脑电图、肌电图课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,临床医学工程教研室,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,脑电图机,（,ElectroEncephaloGram,）,1,脑电图（EEG）,1924年，德国学者Hans.Berger用针状电极插入头皮下首次记录到人脑的电活动，精确描述了和节律，并首次记录到人类癫痫发作时的脑电图，确立了脑电活动起源于脑组织的理论。,Hans Berger,（,18731941),2,脑电信号的产生,脑电信号（EEG）主要是由皮层内大量神经元突触后电位同步总和所形成的，是许多神经元共同活动的结果。,3,脑电信号的组成,自发脑电：,中枢神经系统自发产生的生物电信号；,随机信号,反映神经系统的状态和变化。,诱发脑电：,中枢神经系统在外界刺激下产生的诱发电信号；,具有准周期性；,反映神经系统的状态和变化。,4,几种脑电波,6,脑电图临床应用,正常情况下，脑电图有一定的规律性；,当脑部尤其是皮层有病变时，规律性受到破坏，波形即发生变化，对其波形进行分析，可辅助临床对及脑部疾病进行诊断。,脑电图主要用于用于颅内器质性病变如癫痫、脑炎、脑血管疾病及颅内占位性病变等的检查。,7,16导脑电图,8,脑电波,一般认为：,高振幅慢波变为低振幅快波，兴奋加强；,低振幅快波转化为高振幅慢波，兴奋抑制。,10,脑电信号的物理特性,幅度范围：5,V 200,V,频率范围：0.5 60Hz,特点：低频率，小幅值。,11,脑电图机设计的技术困难,由于脑电图信号较为复杂，需要采用多个电极进行检测。,为了消除其他生物电信号的干扰，必须将数量较多的电极密集放置在大脑表面一个较小的区域内,。,EEG,电极放置图,13,国际10-20系统电极放置法,电极有各自的名称：左侧的是奇数，右侧的是偶数。,按近中线的用较小的数字，较外侧的用较大的数字。,电极名称包括电极所在头部分区的第一个字母。,诸点电极的间隔均以,10%,和,20%,来测量。,15,16导采样电极的位置与标准代码,16,脑电图的导联连接方式,单极导联法,将作用电极置于头皮上，参考电极置于耳垂。导联选择器的开关分别与前置放大器的两个输入瑞（,G1）和（G2）相连。,18,单极导联法,参考电极连接方式,参考电极与作用电极有三种配对方式：,（,a）一侧耳垂参考电极对应同侧头皮作用电极。,（b）左右两侧耳垂的电极连接在一起作为参考电极使用（也可接地），再与各作用电极（每次只能取一种）配对。,（c）一侧耳垂参考电极与另一侧头皮作用电极相对应。,19,单极导联法的优缺点,优点:能记录活动电极下脑电位变化的绝对值，其波幅较高且较稳定，异常波较局限，这有利于病灶的定位。,缺点：参考电极（无关电极）不能保持零电位，易混进其他生物电干扰。,20,平均导联,将头皮上多个作用电极各通过1.5M的电阻后连接在一起的点作为参考电极，称之为平均参考电极。,实际上属于单极导联的一种。,21,双极导联法,是指使用头皮上的两个作用电极而不使用参考电极，所记录的波形是两个电极部位脑电变化的电位差值。,22,脑电图机,定义：是将微弱的生物电信号通过电极拾取、放大器进行放大、然后通过记录器给出图形的装置。,通常有8通道或16通道，甚至更多。,24,16导脑电图机的原理框图,25,脑电图机工作原理,EEG与ECG,的工作原理基本相同；,脑电图机由以下几部分组成：,输入部分、放大部分、控制部分、记录部分、传动走纸部分以及电源部分。,26,输入部分,电极和导联,电极盒,头皮电极电阻抗测量电路,导联选择器,耳垂电极选择器,标准电压信号发生装置,28,1、电极和导联,电极 电极帽 脑电极导联,29,3、头皮电极电阻抗测量电路,作用：便于操作者及时了解头皮电极的接触状况。电极与头皮的接触好坏，影响着电极接触电阻的大小。,电极,皮肤电阻愈小，引入的交流干扰就愈小，得到的波形质量就越高越稳定。,电极与头皮的接触松动时，电极与头皮的接触会随病人的呼吸或身体、面部动作而改变，将导致脑电图的伪差波形 。