人体器官电活动图-复杂电流回路和电场分布

人体器官电活动图

由兴奋性细胞组成的人体组织和器官，如脑、心脏、骨骼肌和平滑肌、视网膜等，在生命活动中，由于细胞动作电位不断地发生和传播从而形成复杂的电流回路和电场分布。我们可以在这些组织和器官所在部位的体表测量出一定的电位变化，为了解该组织和器官的生理和病理提供重要的信息。下面分别说明一些组织和器官电活动图产生的原理、测量方法及在临床医学上的应用。

心脏有节奏的收缩扩张，受位于右心房的特殊肌细胞的自发兴奋的电信号控制，即窦房结以大约72次/秒的频率进行自发专极化活动，所产生的动作电位通过神经传导到两个心房，使心房肌细胞专极化引起心房收缩把血液注入心室；接着动作电位传播到房室结，由希式束和蒲肯野把动作电位送到两个心室，使心室肌专极化发生收缩运动，推动血液进入体循环和肺循环，并按此顺序周而复始。同时，窦房结的起搏频率还受植物神经系统的调控，根据身体内部和外部的刺激作出反应，使起搏频率加快或减慢。

1876年玛瑞（Marey）最早发现心脏收缩时伴有电反应，这种电反应的复杂形式不同于骨骼肌电反应形式，引起了大家的注意。心脏在跳动时甚至在皮肤表面上也能产生1～2毫伏的电压。1903年爱因索文（Einthoven）发明了弦线电流计，促进了心肌动作电流的深入研究。借助弦线电流计可以记录整体内心脏电活动，并在临床上迅速获得广泛的应用。爱因索文为测定心脏动作电流确定了三种标准导程：即为右手——左手；为右手——左脚；为左手——左脚。

三种导程记录出的心脏电活动由许多波组成，按各波先后出现的顺序分别命名为P波、Q波、R波、S波、T波。这一系列的电位变化称为心电图（缩写为ECG）。其中P波代表左、右心房肌兴奋产生和体表电位变化，由于兴奋中窦房结向心房各处扩布时电势方向不同，互相抵消甚多，故波形小而圆钝。

P～R间期或P～Q间期代表心房开始兴奋到心室开始兴奋所需时间间隔，一般约为0．12～0．2秒左右。QRS波群代表左、右心室肌兴奋传布过程中的体表电位变化，波群的时程代表肌兴奋传布所需的时间，约为0．06～0．l秒。在兴奋由心房传到房室结再经房室束下传的一段时间内，心电图记录不到电位变化，只有当室间隔左侧开始专极化并向其右和上方传布时，可记录到Q波。随后，兴奋继续向心尖部分传布，并从心室壁内膜向外膜传布，对应的电势向量由心房指向心尖，可记录到向上的高R波。最后兴奋传到左心室后侧底部与室间隔底部时，电势向量指向心底，记录到向下的S波。

S～T段正常时接近一等电位线，这段时间反映心室各部分均处于兴奋状态。S～T段与等电位线的偏移称损伤电位，是心肌受损伤的反映。T波反映心室复极化过程的体表电位变化，T波一般向上这一事实反映了心室先兴奋的部位后复极化，而后兴奋的部位先复极化。

为适应临床上对心脏疾病的诊断和心脏功能的监护、遥测。近年来已发展了许多成套的心电监测自动化仪器设备。关于心电图异常的各种心脏疾患的关系，临床医生已积累了十分丰富的诊断经验和资料。

肌肉的一个运动单位包括来自脑干或脊髓的单个分枝的神经元和25～2000个肌纤维。神经元通过运动终极的肌肉细胞连接，当神经元把脑或脊髓发出的动作电位传到肌细胞后，使肌细胞专极化并产生收缩。用同轴针形电极插入皮下，可测量单个运动单位的电活动，若用面电极放在皮肤上，测得的是多个运动单位的电活动。当肌肉放松时，肌电图上只有人体或仪器的干扰和噪音，肌肉轻度用力时，肌电波是分立的；肌肉强直收缩时，由于参与活动的运动单位多，频率增高，各波形互相干扰，不再能分辨单个肌电波。

除记录自发肌电活动外，用电刺激肌肉运动单位也可得到肌电图。其优点是：刺激时间确定，所有肌纤维几乎能同时起动，也可电刺激传感神经，将信息传入中枢神经，再通过观察肌肉的反射反映来研究反射系统的功能。

肌电图（EMG）是临床神经生理学检查的重要方法之一，在神经、内科、骨科、职业病诊断和运动医学等方面有广泛作用。

脑包括大脑、小脑和脑干。大脑两个半球表面的一层结构叫大脑皮质，是人类进行思维活动的物质基础。大脑皮质是灰质，由神经元组成，这些神经元分别集中形成各种神经中枢。例如听、视、语言、感觉等神经中枢，神经中枢的基本活动形式是反射活动。脑电波（缩写为EEG）是神经中枢细胞在反射活动中有节律的交变放电，是神经细胞电活动的综合。(www.xing528.com)

在大脑皮质中产生的电位要经过脑脊液、脑膜、头盖骨、皮下组织等传到头皮表面。在头皮表面放置电极，可探查出大量脑细胞电活动形成的电位或电位差随时间的变化。

关于大脑皮层上电活动的发现，起始于1875年俄国人达尼里夫斯基，他用声音刺激狗的听觉器官时，首次观察到狗的大脑皮层上出现生物电流。同年美国人卡通也发现暴露的兔脑上能产生电变化。1924年德国人伯格用两根白金刺入精神病患者的头皮并与颅骨相触，记录到了人类的首例脑电图。到20世纪30年代后期，脑电图技术开始应用于临床，记录方法也不断改进。将电极置于头皮之上便可记录出脑电图。

在脑电图中可记录到几种自发脑电波形，按频率范围可将它们分类如下：

慢波0．5～3．5赫

θ中慢波4～7赫

a波8～13赫

β快波13赫以上

各种波都可在皮层的不同区域引出，但不同区域波幅大小有差别。

a波在人清醒、安静并闭眼时出现，其波幅随时间周期性地变化，睁眼后a波立即消失。人困倦可测到θ波，睡眠时可记录到慢波。一般认为，快波是皮层处于特殊紧张活动状态时主要脑活动的表现，慢波是睡眠状态脑活动的表现。

大脑的结构和功能十分复杂，对脑电波与各种脑细胞电活动的明确对应关系目前所知不多。因此，为了给基础研究和临床诊断提供更多的信息和依据，近年来国内外已广泛开展了脑电波信号分析和信息提取的研究。这种研究以信号处理的方法原理为依据，利用计算机为工具，设计出各种程序进行分析、处理和运算，以期得出有价值的结果。