【正文】 由于腦磁逆問題能獲取比腦電逆間題更多的信息，而且屬于真正的非侵入性 手段 . 隨著腦磁測量技術(shù)的提高，腦磁逆問題對于生命科學(xué)，尤其在腦科學(xué)的研究，以及腦疾患的診斷和洽療方面將會起很大的作用。 心磁圖、腦磁圖 也有求解 逆向問題 ，也就是說，可根據(jù)測量到的心臟和人腦的外部磁信號來研究產(chǎn)生這些磁信號的體內(nèi)磁源信息。 腦磁圖源于原始的腦電活動，由于顱骨為一非鐵磁物質(zhì)因而在體外測得的腦磁圖能精確地反映大腦話動，而腦電活動經(jīng)顱骨后可能產(chǎn)生波形畸變。利用超低溫超導(dǎo)狀態(tài)下的量子干擾現(xiàn)象來檢測體內(nèi)弱磁場 . 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 55 生物磁測量 —— 心磁圖、腦磁圖 心磁圖 心磁圖信號在 1011～ 1010T量級，采用 SQUID比較容量測量。 磁通門 是采用高導(dǎo)磁鎳鐵金屬軟磁材料作為探頭的一種磁場測量儀器，其靈敏度為 1010～ 101（ T） . 超導(dǎo)量子干涉儀 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 54 生物磁測量 —— 心磁圖、腦磁圖 生物磁測量 在強(qiáng)的背景磁場（地磁場及環(huán)境磁場）測量微弱的生物磁信號，通常采用 超導(dǎo)量子干涉儀 (SQUID )。 生物磁和生物電一樣，都是生命活動的重要特征．它們都攜帶著 大量有價(jià)值的信息 ，可供臨床診斷及生命科學(xué)研究用。腦磁圖（ MEG）的信號更為微弱。 例如心臟在去極化和復(fù)極化的過程中心電流也會產(chǎn)生磁場。 針狀電極有 單極同心針電極 、 雙極同心什電極 、 多導(dǎo)同心針電極 、 單極針電極等，由鉑金絲作為材料，經(jīng)消毒后插入被檢肌肉內(nèi)引導(dǎo)肌電信號。肌損傷電位值為 50～ 80mV。用微電極方法可證實(shí)運(yùn)動終板存在自發(fā)電活動，稱為 終板電位 （ EPP）， EPP發(fā)生于神經(jīng)接頭部位的終板膜，它是一種局部電位，終板電位是一種總合疊加的結(jié)果。肌細(xì)胞興奮時(shí)，膜電位發(fā)生去極化和再極化的變化，并向周圍擴(kuò)布，故該過程引起的電位稱為 動作電位 ，其持續(xù)時(shí)間約為 ～ 1ms。當(dāng)給肌細(xì)胞單個(gè)電脈沖刺激時(shí)，膜內(nèi)的負(fù)電位消失，井且翻轉(zhuǎn)為正電位，即由 － 90mＶ變?yōu)椋?30mV，整個(gè)電位變化幅度為 120mＶ，如圖所示。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 49 肌電測量及儀器 1. 肌細(xì)胞中的生物電位 在肌細(xì)胞中存在 4種不同的生物電位：靜息電位、動作電位、終板電位和損傷電位。 興奮和收縮 是骨骼肌的最基本機(jī)能，也是 肌電圖形成的基礎(chǔ) 。 腦電測量及儀器 影響腦電圖的因素 年齡和個(gè)體差異 意識 狀態(tài) 外界刺激與精神活動 體內(nèi)生理?xiàng)l件的改變 藥物影響 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 48 肌電測量及儀器 1. 肌細(xì)胞中的生物電位 肌纖維 (肌細(xì)胞 ) 主要由肌膜、肌原纖維、肌漿管、線粒體和細(xì)胞核組成。 臨床上諸如 缺血缺氧、高血糖、低血糖、體溫變化、月經(jīng)周期的變化、妊娠期、基礎(chǔ)代謝 等都直接影響腦組織的生化代謝，所以腦波也相應(yīng)地出現(xiàn)變化。 腦波節(jié)律一般易受精神活動的影響，如當(dāng)被試者將注意力集中在某一事物或做心算時(shí)， α節(jié)律即被抑制，轉(zhuǎn)為低幅 β波， 而且精神活動越強(qiáng)烈，α波抑制效應(yīng)就越明顯 ，外界刺激也可引起同樣的變化。在病理狀態(tài)下，腦電圖波形的異常又與病因及程度有關(guān)，除大多數(shù)表現(xiàn)為 廣泛性或彌漫性波外 ，還可見到一些其他的 異常波型 。 腦電圖能夠反映意識覺醒水平的變化，成人若在覺醒狀態(tài)出現(xiàn)困倦時(shí)，腦電圖就由 α波占優(yōu)勢 圖形出現(xiàn)振幅降低，并很快轉(zhuǎn)入漣波狀態(tài)。到 老年期 由于有腦缺血性損害或有腦萎縮存在，大多數(shù)也會出現(xiàn)有意義的腦波異常。 年齡不同，異常波型也不相同 ，在癲癇時(shí)尤其如此。年齡階段不同，腦波可顯示明顯的差異。如口服給藥，剛開始和增加藥量時(shí)會出現(xiàn)腦波變化，有些在停藥后的短期內(nèi)腦波改變?nèi)钥沙掷m(xù)存在，甚至?xí)霈F(xiàn)一種反跳現(xiàn)象而見到腦波增強(qiáng)，這就是臨床上 治療癲癇不能突然換藥或停藥的原因。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 47 在臨床上大多數(shù)藥物對腦機(jī)能會產(chǎn)生直接或間接的影響，尤其是那些直接作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的藥物可引起明顯的腦波變化。