生物信號采集處理系統(tǒng)及其在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用

楊曉寧

(江西贛南醫(yī)學(xué)院,江西贛州 341000)

生物信號采集處理系統(tǒng)及其在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用

楊曉寧

(江西贛南醫(yī)學(xué)院,江西贛州 341000)

在當(dāng)前新環(huán)境下,傳統(tǒng)中醫(yī)中藥學(xué)也應(yīng)有所創(chuàng)新,以符合時(shí)代要求。生物信號采集處理系統(tǒng)的作用日益明顯,其種類很多,在此以Power Lab系統(tǒng)為例,對其特點(diǎn)、功能和在中醫(yī)藥研究中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析。

生物信號采集處理系統(tǒng)PowerLab系統(tǒng)中醫(yī)藥研究

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，為適應(yīng)新形勢要求，正朝著微機(jī)化方向邁進(jìn)。過去所使用的示波器、刺激器和多道生理記錄儀等弊端越來越明顯，不能滿足當(dāng)前需求，需加以改進(jìn)。生物信號采集處理系統(tǒng)是以現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)為基礎(chǔ)，采用多個(gè)單片機(jī)控制方式而研發(fā)的微機(jī)化儀器，采集生物信號后，還能夠存儲、處理并予以顯示。與傳統(tǒng)儀器相比，功能更多，實(shí)用性更強(qiáng)，在藥理學(xué)和生理學(xué)等實(shí)驗(yàn)中有著廣泛應(yīng)用。

1 生物信號采集處理系統(tǒng)介紹

1.1 簡介

實(shí)驗(yàn)環(huán)境不同，生物機(jī)體在機(jī)能變化上也有所差異，這種變化可通過機(jī)體內(nèi)的電信號和非電信號波形反映出來。使用者利用生物信號采集系統(tǒng)可以清楚地觀察到生物機(jī)體內(nèi)部的生物電信號和非電信號的波形，進(jìn)而詳細(xì)記錄發(fā)生的機(jī)能變化，并對其進(jìn)行分析。從當(dāng)前來看，生物信號采集系統(tǒng)主要包括PowerLab、Pclab、Medlab等幾種，PowerLab分辨率高、采樣速率較快，為生命科學(xué)研究做出了巨大貢獻(xiàn)，在全球范圍內(nèi)都受到廣泛關(guān)注。在此也主要對該系統(tǒng)進(jìn)行介紹分析。

1.2 PowerLab系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)由泰盟和成都儀器廠生產(chǎn)，有軟件和硬件兩部分組成，可以實(shí)時(shí)采集多條通道的生物信號數(shù)據(jù)，并加以分析存儲。系統(tǒng)采用16位精度，且內(nèi)置有模擬輸出接口;共8通道，4個(gè)帶有單級BNC接口，另外4個(gè)除了BNC接口，還帶有Pod接口;采樣速率最高可達(dá)200K點(diǎn)/s，且內(nèi)部帶有Scope和Chart軟件。其功能十分強(qiáng)大，幾乎集記錄示波器、多道生理記錄儀、數(shù)字電壓計(jì)、多通道記錄儀和X-Y繪圖儀等儀器的功能于一體，同時(shí)帶有存儲功能，為以后查閱分析提供了諸多方便。此外，PowerLab系統(tǒng)自動化程度更高，內(nèi)部有濾波器，可有效地清除噪音，所以精確度很高。用戶可根據(jù)自身需要選擇相應(yīng)的軟件，如峰值分析軟件、色譜分析軟件等。系統(tǒng)工作原理大致如下:系統(tǒng)可自動采集腦電、心電、溫度、壓力等信息，經(jīng)內(nèi)部加工處理后傳至計(jì)算機(jī)，使用Chart軟件再次整理，保存結(jié)果并將其導(dǎo)入Excel表格，然后對結(jié)果進(jìn)行在線分析，確定無誤后打印輸出。

1.3 PowerLab系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)是專門為生命學(xué)科設(shè)計(jì)，在藥理生理、神經(jīng)生物學(xué)等方面應(yīng)用較多。因?yàn)樽陨砼渲昧穗x體器官灌流系統(tǒng)和血流動力學(xué)系統(tǒng)，所以可開展離體器官灌流實(shí)驗(yàn)和血流動力學(xué)實(shí)驗(yàn);BinAmp系統(tǒng)則可以實(shí)時(shí)記錄兔、鼠等動物的腦電圖、心電圖以及腸胃電生理等信息;對于外部環(huán)境的溫度和PH值等信號也能采集存儲;同時(shí)該系統(tǒng)在神經(jīng)科學(xué)也有廣泛應(yīng)用，能夠提供實(shí)驗(yàn)中所需要的恒流電和恒壓電刺激。

2 中醫(yī)藥研究中合理應(yīng)用Power Lab生物信號采集處理系統(tǒng)