,31,3、头皮电极电阻抗测量电路,如果人体电极接触电阻较大（50k,），则分压后加入比较器同向输入端的脉冲电压，瞬时将超过反向输入端的基准电压，此时比较器翻转，输出正向脉冲，经二极管,D1，电阻R8、R9加到三极管T1的基极上，三极管导通，发光二极管D2闪亮，便可知相应电极接触不良。,多谐振荡器输出的脉冲电压经电阻R1、R2分压后，又由R3经模拟开关与人体两电极之间电阻ZC进行分压，加到比较器A1的同相输入端。,32,4、导联选择器,脑电信号由电极拾取通过电极盒送到主机以后，还需经导联选择器才能分别送入相应的各放大器进行放大。,作用：从与电极盒插孔有联系的多个头皮电极中任意选出一对电极连接到放大器的两个输入端。,33,4、导联选择开关,固定导联开关,固定导联是由厂家设定，一般有,47,种，每种导联的电极连接方式已在机器内部设定好，可以直接进行测量。,自由导联开关,自由导联由用户自己设定，可任意选择脑电极的连接方式，组成所需要的导联输入到各放大器。,34,5、耳垂电极选择器,把耳垂电极插在电极盒固定的号码插孔上，通过耳垂电极选择器进行选择。,L-R：左右耳垂电极相连；,L-R-E：左右耳垂电极相连并接地；,L-E：左耳接地；,R-E ：右耳接地。,35,6、标准电压信号发生装置,目的：在描记脑电图之前需要进行定标，使各道描记笔的灵敏度相同。,与心电图机的1mV定标电压相比，它有多个幅值和多种波形（方波和正弦波）。,标准电压信号的产生类似于心电图机的1mV定标电压；由输入电压经电阻分压器后，可获得1mV，500V，200V，100V，50V，20V的等各种标准电压；一般常以50V作为基准电压。,36,放大电路部分,由于脑电波属于低频、小幅值的生物电信导，因此要求放大电路有足够高的电压增益。,脑电图机的放大器应当是具有高电压增益、高共模抑制比、低漂移、低噪声的低频放大器。,放大电路部分包括,前置放大电路,- 增益调节器,时间常数调节器 - 高频滤波器,后级电压放大器 - 功率放大电路,37,前置放大电路,多采用结型场效应管构成的差分式放大器，用于电压放大。,提高了电路的输入阻抗和共模抑制比。,38,增益调节器,是调节放大倍数的装置，也就是用来调节脑电图机灵敏度的装置，它包括三个部分：增益粗调、增益细调和总增益调节。,使用可变电阻来实现。,39,总增益调节器,总增益控制主要在下列两种情况下使用：,整个脑电波波幅过低无法阅读，需要将各道增益同时增大；,描记当中突然出现异常高波幅波，描记笔偏转受阻，需要将各道增益同时衰减。,40,时间常数调节器,时间常数（,），用来反映放大器的过渡特性和低频响应性能的参数。,取得大时，表明放大器的下限频率越低，有利于记录慢波：,取得小时，对低频信号衰减作用增强，起到了低频滤波器的作用，有利于记录快波。,41,时间常数调节器,脑电图机时间常数一般包括0.1s、0.3s、1.0s，通常以0.3s为标准。,42,高频滤波器,高频滤波器是改变放大器频率相应的高频段特性曲线，关系到高频衰减。,通常分15Hz、30 Hz、60Hz（75Hz,）和“关”四档；,记录脑电信号时选,60Hz（75Hz,）；,记录心电信号时选“关”。,通常还设计有,50Hz交流干扰抑制电路，将其衰减为原振幅的1/10。,43,功率放大电路,目的：推动记录器偏转。,功率放大电路还可通过记录器的速率反馈线圈引入负反馈，改变记录器的阻尼，同时引进电流负反馈，用来减少记录器线圈电阻的变化对于记录灵敏度的影响。,44,记录部分,EEG与ECG的记录方式相比：,有记录纸记录、磁带记录、计算机存储记录、还有较复杂的拍摄记录等。较高级的新型脑电图机可同时有几种记录方式。,45,记录笔,记录笔有墨水笔式、热笔式和喷笔式等形式。,墨水笔式记录,：最常用。,优点：使用的记录纸成本较低，目前临床上仍在使用 。,缺点：是不能记录较高频率波形，但由于脑电信号属于低频信号，墨水笔式记录完全可以满足要求。,46,记录笔,热笔式记录,由热笔和热敏纸组成。,优点：记录的脑电图曲线清晰，不会产生波形失真，是当前心电图记录中最普遍采用的方式；,缺点：由于脑电图记录纸宽，记录笔数目多，记录时间长，这样造成脑心图记录的成本太高。,喷笔式记录,需用尖笔和复写纸。,优点：喷笔和纸之间不产生摩擦，适于记录高频波形。,缺点：这种尖笔制造工艺复杂。