电诊断医学中有关仪器设施的基础问题.docxVIP

·讲座·电诊断医学中有关仪器设施的基础问题卢祖能电诊断医学所涉及的内容 ,包括对起源于中枢神经系统 、周围神经和肌肉 的各种动作电位 (AP) 的记录 、显示 、测 量以及解释 。疾病可改变神经肌肉的 结构及生理 , 从而导致 AP 在时间过 程 、幅度及形状的变化 ,这些变化可用 于诊断和监测疾病进展情况以及评价 疗效 。在获取信号的过程中 ,技术上的 缺陷和仪器因素可使波形失真 ,由此产 生的变化 ,与疾病本身带来的变化基本 相同 。因此 ,必须认识到这些引起错误 的原因 ,并懂得如何最大程度地减少这 些引起波形失真的因素 。电位的幅度和极性取决于 : ①膜附近的电荷密度 ; ②与去极化部位的距离 ; ③ 媒介物的特性 ; ④所测电位相对于膜去 极化和正常极化节段的位置 。另外 ,所 产生的电流流动较复杂 ,并受软组织容 积导体特性的影响 。CMAP 和 SNAP、正锐波的正相成分以及体感诱发电位 ( SEP) 均属于变化较 慢的电位 。3仪器设施及仪器操作的一 些基本概念在电诊断检测过程中 ,记录系统必须能够准确地再现 AP 。将两个电极引 入去极化神经或肌肉所产生的电场 ,所 测量到的电位就是两个电极位置间的 电位差 。按照常规 ,一般电极命名将输 入放大器的第一栅极 ( G1 ) 者称为“作用 电极”或“活动电极”, 输入放大器第 2 栅极 ( G2 ) 者称为“参考电极”(以下分别 简称 G1 电极和 G2 电极或“活动”( G1 ) 和“参考”( G2 ) 电极 。所测到的电位并 非实际发生的电位 ,而是由于电极的存 在使之变形了的电位 。电极大小的选 择又要做到实用 ,又要能够不致于使波 形失真到不能接受的水平 。神经生理信号的波幅波动于微伏 至毫伏水平之间 ,如 SEP 可不到 1μV , SNAP 为 几 微 伏 至 十 几 微 伏 , MUP 和 CMAP 为几毫伏至十几毫伏 。这些信 号存在于充满了电噪声的环境之中 。 多种来源的电噪声均可掺入其中 ,即使 是在最好的条件下 ,噪声一般都要比所 研究波形的幅度大好几个数量级 。成 功的记录取决于能否选择性地将感兴 趣的信号放大 ,而排斥不需要的 ,外来 的噪声 。放大后 ,信号的幅度一般可达1～10V ,这是电子电路进行模数转换以 及控制音频和视频输出显示所必须的 幅度 。增益是指经电子放大后幅度的 增高 ,而灵敏度是指被放大信号的显示 分辨率 。为了能够使神经生理信号选择性 地被放大而又排斥环境噪声 ,就必须应 用差分放大器 (可测量出 G1 和 G2 的电 位差) 。如果 G1 、G2 靠得很近且其特性2神经生理波形的频率特性在临床实际检测中 ,源于神经和肌 肉的 AP ,一般以波形的方式进行显示 和解释 ,其幅度随时间而变化 。在这些 波形中 ,某些节段随时间的变化很快 , 而其它一些节段则变化较慢 。变化较 快的成分 ,表明波形含有高频组分 ,而 变化较慢者则是来自于低频信号的组 分 。神经生理波形所表达的频率关系 , 可理解为代表一系列频率 、幅度及相位 不同的正弦波总和的信号 ;以其所含各 种不同频率的成分来定义波形特征 ,称 之为频率或傅立叶分析 。波形的频率含量是指用于准确描 述波形的项 ( 频) 数 。复合肌肉动作电 位( CMAP) 信号主要含有 1000 Hz 以下 的低 频 成 分 , 而 感 觉 神 经 动 作 电 位 (SNAP) 频率成分的范围则较宽 , 高频 成分相对较多 。CMAP 和 SNAP 不同的 峰频反映了其基础频率之差 ,这可从其 相应波形的时限中推论出来 。CMAP 的峰频在 60～100 Hz 之间 ,这与其长时 限 (12～15 ms) 是相一致的 ; 而 SNAP 的 峰频接近 300 Hz ,这与其短时限 ( 2 ～3 ms) 是相一致的 。为了防止神经生理信号失真 ,记录 系统必须能够对所希望描记的电位内 所有频率成分起反应 ,并且能够抑制与 这个电位无关的那些频率成分 。纤颤 电位 、多相运动单位电位 (MUP) 以及单 纤维肌电图 ( SFEMG) 记录的单根肌纤 维电位 ,均属于高频成分较多的 AP ,而1生物物理学知识正常神经和肌肉细胞膜的静息 (跨膜) 电位稳定 ,是由于膜内 、外均匀分布 着负 、正离子的缘故 。当这些电荷的分 布引起膜两侧的电位差 (电压) 时 ,在细 胞外两点之间测量的净电位为零 ,这是 由于电场的作用 ,正负电荷层的作用相 互抵消 。去极化时 ,沿膜内外正负电荷 的分布不再均匀地相等 ,细胞外的两点 间产生电位差 ,当膜经历去极化一复发 极化周期时 ,这一电位差最终将发生变 化 ,这样在细胞外就可记录到 AP 。AP 的电流主要是由 Na + 和 K+ 运