腦電測(cè)量原理

腦電測(cè)量原理陸想想一、腦電圖基本知識(shí)腦電圖定義：在人的大腦皮層中存在著頻繁的電活動(dòng)，而人正是通過(guò)這些電活動(dòng)來(lái)完成各種生理機(jī)能的，用電極將這種電位隨時(shí)間變化的波形提取出來(lái)并加以記錄，就可以得到腦電圖。

electro-encephalo-gramEEG2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系2二、腦電測(cè)量的意義通過(guò)檢測(cè)并記錄人的腦電圖就可以對(duì)人的大腦及神經(jīng)系統(tǒng)疾病進(jìn)行診斷和治療，所以很有必要對(duì)人的腦電圖進(jìn)行研究。

2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系3三、腦電圖的一般性質(zhì)2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系4上圖是一種具有正弦波節(jié)律的腦電圖波形，它是頭皮上兩點(diǎn)間電位差隨時(shí)間變化的曲線，圖中△E即為電位的變化量。腦電圖雖然不是正弦波，但可以作為一種以正弦波為主波的圖形來(lái)分析。所以腦電圖也可以用周期、振幅、相位等參數(shù)來(lái)描述。周期、振幅、相位是腦電圖的基本特征。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系5周期：由一個(gè)波底到下一個(gè)波底的時(shí)間間距或由一個(gè)波頂?shù)较乱粋€(gè)波頂?shù)臅r(shí)間間距在基線上的投影。振幅：從波頂劃一直線使其垂直于基線，由這條直線與前后兩個(gè)波底連線的交點(diǎn)到波頂?shù)木嚯x稱(chēng)為腦電圖的平均振幅。相位：有正相，負(fù)相之分，以基線為準(zhǔn)，波頂朝上者為負(fù)相波，波頂朝下者為正相波。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系6四、腦電圖的分類(lèi)2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系7各類(lèi)腦電波的特點(diǎn)腦電波檢測(cè)部位頻率振幅特點(diǎn)頭顱枕骨8~13HZ20~100μV在清醒\安靜\閉眼時(shí)出現(xiàn)額部,顳部18~30HZ5~20μV它的出現(xiàn)意味著大腦比較興奮4~7HZ10~50μV在困倦十,中樞神經(jīng)系統(tǒng)處于抑制狀態(tài)時(shí)所記錄的波形1~3.5HZ20~200μV在睡眠,深度麻醉,缺氧或大腦有器質(zhì)性病變時(shí)出現(xiàn)2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系8五、腦電圖的產(chǎn)生機(jī)理2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系9大腦的神經(jīng)元浸浴在特殊的細(xì)胞外液（腦脊液）中，這些神經(jīng)的電活動(dòng)可以被等效為一個(gè)偶極子。如果每一小單位被等效為一個(gè)偶極子，整個(gè)腦的總和等效偶極子即是全部偶極子的向量和。對(duì)應(yīng)著這個(gè)偶極子，必定存在著腦電場(chǎng)分布。即可以用專(zhuān)門(mén)的電極測(cè)量大腦皮層的電位變化——腦電圖。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系10靜態(tài)狀態(tài)時(shí)——細(xì)胞膜對(duì)K+有特殊的通透性,K+從膜內(nèi)流向膜外,直到達(dá)成一種動(dòng)態(tài)的電化學(xué)平衡,這時(shí)膜內(nèi)電位下降,膜外電位升高,形成電位差,可達(dá)-70~90mV.當(dāng)細(xì)胞興奮時(shí)——細(xì)胞膜對(duì)Na+的通透性超過(guò)對(duì)K+的通透性,原有的動(dòng)態(tài)平衡被打破,膜外大量的Na+流向膜內(nèi),形成與靜態(tài)狀態(tài)完全相反的平衡狀態(tài).六、誘發(fā)電位的基本知識(shí)誘發(fā)電位：指神經(jīng)中樞系統(tǒng)在感受外在或內(nèi)在刺激過(guò)程中產(chǎn)生的生物電活動(dòng)，是代表中樞神經(jīng)系統(tǒng)在特定功能狀態(tài)下的生物電活動(dòng)的變化。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系11兩種誘發(fā)電位的比較定義意義非特異性誘發(fā)電位給予不同刺激時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)相同.該電位幅度比較高.沒(méi)有任何特定意義,在臨床診斷中不具有診斷價(jià)值.特異性誘發(fā)電位給予刺激后經(jīng)過(guò)一定的潛伏期，在腦的特定區(qū)域出現(xiàn)的電位反應(yīng)與刺激信號(hào)之間有嚴(yán)格的時(shí)間關(guān)系.電位幅值較小,完全淹沒(méi)在自發(fā)腦電信號(hào)中.電位的形成與特定的刺激之間有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系,可以反映神經(jīng)系統(tǒng)的功能與病變,在臨床上具有診斷價(jià)值.2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系12我們通常將特異性誘發(fā)電位簡(jiǎn)稱(chēng)誘發(fā)電位（evokedpotential,EP）。目前臨床上常用的誘發(fā)電位有：模式翻轉(zhuǎn)視覺(jué)誘發(fā)電位（patternreversalvisualevokedpotential,PR-VEP）；腦干聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位（brainstemauditoryevokedpotential,BAEP）；短潛伏期體感誘發(fā)電位（short-latencysomatosensoryevokedpotential,SLSEP）。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系13

