医疗仪器原理第二章生理信号检测仪器2脑电图机精讲课件

1、第二章 生理信号检测仪器1 心电图机 脑电图机 血压计 监护仪器 2脑电图机3(Electroencephalograph) EEG分线盒台车主机放大器脑电波检测的发展历史自1875 年，英国利物浦的生理学教授Richard Carton 经由动物大脑皮质记录到与呼吸或心跳无关的脑电波，当时他的实验是以兔子、猫和猴子为研究对象。此电波与呼吸或心跳无关，是一种脑部的生理变化，随着动物受麻醉或缺氧而破坏，且动物在死亡后消失。50多年后，直至1929 年德国精神科医师汉斯伯格（Hans Berger）在人类头皮上首次发现一种电位变化，并明确地描述人脑电活动而命名为脑电波图（Electroenceph

2、alogram, EEG,俗称脑波）。脑电图的特征周期、振幅、相位是脑电图的基本特征。（1）正常人脑电频率 主要在812Hz范围内。（2）振幅（3）以基线为准，波顶 朝上为负相波， 反之-正相波脑电信号的分类根据频率与振幅的不同将脑电波分波、波、波和波。频率由高到低依次为： 、 、 、 波振幅有交叉。脑电图包含有多个频率成分，一般划分为四个波段节律类别频率(Hz)振幅(v)明显部位心理状态 Alpha波812 50150枕、顶叶清醒、安静、闭目 Beta 波14301030前中央回和额叶皮层兴奋 Theta波47100150顶叶和颞叶睡眠 Delta 波0.5320200额和颞叶深睡频率(次/

3、s) 幅值（V） 意义 波：0.53 慢 20200 高 （睡眠、疲劳） 波：47 100150 （困倦） 波：813 20100 （清醒安静） 波：1430 快 520 低 （紧张活动） 脑电图的波形随生理情况的变化而变化，一般来说，当脑电图由高振幅的慢波变为低振幅的快波时，兴奋过程加强；反过来讲，当低振幅快波转化为高振幅的慢波时，则意味着抑制过程进一步发展。人在入睡过程中脑电图变化兴奋放松昏昏欲睡睡着深睡脑电图的导联脑电图的导联国际10/20系统电极放置法脑电图的导联类似于心电图，脑电图是要描记头皮上两电极间电位差的波形。导联分类：单极导联法（一极参考电极，一极作用电极）双极导联法（两极作

4、用电极）零点位（参考电位）的选取一般选取耳垂单极导联多个电极各通过电阻后连接在一起作为参考电极三种电极的连接方式 自发脑电和诱发脑电 1、自发脑电和脑电图 （1）自发脑电 人的大脑皮层中存在的自发的频繁的电活动 （2）脑电图 用电极提取到的自发脑电活动并加以记录 17脑功能分区2、诱发脑电定义:对神经系统(包括感受器)某一特定部位给予适宜刺激,在中 枢神经系统(包括周围神经系统)相应部位检出的与刺激有 锁时关系的电位变化。 特点： 1）刺激条件：光、声和电刺激 2）时相关系：脑诱发电位有稳定的潜伏期 3）解剖通路：各种感觉刺激引起的脑诱发电位，在脑内 各自有一定的空间分布 4）高敏感性和可重复

5、性临床意义 诱发电位形态学改变的原因： 1）发生源直接受病变的侵犯 2）神经传导通路受损 3）对发生源有调节作用的其它神经通路受损19分类：（ 根据脑电和刺激之间的时间关系） （1）非特异性诱发电位 给予不同刺激时，产生相同的反应，不具备临床诊断价 值，幅值较高。 （2）特异性诱发电位EP(evoked potential) 给予刺激后经过一定的潜伏期，在脑的特定区域出现的 电位反应，其特点是诱发电位和刺激信号间有严格的时间关 系，幅值小，淹没于自发脑电中。临床上只进行特异性诱发电位的检查，因此把特异性诱发电位简称为诱发电位（狭义）20特异性诱发电位的分类： （一）外源性的与感觉或运动功能相关

6、的刺激相关电位(SRP) 1.视觉诱发电位 2.听觉诱发电位（脑干听觉诱发、耳蜗听觉诱发） 3.体感诱发电位（上肢、下肢） （二）内源性的与认知功能相关的事件相关电位(ERP) 事件相关电位：当人对某客体进行认知加工（如注意、记忆、思维）时，通过平均叠加从颅表面记录到的大脑电位称为事件相关电位。它反映认知过程中大脑的神经电生理改变，有称为“认知电位”。21 视觉诱发电位 （VEP）用光或图形刺激视网膜后，通过视路传递，在枕叶视皮质层诱发出的电活动。它反映了从视网膜神经节细胞到视皮层的功能状态，是对视路功能的客观的检查方法。(1)视路病变：视神经炎、视乳头水肿、视神经萎缩、（先天性、缺血性、外伤

