胃肠动力学监测方法及计算机实时分析技术的研究
作者：曲瑞瑶 王伟 李利生 曾文红 曲柏林 刘学宗 李梦燕
单位：曲瑞瑶 王伟 李利生 曾文红 曲柏林(首都医科大学生理学教研室)；刘学宗 李梦燕(生物医学工程系)
关键词：
首都医科大学学报000121 曲瑞瑶 孟
王伟 李利生 曾文红 曲柏林 刘学宗 李梦燕
胃肠动力学分析在医学基础理论研究、临床诊疗和研究中占有十分重要地位[1，2]。但迄今为止，多数研究者仍采用胃肠电或机械活动的单独记录，远未实现多信号采录与计算机实时处理。我们首先建立了自行研制和改进的银球三电极和高灵敏度传感器的生理仪同步记录胃肠电-机械活动，并完成了一系列工作[3～5]，1997年1月至1999年1月，我们采用自制Ag-AgCl电极实现了动物体表胃肠电记录，在此基础上，利用Maclab/4e系统(澳大利亚生产，美国Apple Macintosh计算机)，最终成功地实现了同步胃肠电-机械活动的信号采录和监测，完全实现了采录信号的计算机实时分析。
, 百拇医药
1 实验器件制作和记录方法
同时放置的电极-传感器胶片制作：选用硅橡胶电阻式应变片(BY-2-P-1K，蚌埠半导体器件厂生产)，将其粘贴在1块长1.5 cm、宽1.0 cm、厚1 mm的用704胶铺成的胶片上，同时将3个银丝钩电极也固定在该胶片上，再在上面粘贴1块同样大小的704胶片，但要使银电极的3个小钩穿过覆盖的胶片裸露在外。
动物体表胃肠电电极制作：采用长9 mm、宽 3 mm、厚 0.2 mm的银片，制成Ag-AgCl电极，以直径 2 mm、长10 cm的漆包线制成引线柱(图1)。
图1 体表电极示意图
A 镀有AgCl的银片, B 导线
, 百拇医药 记录方法：体内胃肠电极-传感器的缝附方法参见文献[3，4]。电极导线与多道生理仪连接，依次为正极、接地、负极。慢波记录：灵敏度1 mV/cm，时间常数2 ms，高频滤波10 Hz；快波记录：灵敏度0.1～0.5 mV/cm，时间常数0.02～0.002 ms，高频滤波30 Hz。
高灵敏度应变片传感器的2根导线连接电桥，把胃肠运动转换成电位变化，通过高增益直流放大器在LMS-2B型生理仪(成都仪器厂)上记录，DC输出方式，滤波10 Hz，灵敏度0.5～1.0 mV/cm。
体表胃肠电记录：根据测量部位不同，分别选取体表范围剃毛，将制备完好的Ag-AgCl电极表面覆以导电糊后固定在相应体表选取位上(大鼠胃：剑突下1.5 cm，左旁开0.5 cm；十二指肠：剑突下1.5 cm，右旁开0.5 cm；结肠：两髋关节向上1 cm，腹中线左开2 cm)。将生理仪输入端正极与表面电极引线柱连接，输入端负极与右下肢连接后接地。生理仪多功能放大器参数同体内胃肠电慢波记录。
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通过生理仪前置放大器输出端将慢波、快波、机械活动(环行肌或纵行肌收缩)和体表胃肠电信号分别输入MacLab/4e系统的A/D模数转换装置上正极输入端。
2 结果和讨论
动物空腹时可以记录到胃肠电活动和胃肠运动(图2)。生理仪记录可显示胃肠电活动曲线基本平稳，快波、慢波及体表胃肠电显示清晰；胃肠运动曲线自然平滑，且与胃肠电同步性好，互不干扰，无心电、呼吸干扰。MacLab/4e系统同步记录并显示相应的曲线变化，可做各种计算机实时监测和处理。
图2 十二指肠活动的1个MMC周期曲线
曲线自上至下：大鼠胃肠运动(circM)、快波(FW)、慢波(SW)、体表胃肠电(EGG)
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本方法将现有广泛使用的生理仪与计算机系统合理地结合为一体，直接完成了A/D转换，并发挥了2种装置系统原有各自的优势和特性，特别是可对原有生理仪记录的简单曲线进行多层次、多角度的广泛计算和实时分析研究(图3)。
图3 图1的MacLab/4e系统记录打印曲线
曲线自上至下：十二指肠运动、快波、慢波、体表胃肠电
