1、第二章 生理信號檢測儀器1 心電圖機 腦電圖機 血壓計 監護儀器 2腦電圖機3(Electroencephalograph) EEG分線盒臺車主機放大器腦電波檢測的發展歷史自1875 年，英國利物浦的生理學教授Richard Carton 經由動物大腦皮質記錄到與呼吸或心跳無關的腦電波，當時他的實驗是以兔子、貓和猴子為研究對象。此電波與呼吸或心跳無關，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 年德國精神科醫師漢斯伯格（Hans Berger）在人類頭皮上首次發現一種電位變化，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。（2）振幅（3）以基線為準，波頂 朝上為負相波， 反之-正相波腦電信號的分類根據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律類別頻率(Hz)振幅(v)明顯部位心理狀態 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，當腦電圖由高振幅的慢波變為低振幅的快波時，興奮過程加強；反過來講，當低振幅快波轉化為高振幅的慢波時，則意味著抑制過程進一步發展。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聯腦電圖的導聯國際10/20系統電極放置法腦電圖的導聯類似于心電圖，腦電圖是要描記頭皮上兩電極間電位差的波形。導聯分類：單極導聯法（一極參考電極，一極作用電極）雙極導聯法（兩極作

4、用電極）零點位（參考電位）的選取一般選取耳垂單極導聯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 自發腦電和誘發腦電 1、自發腦電和腦電圖 （1）自發腦電 人的大腦皮層中存在的自發的頻繁的電活動 （2）腦電圖 用電極提取到的自發腦電活動并加以記錄 17腦功能分區2、誘發腦電定義:對神經系統(包括感受器)某一特定部位給予適宜刺激,在中 樞神經系統(包括周圍神經系統)相應部位檢出的與刺激有 鎖時關系的電位變化。 特點： 1）刺激條件：光、聲和電刺激 2）時相關系：腦誘發電位有穩定的潛伏期 3）解剖通路：各種感覺刺激引起的腦誘發電位，在腦內 各自有一定的空間分布 4）高敏感性和可重復

5、性臨床意義 誘發電位形態學改變的原因： 1）發生源直接受病變的侵犯 2）神經傳導通路受損 3）對發生源有調節作用的其它神經通路受損19分類：（ 根據腦電和刺激之間的時間關系） （1）非特異性誘發電位 給予不同刺激時，產生相同的反應，不具備臨床診斷價 值，幅值較高。 （2）特異性誘發電位EP(evoked potential) 給予刺激后經過一定的潛伏期，在腦的特定區域出現的 電位反應，其特點是誘發電位和刺激信號間有嚴格的時間關 系，幅值小，淹沒于自發腦電中。臨床上只進行特異性誘發電位的檢查，因此把特異性誘發電位簡稱為誘發電位（狹義）20特異性誘發電位的分類： （一）外源性的與感覺或運動功能相關

6、的刺激相關電位(SRP) 1.視覺誘發電位 2.聽覺誘發電位（腦干聽覺誘發、耳蝸聽覺誘發） 3.體感誘發電位（上肢、下肢） （二）內源性的與認知功能相關的事件相關電位(ERP) 事件相關電位：當人對某客體進行認知加工（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電位。它反映認知過程中大腦的神經電生理改變，有稱為“認知電位”。21 視覺誘發電位 （VEP）用光或圖形刺激視網膜后，通過視路傳遞，在枕葉視皮質層誘發出的電活動。它反映了從視網膜神經節細胞到視皮層的功能狀態，是對視路功能的客觀的檢查方法。(1)視路病變：視神經炎、視乳頭水腫、視神經萎縮、（先天性、缺血性、外傷

7、性、中毒性等）視神經病變(2)青光眼(3)視網膜及黃斑病變(4)弱視及斜視(5)屈光間質混濁(6)視力、對比敏感度、色覺等視功能的客觀評定VEP的臨床應用 視覺誘發電位導聯：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： 200次刺激模式： 棋盤格翻轉模式閉一只眼（全屏、半屏、1/4屏 ）25聽覺誘發電位 導聯: 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: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奇數頻率26腦電圖機的結構和類型 1、基本電路 原理、電路結構與心電圖機類似 特殊性 由于腦電幅值低（uV），比心電信號小兩個數量級，因此要求腦電圖機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）高穩定性的銀-氯化銀電極 （7）設有電極-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）水平、垂直同步及消隱脈

9、沖信號混合電路時鐘發生器7.86432MHz模式翻轉速率控制垂直光條數控制水平光條數控制圖形模式控制調制器觸發輸出至監視器視頻放大器及同步電路外控內設定至平均器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，咔嗒聲重復頻率發生器咔嗒聲發生器白噪聲發生器外觸發控制極性選擇邏輯控制功放及衰減器耳機功放及衰減器咔嗒聲極性選擇耳機單次抑制外觸發信號咔嗒聲刺激器結構原理圖30腦電圖機的類型 （1）熱筆描記式腦電圖機 應用最廣泛，但無自動分析功能 （2）無紙腦電圖機 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） 在腦電圖技術基礎上,用計算機對EEG信號進行二次處理，將曲線波形轉變為能定位和定量的彩色腦波圖像（類似于二維CT平面,如腦電信號功率譜強度） 31 （4）腦電監護儀 實時，連續顯示腦電活動，還具備存儲，數據管理，報警等功能 （5）腦電“Holter”（監護儀的一種） 動態腦電長時間記錄，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腦電圖機結構腦電圖機結構1. 輸入盒頭皮電極的導線一般不直接與腦電圖機輸入端相連接，而是通過輸入盒與主機相連，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、誘發電、呼吸波等。盒內有緩沖放大器，有的還帶有電極阻抗測量裝置。 2. 導聯選擇器通常是一個節點開關陣列，來自CPU的指令接通一組節點即可把相應的來自電極的生物電信號送到放大器輸入端。腦電圖機可提供固定導聯選擇及自由導聯編程。腦電圖機結構 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，用于產生相應的鍵碼，使CPU作相應的操作，這些操作

12、包括導聯的選擇與編程、定標描記、光刺激、參考電極的選擇等等。 6. CPU部分現代腦電圖機有很多都是微機控制的，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。典型腦電圖機結構框圖腦電地形圖的原理A/D轉換腦電采集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(能實時性測量功能神經活動)，高空間分辨率(能作功能區或病灶定位)，而且完全無侵損性。腦磁圖MEG測量的是體內神經電流源引發的瞬間磁場。更準確地說，MEG測量的是與細胞內電流(int racellularcurrents)相關的磁場分布，磁信號可毫無衰減地穿透腦組織和顱骨，