《电生理方法与技术》PPT课件
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2.不同参数电针的刺激效应: 电针不仅具有良好的镇痛效果,也有显著的抗炎.抗休克作用,
还具有良性调节作用。电针的刺激效应与所应用的刺激参数有关。
(1)强度 (2)频率 (3)波形
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(二) 放Hale Waihona Puke Baidu系统
通常来自记录电极的生物 信号很微弱，且混有大量的 干扰信号，必须经生物电放 大器放大去干扰后才能显示 。一般放大器只有一个有效 信号输入端，另一端参考电 平接地，即所谓单端放大器 ；辨差放大器（或称差分放 大器）有两个有效信号输入 端，对异相信号（如生物电 信号由一探查电极及一无关 电极引导记录，这两个电极 所获得的电位不同）进行放 大，而对同相信号（如作用 在两电极的交流电信号完全 相同）则放大很少。
好达5万）。Ad为差模信号的增益（在双端输入的差动放大器中输入 的幅值相同，极性相反的电信号，如生物电信号），Ac为共模信号的 增益（在双端输入的差动放大器中输入的幅值相同，极性相同的电信 号，如干扰信号）；CMRR越大表明放大器抗干扰能力越强。辨差放大 器一般都有一平衡调节使电路两侧输出端电压在无信号时趋于零。这 种放大器的两个输入端输入信号，是为双边输入，如一端与生物体接 触不良或脱落成为单边输入，则共模抑制比降低而出现交流电干扰。
电生理学的方法与技术
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第五部分 电生理学的方法
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第一章 电生理常用主要仪器
常用的电生理学实验仪器种类很多，但归纳起来为三大系统，即 电刺激系统、放大系统及显示记录系统。
（一）电刺激系统
1. 电子刺激器 对组织刺激的方法有多种，如温度、机械、化学、光、电刺激等， 但以电刺激器最为常用。电刺激在生理实验中应用广泛，不仅在基础研 究中而且在临床诸科（如神经科、五官科、心血管科、理科及针灸科等） 也常使用。 电刺激的优点： ① 基本参数易于精确控制（如强度、时间、强度-时间变化率等）； ② 机体的生理活动过程中往往都伴有电的变化，故符合生理状态； ③ 电刺激强度不很大时，不易损伤组织可反复使用 。 刺激器按其输出方式可分为恒压刺激器和恒流刺激器。
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附：电针仪
1.电针仪的输出参数:
(1)波形 多为双相脉冲波 (2)脉冲幅度 一般电针仪输出正脉冲电压为50-60V，负脉冲电压 为25-35V (3)脉冲宽度 一般约0.4ms， (4)脉冲的重复频率（脉冲数/s,Hz) 习惯上把低于30Hz作为低频 电针，30-1000Hz为高频电针。
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刺激电流强度
随各种实验而有很大不同。影响强度因素： 1．组织本身的兴奋性：A类神经纤维兴奋性高、刺激强度可很小。 如以Aα的强度为1，B类为Aα的53.5倍，C类纤维为Aα类的100倍。 2．电流作用于组织的时间：刺激强度与电流作用时间成反比关系。 3．电流密度：电极粗细，被刺激组织离开电极的距离以及电极周围 组织液的旁路等都会影响电流密度。用微电极刺激神经与肌肉细胞时， 几个微安十几毫伏即足以引起兴奋。用粗电极刺激神经干所需约数伏。 通过皮肤刺激需几十伏，几个毫安。通过浴槽中容积导体刺激离体肠肌 标本其电压60-80伏，电流要十几毫安，这是因为大部分电流经溶液旁路 （刺激器输出电压需100V，最大输出电流20mA）。 刺激强度可用刺激电极两端的电压或流经组织的电流量来表示。一 般电流强度与电压强度是平行增减的。然而只有当组织电阻恒定时，电 压才能反映电刺激的生理效应，实际上电刺激的效应取决于通过组织的 电流量。
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(1) 刺激方式
图 刺激脉冲参数图
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（2）刺激参数: 1) 刺激强度 2) 刺激波宽 3) 刺激频率(或周期) 两者的关系是：频率（f）=1/周期（T）
（3）电刺激波形:
大致有三种即正弦波、方波，不对称的尖波（如电针仪 输出的）。
较常用的是方波，波形简单。易于产生和严格控制，计 算刺激量也较容易，陡峭的前沿使刺激比较有效，但单向方 波宽太大（超过1ms）或用直流电刺激长时可引起损毁效应 。故应尽可能缩短刺激时间和强度。为了避免减少电解作用 ，可用双向方波，但反相的正波有时可产生阳极阻滞作用或 阳极断电兴奋。正弦波对自主神经刺激效应强，几乎很少产 生电解作用，每个波的时间周期随频率而改变。
单端放大器工作原理示意图
差分放大器工作原理示意图
