【正文】 。對應(yīng)于心電信號 T波結(jié)束的心音信號為第二心音，發(fā)生于心室肌細胞復(fù)極化時。第三心音發(fā)生于 T波結(jié)束之后。第四心音發(fā)生于 QRS波之前。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 61 ? 心音信號的特點（ 2） – 當(dāng)心室收縮時，血液流向主動脈，并因為血液的相繼擺動而導(dǎo)致房室瓣的關(guān)閉，這就是第一心音產(chǎn)生的原因。同時，第一心音還源于主動脈根和心室間的血液擺動及血液在主動脈和肺動脈的湍流所引起的振動。第一心音的分裂產(chǎn)生于二尖瓣和三尖瓣的非同步關(guān)閉。主動脈和肺動脈內(nèi)血流的減速和反向流動，以及半月瓣的關(guān)閉所伴隨的低頻振動是第二心音產(chǎn)生的原因。在心房向心室迅速灌注突然結(jié)束時，松弛的心室壁肌肉會進行一定的振動，這產(chǎn)生了第三心音。第四心音是心房收縮時推動血液流入心室所產(chǎn)生的，也被稱為心房音 。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 62 ? 心音信號的檢測 – 心內(nèi)心音測量： 將微型的心音傳感器安裝在心導(dǎo)管端部插入心臟或某些大血管內(nèi)側(cè)測量的心音。 – 心外心音測量： 在胸壁外表面測得的。 – 心音的圖形記錄稱為 心音圖 ，記錄心音圖的儀器稱為 心音圖機 ，它由將胸壁的機械振動轉(zhuǎn)換成電信號的心音傳感器、放大濾波器及記錄器三部分組成。 – 空氣傳導(dǎo)式心音傳感器是利用心臟搏動時通過胸壁傳遞出的心音波再經(jīng)空氣傳遞到傳感器的敏感振動膜上，這個振動膜與換能器相連，當(dāng)空氣振動時膜片就發(fā)生振動，從而帶動換能元件并使其產(chǎn)生與心音強度成比例的輸出信號。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 63 167。 腦磁圖（ MEG） ? 腦磁信號的概念 – 在大腦中的神經(jīng)元產(chǎn)生的動作電位在突觸 （ 神經(jīng)元之間的連接處 ）中進行傳遞時 ， 神經(jīng)元樹突中流動著離子電流 。 – 根據(jù)麥克斯韋方程 ， 任何變化的 電流都會產(chǎn)生一個正交的磁場 。 腦 磁信號就是這些神經(jīng)樹突中離子 電流所產(chǎn)生磁場的綜合 。 – 腦磁信號反應(yīng)了大腦中皮層神經(jīng)元 的活動狀態(tài) 。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 64 ? 腦磁信號的特點 – 由于顱骨不是鐵磁物質(zhì)，對大腦磁信號沒有較大的干擾，因而，在體外測得的腦磁信號真實地反應(yīng)了大腦中神經(jīng)細胞的活動情況。 – 另外一方面，由于腦磁信號映射到頭皮外的過程中沒有受到干擾，因而可以通過逆運算方法來進行腦活動區(qū)的高精度空間定位。 – 由于腦磁場信號是磁場信號，使用空間探測方法采集，不需要使用頭皮電極，因而可以在不接觸受試者的情況下實現(xiàn)信號的檢測，避免了使用電極引入的干擾。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 65 ? 腦磁信號的應(yīng)用 – 腦磁信號的采集設(shè)備運行期間都非常安靜，這一點尤其有利于一些與聲音相關(guān)的 認(rèn)知實驗 的進行。 – 腦磁信號具有毫秒級的時間分辨率和毫米級的空間分辨率，這一點對于腦電信號和功能性核磁共振來說，具有很大的優(yōu)勢。 – 目前的設(shè)備能夠記錄整個腦皮層的磁信號，而且，腦磁信號可以轉(zhuǎn)換成曲線圖和等高線圖等圖形。腦磁信號還能夠與 MRI或 CT等解剖學(xué)影像信息疊加在一起，形成 腦功能活動區(qū)的定位 。此外，腦磁信號還能與腦誘發(fā)技術(shù)、多導(dǎo)聯(lián) EEG等技術(shù)相互綜合進行實驗，從而提供更多的信息。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 66 ? 腦磁信號的采集 – 大腦中神經(jīng)細胞電流所誘發(fā)的磁場非常微弱 ， 在腦電信號中出現(xiàn) alpha波的時候 ， 產(chǎn)生的磁場強度約為 103fT（ 1fT=） 。 – 腦磁信號的強度遠遠小于城市環(huán)境中的磁場噪聲 （ 約為） ， 僅為地球磁場 （ 100fT） 的億萬分之一 。 – 所以 ， 腦磁信號的采集主要問題就是如何克服環(huán)境的磁場噪聲 ， 并找到足夠靈敏的磁場探頭 。 – 目前 ， 腦 磁 信 號 主 要 使 用 超 導(dǎo) 量 子 干 涉 儀（ superconducting quantum interference device ，SQUID） 來檢測 。 能夠檢測到非常微弱的磁場信號 ， 具有高靈敏度和低噪聲的特點 。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 67 167。 常見的醫(yī)學(xué)影像 ? 常見的醫(yī)學(xué)影像 – X射線斷層成像 （ CT） 、 磁共振成像 （ MRI） 、 功能磁共振成像 （ fMRI） 、 正電子發(fā)射式計算機斷層成像 （ PET） 、 單光子發(fā)射式計算機斷層（ SPECT） 、 數(shù)字血管造影 （ DSA） 、 腦部血流量圖 （ CBF） 、 數(shù)字熒光造影 （ DF） 和超聲醫(yī)學(xué)成像等醫(yī)學(xué)圖像等 。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 68 ? 醫(yī)學(xué)影像的產(chǎn)生機理（ CT為例） – X射線發(fā)射源和檢測器同步圍繞病人進行旋轉(zhuǎn)，采集透射過人體的 X射線投影數(shù)據(jù)。 – 根據(jù)重建算法，可以重建出病人被掃描斷面的圖像。常用的重建算法有反投影重建算法、傅里葉變換重建算法、迭代重建算法等。 – 傳統(tǒng)的 CT每次只能掃描一個斷面數(shù)據(jù)。螺旋 CT在進行X射線計算機斷層成像時，病人躺著的臺架能夠同時平移運動，系統(tǒng)采集了病人不同斷面后的投射數(shù)據(jù)，通過使用重建算法，能夠提供三維結(jié)構(gòu)的信息。 – 為了加快速度，采用了多排檢測器陣列，稱為多層螺旋CT系統(tǒng)，每次旋轉(zhuǎn) X射線源和檢測器都能獲得更多斷面的信息，因而極大地提高了成像速度。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 69 ? CT機 2022/2/1 大連理工大學(xué) 70 ? 腦部 CT影像 2022/2/1 大連理工大學(xué) 71 ? 醫(yī)學(xué)影像的發(fā)展趨勢 – 多維圖像的成像問題 。 例如 ， 作為外科手術(shù)的導(dǎo)航 、 進行假體的設(shè)計和放射等治療中的定位等 。 – 功能成像的問題 。 例如 ， 使用功能性磁共振成像（ fMRI） 可以確定大腦在處理一些認(rèn)知相關(guān)任務(wù)過程中所激活的大腦區(qū)域 ， 這對于理解大腦如何運作產(chǎn)生認(rèn)知功能等科學(xué)研究和精神疾病的診斷具有一定的意義 。 – 多種圖像以及和其它醫(yī)學(xué)信號的融合問題 。 將模態(tài)圖像和信號融合到一起 ， 能夠提供更加詳盡的信息 。 – 分子水平上的成像 。 相對于前面提到的一些成像技術(shù)所獲得宏觀圖像 ， 分子水平上的成像能夠提供生物體內(nèi)微觀環(huán)境中的疾病發(fā)展過程 ， 對于疾病的預(yù)防 、 藥物的制作等都有著重要的意義 。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 72 習(xí)題與思考題 ? 心電信號是如何產(chǎn)生的？心電信號有何特點，其對應(yīng)的生理含義有哪些？ ? 簡述腦電信號的產(chǎn)生機制及其特點。 ? 試述皮層誘發(fā)電位信號的產(chǎn)生機制及其特點。 ? 試述肌電信號的產(chǎn)生機制及其特點。 ? 決定胃蠕動頻率的電信號是如何傳導(dǎo)的？ ? 試述心音的產(chǎn)生原理及其特點。 ? 腦磁信號是如何產(chǎn)生的？其應(yīng)用具有何種優(yōu)點？ ? 列舉幾種常見的醫(yī)學(xué)圖像，并說明其形成的機理。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 73 The End of This Chapter