人体实验1

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【重要说明】人体生理实验仅为教学目的，实验中取得的记录不能作为诊断依据。如有医疗需求，请去咨询专业医务人员。

目录

1. 实验原理与基础知识
2. 实验目的
3. 实验对象与器材
4. 关键实验技术
5. 实验过程：1-心电实验
6. 实验过程：2-甲襞微循环实验
7. 实验过程：3-血压实验
8. 注意事项
9. 常见问题
10. 思考题、参考与拓展内容

实验原理与基础知识

一. 体表心电图

在人体一次心动周期中，心脏窦房结产生的兴奋传播到两心房，再经房室结、希氏束、左右束支、浦肯野纤维传至心室，使得心房与心室先后收缩，完成一次心搏。在整个过程中，心脏各部分的电活动通过周边组织与体液传播到体表，使得心脏的电活动可被测量电极以体表各处电势差（电压）的形式捕获，描记出的电压变化曲线即为体表心电图。

心电活动在空间中产生的电势分布是三维的，每种电极的放置方式记录到的实际上都是电活动在某一方向上的投影，这样的记录方向以及其对应的电极放置方式称为导联。现代的标准心电图含12个导联，记录心脏电活动在12个不同方向上的投影，包括3个双极肢体导联（I-III）、3个加压单极肢体导联（aVR、aVL、aVF）与6个胸前导联（V₁-V₆），其中肢体导联主要记录心电活动在额面上的投影，胸前导联则记录心电活动在水平面上的投影。双极肢体导联的两个电极置于两肢体上，记录的电压值为两肢体间实测的电势差；而每个加压单极肢体导联与胸前导联需使用“虚拟电极”作为计算电位差的参考电极，此电极并非实际放置的电极，而是数个电极测得电势值的平均值，如加压单极肢体导联使用的虚拟电极为另两肢体电压的均值，所有胸前导联使用的虚拟电极都是三个肢体电极测得电压的均值。

在12个导联中，II导联记录左下肢电势与右上肢电势之差，代表心电活动在右上-左下方向上的投影。由于正常心电活动扩布的方向在额面的投影也基本沿右上-左下，在正常情况下，II导联常可以记录到显著、典型的正向波，便于初学者观察分析。

正常心电图的一个周期中一定可以依次观察到三组波形：P波、QRS波群与T波，偶尔可在T波后见一较小的U波。P波为外观较圆、幅度较小的波形，代表心房去极化，在肢体导联中振幅通常在0.1~0.3mV之间。P波之后的第一个负向波称为Q波，第一个正向波称为R波，R波之后出现的负向波称为S波，三者共同组成QRS波群。QRS波群为时程短、振幅大、外观呈尖峰状的波形，代表心室去极化，在肢体导联中振幅通常在1.0~1.5mV之间。QRS波群之后出现的大小中等、基底较宽的波形为T波，代表心室复极化，在肢体导联中振幅通常在0.2~0.3mV之间。有的时候也可在T波后观察到一个较小的正向波，称为U波，其产生机制不完全清楚，在某些疾病状态下可见增大，不过也可在正常人中出现。

P波起始至QRS波群起始的时程叫做PR间期，代表兴奋从心房传导至心室的时程，正常人在静息状态下PR间期通常在0.12~0.20s之间。PR间期的延长常见于房室传导阻滞，其缩短则可见于预激综合征。QRS波群起始至T波终止的时程称为QT间期，代表心室从去极化至复极化全过程的时程，在一定程度上反映了心肌动作电位的时程，以及心室兴奋的同步程度。QT间期与心率呈负相关，通常心率越高QT间期则越短，因此欲分析QT间期，往往需要将QT间期相对于心率进行校正，得到校正后QT间期（QTc），即相当于统一心率在60bpm下的QT间期后再做分析。通常而言，成年男性正常QTc应在0.35~0.45s之间，成年女性正常QTc应在0.36~0.46s之间。QTc过长或过短均暗示心电活动存在不稳定因素，与电解质紊乱、心脏基础疾病等相关，是预测猝死风险的一个指标。

