化。誘發(fā)腦電位的研究采用誘發(fā)電位研究感覺(jué)系統(tǒng)投射部位及大腦皮層功能有重要作用。誘發(fā)電位可在腦皮層和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的其他部位（如丘腦、中腦等）引出。可從一個(gè)角度闡明中樞神經(jīng)系統(tǒng)各部分之間、大腦皮層各部分以及皮層下不同細(xì)胞成分相互作用的機(jī)制。人的精神狀態(tài)對(duì)腦電活動(dòng)有極大影響，因此，腦電圖對(duì)高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)特別是心理活動(dòng)具有重要意義，這對(duì)于模擬大腦功能及認(rèn)知研究、人工智能研究等都具有非常重要的意義。肌電人體骨骼肌600-700塊。整個(gè)肌肉系統(tǒng)重量占人體總重量的40%。每塊肌肉都有許多肌細(xì)胞（肌纖維）借結(jié)締組織連接在一起，兩端和肌腱相連，加上供應(yīng)它們的神經(jīng)、血管和淋巴管共同形成。每塊肌肉附著在骨骼及其他結(jié)締組織上，在神經(jīng)系統(tǒng)的管理下，成為一個(gè)具有執(zhí)行一定運(yùn)動(dòng)機(jī)能的機(jī)械效應(yīng)系統(tǒng)。

每塊骨骼肌都由肌腹和肌腱兩部分構(gòu)成，肌腹主要由肌纖維構(gòu)成，柔軟而有收縮能力。肌腱由致密結(jié)締組織構(gòu)成，強(qiáng)韌而無(wú)收縮能力，位于肌腹的兩端。肌腹以肌腱附著于長(zhǎng)骨。骨骼肌的結(jié)構(gòu)特征：肌鞘膜肌束肌束膜肌纖維（細(xì)胞）肌纖維膜骨骼肌纖維是長(zhǎng)圓柱狀細(xì)胞，表面由肌膜包圍，其長(zhǎng)度一般約為3～40mm，直徑約為10～100μm。許多肌纖維排列成束，構(gòu)成肌束。肌肉則由許多聚集在一起的肌束構(gòu)成。肌肉的特性收縮性：肌肉縮短的能力。興奮性：肌肉接受和響應(yīng)刺激的能力。展長(zhǎng)性：肌肉拉伸的能力彈性：肌肉拉伸或收縮之后恢復(fù)原狀的能力。

