實(shí)驗(yàn)一人體的體表心電圖的描記

1、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院1實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)一 人體的體表心電圖的描記 人體的體表心電圖的描記? 介紹 介紹1. 背景信息 背景信息生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大都需要用電子技術(shù)，將生物體的各種信號轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行測量。再應(yīng)用信號處理的方法，將測量結(jié)果作為信息，根據(jù)不同目的進(jìn)行處理，進(jìn)行后續(xù)

2、的研究。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)儀器更加微機(jī)化、數(shù)字化、智能化。如今，應(yīng)用大規(guī)模集成電路以及計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)開發(fā)的集生物信號的放大、采集、顯示、處理、存儲和分析的機(jī)電一體化儀器已經(jīng)普遍用于生理學(xué)、病理學(xué)和藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)，為實(shí)驗(yàn)人員提供了極大的便利。掌握此類儀器的使用，是進(jìn)行生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的基石。心電描記術(shù)（Electrocardiography，ECG 或者 EKG）是一種經(jīng)胸腔的以時(shí)間為單位記錄心臟的電生理活動(dòng)，并通過

3、皮膚上的電極捕捉并記錄下來的診療技術(shù)。這是一種無創(chuàng)性的記錄方式。在 1872 年，Alexander Muirhead 報(bào)告其從連接到一個(gè)發(fā)燒病人手腕上的導(dǎo)線上獲得了他心臟搏動(dòng)的電信號并記錄了下來。1903 年，荷蘭醫(yī)生、生理學(xué)家威廉·埃因托芬發(fā)明了弦線式檢流計(jì)，從而帶來了心電圖歷史上的第一次突破。埃因托芬把心電圖中的一系列波分別命名為 P 波，Q 波，R 波，S 波和 T 波，并且描述了一些心血管系統(tǒng)疾病的心電圖特點(diǎn)。如今，

4、心電圖廣泛應(yīng)用于臨床診斷，是測量和診斷異常心臟節(jié)律的最好的方法,其是診斷心電傳導(dǎo)組織受損時(shí)心臟的節(jié)律異常以及由于電解質(zhì)平衡失調(diào)引起的心臟節(jié)律的改變。2. 相關(guān)資料 相關(guān)資料生物信號的計(jì)算機(jī)采集，實(shí)驗(yàn)室采用 RM6240 多道生理信號采集系統(tǒng)；在信號的采集過程中，需要對采集頻率、通道模式、靈敏度、時(shí)間常數(shù)與濾波等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲得最佳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。正常的人體內(nèi)，由竇房結(jié)發(fā)出的興奮傳到左、右心房，在通過房室結(jié)、房室束、浦肯野纖維傳播到左、右心

5、室，先后引起心房和心室的收縮。心臟各部分在興奮過程中出現(xiàn)的生物電活動(dòng)經(jīng)由心臟周圍的導(dǎo)電組織和體液傳播到身體表面，利用固定于體表的測量電極可以記錄到這一系統(tǒng) 的電變化，描記為人體心電圖（ECG）在正常的心電圖的一個(gè)周期內(nèi)，可見三組基本波形（圖 1-1）：首先出現(xiàn)的P 波代表心房的去極化，隨后的 QRS 波群代表心室去極化，T 波代表心室復(fù)極化。心電圖可以反映心臟綜合性電位變化的發(fā)生、傳導(dǎo)和消失過程，雖然電位的變化可以引起心肌收縮，

6、但這種聯(lián)系在病理狀態(tài)下并不是絕對的。心電圖常被用于心動(dòng)異常病例及心臟傳導(dǎo)功能障礙的診斷。測定心電圖時(shí)，電極常采用肢體導(dǎo)聯(lián)常，通常有三種，分別稱為導(dǎo)聯(lián)Ⅰ, Ⅱ 和 Ⅲ。三種導(dǎo)聯(lián)方式電極的連接方法如圖 1-2，其中右腿恒接地。且三種導(dǎo)聯(lián)方式所測定的電位如下：導(dǎo)聯(lián)Ⅰ是左臂（正極，LA）和右臂（RA）之間的電位差：Ⅰ = LA ? RA.導(dǎo)聯(lián)Ⅱ是左腿（正極，LL）與右臂（RA）之間的電位差：Ⅱ = LL – RA.圖 1-1 正常人心電模式圖生

7、理學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院34) 測量波形幅值時(shí)，注意向上波應(yīng)測量基線上緣至波峰頂點(diǎn)距離;向下波為基線下緣至谷底距離。5) 記錄完畢,將電極擦干凈。? 結(jié)果 結(jié)果1. 本實(shí)驗(yàn)所記錄的三種肢體導(dǎo)聯(lián)方式的心電圖及改變參數(shù)的肢體Ⅱ?qū)?lián)心電圖，在文后所附的實(shí)驗(yàn)記錄中單獨(dú)列出。2. 生