因此，目前大部分的腦電圖機(jī)除了腦電信號(hào)的檢測(cè)、處理、輸出等部分以外，還配有如下的輔助設(shè)備：2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系14聲光刺激器電子刺激器腦電頻率分析器記錄裝置等七、腦電圖機(jī)的基本知識(shí)定義：腦電圖機(jī)是用來(lái)測(cè)量腦電信號(hào)的生物電放大器。它的主要單元腦電放大器的工作原理與心電放大器基本相同。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系15腦電圖機(jī)與心電圖機(jī)不同的性能要求：腦電信號(hào)的幅值范圍為10~100μV，比標(biāo)準(zhǔn)心電信號(hào)小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。相應(yīng)的電路要求：要求的放大增益要高的多（約100DB左右）;要求腦電放大器有更高的共模抑制比（約為10000：1）;對(duì)電源的波紋系數(shù)有更高的要求(要求波動(dòng)性小);對(duì)電極有嚴(yán)格的要求(提高極化電壓的穩(wěn)定性)。2.腦電電極比心電電極小的多,具有較高的信號(hào)源阻抗。相應(yīng)的電路要求:要求放大器有更高的輸入阻抗；要求具有電極-皮膚接觸電阻測(cè)量裝置,以估測(cè)接觸電阻。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系163.導(dǎo)聯(lián)數(shù)較多,并且要求進(jìn)行同步記錄。相應(yīng)的電路要求:采用中間接線盒(輸入盒),電極引出線直接與輸入盒相連,通過(guò)輸入盒引出線再將腦電信號(hào)送到腦電圖機(jī)中去;必須有多通道的放大器和記錄器同時(shí)工作,常見(jiàn)的一般有8、16、32導(dǎo)等;對(duì)走紙電機(jī)的要求高;4.為了便于分析各導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)波形之間的相互聯(lián)系,機(jī)器內(nèi)設(shè)置了時(shí)鐘信號(hào)和定標(biāo)信號(hào)。5.腦電信號(hào)幅值變化比較大。相應(yīng)的電路要求:增益控制有多檔,粗\細(xì)調(diào)節(jié),定標(biāo)電壓設(shè)置有多種幅值;2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系175.腦電信號(hào)頻率差別變化顯著。相應(yīng)的電路要求:應(yīng)有各種不同頻率的低截和高截濾波器,隨時(shí)都可以轉(zhuǎn)換;時(shí)間常數(shù)和走紙速度均應(yīng)有多檔選擇;2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系18八、腦電圖機(jī)的導(dǎo)聯(lián)為了區(qū)分電極和兩大腦半球的關(guān)系，通常右側(cè)用偶數(shù)，左側(cè)用奇數(shù)。從鼻根至枕骨粗隆連一正中矢狀線，再?gòu)膬赏紫蛏稀⑾蚝笈c正中矢狀線等距的平行線順延至枕骨粗隆稱(chēng)左右瞳線。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系191、左右枕極（9，10）：從枕骨粗隆向上約2cm，左右旁開(kāi)3cm與左右瞳枕線相交處。2、左右額前極（1，2）：沿瞳枕線入發(fā)際約1cm處。3、左右中央極（5，6）：左右外耳道連線與左右瞳枕線相交處。4、左右額極（3，4）：左右額前極與中央極的中點(diǎn)處。5、左右頂極（7，8）：左右中央極與枕極之中點(diǎn)處。6、左右顳中極（11，12）：左右中央極與外耳道之中點(diǎn)處。7、左右顳前極（13，14）：左右瞳孔與外耳道中點(diǎn)處。8、左右顳后極（15，16）：左右乳突上發(fā)際內(nèi)約1cm處。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系20腦電圖記錄的是頭皮兩電極間電位差的波形。放于零電位上的電極稱(chēng)為參考電極，放于非零電位上的電極為作用電極。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系21腦電導(dǎo)聯(lián)方式單極導(dǎo)聯(lián)法雙極導(dǎo)聯(lián)法一個(gè)電極為參考電極，另一個(gè)為作用電極。兩個(gè)極均為作用電極。單極導(dǎo)聯(lián)法連接方式：將作用電極置于頭皮上，參考電極至于耳垂，并通過(guò)導(dǎo)聯(lián)選擇開(kāi)關(guān)分別與前置放大器的兩個(gè)輸入端G1和G2相連。參考電極一般選取耳垂。。。。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系22單極導(dǎo)聯(lián)法的優(yōu)缺點(diǎn)比較2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系23優(yōu)點(diǎn)：能記錄活動(dòng)電極下腦電位變化的絕對(duì)值，其波幅較高且較穩(wěn)定，異常波常較局限，有利于病灶的定位。缺點(diǎn)：參考電極（無(wú)關(guān)電極）不能保持零電位，易混進(jìn)其他生物電干擾。雙極導(dǎo)聯(lián)法優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)點(diǎn)：記錄下來(lái)的是兩個(gè)電極部位腦電變化的差值，因此可以大大減少干擾，并可排除無(wú)關(guān)電極引起的誤差。缺點(diǎn)：如果兩活動(dòng)電極的距離在3cm以?xún)?nèi)時(shí)，來(lái)自較大范圍（距離大于3cm）的腦電位被兩個(gè)活動(dòng)電極同時(shí)記錄下來(lái)，結(jié)果電位差值互相抵消，記錄的波幅較低，也不恒定，所以要求兩電極的距離應(yīng)在3-6cm以上。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系24導(dǎo)聯(lián)工作特點(diǎn)利用腦電圖定位病灶和診斷病情，并非只由一對(duì)電極來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是要用多對(duì)電極（多個(gè)導(dǎo)聯(lián)），根據(jù)不同的情況和要求，連接成不同的方式，記錄多個(gè)波形，分析這多個(gè)波形的基本特征和相互聯(lián)系才能完成病灶定位和疾病診斷，這就要求腦電圖機(jī)有多個(gè)放大器和記錄器，一般有6導(dǎo)、16導(dǎo)、32導(dǎo)。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系25九、目前臨床腦電儀器的應(yīng)用1.熱筆描記式腦電圖機(jī)——臨床應(yīng)用最廣泛，一般配備8~16導(dǎo)電極。2.無(wú)紙腦電圖機(jī)——腦電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后被采集到計(jì)算機(jī)，并由屏幕描記。一般也是配備8~16導(dǎo)電極。3.腦電地形圖儀——其配置與無(wú)紙腦電圖機(jī)基本相同，但至少要配備16導(dǎo)電極，且打印機(jī)能輸出彩色圖形。當(dāng)前趨勢(shì)是將無(wú)紙腦電圖機(jī)與腦電地形圖儀合為一體。4.腦電監(jiān)護(hù)儀——能實(shí)時(shí)地、連續(xù)不斷地顯示腦電波形，并且具有存儲(chǔ)功能、數(shù)據(jù)管理功能，最好具有報(bào)警功能。5.腦電Holter——即動(dòng)態(tài)腦電長(zhǎng)時(shí)間記錄儀。一般配有3～16個(gè)電極，具有存儲(chǔ)24h腦電信號(hào)的能力。