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交流放大器
直流放大器
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1．生物电放大器
生物电放大器都是用辨差放大器。这种放大器有二特点：①零点漂移小 ,此在直流放大器尤为重要。②能有效地抑制共模电压，放大器两个输入端 所共有的电压，称为共模电压。好的放大器必须有很强的共模干扰抑制能 力。
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(4) 其他 1) 同步输出（触发） 2) 延迟（时迟） 3）占空系数：是指脉冲的宽度（d）与脉冲周期（p）之百分比， 即 d/p×100％，如占空系数为100%即成直流电。 4) 电磁标 5) 触发输入
2．刺激隔离器
是刺激器的一个重要附件，使输出信号与地隔开，其作用是： （1）减小刺激伪迹，避免伪迹太大而使生物电无法辩识。 （2）使刺激电流局限在刺激电极周围，刺激点可精确定位。 （3）可以对组织同时进行多点刺激，而不致于引起相互干扰， 切断了电流从公共地线传布的可能。 （4）消除刺激中的直流成分，避免组织产生极化作用。目前普 遍应用的是高频隔离器，简单的刺激隔离器可用铁芯变压器或低周 变压器，但波宽大时，刺激波形失真。
生物电放大器的性能好坏将直接影响实验结果的获取，对生物电放大 器的基本要求是高输入阻抗（大于2MΩ）、高共模抑制比（CMRR，大于 100dB）、高增益（放大倍数大于10万倍）、高稳定性低漂移（小于10μV ／℃）、合适的通频带（0-100kHz）以及低噪声（小于3μV）等。
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(1)共模抑制比（CMRR）=Ad/AC ， 此比愈大愈好（一般为2万，最
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电流作用时间（刺激波宽） 确定波宽可根据：
1．被刺激组织动作电位锋电位的时程。 2．时值：A类神经纤维约用0.1-0.2ms，B类或C类 0.5-1.5ms，心肌0.5-2ms，平滑肌5-10ms，大脑皮层16ms，波宽太短所需电压高刺激效应弱，波宽太长产生电 解，损坏组织。兴奋性高，时值短者，波宽可小，反之 则大。 刺激频率 躯体神经约50-250Hz，内脏神经约2-5Hz，骨骼肌约 10-150Hz，心肌及平滑肌0.1-1Hz，大脑皮层20-60Hz， 中枢深部组织100Hz以内。各种频率作用于同一组织所起 效应亦不一致，进行串刺激时应注意各串刺激彼此相隔 时间应容许中枢兴奋或抑制状态消失后再予刺激。
还具有良性调节作用。电针的刺激效应与所应用的刺激参数有关。
(1)强度 (2)频率 (3)波形
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(二) 放Hale Waihona Puke Baidu系统
通常来自记录电极的生物 信号很微弱，且混有大量的 干扰信号，必须经生物电放 大器放大去干扰后才能显示 。一般放大器只有一个有效 信号输入端，另一端参考电 平接地，即所谓单端放大器 ；辨差放大器（或称差分放 大器）有两个有效信号输入 端，对异相信号（如生物电 信号由一探查电极及一无关 电极引导记录，这两个电极 所获得的电位不同）进行放 大，而对同相信号（如作用 在两电极的交流电信号完全 相同）则放大很少。
好达5万）。Ad为差模信号的增益（在双端输入的差动放大器中输入 的幅值相同，极性相反的电信号，如生物电信号），Ac为共模信号的 增益（在双端输入的差动放大器中输入的幅值相同，极性相同的电信 号，如干扰信号）；CMRR越大表明放大器抗干扰能力越强。辨差放大 器一般都有一平衡调节使电路两侧输出端电压在无信号时趋于零。这 种放大器的两个输入端输入信号，是为双边输入，如一端与生物体接 触不良或脱落成为单边输入，则共模抑制比降低而出现交流电干扰。
电生理学的方法与技术
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第五部分 电生理学的方法
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第一章 电生理常用主要仪器
常用的电生理学实验仪器种类很多，但归纳起来为三大系统，即 电刺激系统、放大系统及显示记录系统。
（一）电刺激系统
1. 电子刺激器 对组织刺激的方法有多种，如温度、机械、化学、光、电刺激等， 但以电刺激器最为常用。电刺激在生理实验中应用广泛，不仅在基础研 究中而且在临床诸科（如神经科、五官科、心血管科、理科及针灸科等） 也常使用。 电刺激的优点： ① 基本参数易于精确控制（如强度、时间、强度-时间变化率等）； ② 机体的生理活动过程中往往都伴有电的变化，故符合生理状态； ③ 电刺激强度不很大时，不易损伤组织可反复使用 。 刺激器按其输出方式可分为恒压刺激器和恒流刺激器。
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附：电针仪
1.电针仪的输出参数:
