FI98267C - Device for measuring bioelectrical sources of the heart and nervous system by combining information from measurements of the electric and magnetic fields generated by their bioelectrical activity - Google Patents

Device for measuring bioelectrical sources of the heart and nervous system by combining information from measurements of the electric and magnetic fields generated by their bioelectrical activity Download PDF

Info

Publication number
FI98267C
FI98267C FI924328A FI924328A FI98267C FI 98267 C FI98267 C FI 98267C FI 924328 A FI924328 A FI 924328A FI 924328 A FI924328 A FI 924328A FI 98267 C FI98267 C FI 98267C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
bioelectrical
measurements
heart
measuring
magnetic
Prior art date
Application number
FI924328A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI924328A (en
FI98267B (en
FI924328A0 (en
Inventor
Jaakko Malmivuo
Sakari Oja
Juha Nousiainen
Original Assignee
Jaakko Malmivuo
Sakari Oja
Juha Nousiainen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jaakko Malmivuo, Sakari Oja, Juha Nousiainen filed Critical Jaakko Malmivuo
Priority to FI924328A priority Critical patent/FI98267C/en
Publication of FI924328A0 publication Critical patent/FI924328A0/en
Publication of FI924328A publication Critical patent/FI924328A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI98267B publication Critical patent/FI98267B/en
Publication of FI98267C publication Critical patent/FI98267C/en

Links

Landscapes

  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

98267 LAITE SYDÄMEN JA HERMOSTON MUODOSTAMIEN BIOSÄHKÖISTEN LÄHTEIDEN MITTAAMISEKSI YHDISTÄMÄLLÄ NIIDEN BIOSÄHKÖISEN TOIMINNAN SYNNYTTÄMÄN SÄHKÖISEN JA MAGNEETTISEN KENTÄN MITTAUKSISTA SAATAVA INFORMAATIO.98267 DEVICE FOR MEASURING BIO-ELECTRICAL SOURCES CONSTRUCTED BY THE HEART AND NERVOUS SYSTEM BY COMBINING THE MEASUREMENT OF THE ELECTRICAL AND MAGNETIC FIELD GENERATED BY THEIR BIODELICAL ACTIVITIES.

Keksinnön kohteena on laite jolla voidaan saada entistä tarkempaa informaatiota biosähköisen tilavuuslähteen rakenteesta ja toiminnasta käyttäen samanaikaisesti hyväksi mainitun biosähköisen toiminnan synnyttämien 5 sähköisen ja magneettisen kentän mittauksista saatavaa informaatiota. Laitetta voidaan käyttää sydämen ja aivojen muodostaman biosähköisen lähteen mittaamiseen.The invention relates to a device with which more accurate information on the structure and operation of a bioelectric volume source can be obtained by simultaneously utilizing information obtained from measurements of the electric and magnetic fields generated by said bioelectrical operation. The device can be used to measure a bioelectrical source formed by the heart and brain.

Matemaattisten tosiasioiden vuoksi volyymilähteestä voidaan tehdä vain kolme riippumatonta bipolaarista 10 sähköistä mittausta. Nämä ovat ortogonaalisia, siis toisiaan vastaan kohtisuoria mittauksia. Niistä kunkin herkkyys on siis asianomaisen komponentin (koordinaat- tiakselin) suunnassa ja mittausherkkyyden itseisarvo on homogeeninen kautta koko sydämen alueen, kuva 1. Tyy- 15 pillisimmillään tämä toteutuu mitattaessa sydämen säh- . . köistä dipolia. Tätä mittausmenetelmää kutsutaan vekto- \ rikardiografiäksi, VKG.Due to mathematical facts, only three independent bipolar 10 electrical measurements can be made from a volume source. These are orthogonal, i.e., measurements perpendicular to each other. The sensitivity of each of them is thus in the direction of the relevant component (coordinate axis) and the absolute value of the measurement sensitivity is homogeneous throughout the area of the heart, Fig. 1. At its most typical, this is realized when measuring the electrocardiogram. . rope dipole. This measurement method is called vector \ ricardiography, VKG.

• · • · · : Kliinisessä käytössä olevassa 12-kytkentäisessä EKG- järjestelmässä mittauksia tehdä myös muissa suunnissa • · * 1·? 20 kuin koordinaattiakselien suunnissa. Tällöin kuitenkin, ainakin niiden mittausten kohdalla, jotka tehdään riittävän etäällä sydämestä, kaikki muut mittaukset ovat . edellä mainittujen kolmen mittauksen lineaarisia kom- ··· binaatioita, eivätkä siis tuo uutta informaatiota ei-• # 25 vätkä paranna menetelmän diagnostista kykyä (oikein '< "· diagnosoitujen potilaiden prosentuaalista määrää) .• · • · ·: In a 12-lead ECG system in clinical use, measurements can also be taken in other directions • · * 1 ·? 20 than in the directions of the coordinate axes. In this case, however, at least for measurements made far enough away from the heart, all other measurements are. linear combinations of the above three measurements, and thus do not provide new information and do not improve the diagnostic capability of the method (correctly '<"· the percentage of patients diagnosed).