其關(guān)鍵技術(shù)為：放大器的小型化及放大器的供電能力.6.腦電分析儀——包含腦電Holter的回放分析系統(tǒng)和一般意義上的腦電分析系統(tǒng).

記錄腦電信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)（30min以上），配有16個(gè)以上電極,具有較為全面的分析功能（時(shí)域、頻域和空域）。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系26十、腦電圖測(cè)量的最新技術(shù)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用腦電地形圖高分辨率腦電圖2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系27腦電地形圖傳統(tǒng)的自發(fā)腦電圖存在檢測(cè)和分析的局限性：1、同一分析者對(duì)同一圖在不同時(shí)間閱讀，所得結(jié)果有較大偏差；2、不同分析者對(duì)同一圖閱讀，所得結(jié)果有較大偏差；3、一些特殊概念很難有具體界限；4、對(duì)于細(xì)微的不對(duì)稱(chēng)，或彌散在異常背景中局灶改變，不易被發(fā)現(xiàn)；針對(duì)傳統(tǒng)的自發(fā)腦電圖檢測(cè)和分析的局限性，定量腦電圖（QEEG）應(yīng)運(yùn)而生。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系28定量腦電圖：利用計(jì)算機(jī)對(duì)各個(gè)放大通路的信號(hào)進(jìn)行閱讀，根據(jù)不同信號(hào)的頻率進(jìn)行分類(lèi)，并按出現(xiàn)的時(shí)間及波幅的總和之比求出均值，從而直接對(duì)各類(lèi)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)把所求得的數(shù)值以不同的顏色加以顯示，以此為基礎(chǔ)向臨床診斷提供新的參數(shù)。2024/1/4生物醫(yī)學(xué)工程系29定量腦電圖優(yōu)點(diǎn)：更加準(zhǔn)確、客觀、顯示直觀，更具有可比性。腦電地形圖是研究最早也是最為成熟的定量腦電圖技術(shù)。腦電地形圖定義：在腦電圖技術(shù)基礎(chǔ)上，用計(jì)算機(jī)對(duì)EEG信號(hào)進(jìn)行二次處理，將曲線波形轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚨ㄎ缓投康牟噬X波圖像