(1)波形 多为双相脉冲波 (2)脉冲幅度 一般电针仪输出正脉冲电压为50-60V，负脉冲电压 为25-35V (3)脉冲宽度 一般约0.4ms， (4)脉冲的重复频率（脉冲数/s,Hz) 习惯上把低于30Hz作为低频 电针，30-1000Hz为高频电针。
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刺激电流强度
随各种实验而有很大不同。影响强度因素： 1．组织本身的兴奋性：A类神经纤维兴奋性高、刺激强度可很小。 如以Aα的强度为1，B类为Aα的53.5倍，C类纤维为Aα类的100倍。 2．电流作用于组织的时间：刺激强度与电流作用时间成反比关系。 3．电流密度：电极粗细，被刺激组织离开电极的距离以及电极周围 组织液的旁路等都会影响电流密度。用微电极刺激神经与肌肉细胞时， 几个微安十几毫伏即足以引起兴奋。用粗电极刺激神经干所需约数伏。 通过皮肤刺激需几十伏，几个毫安。通过浴槽中容积导体刺激离体肠肌 标本其电压60-80伏，电流要十几毫安，这是因为大部分电流经溶液旁路 （刺激器输出电压需100V，最大输出电流20mA）。 刺激强度可用刺激电极两端的电压或流经组织的电流量来表示。一 般电流强度与电压强度是平行增减的。然而只有当组织电阻恒定时，电 压才能反映电刺激的生理效应，实际上电刺激的效应取决于通过组织的 电流量。
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(1) 刺激方式
图 刺激脉冲参数图
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（2）刺激参数: 1) 刺激强度 2) 刺激波宽 3) 刺激频率(或周期) 两者的关系是：频率（f）=1/周期（T）
（3）电刺激波形:
大致有三种即正弦波、方波，不对称的尖波（如电针仪 输出的）。
较常用的是方波，波形简单。易于产生和严格控制，计 算刺激量也较容易，陡峭的前沿使刺激比较有效，但单向方 波宽太大（超过1ms）或用直流电刺激长时可引起损毁效应 。故应尽可能缩短刺激时间和强度。为了避免减少电解作用 ，可用双向方波，但反相的正波有时可产生阳极阻滞作用或 阳极断电兴奋。正弦波对自主神经刺激效应强，几乎很少产 生电解作用，每个波的时间周期随频率而改变。
单端放大器工作原理示意图
差分放大器工作原理示意图
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交流放大器
直流放大器
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1．生物电放大器
生物电放大器都是用辨差放大器。这种放大器有二特点：①零点漂移小 ,此在直流放大器尤为重要。②能有效地抑制共模电压，放大器两个输入端 所共有的电压，称为共模电压。好的放大器必须有很强的共模干扰抑制能 力。
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(4) 其他 1) 同步输出（触发） 2) 延迟（时迟） 3）占空系数：是指脉冲的宽度（d）与脉冲周期（p）之百分比， 即 d/p×100％，如占空系数为100%即成直流电。 4) 电磁标 5) 触发输入
2．刺激隔离器
是刺激器的一个重要附件，使输出信号与地隔开，其作用是： （1）减小刺激伪迹，避免伪迹太大而使生物电无法辩识。 （2）使刺激电流局限在刺激电极周围，刺激点可精确定位。 （3）可以对组织同时进行多点刺激，而不致于引起相互干扰， 切断了电流从公共地线传布的可能。 （4）消除刺激中的直流成分，避免组织产生极化作用。目前普 遍应用的是高频隔离器，简单的刺激隔离器可用铁芯变压器或低周 变压器，但波宽大时，刺激波形失真。
生物电放大器的性能好坏将直接影响实验结果的获取，对生物电放大 器的基本要求是高输入阻抗（大于2MΩ）、高共模抑制比（CMRR，大于 100dB）、高增益（放大倍数大于10万倍）、高稳定性低漂移（小于10μV ／℃）、合适的通频带（0-100kHz）以及低噪声（小于3μV）等。
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(1)共模抑制比（CMRR）=Ad/AC ， 此比愈大愈好（一般为2万，最
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电流作用时间（刺激波宽） 确定波宽可根据：
1．被刺激组织动作电位锋电位的时程。 2．时值：A类神经纤维约用0.1-0.2ms，B类或C类 0.5-1.5ms，心肌0.5-2ms，平滑肌5-10ms，大脑皮层16ms，波宽太短所需电压高刺激效应弱，波宽太长产生电 解，损坏组织。兴奋性高，时值短者，波宽可小，反之 则大。 刺激频率 躯体神经约50-250Hz，内脏神经约2-5Hz，骨骼肌约 10-150Hz，心肌及平滑肌0.1-1Hz，大脑皮层20-60Hz， 中枢深部组织100Hz以内。各种频率作用于同一组织所起 效应亦不一致，进行串刺激时应注意各串刺激彼此相隔 时间应容许中枢兴奋或抑制状态消失后再予刺激。