CN101361655A

CN101361655A - 一种心磁测量区域极值点的测定方法

Info

Publication number: CN101361655A
Application number: CNA2008101198546A
Authority: CN
Inventors: 王勋; 李中达; 魏星斌; 焦洁青; 佟玲; 高吉; 王为; 蒋密; 高铭; 马平; 戴远东; 聂瑞娟; 王福仁
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: CN100581453C

Abstract

本发明公开了一种心磁测量区域极值点的测定方法，该方法首先在人体胸前或背后心磁测量区域建立坐标系，在上述坐标系中，选择3个在同一直线上的测量点，分别进行心磁信号测量，然后对上述测量点的心磁信号值做插值得到一极值，确定该极值对应的坐标点；以上述坐标点为基准，在垂直于上述直线的一条直线上选定另外两个测量点，测量心磁信号，对上述垂线上的三个点的心磁信号值再做插值，即可得到心磁测量区域的极值点的心磁信号值，该极值点对应的坐标点为心磁测量区域的极值点位置。利用本发明可在选定的心磁测量区域中准确测量出信号极值点的位置并给出极值点的心磁信号幅度，便于获得有价值的心磁信息。

Description

一种心磁测量区域极值点的测定方法

技术领域

本发明是关于心脏磁场信号测量技术，具体涉及一种测定心磁测量区域极值点的方法。

背景技术

心磁信号比常规的心电信号可以包含更丰富的信息，通过人体心脏磁场的测量进行心脏疾病的诊断，是近年来发展起来的全新的心脏病诊断技术，比常规心电图对某些心脏病的诊测更灵敏，具有无接触、无创的优势，有望在不久的将来用作临床诊断心脏疾病的重要技术手段。

在心脏磁场测量过程中，为了能够得到足够的心脏磁场分布信息，进行基于心磁的心脏物理相关研究及进行心脏疾病的临床诊断，需要在人体体表(例如胸前或背后)进行多点(如36点)的心磁测量，如图1所示。利用心磁图仪测得每个点的心磁信号后，在去除了心磁信号的直流项后，将R波峰值大小定义为心磁信号大小，如图2所示的心磁信号大小约为48pT。采用图1所示的测量格点，分别获得如图3所示的各测量格点的心磁信号。

目前，多点测量点位方法通常采用基于人体结构确定心磁测量覆盖范围，其覆盖范围的选择，是根据人体骨骼、胸围等解剖结构来进行，具体步骤包括：首先在人体体表选定一块区域作为测量覆盖范围，并将其划分成网格，进而测量格点位置上的心磁信号随时间的变化。该方法选定的覆盖区域的大小、位置，以及网格的划分，对最后所获得的心磁图的有效信息含量及相关分析有很大的影响，且由于人体心脏在胸腔中位置的个体差异较大，常常存在不合理之处。如采用保守的大面积覆盖方式，极易导致边界点附近信号太小，信号采集结果没有实际意义，如测量范围过小，难以覆盖心磁信号的有效区域，致使许多对诊断有潜在价值的心磁信息被遗漏。因此，以人体解剖结构来确定多点测量点位的方法对于实际工作，特别是对于临床应用非常不利。

发明内容

本发明提出一种心磁测量区域极值点的测定方法，该方法可在选定的心磁测量区域中准确测量出信号极值点的位置并给出极值点的心磁信号幅度，便于获得有价值的心磁信息。

本发明的技术方案是：

一种心磁测量区域极值点的测定方法，其步骤包括：

1)在人体胸前或背后的心磁测量区域上建立一坐标系；

2)在上述坐标系中，选择一直线，在该直线上确定三个测量点，分别是测量点M1、测量点M2和测量点M3；

3)对上述测量点M1、测量点M2和测量点M3进行心磁信号测量，分别得到心磁信号T1、心磁信号值T2和心磁信号值T3，对上述心磁信号值T1、心磁信号值T2和心磁信号值T3做插值得到一极值T4，确定T4对应的坐标点M4；

4)经过坐标点M4，在垂直于上述直线的一条直线上，另选择两个测量点，分别是测量点M5和测量点M6；

5)对测量点M5和测量点M6进行心磁信号测量，分别得到心磁信号值T5和心磁信号值T6，对上述心磁信号值T4、心磁信号值T5和心磁信号值T6做插值得到一极值T7，T7为心磁测量区域极值点的心磁信号值，T7对应的坐标点M7为心磁测量区域的极值点位置。