興奮與收縮是骨骼肌最基本的機(jī)能，也是肌電圖形成的基礎(chǔ)。肌肉的基本機(jī)能是將生物化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械位能或動(dòng)能。這種轉(zhuǎn)變是靠骨骼肌所具有的生理特性——收縮性實(shí)現(xiàn)的。人體的每一塊骨骼肌都受一定的神經(jīng)支配。當(dāng)來(lái)自中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)沖動(dòng)，由分布于肌肉中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢通過(guò)運(yùn)動(dòng)終板傳遞給所支配的肌纖維并引起肌纖維興奮時(shí)，肌纖維的機(jī)械狀態(tài)即發(fā)生變化。肌纖維在刺激作用下所發(fā)生的這種機(jī)械狀態(tài)的變化稱為肌肉收縮。肌肉收縮機(jī)理運(yùn)動(dòng)神經(jīng)纖維到達(dá)肌肉時(shí)，不斷分支，每一分支支配一條肌纖維。神經(jīng)纖維末梢失去髓鞘嵌入到特化的肌細(xì)胞上，形成運(yùn)動(dòng)終板。骨骼肌的活動(dòng)由運(yùn)動(dòng)神經(jīng)直接控制。AP傳導(dǎo)至末梢突觸前膜Ca2+內(nèi)流囊泡釋放乙酰膽堿（Ach）Ach擴(kuò)散與后膜（終板）受體結(jié)合AchE水解AchNa+內(nèi)流,K+外流，膜去極化終板電位疊加動(dòng)作電位整個(gè)肌細(xì)胞正常情況下，一次神經(jīng)沖動(dòng)釋放的Ach大約在1—2ms內(nèi)被破壞，因此：一個(gè)神經(jīng)AP一個(gè)肌細(xì)胞AP一個(gè)收縮肌肉收縮的全過(guò)程中樞指令（反饋）運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳出（神經(jīng)AP）神經(jīng)肌肉興奮傳遞（肌肉AP）興奮收縮耦聯(lián)（三聯(lián)管，Ca2+）肌肉收縮（肌絲滑行）肌電圖是不同機(jī)能狀態(tài)下骨骼肌電位變化的記錄，這種電位變化與肌肉的結(jié)構(gòu)、收縮時(shí)的化學(xué)變化有關(guān)。在肌細(xì)胞中存在4種不同的生物電位：靜息電位（RP）、動(dòng)作電位（AP）、終板電位（EPP）和損傷電位（IP）。肌電圖能直接反映肌肉活動(dòng)的機(jī)能狀態(tài)，有助于了解各部分肌肉在完成某一動(dòng)作中所表現(xiàn)的作用。引導(dǎo)肌電信號(hào)的電極分類針狀電極有單極同心針電極、雙極同心針電極、多導(dǎo)同心針電極、單極針電極等，由鉑金絲作為材料，經(jīng)消毒后插入被檢肌肉內(nèi)引導(dǎo)肌電信號(hào)。運(yùn)動(dòng)單位電位的分析必須依賴于針狀電極。表面電極一般是用銀或不銹鋼板制成厚0.2~0.5mm，直徑8mm，放在皮膚表面的引導(dǎo)電極，用來(lái)引導(dǎo)電極下局部肌肉的電活動(dòng)，是一種無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法，適用于引導(dǎo)誘發(fā)電位或運(yùn)動(dòng)時(shí)肌電的變化，它引導(dǎo)出的肌電為多條肌纖維的綜合電位，因此不能作運(yùn)動(dòng)單元電位的分析。電靜息：正常骨骼肌處于松弛狀態(tài)，肌纖維無(wú)動(dòng)作電位出現(xiàn)，一根直線。插入電位：在電靜息條件下，插入及移動(dòng)電極瞬間，電極針尖機(jī)械刺激誘發(fā)的動(dòng)作電位。單個(gè)運(yùn)動(dòng)單位電位：正常肌肉輕度收縮出現(xiàn)的分開的單個(gè)運(yùn)動(dòng)單位電位，肌纖維的綜合電位或亞單位的綜合電位。多個(gè)運(yùn)動(dòng)單位電位：骨骼肌輕度、中度或用最大力收縮時(shí)，多個(gè)運(yùn)動(dòng)單位持續(xù)活動(dòng)，出現(xiàn)混合相干電位。肌電圖的檢查——正常肌電圖肌電圖的檢查——異常肌電圖安靜狀態(tài)異常肌電圖纖顫電位：常是一種無(wú)節(jié)律的雙相棘波，時(shí)限為0.2-3ms，振幅5～500μV，多在神經(jīng)損傷18～21天后出現(xiàn)。若神經(jīng)損害不恢復(fù)，肌肉變性后纖項(xiàng)電位也隨之消失，稱為"病理性電靜息"；正尖波：為一正相關(guān)形主峰向下的雙相波，僅見于失神經(jīng)支配的肌肉。時(shí)限5～100ms，振幅50～4000μV。早于纖顫電位發(fā)生，約在傷后l～2周即可見到；束顫電位：是一種時(shí)限2～20ms、振幅100～4000μV的近似于正常運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)作電位的自發(fā)電位。只有同纖顫電位同時(shí)發(fā)生才有病理意義。隨意收縮異常肌電圖多相電位:波形在五相以上,為多相電位,也稱復(fù)合運(yùn)動(dòng)單元電位.再生電位:與同步電位共稱巨大電位.表明肌肉重新獲得神經(jīng)支配,預(yù)后良好.同步電位:鑒別肌源性疾病及周圍神經(jīng)疾患的肌電指標(biāo),進(jìn)行性肌肌萎縮、脊髓炎等皆可出現(xiàn)同步電位。低電壓運(yùn)動(dòng)單位電位：肌源性萎縮電位振幅漸增、漸減和易疲勞性。易疲勞性是指重癥肌無(wú)力病人出現(xiàn)的輕度振幅漸減現(xiàn)象。肌電圖的檢查——異常肌電圖肌電圖的臨床應(yīng)用在臨床上，肌電圖機(jī)可用來(lái)對(duì)多種肌肉/神經(jīng)性疾患進(jìn)行診斷。例如可用肌電圖來(lái)鑒別神經(jīng)性肌萎縮以及肌源性肌萎縮；判別神經(jīng)損傷的程度和部位；可作神經(jīng)再生和矯形手術(shù)前后肌肉功能的分析；可用來(lái)作針灸、針麻、咀嚼肌功能、膀胱括約肌功能、子宮功能等研究的手段。在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)方面，肌電圖機(jī)也可用來(lái)分析各種運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉的作用、力量和疲勞的肌電圖指標(biāo)等。其他生物電研究證明，生物體除心臟及腦的活動(dòng)能產(chǎn)生電現(xiàn)象外，許多其他器官、組織都存在不同程度的電現(xiàn)象。胃電圖（EGG）通過(guò)附在腹部皮膚上的電極測(cè)量的胃電信號(hào)記錄。由于胃電信號(hào)的頻率很低，僅0.05Hz，通常與呼吸干擾（0.2-0.4Hz）、心電信號(hào)（0.8~1.0Hz）、電極與皮膚的接觸噪聲（<3Hz）及其他噪聲混疊，因而造成檢測(cè)困難。視網(wǎng)膜電圖眼電圖眼震電圖視網(wǎng)膜電圖（ERG）當(dāng)視網(wǎng)膜受到瞬間閃光刺激時(shí)，安放在視網(wǎng)膜內(nèi)表面或角膜上的探測(cè)電極與安放在前額或耳垂部位的參考電極之間，可記錄到短暫的電位順序變化，這些電位變化總和稱為視網(wǎng)膜電圖。眼電圖（EOG）眼運(yùn)動(dòng)引起的電位變化記錄。眼電圖可提供眼睛的取向、角速度、角加速度的影響，可作為研究藥物對(duì)眼運(yùn)動(dòng)的影響，以及研究睡眠和視角搜查時(shí)眼運(yùn)動(dòng)的手段。眼震電圖（ENG）眼球運(yùn)動(dòng)時(shí)角膜和視網(wǎng)膜電位變化的記錄。眼震電圖用于判定前底系統(tǒng)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)和視覺(jué)系統(tǒng)的功能。在臨床體檢、特種人員的選拔和健康鑒定方面均有廣泛的應(yīng)用。多道生理記錄儀將幾種電生理信號(hào)同步記錄與顯示的儀器稱為多道生理記錄儀?？梢酝瓿梢粋€(gè)心動(dòng)周期中電活動(dòng)和機(jī)械活動(dòng)的相比較鑒別。生理參數(shù)檢測(cè)儀器生理參數(shù)的檢測(cè)，是醫(yī)學(xué)測(cè)量技術(shù)的一個(gè)基本部分，按被測(cè)參數(shù)劃分，這類儀器可分為：生理電放大記錄儀和非電生理參數(shù)檢測(cè)儀。

