医学-胡优敏电生理学技术及临床应用-电生理技术2015
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电生理信号测量基础
上海交通大学 医学院 王成
电生理学
以作用于生物体的电作用和生物体所发生 的电现象为主要对象的生理学的一个分支 领域。
细胞电生理 神经电生理 视觉电生理 心脏/心肌电生理
电生理技术
electrophysiological techniques
测量、记录和分析生物体发生的电现象 （生物电）的技术
+-
+-
导联
体表电极安放在不同位置所测得的 波形是不同的。
按某一标准规定安放体表电极并连 线——导联
心电图导联
12个标准 导联（10 个电极）
记录两个电极之间的电位差
差分放大器Differential Amplifier
要考虑最大电极电位差和直流飘移
心电标准导联
找到中心电位测量“绝对篇数
cardiovascular system每年出版文献数
cell biology每年出版文献数
参考书
F. Bretschneider和J.R.deWeille著，封洲 燕译：《电生理学方法与仪器入门》，机 械工业出版社，2019.9
张日晖：《实用电生理基础》。北京师范 大学出版社，2019.1
施瓦茨和雷迪根著，丁光宏和顾全保译： 《电生理学基础（第二版）》，复旦大学 出版社，2019.8
一、生物电测量的技术基础
常见的生物电信号
心电图（ECG） 脑电图（EEG） 肌电图（EMG） 视网膜电图（ERG）/眼震电图 神经电活动记录 单细胞电活动记录/离子通道电活动记录
EEG/ERP记录系统
Neuroscan 128导 EEG/ERP记录系 统为脑科学的研究 提供了很好的技术 和研究平台，而且 还有和磁共振结合 研究的工具。
现有512导的记录 系统和全新的脑电 研究的方法，
诱发电位 : （Evoked Potential Response) 幅度：0.1~10 μv 视觉 体感 听觉 诱发
其特点是：
电极有各自的名称：位于左侧 的是奇数，右侧的是偶数。
按近中线的用较小的数字，较 外侧的用较大的数字。
电极名称包括电极所在头部分 区的第一个字母。
诸点电极的间隔均以10%和20 ％来测量。
利用脑电图确定位病灶和诊断病情，并非 只由一对电极来实现，而是要用多对电极 (多个导联)，根据不同的情况和要求，连 接成不同的方式，记录多个波形，分析这 多个波形的基本特征和相互联系才能完成 病灶定位和疾病诊断。这就要求脑电图机 有多个放大器，同步记录8、16或32导波 形。
生物电信号
名称
幅值
心电
0.15mv
脑电
550μv
肌电
20μv30mv
胃电
50μv2mv
视网膜电 50μv200μv
频率范围
0100Hz 0.560Hz 103000Hz 0.00120Hz DC20Hz
1.1 生物电位分类
单细胞电位 局部组织电位 体表电位
自发电位（自身） 诱发电位（外加刺激）
特点 1.信号微弱
最大的是心电QRS波 1-5mv 小的如诱发电位 0.1-10μv 希氏束电位 1 μv左右
细胞膜电位： 静息电位-70mV
电压钳电路
RE
实际
运算放大器
V-
-
A
Vo
V+
+
Vo = A (V+ - V-)
If
Rf -
A +
Vo=IfRf
电压钳电路
膜片钳
电路
IM
典型的膜片钳微电极的电阻为0.5-50MΩ， 只需一根电极就可以控制电位，在电流通 过的时候同时可以进行电压测量。
IM=VF/RF
单细胞电位
体表电位
单个细胞可以看作一个 电偶极子，由细胞组成 的组织和器官可以看作 是电偶极子的集合，身 体可以看作容积导体， 这样，在体表就可以检 测到变化的电位。
+-
电偶极子和体表电位变化
相对电位和“绝对”电位
相对电位是指两纪录电极电位之 差；“绝对”电位是指记录电位 和“零”电位之差。
1.2.生物电信号的特点
生物系统产生的信号通常总是连续信号。
