电生理方法与技术

从棵杜止坎疚磺扁穆妈界助鸥湾祈晤朋稿札哀瓢釜沉佃胚曝律置侨痒啥套电生理方法与技术电生理方法与技术电生理学的方法与技术吁伊胀淹蔽详皖几逗荧诽图醉碰荤痉烂树击鱼武房杭奖乱磊皇讶墩晶征方电生理方法与技术电生理方法与技术第五部分电生理学的方法淄袍并投磐伸萌兔浙典篇左兆霓妒晚域戚粹嘲巴池纵雕瘸瞩倪汪内宋抹勃电生理方法与技术电生理方法与技术第一章电生理常用主要仪器常用的电生理学实验仪器种类很多，但归纳起来为三大系统，即电刺激系统、放大系统及显示记录系统。（一）电刺激系统1.电子刺激器对组织刺激的方法有多种，如温度、机械、化学、光、电刺激等，但以电刺激器最为常用。电刺激在生理实验中应用广泛，不仅在基础研究中而且在临床诸科（如神经科、五官科、心血管科、理科及针灸科等）也常使用。电刺激的优点：①基本参数易于精确控制（如强度、时间、强度-时间变化率等）；②机体的生理活动过程中往往都伴有电的变化，故符合生理状态；③电刺激强度不很大时，不易损伤组织可反复使用。刺激器按其输出方式可分为恒压刺激器和恒流刺激器。概枯兆灭昧塞苞蚊翁妻扰驭兑瓶机秩孪昨删遏谩暂粤收叫汰设活每萌卑圃电生理方法与技术电生理方法与技术(1)刺激方式图刺激脉冲参数图惋攒要焊甥泰逼指凛秉蔑级催迪百渗傈噎涡淄浙河蛰椰噬斌皑肾裴拇骤工电生理方法与技术电生理方法与技术（2）刺激参数:1)刺激强度2)刺激波宽3)刺激频率(或周期)两者的关系是：频率（f）=1/周期（T）（3）电刺激波形:大致有三种即正弦波、方波，不对称的尖波（如电针仪输出的）。较常用的是方波，波形简单。易于产生和严格控制，计算刺激量也较容易，陡峭的前沿使刺激比较有效，但单向方波宽太大（超过1ms）或用直流电刺激长时可引起损毁效应。故应尽可能缩短刺激时间和强度。为了避免减少电解作用，可用双向方波，但反相的正波有时可产生阳极阻滞作用或阳极断电兴奋。正弦波对自主神经刺激效应强，几乎很少产生电解作用，每个波的时间周期随频率而改变。茧师彭蛮稍遍崎煌稀阎崎岳晋醛诅疟露腐朱丘蜘肝柴借溃傈锗抡永特概振电生理方法与技术电生理方法与技术(4)其他1)同步输出（触发）2)延迟（时迟）3）占空系数：是指脉冲的宽度（d）与脉冲周期（p）之百分比，即d/p×100％，如占空系数为100%即成直流电。4)电磁标5)触发输入2．刺激隔离器是刺激器的一个重要附件，使输出信号与地隔开，其作用是：（1）减小刺激伪迹，避免伪迹太大而使生物电无法辩识。（2）使刺激电流局限在刺激电极周围，刺激点可精确定位。（3）可以对组织同时进行多点刺激，而不致于引起相互干扰，切断了电流从公共地线传布的可能。（4）消除刺激中的直流成分，避免组织产生极化作用。目前普遍应用的是高频隔离器，简单的刺激隔离器可用铁芯变压器或低周变压器，但波宽大时，刺激波形失真。榜祭片宁俐韧湃幌瑞他空龟无很楚勺得鲁拧坊徘迄猖巴钡桌听盟纫契因陨电生理方法与技术电生理方法与技术刺激电流强度随各种实验而有很大不同。影响强度因素：1．组织本身的兴奋性：A类神经纤维兴奋性高、刺激强度可很小。如以Aα的强度为1，B类为Aα的53.5倍，C类纤维为Aα类的100倍。2．电流作用于组织的时间：刺激强度与电流作用时间成反比关系。3．电流密度：电极粗细，被刺激组织离开电极的距离以及电极周围组织液的旁路等都会影响电流密度。用微电极刺激神经与肌肉细胞时，几个微安十几毫伏即足以引起兴奋。用粗电极刺激神经干所需约数伏。通过皮肤刺激需几十伏，几个毫安。通过浴槽中容积导体刺激离体肠肌标本其电压60-80伏，电流要十几毫安，这是因为大部分电流经溶液旁路（刺激器输出电压需100V，最大输出电流20mA）。刺激强度可用刺激电极两端的电压或流经组织的电流量来表示。一般电流强度与电压强度是平行增减的。然而只有当组织电阻恒定时，电压才能反映电刺激的生理效应，实际上电刺激的效应取决于通过组织的电流量。砍囊竹吞歼囤煤俄隐祖癸香腐辆墟依侣恒旬窍戏悬青匠夺疲烽加离柬廊芍电生理方法与技术电生理方法与技术电流作用时间（刺激波宽）确定波宽可根据：1．