生物医学工程学的基础理论ppt课件.ppt

生物电磁学生物电磁学生物电磁学的研究范围主要内容生物电磁学从科学发展史可知，对生物体内电现象的深入研究，开始于意大利的医生、生理学家伽伐尼与同时代的物理学家伏特间的一场著名争论。
1678年荷兰生物学家斯威莫尔登用蛙的肌肉做实验，他把肌肉放在玻璃管内，用一根银丝和一根铜棒去触及肌肉，可引起肌肉的收缩活动。
伽伐尼于1791年发表了《肌肉运动中的电效应》，提出：①一块蛙的神经-肌肉标本，即使放在离放电的静电区很远的地方，当观察者触及它时，也会发生收缩。②在雷电时刻竖立一条长的导线，那么大气的电荷也可用来刺激蛙腿。③当将蛙腿用铜钩挂在铁栏杆上时，即使没有雷电，也会产生收缩。
伽伐尼将这些现象发生的原因归之于标本中带有动物电。他认为，神经与肌肉带有相反的电荷，而金属导体的作用仅是把神经与肌肉之间的通路接通而已。伏特认为，伽伐尼实验中发现的所有能使蛙肌肉收缩的实验都是由于双金属电流所引起的。他认为只要具备三件东西，即两种不同的金属以及完成电路的导体就能产生电流。由于伽伐尼连接标本所用的金属性质不同就可以产生电位差，而神经肌肉上的组织液体是含有电解质的。因此，用金属与组织液接触时就产生了电流，蛙肌肉只充当了电路的导体。伏特认为伽伐尼实验中所发生的现象，是外加电流刺激了肌肉标本，才引起肌肉收缩。
伏特和伽伐尼的争论促使他们各自的派别进行进一步的实验，以此验证自己论点的正确。
伏特采用一组铜板和一组锌板，中间用盐水浸过的呢绒隔开，由于不同金属与电解质相接触，产生了电动势，制造出了世界上第一个直流电电池——伏特电池，这也是科学史上的一个重大发现。
伽伐尼为了验证自己的观点，舍去金属作为通路，他发现，在无金属参与的情况下，神经肌肉标本上的肌肉仍可发生收缩现象，这就有力地证明了生物电的存在。生物电磁学生物电现象生物电现象心电心脏是人体中血液循环的动力源泉，依靠心脏有节律性的搏动，使得血液不断在体内循环，以维持正常的生命活动。
哺乳动物的心脏活动可概括为两个过程：①心房收缩推动血液进人心室，由房室瓣膜控制血流流动方向。②心室收缩推动血液进人主动脉和肺动脉，血液流动由半月瓣和肺动脉瓣控制。
心脏在搏动之前，心肌首先发生兴奋，在兴奋过程中产生微弱电流，该电流经人体组织向各部分传导。由于身体各部分的组织不同，各部分与心脏间的距离不同，因此在人体体表各部位，表现出不同的电位变化，这种人体心脏内电活动所产生的表面电位与时间的关系称为心电图，也称体表心电图。心脏兴奋与相应的心电图波形P波代表左右两心房兴奋除极过程所产生的电压变化。P-R期间代表心房开始除极传经房室结、希氏束至心室开始除极前的时间。QRS综合波代表室间隔与左右两心室除极过程产生的电压变化。ST段代表心室除极后慢慢恢复极化过程的电压变化。T波代表心室肌迅速恢复极化过程的电压变化。U波是在T波后的一个很小的正向波，代表心肌激动的“负后电位”。
心脏病人心电图中各波的波形、幅度、占有时间以及波形偏转方向等与正常心电图之间的差异，就是利用心电图诊断心脏疾病的依据。
随着临床心电图学的发展，又出现了心电向量图、心室晚电位、希氏束电图、高频心电图等方法。脑电大脑皮层具有持续、广泛而有节律的电位变化，这种不受外界刺激的脑电变化称为自发脑电位（EEG）。
脑的电活动可以为直接的或外界的确定性刺激（电、光、声等刺激）所影响，产生另一种局部化的电位变化称为诱发脑电位（EP）。通常从人的头皮上所引导的诱发电位幅度较小，在0-10μV，且常被淹没在自发脑电波中而难以观察。
如果把一串相同的刺激做出的反应所获得的诱发电位加以叠加平均，则所产生的波形叫作平均诱发电位（AEP）。脑电图信号脑电图是一种随机性很强的生理信号，其规律性不如心电图明确，通常将脑电图的振幅和频率成分作为脑电诊断时的主要依据，而频率成分显得尤为重要，因为大脑活动的程度与脑电图的平均频率之间有密切的关系。
自发脑电活动通常以一种占优势的频率为其标志。自发脑电信号较弱，在正常情况下，从波峰到波谷（幅值）为10-100μV，其频率范围为1~50Hz，波形因不同的脑部位置而异，并与觉醒和睡眠的水平有关，且存在很大的个体差异，也就是说脑电波在不同的正常人中也存在着不同的表现。在国际上，一般将正常脑电活动相关的脑电波频率范围划分成五种类型，频率由高到低依次为γ波、β波、α波、θ波、δ波。
①α波通常在觉醒、安静和闭眼时出现在枕叶。即脑在休息（但未人睡）时出现α波，睁眼或人睡时，α波消失。α波存在很大的个体差异，约有10%的正常人记录不到典型的α波。
②β波具有较高的频率，常见于紧张的精神活动期间。
③θ波主要见于儿童和成人浅睡时，出现在顶部和颞部。
④δ波出现于成人深睡时，以及早产婴儿和幼儿。成人极度疲劳和麻醉时也出现δ波。
⑤γ波是由注意或感觉刺激引起的一种低幅