医用电极

针电极一般用不锈 钢材料制成，常用 于肌电的测量，效 果较体表电极大5~7 倍。
经皮注射式针电极（a）和丝电极（b）
金属微电极
●金属微电极是在不锈钢、钨、铂等金属上喷涂聚 合物、玻璃等绝缘材料制成，其尖端裸露。金属 微电极的极化特性使其不宜精确测量细胞的静止 电势，常用于活动电势的检测。
●金属微电极包括单点测量微电极和多重微电极， 后者由多根相互独立的电极组合而成，能同时测 量多点电位。如测量神经纤维束中多根神经纤维 电位的多个单点电极。
1.极化现象 极化现象产生在电极/电解液的接界处。
生物电检测或电刺激时，电极与皮肤（组 织）之间导电膏的存在，构成电极/电解液 接界，于是产生极化现象。
电极的极化
电极与电解液处于静态平衡时，电极 与电解液间没有电流流过。当接上仪器的 电路时，就有电流流过这个界面。原有的 平衡被打破，电极的半电池电位与无电流 时不同。
②电治疗
如治疗神经麻痹症，可采用扎针通 电的方法，达到刺激激活的目的；对 各种因风湿炎症引起的慢性疼痛，施 以适量的电刺激可使疼痛减轻；如临 床上使用的去颤器是对处于纤维性颤 动而杂乱兴奋的心肌细胞给予瞬间高 能量电刺激，强使心肌兴奋相位变为 一致的除颤作用；另外还有其它的电 治疗机。
电刺激治疗：
2.刺激电极
Stimulating electrode
临床医学根据生物体的电生理活 动原理，对生物体导入各种不同的电 信号，以调节和治疗疾病，使肌体获 得康复。这一类电极称为刺激电极。
电刺激的主要用途：
①研究可兴奋组织的传导和反应的 规律
如对神经，肌肉等组织产生人为的 兴奋（物理刺激）以便了解其传导和 反应的规律。
低频脉冲电疗法——应用频率低于1KHz 的脉冲电流治疗疾病的方法。
中频脉冲治疗法——应用频率为1～ 100KHz的脉冲电流治疗疾病的方法。
高频脉冲治疗法——应用频率为大于 100KHz的脉冲电流治疗疾病的方法。
频率大于100KHz的电流为高频电流，它 分为长波、中波、短波、超短波、微波五个 波段。
高频电与低中频电对人体作用的区别
（3）对于还能行走的患者长期监测其心电，表皮不 断更新也会导致的变化。
2、工频（市电）干扰
工频干扰有两种不同的形式：差模干扰、共 模干扰。
工频干扰有三种来源和成分： ◆ 经电极导线进入人体的干扰 ◆ 直接进入人体的干扰 ◆ 分压效应形成的干扰
临床上常用的体表电极
临床上常用的体表电极种类繁多、形状 多样，常见的有金属板电极、Ag/Agcl电 极等。不锈钢、铂或镀金（银）的圆盘电 极常用于肌电和脑电的记录。
第六节 医用电极
一、概述 医用电极分两类
◆生物电检测电极 ◆刺激电极
1. 生物电检测电极(引导电极）
生物电的变化反应生物体的复杂生命 现象，比如人体心血管的疾患，通常可以从 心脏各部分的电活动反映出来。临床医生可 以从病人身上记录的心电图的细节进行分析 诊断；人的神经系统及脑部的疾患在脑电图 上必有所表现。
保持良好接触，并且在此之 前用砂纸摩擦去除部分皮肤 角质层，可以显著减小表皮
的电极。
电阻。
体表电极应满足如下要求：
电极电位稳定；阻抗小；不易产生运动伪迹；
安放容易且不易脱落；
可长期监测；无毒安全、 当电极相对于电
对人体刺激要小。
解液运动时，使 界面处电荷分布
打乱，会产生运
动伪迹。
二、极化现象及对生物电检测 和电刺激的影响