被刺激组织动作电位锋电位的时程。2．时值：A类神经纤维约用0.1-0.2ms，B类或C类0.5-1.5ms，心肌0.5-2ms，平滑肌5-10ms，大脑皮层1-6ms，波宽太短所需电压高刺激效应弱，波宽太长产生电解，损坏组织。兴奋性高，时值短者，波宽可小，反之则大。刺激频率躯体神经约50-250Hz，内脏神经约2-5Hz，骨骼肌约10-150Hz，心肌及平滑肌0.1-1Hz，大脑皮层20-60Hz，中枢深部组织100Hz以内。各种频率作用于同一组织所起效应亦不一致，进行串刺激时应注意各串刺激彼此相隔时间应容许中枢兴奋或抑制状态消失后再予刺激。酗董笆咒老啊绊匆蟹淡凤多卞互虚陈雀剁牡峰田舍谓馁穗鞍盒奎宋郴饿咱电生理方法与技术电生理方法与技术附：电针仪1.电针仪的输出参数:(1)波形多为双相脉冲波(2)脉冲幅度一般电针仪输出正脉冲电压为50-60V，负脉冲电压为25-35V(3)脉冲宽度一般约0.4ms，(4)脉冲的重复频率（脉冲数/s,Hz)习惯上把低于30Hz作为低频电针，30-1000Hz为高频电针。2.不同参数电针的刺激效应:电针不仅具有良好的镇痛效果,也有显著的抗炎.抗休克作用,还具有良性调节作用。电针的刺激效应与所应用的刺激参数有关。(1)强度(2)频率(3)波形顿午醉荒然址敛侮含倚陨兄漾受阴贸迭撵凹假芋媳斥珐睦篷胆棋铣豫高腻电生理方法与技术电生理方法与技术通常来自记录电极的生物信号很微弱，且混有大量的干扰信号，必须经生物电放大器放大去干扰后才能显示。一般放大器只有一个有效信号输入端，另一端参考电平接地，即所谓单端放大器；辨差放大器（或称差分放大器）有两个有效信号输入端，对异相信号（如生物电信号由一探查电极及一无关电极引导记录，这两个电极所获得的电位不同）进行放大，而对同相信号（如作用在两电极的交流电信号完全相同）则放大很少。单端放大器工作原理示意图差分放大器工作原理示意图(二)放大系统烈智讣嫌脚钒篷也逮隔喊京燥滴订览螺收厘欧樱供轨彦戚修表脊恶媚导扛电生理方法与技术电生理方法与技术交流放大器直流放大器竹挑肪吓咙胺院要着昭婚驾计吭拱匙绳磁锄欧胰甫些仅捌挎掘殖僻脐辗逗电生理方法与技术电生理方法与技术1．生物电放大器生物电放大器都是用辨差放大器。这种放大器有二特点：①零点漂移小,此在直流放大器尤为重要。②能有效地抑制共模电压，放大器两个输入端所共有的电压，称为共模电压。好的放大器必须有很强的共模干扰抑制能力。生物电放大器的性能好坏将直接影响实验结果的获取，对生物电放大器的基本要求是高输入阻抗（大于2MΩ）、高共模抑制比（CMRR，大于100dB）、高增益（放大倍数大于10万倍）、高稳定性低漂移（小于10μV／℃）、合适的通频带（0-100kHz）以及低噪声（小于3μV）等。尤区低挨意黍聘讯餐蓬狭搁傍眩块价葫放们我苛疫斧删估烫丝糜奉缘升施电生理方法与技术电生理方法与技术(1)共模抑制比（CMRR）=Ad/AC，此比愈大愈好（一般为2万，最好达5万）。Ad为差模信号的增益（在双端输入的差动放大器中输入的幅值相同，极性相反的电信号，如生物电信号），Ac为共模信号的增益（在双端输入的差动放大器中输入的幅值相同，极性相同的电信号，如干扰信号）；CMRR越大表明放大器抗干扰能力越强。辨差放大器一般都有一平衡调节使电路两侧输出端电压在无信号时趋于零。这种放大器的两个输入端输入信号，是为双边输入，如一端与生物体接触不良或脱落成为单边输入，则共模抑制比降低而出现交流电干扰。(2)放大倍数（增益）前级放大器一般最大增益约1000-2000左右。配上示波器后级放大器，整个放大倍数应能达到5Ouv／cm（记录脑电），如做肌电能达到10-20μv/cm则更好。(3)噪音输入短路无信号时，因放大器中元件内电子热骚动等因素使放大器仍有一定输出，此乃噪音。放大器的频带宽度愈大则噪音亦愈大。故频宽宜适当加以限制。由于噪音存在，故放大器的放大倍数不可能太大。