心電圖機(jī)用來(lái)記錄心臟活動(dòng)時(shí)心肌的生物電信號(hào)。

1957年美國(guó)物理學(xué)博士，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家NormanJ·Holter發(fā)明了動(dòng)態(tài)心電圖（AiululatoryECG），故動(dòng)態(tài)心電圖簡(jiǎn)稱Holter。近半世紀(jì)以來(lái)，隨著動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展，如動(dòng)態(tài)血壓、動(dòng)態(tài)腦電、動(dòng)態(tài)睡眠呼吸監(jiān)測(cè)等技術(shù)在醫(yī)學(xué)臨床及科研中的廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)今，廣義的Holter已不再局限專指動(dòng)態(tài)心電圖，Holter的全新詮釋應(yīng)包括：動(dòng)態(tài)心電/動(dòng)態(tài)血壓/動(dòng)態(tài)睡眠呼吸/動(dòng)態(tài)腦電/動(dòng)態(tài)肺功能/動(dòng)態(tài)上消化道PH值等多種參數(shù)。動(dòng)態(tài)心電圖（AiululatoryECG）腦電圖機(jī)腦電圖機(jī)是用來(lái)記錄大腦皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞生物電活動(dòng)的醫(yī)用電子儀器，在臨床上對(duì)顱內(nèi)占位性病變、癲癇、腦部其他疾病的診斷以及神經(jīng)系統(tǒng)的研究等方面有著廣泛的使用價(jià)值。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)在腦電圖中個(gè)的應(yīng)用，其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性更高，功能更趨完善，操作更加方便。