由于同时实现了体内快波与体表胃肠电的同步记录，再结合快波与胃肠运动，即可做广泛多指标的计算机实时相关分析，如谱分析(图4A)、积分比较、X-Y关系(图4B)、最大值、最小值、平均值、时域分析及各种基本统计学处理等。
, 百拇医药 图4 图2曲线的计算机实时分析
A 频谱分析：Aa 十二指肠运动，Ab 体表胃肠电显示主频在正常生理范围，B 十二指肠运动-体表胃肠电的相关分析
在胃肠动力学谱分析中，本方法成功地在与胃肠活动同时记录的心电活动谱分析中找到了代表胃肠电活动主频、心电活动主频和呼吸活动主频的区域(图5)。这一结果对系统分析不同条件下胃肠活动与心血管和呼吸运动的关系提供了可靠的分析依据。
图5 大鼠胃肠运动、呼吸运动、心电的不同频谱范围
A 结肠运动：f=0.073 2，结肠活动 4次/min；B 呼吸运动：f=1.948 2，呼吸117次/min，C 心电活动：f=3.930 7，心率236次/min
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本方法广泛适用于胃肠动力学的生理、药理和临床胃肠病学研究。■
参考文献：
[1]罗金燕.胃肠动力学研究进展.基础医学与临床,1995,15(增刊):6～7
[2]Jiande C. Spectral analysis of electrogastrogram and its clinical significance. Chin Natl J New Gastroenterol,1996,2(1):11～14
[3]曾文红.电极与传感器一次性放置的胃肠电和胃肠运动记录方法.中国应用生理学杂志,1997,13(3):82
[4]曲柏林,曾文红,曲瑞瑶.一种胃肠电和胃肠运动定点同步记录的方法.基础医学与临床,1994,14(1):72
[5]曲瑞瑶,曾文红,曲柏林等.大鼠实验性脾虚证小肠电和小肠运动观察.中国中西医结合杂志,1996(增刊):163～165
收稿日期：1999-03-24, http://www.100md.com
单位：曲瑞瑶 王伟 李利生 曾文红 曲柏林(首都医科大学生理学教研室)；刘学宗 李梦燕(生物医学工程系)
关键词：
首都医科大学学报000121 曲瑞瑶 孟
王伟 李利生 曾文红 曲柏林 刘学宗 李梦燕胃肠动力学分析在医学基础理论研究、临床诊疗和研究中占有十分重要地位[1，2]。但迄今为止，多数研究者仍采用胃肠电或机械活动的单独记录，远未实现多信号采录与计算机实时处理。我们首先建立了自行研制和改进的银球三电极和高灵敏度传感器的生理仪同步记录胃肠电-机械活动，并完成了一系列工作[3～5]，1997年1月至1999年1月，我们采用自制Ag-AgCl电极实现了动物体表胃肠电记录，在此基础上，利用Maclab/4e系统(澳大利亚生产，美国Apple Macintosh计算机)，最终成功地实现了同步胃肠电-机械活动的信号采录和监测，完全实现了采录信号的计算机实时分析。
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1 实验器件制作和记录方法
同时放置的电极-传感器胶片制作：选用硅橡胶电阻式应变片(BY-2-P-1K，蚌埠半导体器件厂生产)，将其粘贴在1块长1.5 cm、宽1.0 cm、厚1 mm的用704胶铺成的胶片上，同时将3个银丝钩电极也固定在该胶片上，再在上面粘贴1块同样大小的704胶片，但要使银电极的3个小钩穿过覆盖的胶片裸露在外。
动物体表胃肠电电极制作：采用长9 mm、宽 3 mm、厚 0.2 mm的银片，制成Ag-AgCl电极，以直径 2 mm、长10 cm的漆包线制成引线柱(图1)。
图1 体表电极示意图
A 镀有AgCl的银片, B 导线
, 百拇医药 记录方法：体内胃肠电极-传感器的缝附方法参见文献[3，4]。电极导线与多道生理仪连接，依次为正极、接地、负极。慢波记录：灵敏度1 mV/cm，时间常数2 ms，高频滤波10 Hz；快波记录：灵敏度0.1～0.5 mV/cm，时间常数0.02～0.002 ms，高频滤波30 Hz。