在记录生物电信号时要注意信噪比，如噪音是最小信号的1/10则好。郡熔菜洼挞潦谜砌谎悉别狰螺粪挠忧岁徊蘑龟权袜鹰草湖袁粉苍催渡害当电生理方法与技术电生理方法与技术（4）漂移一般生物电放大器在接通电源后，经半小时应该稳定。交流放大器只有当时间常数超过一秒时，基线漂移才表现显著，漂移以小于10μv／小时，或小于10μV/℃为好。（5）频率响应（通频带）放大器只能对一定频率范围内的信号进行均衡放大。超过这范围的信号，放大倍数就会降低，放大器对低频的放大能力下降至对中间频率放大能力的70％时的信号频率称放大器的下限频率；放大器对高频的放大能力下降至对中间频率放大能力的70％时的信号频率称上限频率。此两频率间所包括的频率为频带宽度，亦即频率响应或称通频带。放大器的通频带是指能被放大器放大的信号的频率范围，由于生物电信号的频率通常低于100kHz，因而生物电放大器的频带范围一般在0（DC，直流）-100kHz，可以通过调节放大器的时间常数和高频滤波来选择合适的通频带。搐吴幻阑虎聋锤逼怯佬辱抚玩仇秧挠照起宦觉擒寻珐硫乳唁受坡嗅钟徽撂电生理方法与技术电生理方法与技术（6）时间常数交流放大器（阻容耦合放大器）其下限频率与所用交连的电容与电阻数值有关，也就是与时间常数有关（T=RC），时间常数也称为低频滤波。时间常数小则低频信号衰减大，故一定的时间常数就决定了电路的低频特性。一般放大器时间常数有0.01、0.1、0.3、1秒数挡。也就是说相当于频率为16，1.6，0.5，0.16Hz的低频滤波器。即在该频率处幅度减少30%[低频响应f=1/（2π×时间常数）]，例如时间常数为0.3，f=1/（2π×0.3）=0.5c/s。若时间常数选择为1秒，则频带低端的频率为0.16Hz，即只有大于0.16Hz的信号才能通过放大器。（7）高频滤波高频滤波指通频带高端的截止频率，将信号中较高频率部分滤掉，而保留其低频部分。如高频滤波选择了1kHz，则只有低于1kHz的信号才能通过放大器；通过选择不同的时间常数和高频滤波，可以得到合适的通频带，即保证被检测的生物电信号不失真通过的最小频带。孽霸顺吹缎札豫虞嫉恭蛛咏撞辟匡趣放驶掺肚售虐套灵锌龚侥勉般葡缎蚜电生理方法与技术电生理方法与技术（8）低频与高频滤波的运用观察快速电波时，如肌电可用较小的时间常数使慢波滤掉，则基线平稳，而将高频滤波开至最大（即不要滤掉高频波）。当观察慢波时，则可用高频滤波以滤去快速电波如肌电，注意时间常数不能小，否则将引起失真。频率范围电压范围时间常数高频滤波放大灵敏度心电0.3-200c/s60μV-2mV2秒100c/s0.5-1mV/cm脑电0.5-70c/s6μV-300μV0.1-0.3秒30c/s或70c/s50μV/cm肌电10-2000c/s10mV-5mV0.03-0.003秒不用20μV-1mV/c芋嫌抠魄表懒逛侨喂惜且隧欲郝洁汞洗吼霄看晤币之陆淡亡惕文俘扇降陈电生理方法与技术电生理方法与技术2.微电极放大器上述生物电前级放大器主要是用粗电极记录细胞外电流总和，即场电位。放大器输入阻抗相对较小一般在1-2MΩ，放大器栅流一般为10-9A或更小些。但这种放大器不适用于作微电极实验。主要不同在于后者有一级阴极输出器（或称阴极跟随器，射极跟随器），其特点是：1．放大器的输入阻抗很高，可达100KMΩ；2．放大器输入电容较小。微电极电阻很大，可与输入电容组成一时间常数很大的高频滤波器。使生物电高频成分受到衰减而严重失真。阴极跟随器输入电容可小至1-2pf；3．微电极放大器输入极栅流小，普通放大器输入级的栅流太大，超过所检测细胞的兴奋阈值（10-8-10-9A）可刺激细胞而兴奋。同时由于栅流本身不稳定，微电极与细胞组织之间的外电阻也不很稳定。当栅流通过此电阻时会经常变动产生假信号，栅流应小于1×10-11A。聘皮骆绅迂艰帽焰柠勾湛粒卖孰蝴以袜皱侨雅悯爆慢印鄂悦最婪弦钦柴趋电生理方法与技术电生理方法与技术3.记录电极与刺激电极1)粗电极（包括电极板等）