外界刺激與精神活動引起的腦波改變屬于腦機(jī)能活動的一些生理性變化。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 45 常見的腦電測量儀器 腦電測量及儀器 數(shù)字視頻腦電圖儀及分析系統(tǒng) 腦電地形圖儀 數(shù)字腦電圖機(jī) 數(shù)字化三維腦電地形圖儀 腦電生物反饋腫瘤治療儀 家用腦波治療儀 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 46 腦電測量及儀器 影響腦電圖的因素 影響腦電圖的主要因素有 年齡、個(gè)體差異、意識狀態(tài)、外界刺激、精神活動、藥物影響和腦部疾病等 。睜眼、思考問題或接受其它刺激時(shí)，α波立即消失而出現(xiàn)快波，此現(xiàn)象稱為“ α波阻斷”。 α節(jié)律在清醒安靜閉目時(shí)即出現(xiàn)，并可具有時(shí)大時(shí)小的波幅變化，即波幅呈現(xiàn)由小變大，然后又由大變小的規(guī)律性變化，形成所謂 α節(jié)律的“梭形” 。在頭部任何部位皆可記錄到 α波，但以在枕區(qū)及頂區(qū)后部記錄到的最為明顯。 腦電測量及儀器 α波 頻率為每秒 8～ 13次，振幅為 20～ 100微伏。如果睜眼視物、突然受到聲音刺激或進(jìn)行思考時(shí)，在皮層其它區(qū)也會出現(xiàn) β波。 β波 頻率為每秒 14～ 30次，振幅 5～ 20微伏。成人只有在深睡的情況下才可記錄出 δ波。 δ波 頻率為每秒 ～ ，振幅為 20～ 200微伏。一般在頂區(qū)與顳區(qū)引出的 θ波較明顯。 θ波的出現(xiàn)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制狀態(tài)的一種表現(xiàn)。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 44 θ波 頻率為每秒 4～ 7次，振幅約為 100～ 150微伏。一次描記中至少要有 3～ 4個(gè)導(dǎo)聯(lián)的描記，并有單極導(dǎo)聯(lián)和雙極導(dǎo)聯(lián)的組合，以便觀察異常放電和定位診斷。這種安放法特點(diǎn)是：頭部電極的位置與大腦皮質(zhì)的解剖學(xué)分區(qū)較為一致，電極的排列與頭顱大小及形狀成比例，在與大腦皮質(zhì)凸面相對應(yīng)的頭部各主要區(qū)域均有電極安放。上述記錄電極的序號通常是用奇數(shù)代表左側(cè)，偶數(shù)代表右側(cè)。 腦腫瘤 患者腦電圖的異常日漸加重，而腦血管病者則恰恰相反。如果病灶廣泛引起腦干受壓時(shí)，可引起兩側(cè)彌漫性慢波。在發(fā)作期一部分腦電圖可能出現(xiàn)異常，這類病人較易發(fā)生腦梗塞。急性缺血性腦血管病損害，以大腦中動脈為最多見，故局灶性改變主要在顳葉。隨著病情的好轉(zhuǎn)，慢波的波幅減低，頻率增快。 腦血管病 急性期 90%腦電圖出現(xiàn)異常，主要是慢波增多，尤其是病灶側(cè)更明顯。從時(shí)間角度看，波形的出現(xiàn)可以是 單個(gè)、散在、短程、長程、持續(xù)、陣發(fā)、雜亂或調(diào)幅 的；從空間看，可表現(xiàn)為 彌漫性、一側(cè)性或局限性的。這些波形的改變對協(xié)助診斷、療效觀察與評價(jià)預(yù)后都有一定意義。如大腦皮層有腫瘤時(shí)，由于腫瘤本身不發(fā)生電波，但腦瘤對周圍組織有破壞作用，在檢查時(shí)即可在腦瘤部位記錄到周圍損傷組織不正常的 θ波或 δ波，由此可診斷腦瘤的大小與部位。腦電圖的波形很不規(guī)則，其頻率變化范圍每秒約在 1～ 30次之間 。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 38 腦電測量及儀器 1. 腦電的產(chǎn)生 跨膜靜息電位 刺激 動作 電位 同步化 腦電波 電極 腦電圖 測量 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 39 腦電測量及儀器 2. 腦電圖 用腦電圖儀在頭皮表面引導(dǎo)記錄到的腦部生物電活動的波形圖。 心電圖自動分析不僅可提高心電圖診斷的效率．而且分析診斷的正確性亦已超過良好訓(xùn)練的心電圖技術(shù)員，但對復(fù)雜的心律不齊等嚴(yán)重心臟疾患的診斷可靠性仍有待于改進(jìn)。并在記錄器和顯示器上給出診斷報(bào)告。必須注意，基線漂移、呼吸引起的心電圖變化是影響測量精度的主要誤差來源．應(yīng)采用線性插值及取平均值的方法來克服。進(jìn)行自動識別及定位（各彼的起點(diǎn)和終點(diǎn)）等。一旦檢出后，就可相據(jù)醫(yī)學(xué)上對各種心律失常的定義，參照 QR和 QS的斜率、QRS波寬、 RR間隔等特性確定心律失常類別。通?？刹捎眯甭史澳０迤ヅ浞▉頇z測，目前的算法歸納為 非自適應(yīng)算法、自適應(yīng)算法、頻域處理法和相關(guān)算法 等。目前采用 平均疊加法及雙閾值斜率法 有助于提高 P波的檢出率；但由于多種因素， P波的自動檢出率很難突破 90％。 P波幅度比 R波小，并常淹沒在噪聲中，因而比較難以識別。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 37 心電測量及儀器 7.