一種快速確定心臟磁場(chǎng)極值的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于心臟磁場(chǎng)信號(hào)測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種基于心磁特征快速確定心臟 磁場(chǎng)極值的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 心磁信號(hào)比常規(guī)的心電信號(hào)可以包含更豐富的信息，通過(guò)人體心臟磁場(chǎng)的測(cè)量進(jìn) 行心臟疾病的診斷，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的全新的心臟病診斷技術(shù)，比常規(guī)心電圖對(duì)某些心 臟病的診測(cè)更靈敏，具有無(wú)接觸、無(wú)創(chuàng)的優(yōu)勢(shì)，有望在不久的將來(lái)用作臨床診斷心臟疾病的 重要技術(shù)手段。
[0003] 在心臟磁場(chǎng)測(cè)量過(guò)程中，為了能夠得到足夠的心臟磁場(chǎng)分布信息，進(jìn)行基于心磁 的心臟物理相關(guān)研究及進(jìn)行心臟疾病的臨床診斷，需要在人體體表（例如胸前或背后）進(jìn) 行多點(diǎn)（如36點(diǎn)）的心磁測(cè)量，如圖1所示。利用心磁圖儀測(cè)得每個(gè)點(diǎn)的心磁信號(hào)后，在 去除了心磁信號(hào)的直流項(xiàng)后，將R波峰值大小定義為心磁信號(hào)大小，如圖2所示的心磁信號(hào) 大小約為62pT。
[0004]目前，多點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)位方法通常采用基于人體結(jié)構(gòu)確定心磁測(cè)量覆蓋范圍，其覆蓋 范圍的選擇，是根據(jù)人體骨骼、胸圍等解剖結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行，具體步驟包括：首先在人體體表選 定一塊與心臟對(duì)應(yīng)的區(qū)域作為測(cè)量覆蓋范圍，并將其劃分成網(wǎng)格，進(jìn)而測(cè)量格點(diǎn)位置上的 心磁信號(hào)隨時(shí)間的變化。該方法選定的覆蓋區(qū)域的大小、位置，以及網(wǎng)格的劃分，對(duì)最后所 獲得的心磁圖的有效信息含量及相關(guān)分析有很大的影響，由于人體心臟在胸腔中的位置及 心動(dòng)強(qiáng)弱的個(gè)體差異較大。如采用保守的大面積覆蓋方式測(cè)量，極易導(dǎo)致邊界點(diǎn)附近的采 集信號(hào)太小，結(jié)果沒(méi)有實(shí)際意義，如測(cè)量范圍過(guò)小，難以覆蓋心磁信號(hào)的有效區(qū)域，致使許 多對(duì)診斷有潛在價(jià)值的心磁信息被遺漏。因此，以人體解剖結(jié)構(gòu)來(lái)確定多點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)位的方 法對(duì)于實(shí)際工作，特別是對(duì)于臨床應(yīng)用非常不利，常常存在不合理之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于基于心磁特征快速確定心臟磁場(chǎng)極值的方法，該方法可在心磁 測(cè)量區(qū)域中準(zhǔn)確測(cè)量出信號(hào)極值點(diǎn)的位置并給出極值點(diǎn)的心磁信號(hào)幅度，便于獲得有價(jià)值 的心磁信息。
[0006] 為達(dá)到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提出的心磁測(cè)量區(qū)域極大值點(diǎn)的測(cè)定方法，其 步驟包括：
[0007] 1)在人體胸前或背后的心磁測(cè)量區(qū)域上建立一坐標(biāo)系；
[0008] 2)在上述坐標(biāo)系中，畫(huà)一正方形框定人體測(cè)量范圍，選擇其相鄰兩條邊的中點(diǎn)以 及對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)構(gòu)成三角形；
[0009] 3)選擇上述三角形的三個(gè)頂點(diǎn)為測(cè)量點(diǎn)，分別得到心磁信號(hào)值T1、心磁信號(hào)值T2 和心磁信號(hào)值T3 ;
[0010] 4)分別對(duì)上述三角形的三邊所在方向的目標(biāo)函數(shù)采用多元函數(shù)的極值解法得到 駐點(diǎn)M4、M5和M6 ;
[0011] 5)將上述駐點(diǎn)M4、M5和M6的坐標(biāo)代入 從而 9 得到對(duì)應(yīng)的心磁信號(hào)值T4、T5和T6,選取T4、T5和T6中最大值為心磁測(cè)量區(qū)域的極大值。
[0012] 所述坐標(biāo)系為平面直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)系以左側(cè)鎖骨中線(xiàn)的人體軀干方向?yàn)閥軸，X 軸方向?yàn)榕cy軸垂直方向的經(jīng)過(guò)人體劍突的直線(xiàn)，相交點(diǎn)〇為原點(diǎn)。
