【正文】 2022/2/1 大連理工大學(xué) 73 The End of This Chapter 。 ? 決定胃蠕動(dòng)頻率的電信號(hào)是如何傳導(dǎo)的？ ? 試述心音的產(chǎn)生原理及其特點(diǎn)。 ? 試述皮層誘發(fā)電位信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)制及其特點(diǎn)。 相對(duì)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(guò)程 ， 對(duì)于疾病的預(yù)防 、 藥物的制作等都有著重要的意義 。 將模態(tài)圖像和信號(hào)融合到一起 ， 能夠提供更加詳盡的信息 。 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(guò)程中所激活的大腦區(qū)域 ， 這對(duì)于理解大腦如何運(yùn)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 。 例如 ， 作為外科手術(shù)的導(dǎo)航 、 進(jìn)行假體的設(shè)計(jì)和放射等治療中的定位等 。 – 為了加快速度，采用了多排檢測(cè)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(cè)器都能獲得更多斷面的信息，因而極大地提高了成像速度。 – 傳統(tǒng)的 CT每次只能掃描一個(gè)斷面數(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。 常見(jiàn)的醫(yī)學(xué)影像 ? 常見(jiàn)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(jì)算機(jī)斷層成像 （ PET） 、 單光子發(fā)射式計(jì)算機(jī)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 。 能夠檢測(cè)到非常微弱的磁場(chǎng)信號(hào) ， 具有高靈敏度和低噪聲的特點(diǎn) 。 – 所以 ， 腦磁信號(hào)的采集主要問(wèn)題就是如何克服環(huán)境的磁場(chǎng)噪聲 ， 并找到足夠靈敏的磁場(chǎng)探頭 。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 66 ? 腦磁信號(hào)的采集 – 大腦中神經(jīng)細(xì)胞電流所誘發(fā)的磁場(chǎng)非常微弱 ， 在腦電信號(hào)中出現(xiàn) alpha波的時(shí)候 ， 產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為 103fT（ 1fT=） 。腦磁信號(hào)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(dòng)區(qū)的定位 。 – 腦磁信號(hào)具有毫秒級(jí)的時(shí)間分辨率和毫米級(jí)的空間分辨率，這一點(diǎn)對(duì)于腦電信號(hào)和功能性核磁共振來(lái)說(shuō)，具有很大的優(yōu)勢(shì)。 – 由于腦磁場(chǎng)信號(hào)是磁場(chǎng)信號(hào)，使用空間探測(cè)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(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)，避免了使用電極引入的干擾。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 64 ? 腦磁信號(hào)的特點(diǎn) – 由于顱骨不是鐵磁物質(zhì)，對(duì)大腦磁信號(hào)沒(méi)有較大的干擾，因而，在體外測(cè)得的腦磁信號(hào)真實(shí)地反應(yīng)了大腦中神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)情況。 腦 磁信號(hào)就是這些神經(jīng)樹(shù)突中離子 電流所產(chǎn)生磁場(chǎng)的綜合 。 腦磁圖（ MEG） ? 腦磁信號(hào)的概念 – 在大腦中的神經(jīng)元產(chǎn)生的動(dòng)作電位在突觸 （ 神經(jīng)元之間的連接處 ）中進(jìn)行傳遞時(shí) ， 神經(jīng)元樹(shù)突中流動(dòng)著離子電流 。 – 空氣傳導(dǎo)式心音傳感器是利用心臟搏動(dòng)時(shí)通過(guò)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(dòng)膜上，這個(gè)振動(dòng)膜與換能器相連，當(dāng)空氣振動(dòng)時(shí)膜片就發(fā)生振動(dòng)，從而帶動(dòng)換能元件并使其產(chǎn)生與心音強(qiáng)度成比例的輸出信號(hào)。 – 心外心音測(cè)量： 在胸壁外表面測(cè)得的。第四心音是心房收縮時(shí)推動(dòng)血液流入心室所產(chǎn)生的，也被稱為心房音 。主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈內(nèi)血流的減速和反向流動(dòng)，以及半月瓣的關(guān)閉所伴隨的低頻振動(dòng)是第二心音產(chǎn)生的原因。