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生理電信號測量
台大生醫電資所 謝寶育
2010/03/02
臨床生理電訊號
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心電圖 (ECG)
腦波圖 (EEG)
肌電圖 (EMG)
胃腸電圖 (EGG)
神經電圖 (ENG)
視網膜電圖 (ERG)
眼電圖 (EOG)
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Introduction
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身體怎麼會有電？
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這些電有什麼意義？
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可興奮細胞: 神經、肌肉細胞
離子的分布 → 膜電位差
通常討論神經上的膜電位變化
神經傳導會有電位的改變
利用這樣的“電信號”作傳遞
ECG, EEG 或者 EMG 都是利用這樣的原理
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不同的生理電信號有不同的特徵
動作電位
神經傳導
心電圖 (ECG, electrocardiogram)
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生理電信號最常當作入門的一種
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振幅較大 (~mV)
波形容易確認 具明顯的週期性
為心肌中電訊號傳導的向量和
不同的肢導會看到不同的波形 常用Lead II
對於心臟功能的診斷上有重要的協助
心電≠心音
Cardiac Cycle
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Conduction pathway:
SA node AV node Bundle of His
Bundle branches Purkinje fibers
ECG (electrocardiogram)
ECG System
3 Lead ECG (Standard Limb Leads)
http://www.cvrti.utah.edu/~macleod/bioen/be6000/labnotes/ecg/descrip.html
ECG signal
12 Lead ECG
Sport ECG
Holter ECG
Spiral ECG
Cardio mapping system
A
P
I
Cardiac catheter
http://www.bostonscientific.com/templatedata/imports/HTML/lifebeatonline/spring2005/learning.shtml
MSI notebook with ECG function
心電圖
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診斷用 (Diagnostic ECG)
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臨床檢查
多電極
準確性(振幅、時距)
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監視用 (Monitoring ECG)
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心跳監控
電極數較少
穩定性
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腦電圖 (EEG, electroencephalogram)
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偵測腦部的電訊活動
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眼睛睜開與閉上的不同
睡眠時期的波形改變
難度有些高
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腦電信號的振幅小 (~μV) 一般情況下大腦神經活動不同步
波形並不像 ECG 那麼容易判斷正確與否
以訊號頻率分類
你怎麼說服其他人相信你量到的腦電波形正確？
SNR 不大 量到的是雜訊還是信號？
信號的後處理很重要
Research in Neuroimaging
Analog Filtering
High-pass; Low-pass
Amplification
coupling
Montage
Selection
A-D Conversion
Signal-to-Noise
Enhancement
Display
Waveforms
Averaging
Digital Filtering
Artifact Rejection
Component
Analysis
Peaks
Amplitudes
Latencies
Correlations
Sources
大腦做些什麼？？？
從腦電波探索心智運作
Event-Related Potentials (ERP)
The ERP System
10-20 system
64 channels Quick Cap
EEG Frequency Bands Measure Synaptic
Activity
Beta: > 13 Hz
Highest activity
Alpha: 8-13 Hz
Theta: 4-7 Hz
Delta: < 4 Hz
Lowest activity
Hess, R., EEG Handbook, 1966
睡
眠
Applications
• 基礎科學研究
• 癲癇偵測
• 睡眠
• 測謊技術
• 心智活動
• 腦機介面系統
肌電圖 (EMG, electromyogram)
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偵測肌肉的活動：收縮或放鬆
肌肉收縮之總和電位
診斷神經肌肉病變
比起前兩者(ECG, EEG)似乎較為容易
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但是總是有些問題的…
看到EMG的信號 你要怎樣解釋？
波形不如ECG那樣明確
有什麼特殊意義的生理參數？
是不是有什麼信號後處理必須考慮的 (smoothing, or
others)…
After that…
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三種信號都有其困難度
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不管作什麼信號的測量
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ECG < EMG < EEG
實驗的結果可否重複？
觀察到的波形跟文獻記載是否類似？
請說服其他人你量到的信號是對的
除了量測信號之外 多觀察一些信號的特色
實驗操作
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請參考課程網頁的流程
機器操作不難 很多protocol 都已經設定好了~~
希望各組錯開時間去作這項實驗
(因為只有二台公用儀器 =.=…)
注意量測前的校正工作以及量測時電極的正負端
在實驗操作過程中 請留意一些參數 這對接下來的
實驗二會有些幫助
請依照實驗紀錄表的格式進行紀錄