8、物信號采集系統(tǒng)的參數(shù)對采集的信息能起到較大的影響。3. 通過對生物信號采集系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，可以獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4. 通過調(diào)節(jié)，獲得的心電圖能明顯分辨出心電圖中的 P 波、QRS 波群、T 波。5. 不同的導(dǎo)聯(lián)方式獲得的心電圖具有不同的特征。? 討論和結(jié)論 討論和結(jié)論1. 實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)有用于觀測心電圖的標(biāo)準(zhǔn)模式，但由于實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑楂@得光滑的心電圖，需要對其參數(shù)進(jìn)行修改。2. 為了保持較好的保真度，將采樣頻率固定在 4kHz。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果

9、表明，采樣頻率過高，也給實(shí)驗(yàn)帶來了一些負(fù)面影響?？砂凑諏?shí)驗(yàn)建議將采集頻率調(diào)為信號頻率的 10 倍即可。3. 交流耦合只放大交流型號而不放大直流信號，因而，實(shí)驗(yàn)中，往往將細(xì)胞外引導(dǎo)的生物信號采用交流耦合方式輸入到放大器中；直流耦合只放大直流信號而不放大交流信號，因而，實(shí)驗(yàn)中，往往將換能器輸出的電信號和細(xì)胞內(nèi)記錄電極引導(dǎo)的電信號采用直流耦合方式輸入到放大器中。因而，實(shí)驗(yàn)中，心電圖采用交流耦合方式能獲得很好的波形。4. 實(shí)驗(yàn)中，由對標(biāo)準(zhǔn)肢體導(dǎo)

10、聯(lián)Ⅱ的進(jìn)行的通頻帶的調(diào)節(jié)，可以看到波形的顯著差異，因而可知信號的通頻帶對波形的影響很大：調(diào)小濾波常數(shù)，即低通濾波頻率減小，可以使心電圖波形更加平滑；調(diào)小時(shí)間常數(shù)，即高通濾波頻率增大，可以使心電圖基線平穩(wěn)。5. 心電圖中的掃描速度參數(shù)，可以用于水平方向的波形的放大，便于觀察。6. 心電圖中的靈敏度參數(shù)，可以用于垂直方向的波形的放大，便于觀察。7. 當(dāng) 50Hz 頻率不位于通頻帶時(shí)，陷波開關(guān)的狀態(tài)對于信號沒有明顯的影響，因此，幾次試驗(yàn)中先撥

11、開關(guān)的打開無意義。8. 心電圖中的 P 波、QRS 波群、T 波具有不同的頻率，在不同的通頻帶下，表現(xiàn)出來的波形也差異很大。9. 心電圖的通頻帶不是根據(jù)心跳速率而決定，而是根據(jù)心電信號中的基元波的頻率決定，位于通頻帶的基元波信號就可以得到記錄觀察，整體表現(xiàn)為心電圖。因而，試驗(yàn)中將通頻帶調(diào)節(jié)到接近心跳頻率不能得到很好的心電圖。10. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的保真度與去除背景噪音是一對矛盾，當(dāng)縮小通頻帶以便去除噪音時(shí)，和噪音頻率接近的真實(shí)信息也被去除，反

12、之亦然。因而，實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩_定兩者的優(yōu)先級。例如，現(xiàn)代的心電圖儀器為信號處理提供了多種濾波器以供選擇。最常見的兩種設(shè)置是監(jiān)護(hù)模式以及診斷模式。在監(jiān)護(hù)模式下，低頻濾波器被設(shè)定在 0.5Hz 或者 1Hz，高頻濾波器被設(shè)定在 40Hz。這樣設(shè)定可以減少例行心電節(jié)律檢測時(shí)的人為誤差。高通濾波器的主要作用時(shí)減少基線的偏移，而低通濾波器用來減少電網(wǎng)頻率的干擾（不同國家的電網(wǎng)頻率不一致，在 50Hz 到 60Hz 之間）。在診斷模式中

13、，高通濾波器設(shè)定在 0.05Hz，這可以使 ST 段被精確的記錄下來。低通濾波 器被設(shè)定在 40Hz, 100Hz 或者 150Hz。通常情況下，監(jiān)護(hù)模式下的 ECG 被過濾的更多，因?yàn)橄鄬τ谠\斷模式，其頻帶很窄。? 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)1. 王庭槐,韓太真,王子棟等.生理學(xué)（第 2 版）.北京：高等教育出版社,2008.4.2. 項(xiàng)輝,龍?zhí)斐?周文良等.生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指南.北京：科學(xué)出版社,2008.3. 維基百科編者. 心電圖[G/OL