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人體器官電活動圖

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由興奮性細胞組成的人體組織和器官,如腦、心臟、骨骼肌和平滑肌、視網膜等,在生命活動中,由於細胞動作電位不斷地發生和傳播從而形成複雜的電流迴路和電場分佈。

 

1 人體器官電活動圖 -簡介

  人體器官電活動圖

  由興奮性細胞組成的人體組織和器官,如腦、心臟、骨骼肌和平滑肌、視網膜等,在生命活動中,由於細胞動作電位不斷地發生和傳播從而形成複雜的電流迴路和電場分佈。我們可以在這些組織和器官所在部位的體表測量出一定的電位變化,為了解該組織和器官的生理和病理提供重要的信息。下面分別說明一些組織和器官電活動圖產生的原理、測量方法及在臨床醫學上的應用。

 

2 人體器官電活動圖 -基本特徵



  心臟有節奏的收縮擴張,受位於右心房的特殊肌細胞的自發興奮的電信號控制,即竇房結以大約72次/秒的頻率進行自發專極化活動,所產生的動作電位通過神經傳導到兩個心房,使心房肌細胞專極化引起心房收縮把血液注入心室;接著動作電位傳播到房室結,由希式束和蒲肯野把動作電位送到兩個心室,使心室肌專極化發生收縮運動,推動血液進入體循環和肺循環,並按此順序周而復始。同時,竇房結的起搏頻率還受植物神經系統的調控,根據身體內和外部的刺激作出反應,使起搏頻率加快或減慢。


  1876年瑪瑞 (Marey)最早發現心臟收縮時伴有電反應,這種電反應的複雜形式不同於骨骼肌電反應形式,引起了大家的注意。心臟在跳動時甚至在皮膚表面上也能產生1~2毫伏的電壓。1903年愛因索文(Einthoven)發明了弦線電流計,促進了心肌動作電流的深入研究。藉助弦線電流計可以記錄整體內心臟電活動,並在臨床上迅速獲得廣泛的應用。愛因索文為測定心臟動作電流確定了三種標準導程:即為右手——左手;為右手——左腳;為左手——左腳。

  三種導程記錄出的心臟電活動由許多波組成,按各波先後出現的順序分別命名為P波、Q波、R波、S波、T波。這一系列的電位變化稱為心電圖(縮寫為ECG)。其中P波代表左、右心房肌興奮產生和體表電位變化,由於興奮中竇房結向心房各處擴布時電勢方向不同,互相抵消甚多,故波形小而圓鈍。

  P~R間期或P~Q間期代表心房開始興奮到心室開始興奮所需時間間隔,一般約為0.12~ 0.2秒左右。QRS波群代表左、右心室肌興奮傳布過程中的體表電位變化,波群的時程代表肌興奮傳布所需的時間,約為0.06~0.l秒。在興奮由心房傳到房室結再經房室束下傳的一段時間內,心電圖記錄不到電位變化,只有當室間隔左側開始專極化並向其右和上方傳布時,可記錄到Q波。隨後,興奮繼續向心尖部分傳布,並從心室壁內膜向外膜傳布,對應的電勢向量由心房指向心尖,可記錄到向上的高R波。最後興奮傳到左心室后側底部與室間隔底部時,電勢向量指向心底,記錄到向下的S波。

  S~T段正常時接近一等電位線,這段時間反映心室各部分均處於興奮狀態。S~T段與等電位線的偏移稱損傷電位,是心肌受損傷的反映。T波反映心室復極化過程的體表電位變化,T波一般向上這一事實反映了心室先興奮的部位后復極化,而後興奮的部位先復極化。

  為適應臨床上對心臟疾病的診斷和心臟功能的監護、遙測。近年來已發展了許多成套的心電監測自動化儀器設備。關於心電圖異常的各種心臟疾患的關係,臨床醫生已積累了十分豐富的診斷經驗和資料。

  肌肉的一個運動單位包括來自腦幹或脊髓的單個分枝的神經元和 25~2000個肌纖維。神經元通過運動終極的肌肉細胞連接,當神經元把腦或脊髓發出的動作電位傳到肌細胞后,使肌細胞專極化併產生收縮。用同軸針形電極插入皮下,可測量單個運動單位的電活動,若用面電極放在皮膚上,測得的是多個運動單位的電活動。當肌肉放鬆時,肌電圖上只有人體或儀器的干擾和噪音,肌肉輕度用力時,肌電波是分立的;肌肉強直收縮時,由於參與活動的運動單位多,頻率增高,各波形互相干擾,不再能分辨單個肌電波。

  除記錄自發肌電活動外,用電刺激肌肉運動單位也可得到肌電圖。其優點是:刺激時間確定,所有肌纖維幾乎能同時起動,也可電刺激感測神經,將信息傳入中樞神經,再通過觀察肌肉的反射反映來研究反射系統的功能。

  肌電圖 (EMG)是臨床神經生理學檢查的重要方法之一,在神經、內科、骨科、職業病診斷和運動醫學等方面有廣泛作用。

  腦包括大腦、小腦和腦幹。大腦兩個半球表面的一層結構叫大腦皮質,是人類進行思維活動的物質基礎。大腦皮質是灰質,由神經元組成,這些神經元分別集中形成各種神經中樞。例如聽、視、語言、感覺等神經中樞,神經中樞的基本活動形式是反射活動。腦電波 (縮寫為EEG)是神經中樞細胞在反射活動中有節律的交變放電,是神經細胞電活動的綜合。

  在大腦皮質中產生的電位要經過腦脊液、腦膜、頭蓋骨、皮下組織等傳到頭皮表面。在頭皮表面放置電極,可探查出大量腦細胞電活動形成的電位或電位差隨時間的變化。

  關於大腦皮層上電活動的發現,起始於1875年俄國人達尼里夫斯基,他用聲音刺激狗的聽覺器官時,首次觀察到狗的大腦皮層上出現生物電流。同年美國人卡通也發現暴露的兔腦上能產生電變化。1924年德國人伯格用兩根白金刺入精神病患者的頭皮並與顱骨相觸,記錄到了人類的首例腦電圖。到30年代後期,腦電圖技術開始應用於臨床,記錄方法也不斷改進。將電極置於頭皮之上便可記錄出腦電圖。

  在腦電圖中可記錄到幾種自發腦電波形,按頻率範圍可將它們分類如下:

  慢波 0.5~3.5赫

  θ中慢波4~7赫

  a波8~13赫

  β快波13赫以上

  各種波都可在皮層的不同區域引出,但不同區域波幅創大小有差別。

  a波在人清醒、安靜並閉眼時出現,其波幅隨時間周期性地變化,睜眼后a波立即消失。人睏倦可測到θ波,睡眠時可記錄到 波。一般認為,快波是皮層處於特殊緊張活動狀態時主要腦活動的表現,慢波是睡眠狀態腦活動的表現。

  大腦的結構和功能十分複雜,對腦電波與各種腦細胞電活動的明確對應關係目前所知不多。因此,為了給基礎研究和臨床診斷提供更多的信息和依據,近年來國內外已廣泛開展了腦電波信號分析和信息提取的研究。這種研究以信號處理的方法原理為依據,利用計算機為工具,設計出各種程序進行分析、處理和運算,以期得出有價值的結果。

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