生物自身電磁信息-磁場分布實驗圖像顯微鏡
生命是物質運動的一種特殊形式，具有高度組織化的物質結構，其
分子基礎是具有自我復制和負載遺傳信息功能的核酸等生物大分子
，通過生物膜實現內部及內外的分隔，形成形形色色的細胞、組織
與生物體，并借助外界能量的輸入，通過一系列相互關聯的生物化
學過程而實現內外物質交換和自身的復制。從電磁學角度看，電磁
場與生物相互作用的本質應該是電磁場與構成生物體各層次的物質
的相互作用，因此研究生物各層次的物質的電磁特性是研究電磁場
與生物關系的基礎。
對于生物自身電磁信息的研究，其重要目的在于通過體表的電
磁信息反推體內的神經活動。依靠頭皮電信號反演腦電活動源的特
性來研究大腦高級功能，是腦功能分析檢測的根據和重要手段，雖
然空間分辨率不高，但可以定量地給出腦內神經活動源的位置、強
度、方向以及分布情況，時間分辨率達到ms量級，可以準確實時地
反映大腦神經活動隨時間而改變的活動情況。在心電逆問題研究中
，根據體表電位的分布、人體的幾何形狀以及軀干容積導體的電特
性，通過數學物理方法可以求得心臟電活動的定量解，這對心臟疾
病的診斷有重要意義。通過腦磁設備測得頭外的磁場分布，可以推
斷腦內相應活動的神經元位置及活動強度等信息的變化過程，目前
已廣泛應用于手術前的腦功能檢測定位、腦外傷的診斷、癲癇病灶
的定位等。在這些根據體表電磁信息反求體內電／磁源信息的過程
中，必須對不同組織的電磁特性有較精確的了解，否則無法準確求
解。
對于外加電磁場對生物體的作用研究，一個根本的問題是生物
體吸收的電磁劑量問題。從電學角度看，生命體是由無數細胞構成
的一個復雜容積導體，對外界的高頻電磁場有一定的屏蔽作用。因
此外加電磁場對生物體內的組織和器官的影響是與該組織或器官區
域的電磁場直接相關的。由于體內的電磁場測量困難，因此需要計
算外加電磁場在生物體內的分布，這必然離不開對各種組織和器官
的電磁特性的研究。另外，電磁場生物學效應的微觀機制是目前研
究的熱點，眾說紛紜。從微觀角度研究電磁場與生物物質的相互作
用可能是一條必經之路，這就需要從微觀角度對生物物質的電磁特
性進行深入研究。
總之，生物電磁特性的研究是生物電磁學研究的基礎，在電磁
生物醫學成像、腦電／腦磁和心電／心磁的正逆問題、電磁場的生
物學效應等研究中非常重要。