EEG-9200腦電地形圖儀是首先應(yīng)用無(wú)創(chuàng)電生理學(xué)記錄方法，在人體頭部多個(gè)部位（一般用16個(gè)電極），同時(shí)記錄自發(fā)腦生物電（EEG）。然后通過(guò)計(jì)算機(jī)將各個(gè)部位的電信號(hào)進(jìn)行快速的功率譜定量分析，并通過(guò)數(shù)學(xué)插值計(jì)算方法，按人體頭部的形狀，將檢測(cè)和計(jì)算結(jié)果，用圖象學(xué)方法，把整個(gè)頭部的生物電分布狀況，以彩色圖像，有如地形地貌分布的地圖形式，直觀地顯示出來(lái)肌電圖機(jī)肌電圖反映神經(jīng)-肌肉的生物電流規(guī)律，包括運(yùn)動(dòng)單位肌電位、神經(jīng)電位、軸突電位、周圍神經(jīng)的傳導(dǎo)及反射等。通過(guò)對(duì)肌電圖參數(shù)測(cè)量可獲得神經(jīng)-肌肉器質(zhì)件損傷和功能件病變的生理特征參數(shù)。日本光電NeruropackM12-16導(dǎo)高級(jí)誘發(fā)電位/肌電圖機(jī)視覺(jué)、聽覺(jué)、體感誘發(fā)電位儀誘發(fā)電位是感覺(jué)器官接收到某種刺激而引起起伏變化的神經(jīng)電位，它反映感覺(jué)傳導(dǎo)路徑的傳輸特性件，可提供有關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)功能方面的大量信息，而這些信息是用其他方法無(wú)法得到的，出此誘發(fā)電位測(cè)量已成為臨床醫(yī)學(xué)無(wú)損傷探測(cè)神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能的重要于段。目前常用的有視覺(jué)誘發(fā)電位（YEP）、聽覺(jué)誘發(fā)電位（AEP）、體感誘發(fā)電位（SEP）、識(shí)別誘發(fā)電位（P300）。眼震電圖儀應(yīng)用眼球震顫是前庭系統(tǒng)功能的主要特征。人體的前庭系統(tǒng)，是參與機(jī)體姿勢(shì)位置平衡調(diào)節(jié)和定向內(nèi)功能的主要協(xié)同部分。中樞神經(jīng)系統(tǒng)，特別是前庭功能部分發(fā)生病變時(shí)，便出現(xiàn)具有一定特點(diǎn)的眼球震顫。因此，眼震電圖對(duì)于前庭功能性疾病，特別是伴有眩暈的患者幾乎成為常規(guī)檢查方法。此外，在航空、航海等工作中，眼震圖成為了解前庭功能的重要手段生物電磁學(xué)電磁場(chǎng)與電磁波理論的發(fā)展1831年英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象并提出電磁感應(yīng)定律，制造出了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)，并開創(chuàng)了人類應(yīng)用電力的新紀(jì)元。1873年英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在電磁學(xué)的三大實(shí)驗(yàn)定律（庫(kù)侖定律、畢奧—沙伐爾定律和法拉第電磁感應(yīng)定律）基礎(chǔ)上，提出了位移電流的基本假設(shè)，歸納總結(jié)出麥克斯韋方程，奠定了宏觀電磁理論的基礎(chǔ)。1888年德國(guó)物理學(xué)家赫茲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了麥克斯韋的理論，從而導(dǎo)致無(wú)線電通信的發(fā)明，展現(xiàn)了電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)用的廣闊前景。

電磁波（又稱電磁輻射）是由同相振蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)，其傳播方向垂直于電場(chǎng)與磁場(chǎng)構(gòu)成的平面，有效的傳遞能量和動(dòng)量。是一種橫波。電磁波波譜光子學(xué)一章講述電磁波的特點(diǎn)電磁波==無(wú)線電波＋光波＋X射線＋γ

射線電磁波的屬性——幅度和頻率（波長(zhǎng)、周期）電磁波的波粒二象性——波動(dòng)性和粒子性（與光波一樣）電磁波的波動(dòng)性——直線傳播、反射、折射、