高灵敏度应变片传感器的2根导线连接电桥，把胃肠运动转换成电位变化，通过高增益直流放大器在LMS-2B型生理仪(成都仪器厂)上记录，DC输出方式，滤波10 Hz，灵敏度0.5～1.0 mV/cm。
体表胃肠电记录：根据测量部位不同，分别选取体表范围剃毛，将制备完好的Ag-AgCl电极表面覆以导电糊后固定在相应体表选取位上(大鼠胃：剑突下1.5 cm，左旁开0.5 cm；十二指肠：剑突下1.5 cm，右旁开0.5 cm；结肠：两髋关节向上1 cm，腹中线左开2 cm)。将生理仪输入端正极与表面电极引线柱连接，输入端负极与右下肢连接后接地。生理仪多功能放大器参数同体内胃肠电慢波记录。
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通过生理仪前置放大器输出端将慢波、快波、机械活动(环行肌或纵行肌收缩)和体表胃肠电信号分别输入MacLab/4e系统的A/D模数转换装置上正极输入端。
2 结果和讨论
动物空腹时可以记录到胃肠电活动和胃肠运动(图2)。生理仪记录可显示胃肠电活动曲线基本平稳，快波、慢波及体表胃肠电显示清晰；胃肠运动曲线自然平滑，且与胃肠电同步性好，互不干扰，无心电、呼吸干扰。MacLab/4e系统同步记录并显示相应的曲线变化，可做各种计算机实时监测和处理。
图2 十二指肠活动的1个MMC周期曲线
曲线自上至下：大鼠胃肠运动(circM)、快波(FW)、慢波(SW)、体表胃肠电(EGG)
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本方法将现有广泛使用的生理仪与计算机系统合理地结合为一体，直接完成了A/D转换，并发挥了2种装置系统原有各自的优势和特性，特别是可对原有生理仪记录的简单曲线进行多层次、多角度的广泛计算和实时分析研究(图3)。
图3 图1的MacLab/4e系统记录打印曲线
曲线自上至下：十二指肠运动、快波、慢波、体表胃肠电
由于同时实现了体内快波与体表胃肠电的同步记录，再结合快波与胃肠运动，即可做广泛多指标的计算机实时相关分析，如谱分析(图4A)、积分比较、X-Y关系(图4B)、最大值、最小值、平均值、时域分析及各种基本统计学处理等。
, 百拇医药 图4 图2曲线的计算机实时分析
A 频谱分析：Aa 十二指肠运动，Ab 体表胃肠电显示主频在正常生理范围，B 十二指肠运动-体表胃肠电的相关分析
在胃肠动力学谱分析中，本方法成功地在与胃肠活动同时记录的心电活动谱分析中找到了代表胃肠电活动主频、心电活动主频和呼吸活动主频的区域(图5)。这一结果对系统分析不同条件下胃肠活动与心血管和呼吸运动的关系提供了可靠的分析依据。
图5 大鼠胃肠运动、呼吸运动、心电的不同频谱范围
A 结肠运动：f=0.073 2，结肠活动 4次/min；B 呼吸运动：f=1.948 2，呼吸117次/min，C 心电活动：f=3.930 7，心率236次/min
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本方法广泛适用于胃肠动力学的生理、药理和临床胃肠病学研究。■
参考文献：
[1]罗金燕.胃肠动力学研究进展.基础医学与临床,1995,15(增刊):6～7
[2]Jiande C. Spectral analysis of electrogastrogram and its clinical significance. Chin Natl J New Gastroenterol,1996,2(1):11～14
[3]曾文红.电极与传感器一次性放置的胃肠电和胃肠运动记录方法.中国应用生理学杂志,1997,13(3):82
[4]曲柏林,曾文红,曲瑞瑶.一种胃肠电和胃肠运动定点同步记录的方法.基础医学与临床,1994,14(1):72
[5]曲瑞瑶,曾文红,曲柏林等.大鼠实验性脾虚证小肠电和小肠运动观察.中国中西医结合杂志,1996(增刊):163～165
收稿日期：1999-03-24, http://www.100md.com