实际生物信号总是不有一些不确定的噪声 或参数变化，因而是不确定性的。休息时 的正常心电图看上去几乎是周期性的，然 而P波，QRS波的精确形状并完全不相同， 各个QRS波的间隔（心率）也不相同，RR间期，也即心率变异（HRV）程度是预 测心脏健康的一个指标。
研究生物体的电特性的技术。 以各种形式的能量（电、磁、声等）刺激
生物体，并产生生物效应的技术。
生物电测量：
用电极将微弱的生物电引出，经生物电放 大器将它放大，再经示波器等显示其波形 并记录下来，以便观察、分析和保存。
有关技术：①电极②生物电放大器③显示 和记录④遥测技术。
电脑在生物电信号的处理和分析中的应用， 不仅可以提高效率和测量精度，而且可以 建立新的测量方法、开辟新的研究领域。
多个电极的电位取均值作为中心电位。 把中心电位作为测量的零电位。
胸导联
加压肢体导联
监护电极及其安放
RA、LA分别对 应右上肢和左 上肢，置于胸 骨两侧第一或 笫二肋间。RL、 LL分别对应右 下肢和左下肢， 置于腋前线的 剑状软骨水平。 V对应胸导联。
脑电电极放置法
•世界上绝大多数脑电图实验室采用的是国际10-20系统 (the 10-20 international System)电极放置法
电流对生物体的作用：
设计制造刺激器，使之能产生所需形式和 参数的刺激能量；将刺激能量施加在欲刺 激的部位上。
电流的参数的确定：如强度、持续时间等， 可精细调节和稳定，或由程序控制。
电流给予的部位和方式。 佩带在正常活动的人或实验动物身上，或
埋藏在体内的长时间连续工作（如心脏起 搏器）。
生物体电学特性的测量：
对生物体的电阻、电容和电感等参数的测 量。利用某些系统活动时的电表现来对这 些系统本身的机能进行分析，即分析某些 电现象和功能之间的关系、功能单元之间 的关系、刺激与反应之间的关系。
例：细胞的跨膜电位的变化强烈地改变着膜的电 学特性，对跨膜电位进行动态的精确的控制，测 量流过细胞膜的电流变化，这就是电压钳技术。 它对于生物电产生和传播过程的研究有重要意义。
上海交通大学 医学院 王成
电生理学
以作用于生物体的电作用和生物体所发生 的电现象为主要对象的生理学的一个分支 领域。
细胞电生理 神经电生理 视觉电生理 心脏/心肌电生理
电生理技术
electrophysiological techniques
测量、记录和分析生物体发生的电现象 （生物电）的技术
+-
+-
导联
体表电极安放在不同位置所测得的 波形是不同的。
按某一标准规定安放体表电极并连 线——导联
心电图导联
12个标准 导联（10 个电极）
记录两个电极之间的电位差
差分放大器Differential Amplifier
要考虑最大电极电位差和直流飘移
心电标准导联
找到中心电位测量“绝对篇数
cardiovascular system每年出版文献数
cell biology每年出版文献数
参考书
F. Bretschneider和J.R.deWeille著，封洲 燕译：《电生理学方法与仪器入门》，机 械工业出版社，2019.9
张日晖：《实用电生理基础》。北京师范 大学出版社，2019.1
施瓦茨和雷迪根著，丁光宏和顾全保译： 《电生理学基础（第二版）》，复旦大学 出版社，2019.8
一、生物电测量的技术基础
常见的生物电信号
心电图（ECG） 脑电图（EEG） 肌电图（EMG） 视网膜电图（ERG）/眼震电图 神经电活动记录 单细胞电活动记录/离子通道电活动记录
EEG/ERP记录系统
Neuroscan 128导 EEG/ERP记录系 统为脑科学的研究 提供了很好的技术 和研究平台，而且 还有和磁共振结合 研究的工具。
现有512导的记录 系统和全新的脑电 研究的方法，
诱发电位 : （Evoked Potential Response) 幅度：0.1~10 μv 视觉 体感 听觉 诱发
其特点是：
电极有各自的名称：位于左侧 的是奇数，右侧的是偶数。