,47,记录电流计,记录电流计控制记录笔的动作。,目前与墨水笔式和热笔式记录笔相配用的大都是动圈式电流计。动圈式电流计主要由三部分组成：永久磁铁、动铁心（起增强磁场的作用）、线圈。,记录速度1.5、3、6cm/s可选。,48,记录电流计,由于导联数较多，而且为了观察脑电场分布的对称情况和瞬时变化，一般要求进行同步记录，因此必须有多通道的放大器和记录器同时工作，常见的一般有8导、16导、32导等。,49,电源部分,220V/50Hz交流供电；,为了减少因电压波动和温度变化对电路工作状态的影响，要求：供给放大器和记录器的电源稳定度,10%。,各部分电路均采用直流稳压电源供电。,50,脑电图机的辅助部分,光刺激器：进行简单的视觉诱发电位的检测。,光刺激器产生的光刺激，输出频率（一般在130Hz之间）、刺激时间（515s）、刺激间隔时间（515s）；,使用时，将闪光灯正对患者眼睛，距离约30cm。在闪光的同时，记录笔会自动记下闪光同步信号，以便分析波形时进行对照。,51,声刺激,52,光刺激器,53,诱发电位（EP）,是指中枢神经系统在感受外在或内在刺激过程中产生的生物电活动；,是代表中枢神经系统在特定功能状态下的生物电活动的变化。,54,诱发电位（EP）,诱发电位是出现在自发脑电波的背景上。所以完全被淹没。需用各种信号处理方法，并用计算机完成。,例如,叠加法,，把刺激时刻作为参考时间，进行相同的刺激，对输出求和。自发脑电波作为随机噪声，在多次平均叠加中被消弱，而诱发电位被加强，从而提高信噪比。,55,诱发脑电（,EP,）,根据脑电与刺激之间的时间关系，可将电位分为,特异性诱发电位,和,非特异性诱发电位。,特异性诱发电位：,是指在给予刺激后经过一定的潜伏期，在脑的特定区域出现的电位反应。其特点是诱发电位与刺激信号之间有严格的时间关系，通过诱发电位可以反映出神经系统的功能与病变。,非特异诱发电位：,没有任何特定意义，因此在临床诊断中不具有诊断价值。,临床上只进行特异性诱发电位的检查。,56,目前临床上常用的诱发电位,视觉诱发电位（,VEP,），,光刺激。,听觉诱发电位（,AEP,），,声刺激。,体感诱发电位（,SEP,），,躯体感觉刺激。,57,视觉诱发电位（VEP）,对人眼进行不同的有节律的光刺激后，在头皮的视觉区可以记录到VEP。,刺激一定的半视野，响应位于其对侧的大脑半球。,58,模式翻转视觉诱发电位（PR-VEP）,模式翻转视觉诱发电位（PR-VEP）,刺激源：翻转的棋盘格,59,听觉诱发电位（AEP）,当一定节律的声音对耳朵刺激后，在头皮上可以记录到AEP。,可以分为早成分（8ms）、中成分（860ms）、晚成分（60300ms）,临床应用最广的属脑干诱发电位BAEP。,60,体感诱发电位（SEP）,电刺激外周感受器官，可以在受刺激肢体对侧的头皮上记录到SEP。,与传统EMG有密切关系，一定条件下可以替代EMG检查。,61,脑电图机,脑电波形的,频率特性,比,幅度特性,在临床上更显得重要。脑电在时域（Time domain）中不易得到特征参数，而若将它们变换到频域（Frequency domain）中就很容易分出波、波、波和波。,变换常采用傅里叶变换、小波变换。,62,脑电地形图（BEAM）,上世纪90年代出现，在EEG的基础上，用计算机对EEG信号进行二次处理（数字化、时频变化），将脑电信号转换为数字信号，处理成为脑电功率谱；,按照不同频带进行分类，依功率的多少分级，最终使脑电信号转换成一种能够定量的二维脑波图像，此种图象能客观地反映各部电位变化的空间分布状态，其定量标志可以用数字或颜色表示。,63,脑地形图,64,脑电地形图（BEAM）,优点：,能发现,EEG,中较难判别的细微异常，提高了阳性率，,病变部位图象直观醒目，定位比较准确，从而客观对大脑机能进行评价。,主要应用于缺血性脑血管病的早期诊断及疗效予后的评价，小儿脑发育与脑波变化的研究，视觉功能的研究，大脑肿瘤的定位以及精神药物的研究等。