顺带一提，并不是所有情况下都能观察到典型的QRS三个波都存在的QRS波群。下面是一些QRS波的形态示例，至于属于正常现象还是异常现象，需要视具体情况分析。

二. 甲襞微循环

甲襞是环绕甲体周围的皮肤皱襞，内含丰富的毛细血管，可支持甲体并供应血液与营养。甲襞表面覆盖鳞状上皮，其内具有皮肤真皮凸起形成的乳头，通常每一乳头区含一支呈袢环状的毛细血管，称为毛细血管袢。甲襞毛细血管密集，且此处上皮薄而透明，涂以少量油后即可使用显微镜观察到其内的毛细血管，适合观察微循环，常在临床检查中作为观测微循环的部位。正常情况下，管袢排列整齐，密度为每毫米7~12支，长度多数在0.1~0.25mm之间。管袢内血液流动连续、通畅时，外观上常无法分辨出明显的血液流动；血液流量较小、流速较缓或不均匀时，外观上可见血细胞运动，或可见血液分段流动。

三. 动脉血压

动脉血压指动脉中血液对管壁产生的压强，通常指主动脉压。大动脉内血压降落较小，故常用在上臂中测得的肱动脉压代替不易测量的主动脉压来表示动脉血压。由于心脏周期性射血，动脉血压也呈周期性变化，其最高值出现在心室收缩泵血的过程中，称为收缩压，与心输出量、大动脉壁弹性等有关；最低值出现在两次心搏之间心室舒张期中，称为舒张压，与循环血量、外周阻力等有关。在健康青年人中，收缩压的值通常在100~120mmHg之间，舒张压的值在60~80mmHg之间。收缩压与舒张压的差值称为脉压，脉压的值与心脏每搏输出量与外周阻力均有关系，静息状态下通常在40mmHg左右。运动时，心输出量增加使得收缩压明显上升，而舒张压通常不变，或因外周阻力下降而略微下降，导致脉压增大。

测定人体动脉血压通常采用间接测量法，其中听诊法最为常用。听诊法使用血压计在动脉外施加压力，施加到一定程度后，动脉内血流受阻产生可辨别的血管音；进一步增加压力超过收缩压，血流完全受阻，血管音也将消失。此时开始缓慢降低外压，当外压刚低于收缩压时，血流突然恢复，产生血管音，此时外压的数值即为收缩压数值；继续降低外压，当外压刚低于舒张压时，血流所受的阻碍基本解除，血管音突然消失或减弱，此时外压的数值即为舒张压数值。本实验采取听诊法测量动脉血压。

实验目的

• 了解心电测量的原理，学习用计算机采集系统记录人体心电图的方法。
• 学习正常心电图中各波的命名与波形，了解其生理意义。
• 学习利用心电图计量心率、PR间期、QT间期等各项数值。
• 熟悉微循环检测的观察部位、指标及临床意义。
• 学习听诊法测定人体动脉血压的原理和方法。
• 观察运动对人体动脉血压的影响。
• 了解人体动脉血压的正常值范围。

实验对象与器材

• 受试者（人），RM6240E型多道生理信号采集处理系统（人体机能实验系统），电极夹，引导线及延长线，生理盐水棉球，酒精棉球，xw880型人体甲襞微循环观测仪（400×），香柏油，冰水，血压计，听诊器，医用胶带

观测仪的屏幕大小为16.5cm × 12.2cm。

关键实验技术

• 用计算机采集系统记录心电图的方法
• 心电图各波形的分析
• 血压计的正确使用
• 听诊器的正确使用
• 间接测定动脉血压的方法

实验11 人体体表心电图的描记

一. 实验内容

• 准备与正常记录

  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。在安放电极夹的部位用酒精棉球擦洗去油脂，再用生理盐水擦湿。将三只电极夹分别安放于右手腕关节上方约3cm处以及两侧踝关节上方约3cm处，右上肢电极接导联记录线负极，左下肢电极接导联记录线正极，右下肢电极接导联记录线接地端。这种接法记录的即是II导联。。将记录线与记录系统连接，启动记录系统和记录软件，选择“人体实验”-“人体心电图”，开始记录，得到一段静息状态下II导联心电图，确保记录显示正常再进行后续实验。

  记录相关问题参见常见问题一节。

• 屏息与运动对心电图的影响

  记录一段心电图，再令受试者屏住呼吸1min，观察此过程中心电图的变化。受试者恢复后，记录一段正常心电图，做原地快速蹲起运动1min，观察运动后一段时间内（~10min）心电图的变化。

二. 重点分析内容

获得正常记录后，测量P波、R波、T波的振幅以及PR、QT间期的时长，与正常参考值比较。由于QT间期随心率变化较大，也可考虑计算出校正后QT间期（QTc）后，与QTc参考值进行比较。QTc计算公式可选用Bazett公式，其中RR为平均RR间期（相邻R波的间距），单位为秒。