（1）电极放到皮肤上测定生物电时，若皮肤受到压 力或被拉伸发生形变，或电极移动时就会改变电极/电解 液接界的电荷分布，导致 Ec改变，同时改变角质膜下的 透明层和颗粒层的半透性，导致改变，这些信号将会迭 加在被测信号上进入检测仪器，使测量受到严重的 肌电干扰。
电极阻抗就是电流通过电极/电解液 界面时所受到的阻力。
电极阻抗实际是指每个电极的阻抗，它不 包括两个电极间生物组织的阻抗，但实际测量 时，电极总是与生物组织接触，因此难以区分 电极阻抗和生物组织的阻抗，所以生物电极阻 抗泛指电极加在生物体时各种阻抗的总和。
影响电极阻抗的因素很多，其中包括有： 金属/电解液接界；导电膏的性质；皮肤或组织 的性质；温度；频率；电流密度；电极与皮肤 或组织的接触面积和接触时间等。
临床上研究人的各种脏器的功能状态、疾 病的发生与发展，需要有效地把生物体内细 胞、离子分布电位导出。
通过与生物体的接触耦合，将生 物体内的电位和生物电流有效地导出 的敏感元件称为检测电极（Detecting electrode）。
生物电测量的难点：
①生物电信号弱，心电信号只有 0.5～4mv（皮肤电极）、脑电信号 则只有5～300μv（头皮电极）。
>100KHz
低
电极不接触皮肤，以电 容法或辐射法治疗
无
无，过热导致皮肤烫伤
例子高速振荡产生传导 电流，偶极子高速旋转 产生位移电流
降低神经兴奋性，缓解 肌肉痉挛
温热效应明显
高频电作用于人体主要是产生热与其它 效应。温热效应可以改善血液循环。中等剂 量高频电可使局部血管扩张，血流加速，改 善血液循环。其机制为血管内血液温度升高， 通过血管壁的神经末梢使血管扩张，通过轴 突反射使血管扩张，热引起组织蛋白微量变 性，形成血管扩张物质。
②信号源阻抗高，生物体与电极间 的界面现象复杂。极化、漂移、噪声 和干扰等不稳定因素不易控制。
电极 机体外
机体内 -
＋
＋ ＋
＋＋
电极在生物体内离子导 电和金属的电子导电体 系之间形成一个电化学 界面，能实现离子流与 电子流的互相转换，从 而使生物体和测量仪器 间构成了电流回路。
-
＋
-
-
＋
-
-
-
生物电检测电极示意图
●玻璃微电极可以向检测部位注射微量药物。
极化阻抗是指通电流时的电极阻抗。
正弦小信号时的电极极化阻抗 对应三种情况 正弦大信号时的电极极化阻抗
脉冲大信号时的电极极化阻抗
五、电极的运动伪差及市电干扰
1.电极—皮肤接界的等效电路和运动伪差
电极——皮肤接界的等效电路
运动伪差 Movement artifact
运动伪差对所测定的生物电而言，是一种 广义的干扰。它是指在测定生物电时，由于生 物体运动产生的各种干扰信号而造成的测定误 差。
柔性电极可适应体表外形的变化， 可减少运动伪迹，常用的是柔性银丝 电极，它的制作方法很简单：在橡皮 膏上敷一小块银丝网，焊上引线，涂 上导电膏即可，它适用于手、足等部 位的测量，尤其是早产新生儿的心电 监测。
体表生物电检测中最常用的电极是Ag／ AgCl电极。它的结构是在金属银的表面覆 盖一层难溶解的银的盐类AgCl，再浸入含 有氯离子的溶液中。电极可以用下列符号表 示：
3. 生物电电极的分类
体表电极
宏电极
生
体内电极
物
电
电
极
金属微电极
微电极
玻璃微电极
宏电极和微电极
宏电极——用于检测和记录机体器官、 组织整体放电水平的电极。按记录部位的 不同，分为体表电极和体内电极。
微电极——用于测量细胞内外的电位 改变的电极，其尖端直径一般直径小于细 胞，且电极较坚硬，可刺入细胞膜并保持 机械性能稳定。微电极直径大约在0.05到 10μm之间。按制作材料的不同可分为金属 微电极和充填电解液的玻璃微电极。