,65,16导脑电图文报告,66,诱发脑电测量的典型技术指标,能完成限幅叠加或手动叠加,叠加时采样频率分8档：10kHz、5kHz、2kHz、1kHz、500Hz、200Hz、100Hz、50Hz以适应多种需要,采样长度1024个点,叠加起始延时：1-99点,叠加次数：1-256次,利用光标实现对叠加波形的幅值、宽度及时间测试,能实现滚动显示、冻结显示、压缩显示,可对输入波形进行缩放,67,肌 电 图 机,（,ElectroMyoGraphy,）,江苏省人民医院临床医学工程处,许迎新,2010-9,68,肌电图机,美国,CADWELL Labs,Sierra II Wedge,肌电图,/,神经传导速度,/,诱发电位,69,肌电图的获取,肌肉运动中产生的生物电通过两个测量电极（相对于参考电极）产生电位差，差分放大器检测到该信号后，经过放大、记录后所得到的图形,。,70,肌电图（EMG）,是反映肌肉神经系统的生物电活动的波形图。,是应用电子学仪器记录肌肉静止或收缩时的电活动，及应用电刺激检查神经、肌肉兴奋及传导功能的方法。,用于判断神经肌肉系统机能及形态变化。,71,肌电图（EMG）,肌电图检查的三态：,骨骼肌松弛状态；,骨骼肌做轻度及用力收缩状态；,被动牵张状态。,72,EMG的物理特性,幅度：2050V,频率范围：205KHz,73,测量电极,74,测量电极,电极可采用两种类型电极：针状电极和表面电极。,75,测量电极,针状电极,有：单极同心针电极、双极同心针电极、多导同心针电极、单极针电极等，,由铂金丝作材料，消毒后插入被检肌肉内引导肌电信号。运动单位电压的分析须依赖于针状电极。,76,测量电极,表面电极由,银或不锈钢板制成厚0.20.5mm，直径8mm放在皮肤表面的引导电极；,是一种无创检测方法，适用引导诱发电位或运动时肌电的变化（多条肌纤维的综合电位），不能作运动单元电位的分析。,77,参考电极的位置,腕地电极,手腕、脚踝等,78,电刺激器,79,肌电图检查简介,基本上包括三大部分:,1.神经传导检查（Nerve Conduction Studies）,2.针电极肌电图检查（Needle Electromyography）,3.诱发电位检查（Evoked Potentials）,80,1、神经传导检查,以电极刺激受测神经，而于其支配的感觉神经或肌肉上记录电位，以得到感觉神经电位波（Sensory Nerve Action Potential）、复合肌肉动作电位波（Compound Muscle Action Potential），及特殊反射的电位波（H反射、及F反射）的检查。,电刺激器,81,1、神经传导检查,检查方法：,以超大电量刺激来刺激受测神经（,H反射例外），以使该神经所有轴突均同时兴奋，而得到一最大反应波；,根据此最大反应波之传导潜期，振幅，表面积，及传导速度，再与正常值作比较，可以帮助区别神经的轴突病变或髓鞘病变。,表面肌电极,82,2、针电极肌电图检查,利用针电极刺入肌肉，记录其各种状态下的电位活动，再经由多条肌肉的检查来判定神经、肌肉病变的特性，部位及范围和严重度。,83,2、针电极肌电图检查,一般常用针电极有两种：,同心针电极（较耐用，干扰少，但较痛）,单极针电极（记录面积大、较不痛，但干扰大、易损坏）。,同心针电极,84,2、针极肌电图检查,常规针极检查包括四个步骤，依序观察下列活动电位：,1.针极刺入活动电位（insertional activity）,2.自发性活动电位（spontaneous activity）,3.轻微自主收缩时运动单元电位波（motor unit potential, MUP）之型态。,4.最大力量收缩下，运动单元电位的征召（recruitment）反应及干扰型态（interference pattern）。,85,特殊针极检查,单纤维肌电图,是以微小电极来侦测单一肌纤维运动电位波之变化，藉以了解单一肌纤维运动终板及肌肉内神经枝之活动情形。,巨形肌电图,（macro EMG）记录整个运动单元之情形，以测定神经再支配分布的容量。,86,3、诱发电位检查,临床上常用的诱发电位检查包括：,视觉诱发电位（,VEP）,听觉诱发电位（AEP）,体感觉诱发电位（SEP）,运动诱发电位（MEP）,87,肌电图检查简介,肌电图检查多用针电极或电刺激技术，检查过程中有一定的痛苦及损伤 。,检查时要求肌肉能完全放松或作不同程度的用力，因而要求受检者充分合作。