测量振幅及间距使，相关工具的使用方法见实验报告写作指导中的软件使用指导一节。但请注意，由于本实验记录条件限制，心电记录的基线波动较大，本实验的振幅测量中不要使用区间测量中的最大值、最小值和峰峰值作为参考，否则容易将基线的宽度计入振幅，导致测量偏大。此处建议将图放大直至看清基线的波动情况，用绝对移动测量或相对移动测量检测各波形峰值的数据。

也可使用左侧“选择”下拉菜单中的工具进行更多分析。

实验12 人体甲襞微循环观察

• 正常记录

  受试者取坐位，身心放松，将左手无名指放于人体甲襞微循环观测仪手指托架上，手的高度应与心脏同高，在无名指甲襞处涂抹少许香柏油。检查者通过观测仪目镜调节视野位置和焦距，直至看到清晰的甲襞微循环。观察甲襞毛细血管袢的形态、数量、排列、分布、周围状态，毛细血管中血液流态。将结果拍照保存，必要时可以录像。

  后续数据分析重点注意管袢长度与管袢密度，具体测算方式可参考常见问题一节中的补充说明。

• 刺激对甲襞微循环的影响

  以下两实验中，请用视频记录变化过程。

  机械刺激：用牙签或手术镊轻扎甲襞部位（不要扎破），观察甲襞微循环的变化。

  间接冷刺激：将右手放入冰水混合物中1min，观察左手甲襞微循环情况，与未进行冷刺激前进行比较。

实验13 人体动脉血压测定

一. 血压计介绍

本实验使用汞柱式血压计作为测量动脉血压的工具，它由检压计、袖带和橡皮充气球三部分组成：检压计是一个有刻度的玻璃管，上端通大气，下端与水银槽相连。袖带（压脉带）是一个外面包有布套的长方形橡皮囊，借橡皮管分别和检压计的水银槽和充气球相连。充气球是一个带有有阀门的螺丝（螺丝帽）的橡皮球，供充气或放气之用。

二. 血压测量

• 正常血压记录

  受试者端坐位，脱去一侧衣袖，保持身心平静。检查者松开充气球上的螺丝，将袖带内的空气完全逐出，再将螺丝拧紧。受试者前臂伸平，置于桌上，令上臂中段与心脏处于同一水平。将袖带卷缠在距离肘窝上方2cm处，松紧度适宜，以能插入两个手指为宜。带好听诊器（注意使其方向与外耳道一致，即略向前弯曲），于肘窝处靠近内侧触及动脉脉搏，将听诊器放在脉搏上方。

  打开血压计开关，一手轻压听诊器胸件，另一手挤压充气球将空气打入袖带内，至血管外压力到达24kPa（l80mmHg）左右，随即松开充气球螺帽，缓慢放气，使袖带内压缓慢下降，血压计内水银柱缓慢下降（最好在水银柱每秒下降1小格左右的速度），同时一边仔细听诊，一边注意观察检压计上的刻度。第一次听到血管音时，血压计上所示的水银柱高度即为收缩压（一般成人为90~130mmHg）。继续放气，声音先是由低到高，而后又突然由高到低，最后完全消失。在声音音调突然变化、音量变小的瞬间，血压计上的水银柱刻度即为舒张压（成人一般为60~80mmHg） 。可重复测若干次，每次间隔几分钟，分析数据时取其均值。

  此处也是一个小难点，相关问题可参见常见问题一节。

• 运动对动脉血压的影响

  取下袖带，令受试者以约1次/s的速度作30次下蹲起立运动后，立即带上，于运动后0min、3min、5min后各测血压一次，观察记录运动后血压的变化情况。

  如果效果不明显，也可适量增加运动量，注意记录具体运动方式。

• 血压计复位

  血压测量完毕，将袖带内气体驱尽，卷好放置盒内。将检压计向右略倾斜，使管内水银退回储槽内（切记！），然后关闭，防止水银泄漏。

注意事项

• 受试者应将身上所有金属物品取下，如眼镜、手表、手机等，检查前 1 h不吸烟、不洗手、不吃东西，避免激烈活动或重体力劳动。
• 描记心电图时，受试者应尽量放松，电极要紧贴皮肤，防止记录过程中电极脱落。
• 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。
• 检查前禁服对心血管有影响的药物。
• 女生经期对末端微循环可能存在影响，分析时也需考虑这一点。
• 记录完毕，将电极擦干净。
• 室内须保持安静，以利于听诊。袖带不宜绕得太松或太紧。
• 动脉血压通常连续测2~3次，每次间隔2~3min。重复测定时袖带内的压力须降到零位后方可再次打气。一般取两次较为接近的数值为准。
• 上臂位置应与右心房同高；袖带应缚于肘窝以上。听诊器胸件放在肱动脉位置上面时不要压得过重或压在袖带下测量，也不能接触过松以致听不到声音。
• 如血压超出正常范围，让受试者休息10min后再作测量。休息期间可将袖带解下。

