实验一 人体的体表心电图的描记

实验一人体的体表心电图的描记

➢介绍

1.背景信息

生理学实验中，大都需要用电子技术，将生物体的各种信号转化为电信号进行测量。再

应用信号处理的方法，将测量结果作为信息，根据不同目的进行处理，进行后续的研究。

随着现代电子技术和计算机技术的快速发展，实验仪器更加微机化、数字化、智能化。

如今，应用大规模集成电路以及计算机硬件和软件技术开发的集生物信号的放大、采集、显

示、处理、存储和分析的机电一体化仪器已经普遍用于生理学、病理学和药理学实验，为实

验人员提供了极大的便利。掌握此类仪器的使用，是进行生理学实验的基石。

心电描记术（Electrocardiography，ECG或者EKG）是一种经胸腔的以时间为单位记录心

脏的电生理活动，并通过皮肤上的电极捕捉并记录下来的诊疗技术。这是一种无创性的记录

方式。

在1872年，Alexander Muirhead报告其从连接到一个发烧病人手腕上的导线上获得了他

心脏搏动的电信号并记录了下来。1903年，荷兰医生、生理学家威廉·埃因托芬发明了弦线式

检流计，从而带来了心电图历史上的第一次突破。埃因托芬把心电图中的一系列波分别命名

为P波，Q波，R波，S波和T波，并且描述了一些心血管系统疾病的心电图特点。如今，心

电图广泛应用于临床诊断，是测量和诊断异常心脏节律的最好的方法,其是诊断心电传导组织

受损时心脏的节律异常以及由于电解质平衡失调引起的心脏节律的改变。

2.相关资料

生物信号的计算机采集，实验室采用RM6240 多道生

理信号采集系统；在信号的采集过程中，需要对采集频率、

通道模式、灵敏度、时间常数与滤波等参数进行调节，获

得最佳的实验结果。

正常的人体内，由窦房结发出的兴奋传到左、右心房，

在通过房室结、房室束、浦肯野纤维传播到左、右心室，

先后引起心房和心室的收缩。心脏各部分在兴奋过程中出

现的生物电活动经由心脏周围的导电组织和体液传播到身

体表面，利用固定于体表的测量电极可以记录到这一系统

的电变化，描记为人体心电图（ECG）在正常的心电图的一

图1-1正常人心电模式图个周期内，可见三组基本波形（图1-1）：首先出现的P波

代表心房的去极化，随后的QRS波群代表心室去极化，T波代表心室复极化。

心电图可以反映心脏综合性电位变化的发生、传导和消失过程，虽然电位的变化可以引

起心肌收缩，但这种联系在病理状态下并不是绝对的。心电图常被用于心动异常病例及心脏

传导功能障碍的诊断。

测定心电图时，电极常采用肢体导联常，通常有三种，分别称为导联Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ。三

种导联方式电极的连接方法如图1-2，其中右腿恒接地。且三种导联方式所测定的电位如下：

导联Ⅰ是左臂（正极，LA）和右臂（RA）之间的电位差：

Ⅰ= LA−RA.

导联Ⅱ是左腿（正极，LL）与右臂（RA）之间的电位差：

Ⅱ= LL–RA.

导联Ⅲ是左腿（正极，LL）与左臂（LA）之间的电位差：

Ⅲ= LL–LA.