,美国,Nicolet VIKINGQUEST,88,肌电图临床作用,可帮助诊断中枢神经、外围神经及肌肉病变。,可帮助侦测病变的性质 （区分神经病变或肌肉病变）、位置（神经根、丛、或外围神经病变）及严重度；,以协助正确临床诊断、选择治疗方式，及评估效果与预后。,89,肌电图临床意义,目前，EMG,广泛用于区别肌肉力弱和肌萎缩，是肌病所致，或神经病所致，还是其他原因所致。肌电图，对躯体不同部位肌肉的测定，可以了解：,肌肉病变是属于神经源性损害，还是肌源性损害,神经源性损害的部位（前角细胞或神经根、神经丛、干、末梢）；,病变是活动性还是慢性；,神经的再生能力；,提供肌强直及其分类的诊断和鉴别诊断依据。,90,诱发肌电图,临床常用的诱发肌电图：,1、运动神经传导速度（MCV）；,2、感觉神经传导速度（SCV）；,3、F波（FWV）；,4、H反射（HR）；,5、连续电刺激，也称重复电刺激（RS）,91,肌电图机结构图,92,典型肌电诱发电位仪原理,自发肌电图，经信号放大器放大后送至Y轴放大，推动示波器Y轴偏转，并同时送至监听器，通过扬声器监听。,扫描发生器在同步触发信号控制下产生锯齿波扫描信号和示波器的增辉信号，锯齿波经X轴放大，推动示波器X轴水平偏转；由于同时增辉信号经Z轴放大后调制示波器辉度，因而在示波器上出现X轴扫描线。,93,前置放大器,要求高输入阻抗、高增益、高共模抑制比和低噪声等要求。,由于肌电图的持续时间为,210ms、频率范围为205000Hz、振幅为20V50V，所以仪器设有电压校正，幅值在10V5V,内分挡进行幅值校正。,滤波,肌电信号的频响范围较广，需分挡设置频率范围。放大器还设有,50Hz的滤波器，以抑制电源线干扰。,94,记录器,常用,CRT,来显示，采取已知的时标信号或扫描时间来求肌电的发放速率、神经传导速度。肌电信号采样后，还能打印出测量的内容和结果。,电刺激器,用来产生单个或序列电刺激脉冲。需有刺激频率、刺激脉宽、幅度可调。刺激器的输出有隔离电路，减少刺激电流于检测电极上造成的伪迹。为了便于临床上比较，常要求使用双通道刺激器。,95,计算机系统,新近开发的肌电测量和分析系统的功能不断扩展，用软、硬件模块化结构供用户选择；例如，系统的基本系统包括病人管理系统、解剖图谱、在屏幕上与正常值直接比较、以及报告等功能。,硬件包括导联数、,CPU、硬盘、监视器和打印机（黑白或彩色）的选择。,96,肌电诱发电位仪技术指标一,前置放大器噪声：,应小于5V。,灵敏度：,510000V/cm分挡，误差为10，根据信号强弱自行选定。,输入噪声：,整机电路产生的噪声折合到输入端的等效值。一般应低于5V。,共模抑制比CMRR：,大于80db。,时间常数：,放大器下限频率为0.010.3S切换。,频率响应：,滤波器的高频截止频率为10010KHz分挡可调。,97,肌电诱发电位仪技术指标二,输入阻抗,：,大于20M。,刺激频率：,刺激器输出的脉冲频率为0.250Hz，误差为5。,刺激脉宽（持续时间）：,刺激器输出的脉冲宽度为0.11ms可调，误差为10。,刺激幅度：,刺激器输出的脉冲电压幅度为1时，050v；10时，0500v，误差为10。,98,肌电诱发电位仪技术指标三,扫描速度：,指光点在示波管上移动的速度分挡可调为1200ms/cm，误差为5。,模/数转换分辨率：,12Bit。,采样速率：,大于100KHz。,叠加次数：,计算机对采样到的波形的叠加次数为11024分挡可调。,安全指标：,符合国家GB9701.1标准。,99,肌电诱发电位仪技术参数四,软件功能包括：,神经肌肉传递研究、,H反射、,Blink反射、,心率、,运动单元计量分析、,单纤维肌电图、,体感诱发电位（BAEP）、,视觉诱发电位（VEP、ERG/EOG）、,识别诱发电位（P300）、,术中监护、体温测定、,正常值数据库及事件相关电位 等软件。,100,目前的肌电图,全称：,肌电/诱发电位/神经传导诊断系统（EMG/EP/NCV,）,主要技术特点,：是一台神经电生理工作站。,可实现综合肌电图,(EMG)、神经传导速度(NCV)、诱发电位(EP)、脑电图(EEG)、动态脑电图、视频脑电图、睡眠分析，并可进行术中EMG/NCV /EP监护等功能。,101,