2.1 研究中藥與電生理和血流間的關(guān)系

研究1:以中藥槐果堿為例，主要研究其抗心律失常機(jī)制，研究方法使用的是Langendorff離體心臟灌流法，觀測其對離體心臟心電圖和心臟快慢反應(yīng)動作電位會產(chǎn)生何種影響。從實(shí)驗(yàn)和觀測記錄可作出初步判斷，即槐果堿通過對鈣離子和鉀離子通道加以抑制而出現(xiàn)抗心律失?，F(xiàn)象。研究2:以中藥生化湯為例，采取烏拉坦麻醉方式，以PowerLab/8s生命信號記錄儀為主要儀器，以處于懷孕末期的家兔為研究對象，對其麻醉后的子宮頸平滑肌和宮體肌電圖變化進(jìn)行采集記錄，最后觀察生化湯對其產(chǎn)生的影響。對實(shí)驗(yàn)和觀測記錄分析后發(fā)現(xiàn)，生化湯提取物具有催產(chǎn)止血功效，能夠增加宮體肌電活動，但對宮頸電活動影響較小，說明對預(yù)產(chǎn)道不會有太多阻礙。研究3:觀察天然冰片(主含右旋龍腦)和合成冰片對胃黏膜屏障的影響。取Wistar大鼠，應(yīng)用PowerLab生理記錄儀，胃黏膜區(qū)域電位直接測定法記錄給藥前后胃黏膜跨膜電位(PD)變化，激光多普勒血流計(jì)記錄給藥前后胃黏膜血流量變化。結(jié)果合成冰片直接作用于胃黏膜，可影響?zhàn)つて琳瞎δ埽烊槐瑢ξ葛つて琳系挠绊懗潭容^合成冰片弱。

2.2 研究中藥與肌張力變換間的關(guān)系

研究1:以吳茱萸次堿和辣椒素為例，探討其是否會對過敏反應(yīng)時(shí)因抗原攻擊而引起的血管收縮產(chǎn)生影響。以豚鼠為研究對象，在其腹腔內(nèi)注射一定量的牛血清白蛋白，離體血管環(huán)因抗原攻擊而導(dǎo)致血管發(fā)生過敏反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過程中，將PowerLab系統(tǒng)和張力換能器相連，便可以清楚地記錄血管張力的變化狀況。從其結(jié)果分析中可知，吳茱萸次堿對血管過敏反應(yīng)時(shí)血管收縮現(xiàn)象能夠起到有效的抑制效果。研究2:用PowerLab/8s生命信號記錄儀采集離體及產(chǎn)后在位子宮的收縮幅度及頻率，觀察生化湯提取物對小鼠離體及產(chǎn)后家兔子宮收縮的影響，探討其效應(yīng)及效應(yīng)特征。提示生化湯提取物具有增加宮縮作用，藥效溫和持久，可以發(fā)揮治療產(chǎn)后出血的效應(yīng)。

2.3 研究中藥與血壓和血流動力學(xué)間的關(guān)系

研究1:以活血潛陽顆粒為例，主要研究其作用機(jī)理，以及對麻醉犬血壓和血流動力學(xué)的影響。采取的血壓和血流動力學(xué)指標(biāo)主要包括平均動脈壓、收縮壓和舒張壓等，以麻醉后的比格犬為研究對象，使用PowerLab系統(tǒng)對給藥前后的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行記錄。從結(jié)果分析中發(fā)現(xiàn)，活血潛陽顆粒具有降壓功效，可改善麻醉犬血流動力學(xué)的作用。研究2:觀察回心草活性部位及其各單體成分對實(shí)驗(yàn)性心肌缺血血流動力學(xué)參數(shù)的影響。采用Langendorff離體心臟缺血-再灌注模型，應(yīng)用生物信號采集處理系統(tǒng)觀察回心草各活性部位對缺血心臟血流動力學(xué)指標(biāo)的影響。結(jié)果提示:回心草乙酸乙酯部位和各單體成分可改善心肌缺血時(shí)的血流動力學(xué)紊亂，發(fā)揮心肌保護(hù)作用。

3 結(jié)語

隨著醫(yī)療行業(yè)改革的深入，對各種儀器設(shè)備提出了更高的要求，現(xiàn)代化儀器大都與計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，精準(zhǔn)度和工作效率大幅提升。本文提出的生物信號采集處理系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)生物領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，在研制新藥和研究中藥藥效方面發(fā)揮著重大作用，同時(shí)對規(guī)范傳統(tǒng)中醫(yī)理論也有很大幫助，值得推廣。

[1]王佑華,曹敏,周端.生物信號采集處理系統(tǒng)及其在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用[J].中華中醫(yī)藥學(xué)刊,2009(9):132-133.

[2]范業(yè)宏,張秋濱,薛凡.Medlab生物信號采集處理系統(tǒng)在藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].黑龍江醫(yī)學(xué),2011(8):109-110.

[3]馬娜,張希敏,梁燕玲.2種生物信號采集處理系統(tǒng)在機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].中國中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育,2009(2):150-152.