体表电极——放在皮肤表面进行电位测 量或电刺激的电极。测定或刺激时对人体 没有损伤性。
体内电极——使用时需穿透皮肤的电极 （对人体具有损伤性）。
体表电极
皮肤的角质层虽然极薄（约 40μm），但具有很高的电阻
体表电极是用于在
率。一般在电极表面涂上一 层含有Cl-离子的导电膏，以
身体表面记录生物电信 号（如ECG、EEG、EMG）
此外还有镇痛、消炎、加速组织生长修复， 提高免疫力和治疗癌症等作用。但大剂量高 频电则会使血管麻痹，出现淤血，毛细血管 内拴塞，血管周围出血。
③控制和替代生物体的某些功能。
植于体内的心脏起搏器是用于替 代心脏某种缺陷的。控制监测心脏节 率并在搏动失常时给予适当的电刺激 维持心肌的搏动等。
有时同一个电极既是检测电极， 又是刺激电极，兼有双重功能。 如心脏起博器中的电极就属于此 种电极。
Ag| AgCl| C1-
实际应用的Ag／AgCl电极极化电压很低， 一般在0.2mV左右。极化电压的随机变化 小于10mV，对生物电的检测几乎不产生影 响。在临床上得到广泛的应用。
Ag－Agcl圆盘电极的导电膏充填在空腔内， 结构稳定，并且对于生物组织具有非常小和稳 定的半电池电位，而且是一种不可极化电极， 所以常被用作体表生物电测量电极。
项目
低频电
中频电
高频电
电流频率 组织电阻率 治疗方式
电解作用 对皮肤的刺激 作用机制
对神经肌肉的作 用 温热效应
<1KHz
1～100 KHz
高
中
电极接触皮肤 电极接触皮肤
明显
不明显
常有
不明显
电介质电离为 例子在正负半
离子，向异名 周内作不同方
极移动
向移动
每一周期引起 多个周期产生
一次兴奋
一次兴奋
无
无
Ag－Agcl圆盘电极
体内电极
体内电极——用在生物体内检测生 物电势。
因电极被插入体内，电极材料的安全 性 很 重 要 ， 象 Ag － Agcl 电 极 和 人 体 蛋 白质会发生化学反应，不应选用。下面 介绍两种体内电极：经皮注射式针电极 和丝电极。
丝电极一般采用外面 涂有绝缘层，直径为 25~125μm的镍铬合 金丝做成，用于肌电 的长期测量。
●目前已经出现用半导体材料制作的多重微电极和经 磁化处理的、合金线制作的、每个电极可独立移 动的多重电极。
玻璃微电极
●玻璃微电极一般用于细胞膜电势（如静息电位） 的测量。它是由毛细管热拉后，内部充入电导 率溶液，再将电极丝放入制成，电极尖端直径 一般小于1μm。
●玻璃微电极较金属电极来讲，存在阻抗高、噪 声大等缺点。
电刺激时，要通过电极把电流送到生 物体某一组织，由于电极的极化而不能在 指定电压下，将所要求的电流送入生物体 内。
2.对检测生物电位的影响
检测生物电位时，要通过电极把待测部 位的电位引导出来加以测定的，但因电极 极化而使其不能将电位准确地引导出来。
电极的极化，导致不能将所需电流送进 生物体内，直接影响电刺激的效果；同时 不能准确地测定生物电位，直接影响生物 电检测诊断的结果。
所谓极化就是当电流通过电极界面时电 极电位偏离平衡电位的现象。 在有和无电 流通过两种情况下电极的半电池电位的差 值称为极化电压（超电压）。
超电压(Over-voltage)——极化现 象的定量量度。
所谓超电压是指电解时实际电极电 位与平衡电极电位之差
2.极化现象对检测生物电 和电刺激的影响
(1)对电刺激的影响