常见问题

一. 心电实验

1. 心电描记时得不到显著的信号或有明显的噪音

   首先检查电极夹与皮肤之间接触是否良好，皮肤是否足够干净且湿润，连接线和电极夹之间是否接触良好，受试者的衣物是否产生了可能的干扰。

   如果反复调试都无法起效，特别是记录中可以隐约看到正常的心电波形，但被较大噪声掩盖，则很可能是记录线本身的问题，可直接更换记录线再尝试记录。

2. 屏息初始时为什么心率会下降？

   短期缺氧可以激活一系列自主神经反应，导致心率下降，有可能与节约能耗有关。但如果屏息时间较长，屏息时的不适感与缺氧本身都能直接激活交感神经系统，导致长时程缺氧后心率上升。有兴趣者可查阅相关资料，或参考文末的拓展阅读。

3. QT间期不在老师给的参考范围内，是什么情况？

   如前所述，QT间期与心率的相关性很强，一定范围内基本就是正相关的。如果需要对比，可以按上文所给的校正公式计算QTc，再查找参考QTc范围，进行对比。

   此外，再次强调，本实验记录不构成任何诊断依据，如有需求请咨询专业医师。

二. 甲襞微循环实验

1. 甲襞微循环视野不清

   检查甲襞是否干净、完整，是否滴加松柏油以及松柏油是否均匀。如果所用手指的甲襞有所磨损，如有必要，可以换一手指再行观察。

2. 如何测量甲襞微循环中毛细血管的各参数

   此处可以用Photoshop的标尺工具进行测量。方法为在Photoshop中打开图片，在工具栏中找到取色器工具（可按I键切换到取色器工具，方便寻找），长按工具显示右侧多选菜单，切换至其中的“标尺工具”。

   

   在图上长按即可生成测量直线，界面上方的“L1”即为该线条的长度。

   

   在测量每张图片上的毛细血管袢时，都应先测量图片中屏幕的长宽大小，与实际尺寸对比，将在图片上测得的长度按实际尺寸与放大倍数换算为实际长度。

   测量管袢长度的方式为：寻找靠外侧的清晰管袢，随机选择若干支管袢，测量其从底部到袢环顶端的距离，取平均。

   测量管袢横向密度的方式为：随机取若干支相邻的管袢（最好不少于5支），测量相邻管袢的间距，计算平均间距（单位为毫米），平均间距的倒数即为管袢横向密度，单位为支/毫米。

3. 甲襞微循环刺激（特别是冷刺激）后看不到明显的变化，怎么办？

   如果是机械刺激，可以适当增加刺激的强度，使刺激位点更靠近观察位点。注意做好录像工作，可以放慢仔细观察录像，通常可以看到比较满意的管袢内血流减少甚至断流的现象。

   如果是间接冷刺激，现象不明显属于正常现象，因为本实验采取的冷刺激方法本就较为间接。建议寻找在冷刺激前就已经可见分节运动的血细胞流的管袢，此类管袢内血流通畅度本就稍差，冷刺激下的收缩会更明显。

三. 血压实验

1. 血管音真的很难听清，如何是好？

   多尝试几次，仔细辨别特异的规律性声响。在收缩压附近，血管音可能不那么清晰，需要集中注意仔细辨别。静息血压经过几次测量后，一般可以对受试者的血压有一定预期，测量会变得更轻松一点。

2. 运动后血压变化不够显著

   在确认测量方式无误的情况下，适当加大运动量，注意记录运动模式即可。当然，也请受试者量力而行，不必为了实验效果太过于拼命。

思考题、参考与拓展内容

参考与推荐阅读

1. 生理学实验指导.魏香、谢佐平、苏付荣，编著.清华大学出版社，2005.
2. 生理学实验指南. 项辉、龙天澄、周文良，主编.科学出版社，2008.
3. 生理学实验（第四版）.谢景田、刘燕强、崔庚寅，主编.高等教育出版社，2016.
4. 生理学（第二版）. 姚泰，主编. 北京：人民卫生出版社，2010.

短程缺氧后心率下降的相关反应-推荐阅读

Foster GE & Sheel AW. The human diving response, its function, and itscontrol. Scandinavian journal of medicine & science in sports 15, 3–12 (2005). doi: 10.1111/j.1600-0838.2005.00440.x. [在线阅读][查看PDF]