[0013] 針對(duì)心磁信號(hào)正向區(qū)域求極大值，測(cè)量正方形的邊長(zhǎng)可選擇10~15厘米。
[0014] 所述多元函數(shù)的極值解法為有界閉區(qū)域上連續(xù)函數(shù)的極值確定法。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)效果如下：
[0016] 心磁信號(hào)具有Bx，By，Bz=個(gè)方向，若只測(cè)量z方向，心臟內(nèi)離子電流在測(cè)量平面激 發(fā)的磁場(chǎng)民^^是一個(gè)二元函數(shù)，且在有界閉區(qū)域上是連續(xù)的。定義B zfcy) = f(x, y)，通過(guò)有 界閉區(qū)域上連續(xù)函數(shù)的極值確定法：fx(x，y) =0，fy(x，y) =0，解出極大值的坐標(biāo)，代入函 數(shù)fxy (xy)可確定xy平面內(nèi)磁場(chǎng)的極大值Tmax，fxy (xy)的心磁圖呈現(xiàn)單一極大值模式，故 通過(guò)本發(fā)明所提供的方法，可以快速、方便地在選定的測(cè)量區(qū)域中獲得心磁信號(hào)的極大值 點(diǎn)。以此極大值點(diǎn)的位置和信號(hào)幅度為依據(jù)，在進(jìn)行心磁的多點(diǎn)測(cè)量之前，從信號(hào)源的本征 特性出發(fā)，進(jìn)而合理確定進(jìn)行多點(diǎn)心磁測(cè)量所需覆蓋的有效區(qū)域，既不會(huì)遺漏最強(qiáng)點(diǎn)信號(hào)， 同時(shí)又不必包含沒(méi)有診斷價(jià)值的信號(hào)，完全避免根據(jù)人體結(jié)構(gòu)確定測(cè)量覆蓋范圍所帶來(lái)的 各種弊端，確保測(cè)量的結(jié)果有足夠的心磁研究和醫(yī)學(xué)診斷價(jià)值，為后續(xù)相關(guān)研究及診斷信 息的提取、促進(jìn)心磁圖技術(shù)的臨床應(yīng)用提供有利條件。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為現(xiàn)有的心磁圖測(cè)量區(qū)域劃分方法示意圖；
[0018] 圖2為現(xiàn)有的心磁信號(hào)波形示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明測(cè)定胸前心磁極大值點(diǎn)過(guò)程中各采樣點(diǎn)示意圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例在三角形三邊M1M2，M2M3以及邊M3M1所在方向，做多元函數(shù) 的極值解法求極大值得到的心磁信號(hào)值T4, T5, T6 ;
[0021] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例心磁信號(hào)值T6的磁場(chǎng)圖，（a)是三維磁場(chǎng)圖，（b)是二維等磁 圖，其中" + "表示心磁信號(hào)的正向區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。需要注意的是，公布實(shí)施例的目的在于幫 助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求 的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi) 容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書(shū)界定的范圍為準(zhǔn)。
[0023] 以胸前一心磁測(cè)量區(qū)域的極大值點(diǎn)的位置與信號(hào)幅度為例：
[0024] 1)在胸前心磁測(cè)量區(qū)域內(nèi)建立平面直角坐標(biāo)系；
[0025] 2)如圖3所示：本發(fā)明實(shí)施例采用的平面直角坐標(biāo)系中，y軸方向大致為人體軀干 方向，從下指向上，X軸方向?yàn)榕cy軸垂直的方向，從右指向左；
[0026]3)在上述坐標(biāo)系中，選擇以過(guò)人體劍突的直線(xiàn)為X軸，以左側(cè)鎖骨中線(xiàn)為y軸，相 交點(diǎn)O為原點(diǎn)；
[0027] 4)在上述坐標(biāo)系中，在y軸選擇點(diǎn)P，OP = 3cm，然后過(guò)P (0, 3)點(diǎn)做平行于X軸的 直線(xiàn)AMl，且AP = PMl = 6cm。以邊長(zhǎng)為12cm，畫(huà)出正方形ABCMl，頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為：A (-6, 3)， B(6, 15)，C (-6, 15)和 Ml (6,3);
[0028]5)以上述正方形ABCMl的邊BC的中點(diǎn)M2 (0, 15)，邊AB的中點(diǎn)M3 (-6, 9)，正方形 頂點(diǎn)Ml (6, 3)為頂點(diǎn)構(gòu)成三角形；<