按近中线的用较小的数字，较 外侧的用较大的数字。
电极名称包括电极所在头部分 区的第一个字母。
诸点电极的间隔均以10%和20 ％来测量。
利用脑电图确定位病灶和诊断病情，并非 只由一对电极来实现，而是要用多对电极 (多个导联)，根据不同的情况和要求，连 接成不同的方式，记录多个波形，分析这 多个波形的基本特征和相互联系才能完成 病灶定位和疾病诊断。这就要求脑电图机 有多个放大器，同步记录8、16或32导波 形。
生物电信号
名称
幅值
心电
0.15mv
脑电
550μv
肌电
20μv30mv
胃电
50μv2mv
视网膜电 50μv200μv
频率范围
0100Hz 0.560Hz 103000Hz 0.00120Hz DC20Hz
1.1 生物电位分类
单细胞电位 局部组织电位 体表电位
自发电位（自身） 诱发电位（外加刺激）
特点 1.信号微弱
最大的是心电QRS波 1-5mv 小的如诱发电位 0.1-10μv 希氏束电位 1 μv左右
细胞膜电位： 静息电位-70mV
电压钳电路
RE
实际
运算放大器
V-
-
A
Vo
V+
+
Vo = A (V+ - V-)
If
Rf -
A +
Vo=IfRf
电压钳电路
膜片钳
电路
IM
典型的膜片钳微电极的电阻为0.5-50MΩ， 只需一根电极就可以控制电位，在电流通 过的时候同时可以进行电压测量。
IM=VF/RF
单细胞电位
体表电位
单个细胞可以看作一个 电偶极子，由细胞组成 的组织和器官可以看作 是电偶极子的集合，身 体可以看作容积导体， 这样，在体表就可以检 测到变化的电位。
+-
电偶极子和体表电位变化
相对电位和“绝对”电位
相对电位是指两纪录电极电位之 差；“绝对”电位是指记录电位 和“零”电位之差。
1.2.生物电信号的特点
生物系统产生的信号通常总是连续信号。
实际生物信号总是不有一些不确定的噪声 或参数变化，因而是不确定性的。休息时 的正常心电图看上去几乎是周期性的，然 而P波，QRS波的精确形状并完全不相同， 各个QRS波的间隔（心率）也不相同，RR间期，也即心率变异（HRV）程度是预 测心脏健康的一个指标。
研究生物体的电特性的技术。 以各种形式的能量（电、磁、声等）刺激
生物体，并产生生物效应的技术。
生物电测量：
用电极将微弱的生物电引出，经生物电放 大器将它放大，再经示波器等显示其波形 并记录下来，以便观察、分析和保存。
有关技术：①电极②生物电放大器③显示 和记录④遥测技术。
电脑在生物电信号的处理和分析中的应用， 不仅可以提高效率和测量精度，而且可以 建立新的测量方法、开辟新的研究领域。
多个电极的电位取均值作为中心电位。 把中心电位作为测量的零电位。
胸导联
加压肢体导联
监护电极及其安放
RA、LA分别对 应右上肢和左 上肢，置于胸 骨两侧第一或 笫二肋间。RL、 LL分别对应右 下肢和左下肢， 置于腋前线的 剑状软骨水平。 V对应胸导联。
脑电电极放置法
•世界上绝大多数脑电图实验室采用的是国际10-20系统 (the 10-20 international System)电极放置法
电流对生物体的作用：
设计制造刺激器，使之能产生所需形式和 参数的刺激能量；将刺激能量施加在欲刺 激的部位上。
电流的参数的确定：如强度、持续时间等， 可精细调节和稳定，或由程序控制。
电流给予的部位和方式。 佩带在正常活动的人或实验动物身上，或
埋藏在体内的长时间连续工作（如心脏起 搏器）。
生物体电学特性的测量：
对生物体的电阻、电容和电感等参数的测 量。利用某些系统活动时的电表现来对这 些系统本身的机能进行分析，即分析某些 电现象和功能之间的关系、功能单元之间 的关系、刺激与反应之间的关系。
例：细胞的跨膜电位的变化强烈地改变着膜的电 学特性，对跨膜电位进行动态的精确的控制，测 量流过细胞膜的电流变化，这就是电压钳技术。 它对于生物电产生和传播过程的研究有重要意义。