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生物自身电磁信息-磁场分布实验图像显微镜




来源:yiyi
时间:2017-3-6 0:06:47

生物自身电磁信息-磁场分布实验图像显微镜


生命是物质运动的一种特殊形式,具有高度组织化的物质结构,其
分子基础是具有自我复制和负载遗传信息功能的核酸等生物大分子
,通过生物膜实现内部及内外的分隔,形成形形色色的细胞、组织
与生物体,并借助外界能量的输入,通过一系列相互关联的生物化
学过程而实现内外物质交换和自身的复制。从电磁学角度看,电磁
场与生物相互作用的本质应该是电磁场与构成生物体各层次的物质
的相互作用,因此研究生物各层次的物质的电磁特性是研究电磁场
与生物关系的基础。
    对于生物自身电磁信息的研究,其重要目的在于通过体表的电
磁信息反推体内的神经活动。依靠头皮电信号反演脑电活动源的特
性来研究大脑高级功能,是脑功能分析检测的根据和重要手段,虽
然空间分辨率不高,但可以定量地给出脑内神经活动源的位置、强
度、方向以及分布情况,时间分辨率达到ms量级,可以准确实时地
反映大脑神经活动随时间而改变的活动情况。在心电逆问题研究中
,根据体表电位的分布、人体的几何形状以及躯干容积导体的电特
性,通过数学物理方法可以求得心脏电活动的定量解,这对心脏疾
病的诊断有重要意义。通过脑磁设备测得头外的磁场分布,可以推
断脑内相应活动的神经元位置及活动强度等信息的变化过程,目前
已广泛应用于手术前的脑功能检测定位、脑外伤的诊断、癫痫病灶
的定位等。在这些根据体表电磁信息反求体内电/磁源信息的过程
中,必须对不同组织的电磁特性有较精确的了解,否则无法准确求
解。
    对于外加电磁场对生物体的作用研究,一个根本的问题是生物
体吸收的电磁剂量问题。从电学角度看,生命体是由无数细胞构成
的一个复杂容积导体,对外界的高频电磁场有一定的屏蔽作用。因
此外加电磁场对生物体内的组织和器官的影响是与该组织或器官区
域的电磁场直接相关的。由于体内的电磁场测量困难,因此需要计
算外加电磁场在生物体内的分布,这必然离不开对各种组织和器官
的电磁特性的研究。另外,电磁场生物学效应的微观机制是目前研
究的热点,众说纷纭。从微观角度研究电磁场与生物物质的相互作
用可能是一条必经之路,这就需要从微观角度对生物物质的电磁特
性进行深入研究。
    总之,生物电磁特性的研究是生物电磁学研究的基础,在电磁
生物医学成像、脑电/脑磁和心电/心磁的正逆问题、电磁场的生
物学效应等研究中非常重要。

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