所述坐标系可为平面直角坐标。

针对位于同一直线的测量点M1、测量点M2和测量点M3，居中的测量点与两端测量点之间可分别相距2～5厘米。

测量点M2与测量点M3分别位于测量点M1的两侧，测量点M2和测量点M1之间距离与测量点M3和测量点M1的距离相等。

针对人体是左位心，胸前测量点M1的位置可选在左侧锁骨中线与第二肋间的交点处或选在左侧锁骨中线与第五肋间的交点距胸骨左缘1/2处；若人体是右位心，根据左、右心位的对称关系，M1的位置选在与上述左位心M1位置相对应的点上。针对人体是左位心，背后测量点M1的位置可选在人体左侧从下往上第3根肋骨，距离脊柱2～3厘米处；若人体是右位心，根据左、右心位的对称关系，M1的位置选在与上述左位心M1位置相对应的点上。

针对位于另一直线的测量点M4、测量点M5和测量点M6，居中的测量点与两端测量点之间可分别相距2～5厘米。

测量点M5与测量点M6分别位于坐标点M4的两侧，测量点M5和测量点M4之间距离与测量点M6和测量点M4的距离相等。

所述插值可选用三次样条插值函数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过本发明所提供的方法，可以快速地在选定的测量区域中获得心磁信号的极值点。以此极值点的位置和信号幅度为依据，在进行心磁的多点测量之前，从信号源的本征特性出发，进而合理确定进行多点心磁测量所需覆盖的有效区域，既不会遗漏最强点信号，同时又不必包含没有诊断价值的信号，完全避免根据人体结构确定测量覆盖范围所带来的各种弊端，确保测量的结果有足够的心磁研究和医学诊断价值，为后续相关研究及诊断信息的提取、促进心磁图技术的临床应用提供有利条件。

附图说明

图1为现有的心磁图测量区域划分方法示意图，其中，图1a为胸前区域，图1b为背后区域；

图2为心磁信号波形示意图；

图3为现有心磁各测量格点的心磁信号波形示意图，其中，图3a为胸前心磁各测量格点的心磁信号波形示意图，图3b为背后各测量格点的心磁信号波形示意图；

图4本发明测定胸前心磁极值点过程中各采样点示意图；

图5样条插值方法示意图；

图6本发明实施例中样条插值寻找x方向心磁信号极值点示意图；

图7本发明实施例中样条插值寻找空间心磁信号极值点示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

以胸前一心磁测量区域的极值点的位置与信号幅度为例：

1)在胸前心磁测量区域内建立平面直角坐标系。

2)如图4所示：本发明实施例采用的平面直角坐标系中，y轴方向大致为人体躯干方向，x轴方向为与y轴垂直的方向。

3)如图4所示：首先确定人体胸前测量平面坐标中的3个测量格点(M1、M2、M3)。其中，测量点M1的位置根据被测者的心位，可位于左侧或右侧锁骨中线(经过锁骨中点的垂直线)与第五肋间的交点距胸骨左缘1/2处，M1、M2、M3在同一直线上，测量点M2与M3可等距离的位于M1的两侧。三点的间距根据被测者的体型确定。假设选择测量点间距为4厘米，所确定的坐标系M1、M2和M3三点坐标为：(0，0)，(-4cm，0)和(4cm，0)。

4)测得M1、M2和M3的心磁信号的波峰值大小，分别为T1、T2，和T3。根据T1、T2和T3，在x轴方向做样条插值，得到心磁信号在x轴上的极值T4，以及对应的坐标点M4(x₀，0)，如图6所示。

在数学学科数值分析中，样条是一种特殊的函数，由多项式分段定义。样条的英语单词spline来源于可变形的样条工具，那是一种在造船和工程制图时用来画出光滑形状的工具。在中国大陆，早期曾经被称作“齿函数”。后来因为工程学术语中“放样”一词而得名。如图5所示。低阶的样条插值还具有“保凸”的重要性质。可采用三次样条插值函数。

三次样条插值函数的定义是：设[a，b]上给出一组节点a≤x₀，<x₁<...<x_x≤b，若函数s(x)满足条件

(1)s(x)∈C²[a，b]；

(2)s(x)在每个小区间[x_i，x_i+1](i＝0，1，...，n-1)上是三次多项式.

