生物电测量

生物电测量主要是指对生物机体各种生物电位活动规律进行的检测和量化。生物电位活动是生物体存活的重要特征，起源于生物体内可兴奋细胞或组织的电生理过程。生物电测量的内容很广泛，其中研究心脏活动所引起电位变化的技术称为心电描记术； 研究大脑活动所引起电位变化的技术称为脑电描记术； 研究肌肉及皮肤电位变化的技术称为肌电描记术和皮肤电描记术等等。通过对这些生物电的测量，可以了解到有关人体或实验动物的生理状况，得到有关疾病发生、发展、治愈或死亡的信息，为健康检查、疾病诊断和治疗以及医学研究提供重要依据。
在生物医学测量中，生物电具有相对易于量化与分析的优点，便于对其进行无创或有创检测，进行物理或数学模拟，以及建立动物模型，因而生物电测量在医学中应用十分广泛。然而，由于生物电的复杂性与特殊性，某些生物电位活动的测量方法和技术还不完善，有待于新的突破与进展。
生物电测量特点 有以下四个方面。
(1)生物电位是由生物体内有关脏器或组织离子分布状态不同所呈现的离子电位，难以对外提供足够的电流，故应被视为是一个内阻很高的信号源。所以，为了有效地检测生物电位，仪器必须具有很高的输入阻抗。
(2)生物电位具有信号幅度与频率极低的特点，如测得的自发生物电，往往为幅度仅在10μV左右的超低频信号。因此，在生物电位测量中的有用信号常常与仪器自身的噪音相近。为了获得稳定信号，保证有足够高的信噪比，必须严格控制测量仪器中电子元、器件自身的热噪音、散粒噪音，特别是严格控制噪音功率与频率成反比的低频噪音水平。为此，在研制测量仪器时，必须对元件与器件进行优选或特制，对整个系统按低噪音要求设计与加工，从而增加了技术难度与成本。
(3)生物电测量仪器的灵敏度很高，容易受到电场、磁场、高频电磁场等干扰，特别是50Hz的工频干扰常是测量生物电时难以对抗的不利因素。为此，仪器的使用者应具有排除干扰的知识与技能。在测量时，应适当拉开测试地点与工频供电网路及实验室内交流稳压器的距离，使仪器外壳正确接地，使电极与人体接触良好。此外，受试者的体动或肌肉收缩所引起的伪差也常使生物电测量所得结果中附加一些随机的干扰，需要使用者或智能化仪器具有识别和排除的能力。
(4)生物电信号往往混于噪声和干扰之中，例如，眼震电位、视网膜电位、平滑肌电位等包括直流成分在内的频率成分极低的生物电位变化，其信号与电极极化电压变化、仪器的基线漂移等无法区分；诱发脑电或胎儿心电等，常被自发脑电或母体心电等所淹没；在病人可行走的状态下连续监测心电、脑电，或者在剧烈运动状态下动态监测肌电，都存在大量无用信号与干扰。因此，在生物电测量中，常常需要采取特殊的信号检测、分析与处理技术，提取有用信号，压缩数据。此外，在希氏束心电图、心电体表电位图等生物电测量中，都需要通过计算机来分析与计算。
生物电测量的特点反映了生物电测量技术的难点和今后值得注意的方向。
生物电测量系统 一般的生物电测量系统由电极、放大、信号处理和显示与记录等部分组成，如图所示。电极

生物电测量系统

的作用是将生物电位自生物体内引出，并传递给检测仪器，它对信号的有效传输和稳定性，对系统的抗干扰能力关系极大(参见“生物电测量电极”条)。放大部分的作用是将微弱的信号放大到一定水平，以供处理和记录，它应有适当的增益，合适的通频带，足够的抗干扰和低噪音性能(参见“生物电放大”条)。信号处理部分的作用是抑制干扰和噪声，有效提取信号，并能进行数据计算和分析，以提供更多的生物信息(参见“生物医学信号”条)。记录与显示部分的作用是记录与显示生物电信号的波形及数据处理结果，以供分析和保存(参见“生理信号的记录与显示”条)。