同時(shí)，第一心音還源于主動(dòng)脈根和心室間的血液擺動(dòng)及血液在主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈的湍流所引起的振動(dòng)。第四心音發(fā)生于 QRS波之前。對(duì)應(yīng)于心電信號(hào) T波結(jié)束的心音信號(hào)為第二心音，發(fā)生于心室肌細(xì)胞復(fù)極化時(shí)。由于心音和心電信號(hào)都是心臟實(shí)現(xiàn)泵血功能過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的特征信號(hào)，因而兩者之間也存在一定的聯(lián)系。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 59 ? 心電與心音信號(hào) 2022/2/1 大連理工大學(xué) 60 ? 心音信號(hào)的特點(diǎn)（ 1） – 心音和心雜音的頻率范圍為 ~2022Hz，由于其幅度非常低，通常都在人的聽(tīng)覺(jué)閾值附近，因而很難被人耳直接聽(tīng)到。 – 另外 ， 血液從心臟到鄰近大血管中的流動(dòng)還會(huì)形成一定的湍流和渦流 ， 這些物理現(xiàn)象也會(huì)產(chǎn)生一些振動(dòng)音 ， 稱為心雜音 。 此時(shí) ， 血液和心臟的腔室壁之間的沖擊會(huì)產(chǎn)生聲音 ， 稱為心音 。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 58 167。 – 盡可能使用 AgAgCl電極，以便減小電極和皮膚電解質(zhì)之間形成的極化電壓。 – 因而在記錄胃電信號(hào)的各個(gè)環(huán)節(jié)要注意降低噪聲的影響，盡可能消除受試者、系統(tǒng)和環(huán)境帶來(lái)的干擾。 – 然而，由于胃電信號(hào)的信噪比比較低，因而其應(yīng)用還沒(méi)有廣泛的普及，沒(méi)有得到較多的臨床應(yīng)用。 – 比如，胃電信號(hào)能夠非常好地反映胃節(jié)律性紊亂等功能性改變，而且，對(duì)于慢性胃炎和胃癌也有較高的特異性反應(yīng)。 – 尖峰信號(hào)的頻率約為每分鐘 60次，隨機(jī)地疊加在慢波信號(hào)當(dāng)中，改變了胃電信號(hào)的幅度。一般認(rèn)為，慢波完成起搏功能。 – 慢波信號(hào)具有重復(fù)出現(xiàn)的特點(diǎn)，其頻率大約為每分鐘 3次，胃的收縮運(yùn)動(dòng)通常發(fā)生在慢波之后的 6~9秒。 – 使用電極在人體的腹部皮膚表面記錄的胃平滑肌細(xì)胞的電活動(dòng) ， 即 胃電信號(hào) （ Electrogastrogram，EGG） ， 同其它生物電信號(hào) ， 如腦電信號(hào)和心電信號(hào)等 ， 在頻率 、 幅度和波形上也都存在著較大的不同 。 胃平滑肌的運(yùn)動(dòng)受到自主神經(jīng)系統(tǒng)的控制 。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 53 167。 – 肌電信號(hào)還能夠應(yīng)用于反饋治療， 例如： 通過(guò)肌電信號(hào)作為反饋，可以使得患者能夠主動(dòng)松弛身體內(nèi)部的肌肉等。 2022/2/1 大連理工大學(xué) 52 ? 肌電信號(hào)的應(yīng)用 – 肌電信號(hào)可以用于監(jiān)測(cè)和檢測(cè)肌肉組織的機(jī)能。 – 肌電圖機(jī)通常還包括電刺激器和同步采集信號(hào)的功能。 – 針狀電極插進(jìn)肌肉當(dāng)中能夠記錄少量運(yùn)動(dòng)單元所產(chǎn)生的肌電信號(hào)。 – 運(yùn)動(dòng)單元電位按照電位信號(hào)離開(kāi)基線的次數(shù)，可以分為單相（離開(kāi)基線 1次）、雙相（離開(kāi)基線 2次）、三相（離開(kāi)基線 3次）和多相（離開(kāi)基線 5次以上）。 – 因此，肌肉的運(yùn)動(dòng)總是伴隨著肌細(xì)胞的興奮過(guò)程， – 因而，在肌肉組織外部呈現(xiàn)出一定的負(fù)電位，這是在肌肉組織中或外部能夠測(cè)到肌細(xì)胞電信號(hào)的原因，所測(cè)量到的隨時(shí)間變化的電信號(hào)稱為 肌電信號(hào)（ electromyogram， EMG） 2022/2/1 大連理工大學(xué) 50 ? 肌電信號(hào)的特點(diǎn) – 當(dāng)肌肉處于放松狀態(tài)時(shí)，沒(méi)有動(dòng)作電位產(chǎn)生，肌細(xì)胞膜周圍呈現(xiàn)出正常的狀態(tài)，因而，肌肉組織周圍的肌電信號(hào)應(yīng)該是處于基線水平的零值電位。 – 骨骼肌 受中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制 ， 能產(chǎn)生隨意運(yùn)動(dòng) ， 如肢體運(yùn)動(dòng) 、 語(yǔ)言和呼吸等； – 心肌 由竇房結(jié)產(chǎn)生的節(jié)律性興奮控制 ， 其活動(dòng)不是隨意的； – 平滑肌 構(gòu)成體內(nèi)