7、性、中毒性等）视神经病变(2)青光眼(3)视网膜及黄斑病变(4)弱视及斜视(5)屈光间质混浊(6)视力、对比敏感度、色觉等视功能的客观评定VEP的临床应用 视觉诱发电位导联：1）作用电极Oz 参考电极Fpz 地线绑带或贴手背 2）作用电极O1/O2 参考电极Fpz 地线绑带或贴手背扫描速度：20ms/D 灵敏度5uv/D 叠加次数： 200次刺激模式： 棋盘格翻转模式闭一只眼（全屏、半屏、1/4屏 ）25听觉诱发电位 导联: 作用电极A1/A2、 参考电极Cz、 地线Fpz 扫描速度：1ms/D 扫描时间：10ms 灵敏度：0.5uv/D 叠加次数:2000次(800次左右出波形) 刺激波形:

8、(方波)短声 刺激频率:13Hz、11Hz 、 9Hz奇数频率26脑电图机的结构和类型 1、基本电路 原理、电路结构与心电图机类似 特殊性 由于脑电幅值低（uV），比心电信号小两个数量级，因此要求脑电图机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）低噪声要求（3uV） （4）小的电源纹波电压（前置级10M） （6）高稳定性的银-氯化银电极 （7）设有电极-皮肤接触电阻测量装置（20k） 272、辅助仪器 （1）光刺激器 光刺激的类型：a. 周期性闪光信号的刺激 b. 黑白相间的方格图案模式刺激（棋盘翻转）水平、垂直同步及消隐脉

9、冲信号混合电路时钟发生器7.86432MHz模式翻转速率控制垂直光条数控制水平光条数控制图形模式控制调制器触发输出至监视器视频放大器及同步电路外控内设定至平均器28棋盘（方格）模式竖光格模式29（2）声刺激器 临床声刺激频率：10-20次/s,新生儿10次/s 声刺激的形式：单频声刺激，咔嗒声重复频率发生器咔嗒声发生器白噪声发生器外触发控制极性选择逻辑控制功放及衰减器耳机功放及衰减器咔嗒声极性选择耳机单次抑制外触发信号咔嗒声刺激器结构原理图30脑电图机的类型 （1）热笔描记式脑电图机 应用最广泛，但无自动分析功能 （2）无纸脑电图机 相对于热笔式，以显示器代替纸张记录 （3）脑电地形图 （Br

10、ain Electrial Activity Mapping,BEAM） 在脑电图技术基础上,用计算机对EEG信号进行二次处理，将曲线波形转变为能定位和定量的彩色脑波图像（类似于二维CT平面,如脑电信号功率谱强度） 31 （4）脑电监护仪 实时，连续显示脑电活动，还具备存储，数据管理，报警等功能 （5）脑电“Holter”（监护仪的一种） 动态脑电长时间记录，可存储24h脑电信号的能力 （6）脑电分析仪 长时间记录脑电信号，并对脑电信号给出全面的时域，频域和空域分析32脑电图机结构脑电图机结构1. 输入盒头皮电极的导线一般不直接与脑电图机输入端相连接，而是通过输入盒与主机相连，输入盒为金属屏蔽

11、盒，上有电极插孔，包括20个以上的脑电极插孔，以及接地插孔、外接插孔等，外接插孔可用于描记脑电、肌电、眼电、诱发电、呼吸波等。盒内有缓冲放大器，有的还带有电极阻抗测量装置。 2. 导联选择器通常是一个节点开关阵列，来自CPU的指令接通一组节点即可把相应的来自电极的生物电信号送到放大器输入端。脑电图机可提供固定导联选择及自由导联编程。脑电图机结构 3. 放大器由多级放大器组成放大电路，另外还包括时间常数变换、高频滤波、灵敏度控制、交流干扰抑制等电路。 4. 记录器目前脑电图机多用笔式记录器，大部分采用墨水笔式。 5. 控制部分主要是键盘扫描电路，用于产生相应的键码，使CPU作相应的操作，这些操作

12、包括导联的选择与编程、定标描记、光刺激、参考电极的选择等等。 6. CPU部分现代脑电图机有很多都是微机控制的，如日本光电的7300系列，采用Z80芯片，外加48KROM、8KRAM及8255芯片等组成。典型脑电图机结构框图脑电地形图的原理A/D转换脑电采集FFT变换频带分类插值计算求等效电位脑电地形图的应用1、各种脑血管病的诊断2、各种脑肿瘤的定位3、癫痫、痴呆、心理学及精神分裂症状脑磁图（MEG）脑磁图MEG具有高灵敏度(能测量极微弱的脑磁信号)，高时间分辨率(能实时性测量功能神经活动)，高空间分辨率(能作功能区或病灶定位)，而且完全无侵损性。脑磁图MEG测量的是体内神经电流源引发的瞬间磁场。更准确地说，MEG测量的是与细胞内电流(int racellularcurrents)相关的磁场分布，磁信号可毫无衰减地穿透脑组织和颅骨，