繞射、散射……①通信的載波（載體）②探測(cè)和檢測(cè)電磁波的粒子性（能量）——加熱、干燥、滅蟲、

育種、醫(yī)學(xué)診斷、醫(yī)學(xué)治療…電磁波的應(yīng)用作為信息載體的應(yīng)用作為能量的應(yīng)用雷達(dá)通信強(qiáng)功率弱功率利用電磁波對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和定位以及導(dǎo)航、氣象探測(cè)、大地測(cè)量、工業(yè)檢測(cè)和交通管制微波多路通信、微波中繼通信、散射通信、移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信微波加熱：工業(yè)上的食品、橡膠、塑料、化學(xué)、木材加工、造紙、印刷、卷煙和農(nóng)業(yè)上的滅蟲、育種、育蠶、干燥谷物以及微波生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用（二重性）電量和非電量的測(cè)量：測(cè)量濕度，生產(chǎn)線的自動(dòng)控制全球定位系統(tǒng)隱形轟炸機(jī)相控陣?yán)走_(dá)無(wú)線電通信射電天文望遠(yuǎn)鏡電磁波的生物學(xué)效應(yīng)不僅對(duì)生物體有熱效應(yīng)，而且有非熱效應(yīng)。累積效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對(duì)人體的傷害尚未來(lái)得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會(huì)發(fā)生累積，久之會(huì)成為永久性病態(tài)或危及生命。電磁波的生物學(xué)效應(yīng)根據(jù)照射能量的不同可分為溫?zé)嶂委?、高溫消融、電灼、電凝、切割等熱療方法。根?jù)使用頻率的不同，而對(duì)皮膚的穿透深度不同，又可分為淺表熱療、深部透熱治療。各種用途的微波熱療機(jī)、消融儀、微波電刀已成為醫(yī)院重要治療手段之一。熱效應(yīng)又稱為能量效應(yīng)，是指通過(guò)微波照射生物體引起其組織器官生熱所產(chǎn)生的生理影響。微波治療儀利用生物體信息傳輸通道向機(jī)體各部分傳送，產(chǎn)生定位效應(yīng)。呈現(xiàn)以下特點(diǎn)。非線性。外部電磁場(chǎng)僅為觸發(fā)效應(yīng)，效應(yīng)能量來(lái)自內(nèi)部。非熱效應(yīng)往往利用的是弱信號(hào)，機(jī)體組織不產(chǎn)生明顯的發(fā)熱現(xiàn)象。這類電磁波生物效應(yīng)也被稱作“信息效應(yīng)”。電磁波在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用幾乎所有的電磁波頻段都在醫(yī)學(xué)上獲得應(yīng)用。電磁波傳播及其與不同媒介相互作用的基本效應(yīng)，要取決于電磁波頻率、功率及射頻信號(hào)波形等參數(shù)，當(dāng)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究時(shí)，它們常被作為生物效應(yīng)參數(shù)，此外還要考慮輻照時(shí)間。按照電磁波對(duì)原子－分子結(jié)構(gòu)作用的特點(diǎn)，可分成電離輻射與非電離輻射兩類。若為前者，電磁波有可能引起原子或分子電離，從而導(dǎo)致對(duì)生物體的強(qiáng)烈不可逆作用；若屬后者，則作用相對(duì)很弱而且多是可逆的。電磁波生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)就是利用外加電磁波作用于生物組織的電磁能，經(jīng)組織傳輸、吸收和散射，被反射或透射的信號(hào)將攜帶生物體的物理或幾何信息，通過(guò)檢測(cè)和分析這些信號(hào)可獲得有關(guān)生物學(xué)信息，利用不同的參數(shù)可進(jìn)行生物成分、結(jié)構(gòu)和功能的檢測(cè)分析。如核磁共振技術(shù)和核磁共振成像技術(shù)、微波介電特性成像、微波熱彈性成像、微波多普勒檢測(cè)、生物介電譜技術(shù)等，都有不同程度的實(shí)際應(yīng)用。電磁波生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)生物電磁學(xué)微波的生物效應(yīng)微波的生物效應(yīng)及其在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用微波的醫(yī)學(xué)應(yīng)用包括有微波診斷、微波治療、微波消毒、殺菌等。目前，微波在透熱療法及腫瘤治療等方面也發(fā)揮了重要作用。微波輻射對(duì)人體和動(dòng)物的作用是熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)共同作用的結(jié)果。當(dāng)輻射功率超過(guò)一定閾值后，以熱效應(yīng)為主，其生物學(xué)效應(yīng)與其他熱引起的效應(yīng)相似。微波的生物學(xué)作用基礎(chǔ)微波輻射為非電離輻射，輻射強(qiáng)度隨與輻射遠(yuǎn)距離的加大而衰減，與生物組織的也迅速變?nèi)酢Ｎ⒉嵝?yīng)的生理基礎(chǔ)體內(nèi)細(xì)胞存在離子，在外部電場(chǎng)作用下，這些極性分子可以形成“傳導(dǎo)電流”。體內(nèi)的大分子蛋白質(zhì)，糖類以及內(nèi)臟組織等具有類似的極性分子特點(diǎn)。生物組織存在電阻，體液粘滯會(huì)造成傳導(dǎo)介質(zhì)損耗產(chǎn)熱。