则称s(x)是节点x₀，x₁，…，x_x上的三次样条函数.

若s(x)在节点上还满足插值条件

(3)s(x_i)＝f_i，i＝0，1，…，n(5.7.1)

则称s(x)为[a，b]上的三次样条插值函数.

5)以M4为基准，沿y方向再测量两个点：M5(x₀，-4cm)，M6(x₀，4cm)的心磁信号，其大小分别为T5和T6，对M4、M5和M6点的心磁信号T4、T5和T6再进行一次样条插值，得到心磁测量区域的极值点M7(x₀，y₀)，如图7所示，该极值点M7即为胸前区域心脏磁场的极大值点的位置。

上述实施例提供了一个胸前心磁测量区域的极值点的测量方法，本发明中，心磁测量区域可以在人体心脏周围任意选定，可以是胸前，也可以是背后，只是建立坐标系时，测量点位置选择不同。如本实施例中的胸前测量点M1的位置选在左侧锁骨中线与第五肋间的交点距胸骨左缘1/2处，也可以将测量点M1点定位于左侧锁骨中线与第二肋间的交点处；这两个M1是与人体心磁信号极值区域相对应，通过实施本方法，可以在极值区域中寻找到极值点。

在本发明中，除采用平面直角坐标系，还可以采用其他坐标系。在本实施例中直角坐标系的y轴方向是人体躯干方向，除此之外，还可以根据测量需要任意选定。

本发明不局限于此实施例，还可以根据实际需要和设计要求做出相应的修改，例如：

测量点M2与测量点M3与测量点M1相距约2～5厘米。以及测量点M5和测量点M6与测量点M4相距约2～5厘米。

以及插值除选用三次样条插值函数外，还可以采用其它插值函数。

以上通过详细实施例描述了本发明所提供的心磁测量区域极值点的测定方法，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明实质的范围内，可以对本发明做一定的变形或修改；其实施方法也不限于实施例中所公开的内容。

Claims

1、一种心磁测量区域极值点的测定方法，其步骤包括：

1)在人体胸前或背后的心磁测量区域上建立一坐标系；

3)对上述测量点M1、测量点M2和测量点M3进行心磁信号测量，分别得到心磁信号值T1、心磁信号值T2和心磁信号值T3，对上述心磁信号值T1、心磁信号值T2和心磁信号值T3做插值得到一极值T4，确定T4对应的坐标点M4；

2、如权利要求1所述的心磁测量区域极值点的测定方法，其特征在于，所述坐标系为平面直角坐标。

3、如权利要求1或2所述的心磁测量区域极值点的测定方法，其特征在于，针对位于同一直线的测量点M1、测量点M2和测量点M3，居中的测量点与两端测量点之间分别相距2～5厘米。

4、如权利要求1所述的心磁测量区域极值点的测定方法，其特征在于，测量点M2与测量点M3分别位于测量点M1的两侧，测量点M2和测量点M1之间距离与测量点M3和测量点M1的距离相等。

5、如权利要求4所述的心磁测量区域极值点的测定方法，其特征在于，针对人体是左位心，胸前测量点M1的位置选在左侧锁骨中线与第二肋间的交点处或选在左侧锁骨中线与第五肋间的交点距胸骨左缘1/2处；若人体是右位心，根据左、右心位的对称关系，M1的位置选在与上述左位心M1位置相对应的点上。

6、如权利要求4所述的心磁测量区域极值点的测定方法，其特征在于，针对人体是左位心，背后测量点M1的位置选在人体左侧从下往上第3根肋骨，距离脊柱2～3厘米处；若人体是右位心，根据左、右心位的对称关系，M1的位置选在与上述左位心M1位置相对应的点上。

7、如权利要求3所述的心磁测量区域极值点的测定方法，其特征在于，针对位于另一直线的测量点M4、测量点M5和测量点M6，居中的测量点与两端测量点之间也分别相距2～5厘米。

8、如权利要求7所述的心磁测量区域极值点的测定方法，其特征在于，测量点M5与测量点M6分别位于坐标点M4的两侧，测量点M5和测量点M4之间距离与测量点M6和测量点M4的距离相等。

9、如权利要求1所述的心磁测量区域极值点的测定方法，其特征在于，所述插值选用三次样条插值函数。