人體組織細胞總在自發地不斷產生著很微弱的生物電活動,利用在頭皮上安裝電極將細胞的電活動引出來并經腦電圖機放大后記錄下來得到有一定波形、波幅、頻率和相位的圖形、曲線,即為腦電圖機。當腦組織發生病理或功能改變時,這種曲線也會發生相應的改變,從而為臨床診斷治療大腦及神經系統疾病,如畸形中樞神經系統感染,顱內腫瘤與慢性病變,腦血管疾病,腦損傷及癲癇等提供據。 當神經元受遺傳、病理、
電化學或藥物刺激時,細胞膜的平衡遭到破壞,產生高度去極化,這時可產生動作電位,這個局部動作電位又會破壞下一段細胞膜的平衡狀態,這一系列反復恢復和破壞細胞膜的生化物理過程,便構成了動作電位在神經元和神經細胞膜上的單向傳遞,就產生了腦電信號,其幅值范圍為10-100μV,腦電圖機就是拾取這種極其微弱的腦電信號進行放大處理,描跡記錄的儀器,用以診斷神經系統疾病的儀器,其基本原理框圖如下:
輸入盒為金屬屏蔽盒,頭皮電極導線通過輸入盒與腦電圖機輸入端相連接,當今市場上的腦電圖機一般在輸入盒內緩沖放大器以降低噪音。導聯選擇器實現不同導聯及信號通道的選擇。由于腦電信號微弱,幅值極低,要求腦電圖機有很高的放大增益,故腦電圖機多采用多極放大技術,以實現其較高的增益。還要求有很高的其模抑制比。對電源的穩定性也有嚴格要求,一般在電源電壓波動±10%時,輸出電壓變化要小于0.01%,特別是供給前置放大級的電源電壓波動應小于0.5μV。
電極與皮膚接觸電阻的大小,與腦電記錄的質量有直接關系,一般接觸電阻應小于20KΩ,如果大于此值,必須清潔皮膚,處理電極或采用更好的電極膏,以保證測量的準確,所以腦電圖機設有電極—皮膚接觸阻抗測量裝置。由于腦電信號幅值變化較大,就要求增益控制能有多檔調節。2腦電圖機干擾的排除
由于腦電信號是一種極其微弱的生物電信號,在對信號的采集、放大、處理等過程中很容易發生干擾現象,當腦電機受到干擾時,多表現為描述出的波形不光滑,抖動大,會影響臨床診斷。腦電圖機的干擾可分為外界干擾和機內干擾。外界干擾的主要表現是定標時波形正常,在腦電描記時有干擾出現。其原因多為接地不良,輸入短路,膚、電極接觸電阻過大及周圍環境的影響。機內故障引起的干擾多表現為無論定標還是腦電描記時均有干擾存在,檢測時可將增益開關置于“0”,使前置放大器的輸入端對地短路,看是否有干擾存在,主要原因有元件老化、差分放大管對稱性不好以及電源濾波電路故障等,要排除這些干擾,我們要采用由外到內,從簡單到復雜的方法去思考。 首先要查看周圍是否有其它電器在工作,要盡可能地遠離這些能產生電磁波的設備,并查看電極盒和導聯線以及患者是否碰到金屬床架或儀器外殼等,要檢測整機的接地是否良好,還要注意內部各模塊的接地在檢測記錄腦電圖時發生干擾,要注意檢查信號采集放大處理通路,檢查電極與頭皮是否正確連接,電極盒各個插口與導聯線插頭接觸是否良好。還要檢查電路板上的各個部件,因有許多相同的放大通路,所以可以用元件替換法來查找,注意檢查機內電源濾波,穩壓電路,特別要注意濾波電容、穩壓管、三端穩壓塊等。
心腦電圖機在使用及檢定過程中的干擾及排除
心腦電圖機是醫院普遍使用的診斷檢查設備。但在使用診斷及檢定過程中,心腦電圖機的交流干擾是最常見的也是最棘手的問題。干擾現象的產生直接影響心腦電圖機波形圖的準確性,使記錄器所描述的圖形幅值的波形產生突變,從而直接影響到醫生的診斷。
1.漏電流干擾。
心腦電圖診斷室內的交流電源有可能存在漏電流,這些交流電通過檢定儀、地面、人體及其他一些不良絕緣體和儀器接地線形成回路,從而在心腦電圖記錄器所描述的波形上形成調制干擾。
2.空間干擾。當心腦電圖機附近有較大功率的變壓器、電動機和使用有大功率交變電流設備時,電磁場會在線路、殼體上形成輻射、吸收與調制等。即由于漏磁通存在,其周圍會產生較大的干擾,磁場作用在心腦電圖儀的導聯線上時,將會產生感應電流,影響心腦電圖機的記錄圖幅值的準確性。
3.供電系統的干擾。破壞性極強的一種干擾,這種干擾表現為欠壓、過壓、浪涌等,最容易造成儀器設備的損壞。
消除干擾的想法:
1.確保心腦電圖機診斷室的環境條件。盡量遠離電療室、放射室、牙科等具有較大功率電器設備的科室。
2.合理設計地線。地線的合理設計是抑制干擾的重要方法之一。現今醫院大樓都有良好的接地線,但都是公共接地線,與許多醫療設備的地線相連,有時有漏電流干擾產生。這時就必須設置專用地線,以防相互有漏電流干擾。如能將接地線和屏蔽結合起來并正確使用,就能有效地解決一部分干擾。對心腦電圖機可將分線盒及各分支電纜裝入檢定儀的屏蔽盒內或專用屏蔽盒內。對固定放置心腦電圖機的工作臺,其表面鋪設厚度在2.5mm以上的鐵板(其他導磁材料也可)般也可對磁場干擾有所抑制。
3.設置電磁屏蔽。也是避免或減小干擾影響的有效手段之一。如對電源箱采用RC吸收回路或加上觸點間滅弧電容,以消除通斷瞬間產生的火花形成的電磁干擾,此干擾串入儀器中就會形成調制解調干擾。
4.對供電系統電源干擾的減少及排除。可采用接入交流穩壓器、隔離變壓器、低通濾波器、凈化電源等措施,以保證供電的穩定性,提高抗干擾能力,減少電源高次諧波的干擾影響。心腦電圖機在使用和檢定過程中所出現的干擾現象是一個比較復雜的問題,很難用某一種方法加以解決。這就需要在檢測過程中認真分析研究和探討干擾源的起因,再結合工作實踐采取有效措施加以解決