2、電磁場(chǎng)在生物體內(nèi)的傳播特點(diǎn)生物體由多層厚度的空間組織構(gòu)成。厚度不同，會(huì)影響電磁波的反射、傳輸、吸收。不同的工作頻率會(huì)影響電磁場(chǎng)在生物體內(nèi)的分布。

中波：貼皮膚，作用位置在皮膚和皮下脂肪。短波：治療上不應(yīng)用太短<100cm的微波。微波作用下，生物體作為復(fù)雜的有機(jī)電解質(zhì)吸收微波能量，引起一系列反應(yīng)和變化，使分子內(nèi)部重新排列，處于激活狀態(tài)，為體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)提供外來(lái)能源，影響生物的電功能，產(chǎn)生生理反應(yīng)。輻射劑量控制適當(dāng)，對(duì)人體和動(dòng)物可以產(chǎn)生良好的刺激作用——微波輻射療法已廣泛應(yīng)用于臨床（溫?zé)嶂委煛⒏邷叵?、電灼、電凝、切割等熱療方法）。高?qiáng)度微波輻射或低強(qiáng)度的長(zhǎng)期照射都有可能對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響，形成所謂的“無(wú)線電波作用綜合征”。微波對(duì)人體和動(dòng)物的作用具有兩重性。生物電磁學(xué)毫米波生物學(xué)效應(yīng)毫米波生物學(xué)效應(yīng)毫米波是指自由空間波長(zhǎng)在1~10mm的電磁波，相應(yīng)的頻率范圍是30~300GHz，處于微波波段的高頻段。毫米波醫(yī)療的基本原因在于提高機(jī)體的非特異抵抗力和調(diào)動(dòng)機(jī)體的內(nèi)部潛力，基本的醫(yī)療方式是用毫米波能量輻射人體的有關(guān)部位。雖然毫米波只是在局部的皮膚表層被吸收，但由于在波的作用場(chǎng)內(nèi)存在有感受細(xì)胞、血管、神經(jīng)纖維等，因此有可能通過(guò)機(jī)體的神經(jīng)纖維和體液系統(tǒng)將作用擴(kuò)展到整個(gè)機(jī)體，對(duì)各種疾病，包括遠(yuǎn)離照射部位的疾患產(chǎn)生治療效果。毫米波對(duì)生物體的作用特點(diǎn)液態(tài)水是強(qiáng)大的毫米波吸收劑，毫米波對(duì)水介質(zhì)的選擇性微加熱，在相干分界上產(chǎn)生液體對(duì)流，導(dǎo)致細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程中各種離子和物質(zhì)的遷移變化——生物物理基礎(chǔ)。功率閾值低，為低強(qiáng)度毫米波輻射效應(yīng)。生物體實(shí)驗(yàn)表明：

生物效應(yīng)的產(chǎn)生依賴于頻率

存在門限強(qiáng)度。

存在累積效應(yīng)。具有非侵入性，對(duì)機(jī)體無(wú)損傷，易于配合藥物或其他療法進(jìn)行治療。治療劑量小，基本無(wú)變態(tài)反應(yīng)，無(wú)副作用和遠(yuǎn)期后遺癥。毫米波能提