图1-2 肢体导联的电极位置

3.实验目的

●掌握RM6240 多道生理信号采集处理系统的操作。

●了解心电测量的原理，并学会用计算机采集系统记录人体的心电图。

●学习正常心电图中各波的命名与波形，了解其生理意义。

➢实验材料和方法

1.仪器清单

生理信号计算机采集处理系统，电极夹，50% 的酒精，95%的酒精，酒精棉球，镊子

2.实验步骤

1)打开计算机采集系统，接连好心电引导电极并接通心电通道。确保机器妥善接地。

2)受试者静坐，摘下眼镜、手表等金属物品及微型电器，全身放松。

3)在安放电极夹的部位用蘸有95%酒精的棉球擦去角质层，再用50%的酒精棉球擦润。

4)将电极夹夹在平坦肌肉少的位置.手部应在手臂内侧腕关节上方3～5cm处,足部在小腿下

段内踝上方约3～5cm处。分别按三种标准肢体导联方式接好电极，开始试验，进行测量。

5)开始观察，并试着调节仪器的各种参数，使心电图的波形达到最佳状态，再开始记录心

电图。选取波形稳定的几个连续周期，保存文件，标明受试者的姓名和实验时间。将数

据导入Word进行编辑。

6)通过观察改变参数前后心电图的差异，理解各参数的含义

7)观察所测得的心电图，了解心电图中各个波形及其对应的生理意义。

3.注意事项

1)受试者应将身上所有金属物品取下，如眼镜、手表、手机等。

2)受试者应该尽量保持静止，细小的动作也可能引起心电图的大波动。

3)描记心电图时，受试者应尽量放松，电极要紧贴皮肢，防止记录过程中电极脱落。在酒

精挥发干之后，可以再用50%的酒精补充。

4)测量波形幅值时，注意向上波应测量基线上缘至波峰顶点距离;向下波为基线下缘至谷底

距离。

5)记录完毕,将电极擦干净。

➢结果

1.本实验所记录的三种肢体导联方式的心电图及改变参数的肢体Ⅱ导联心电图，在文后所附的

实验记录中单独列出。

2.生物信号采集系统的参数对采集的信息能起到较大的影响。

3.通过对生物信号采集系统进行参数调节，可以获得理想的实验结果。

4.通过调节，获得的心电图能明显分辨出心电图中的P波、QRS波群、T波。

5.不同的导联方式获得的心电图具有不同的特征。

➢讨论和结论

1.实验中，系统有用于观测心电图的标准模式，但由于实验目的为获得光滑的心电图，需要对

其参数进行修改。

2.为了保持较好的保真度，将采样频率固定在4kHz。但实验结果表明，采样频率过高，也给实

验带来了一些负面影响。可按照实验建议将采集频率调为信号频率的10倍即可。

3.交流耦合只放大交流型号而不放大直流信号，因而，实验中，往往将细胞外引导的生物信号

采用交流耦合方式输入到放大器中；直流耦合只放大直流信号而不放大交流信号，因而，实验中，往往将换能器输出的电信号和细胞内记录电极引导的电信号采用直流耦合方式输入到放大器中。因而，实验中，心电图采用交流耦合方式能获得很好的波形。

4.实验中，由对标准肢体导联Ⅱ的进行的通频带的调节，可以看到波形的显著差异，因而可知

信号的通频带对波形的影响很大：调小滤波常数，即低通滤波频率减小，可以使心电图波形更加平滑；调小时间常数，即高通滤波频率增大，可以使心电图基线平稳。

5.心电图中的扫描速度参数，可以用于水平方向的波形的放大，便于观察。

6.心电图中的灵敏度参数，可以用于垂直方向的波形的放大，便于观察。

7.当50Hz频率不位于通频带时，陷波开关的状态对于信号没有明显的影响，因此，几次试验中

先拨开关的打开无意义。

8.心电图中的P波、QRS波群、T波具有不同的频率，在不同的通频带下，表现出来的波形也

差异很大。

9.心电图的通频带不是根据心跳速率而决定，而是根据心电信号中的基元波的频率决定，位于

通频带的基元波信号就可以得到记录观察，整体表现为心电图。因而，试验中将通频带调节到接近心跳频率不能得到很好的心电图。

10.实验结果的保真度与去除背景噪音是一对矛盾，当缩小通频带以便去除噪音时，和噪音频率

接近的真实信息也被去除，反之亦然。因而，实验中，应该根据实验目的而确定两者的优先级。例如，现代的心电图仪器为信号处理提供了多种滤波器以供选择。最常见的两种设置是监护模式以及诊断模式。在监护模式下，低频滤波器被设定在0.5Hz或者1Hz，高频滤波器被设定在40Hz。这样设定可以减少例行心电节律检测时的人为误差。高通滤波器的主要作用时减少基线的偏移，而低通滤波器用来减少电网频率的干扰（不同国家的电网频率不一致，在50Hz到60Hz之间）。在诊断模式中，高通滤波器设定在0.05Hz，这可以使ST段被精确的记录下来。低通滤波器被设定在40Hz, 100Hz或者150Hz。通常情况下，监护模式下的ECG被过滤的更多，因为相对于诊断模式，其频带很窄。

➢参考文献

1.王庭槐,韩太真,王子栋等.生理学（第2版）.北京：高等教育出版社,2008.4.

2.项辉,龙天澄,周文良等.生理学实验指南.北京：科学出版社,2008.

3.维基百科编者. 心电图[G/OL]. 维基百科, 2011(2011-03-05)[2011-03-06].

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