« · · · 2 98267«· · · 2 98267

Koska sähkövirta aina synnyttää myös magneettisen kentän, niin samoin biologisen kudoksen biosähköinen toiminta synnyttää biosähköisen kentän lisäksi myös biomagneettisen kentän. Sydämen biosähköisen toiminnan 5 synnyttämän magneettikentän mittaus on nimeltään magnetokardiogrammi, MKG, ja aivojen biosähköisen toiminnan synnyttämän magneettikentän mittaus on nimeltään magne-t oenke f aiogrammi, MEG.Since the electric current always also generates a magnetic field, the bioelectrical action of the biological tissue also generates a biomagnetic field in addition to the bioelectrical field. The measurement of the magnetic field generated by the bioelectrical activity of the heart 5 is called the magnetocardiogram, MKG, and the measurement of the magnetic field generated by the bioelectrical activity of the brain is called the magneto-t oenke phiogram, MEG.

Samoin kuin sähköisiä mittauksia, voidaan volyymiläh-10 teestä tehdä myös magneettisia mittauksia vain kolme ortogonaalista, siis toisiaan vastaan kohtisuoraa riippumatonta bipolaarista mittausta. Nämä muodostavat volyymilähteen biosähköisen toiminnan muodostaman magneettisen dipolin mittaamisen. Näiden herkkyysjakautuma 15 on sähköisen mittauksen herkkyysjakautumasta oleellisesti poikkeava. Magneettisen mittauksen herkkyysjakautuma on (sylinterisymmetrisessä tapauksessa) kauttaaltaan tangentiaalisessa suunnassa symmetria-akseliin (koordinaattiakseliin) nähden. Herkkyyden itseisarvo on 20 suoraan verrannollinen etäisyyteen symmetria-akselista, kuva 2.As with electrical measurements, only three orthogonal, i.e. perpendicular, independent bipolar measurements can be made from the volume source. These form the measurement of the magnetic dipole formed by the bioelectrical action of the volume source. The sensitivity distribution 15 of these is substantially different from the sensitivity distribution of the electronic measurement. The sensitivity distribution of the magnetic measurement is (in the case of a cylinder symmetric) throughout in a direction tangential to the axis of symmetry (coordinate axis). The absolute value of the sensitivity is 20 directly proportional to the distance from the axis of symmetry, Figure 2.

Koska myös magneettisen dipolin mittaus muodostuu kolmesta riippumattomasta komponentista, on luonnollista, ·.·. että magneettisella mittauksella biosähköisestä läh- i · 25 teestä saadaan samaa suuruusluokkaa oleva määrä infor- • 1 φ • · · .1 .1 maatiota kuin sähköiselläkin mittauksella. Siksi oikein • ♦ · • · 1 diagnosoitujen potilaiden lukumäärä on samaa suuruus- • · · luokkaa sekä MKG:ssa että EKG:ssa, (ja vastaavasti myös * · · • " MEG:ssä ja EEGissä). Nämä oikein diagnosoitujen poti- • ·· V 1 30 laiden joukot eivät kuitenkaan ole identtiset, koska sähköisen ja magneettisen mittauksen herkkyysjakautumat : poikkeavat oleellisesti toisistaan. Tätä on havainnol listettu kuvassa 3. Siinä kirjaimella P merkitty suuri ympyrä tarkoittaa koko potilasmateriaalia. Sen sisällä 35 oleva ympyrä E tarkoittaa sähköisesti mitattuun signaaliin perustuvalla diagnoosilla oikein diagnosoitua potilasjoukkoa. Toinen suunnilleen saman kokoinen ympy- 98267 3 rä M tarkoittaa magneettisesti mitattuun signaaliin perustuvalla diagnoosilla oikein diagnosoitua potilasjoukkoa. Alueet E ja M menevät osittain päällekkäin. Päällekkäin olevan alueen edustamat potilaat ovat nii-5 tä, jotka on diagnosoitu oikein kummallakin menetelmällä. Koska kyseessä on tilastollinen analyysi, ei luonnollisestikaan voida tietää keitä ovat ne potilaat, jotka on diagnosoitu oikein tai väärin jommallakummalla menetelmällä.Since the measurement of a magnetic dipole also consists of three independent components, it is natural that. that magnetic measurement of a bioelectrical source provides an amount of information of the same order of magnitude as • 1 φ • · · .1 .1 information. Therefore, the number of correctly diagnosed • ♦ · • · 1 patients is of the same order of magnitude in both the MKG and the ECG, (and * · · • "MEG and EEG, respectively). ·· V 1 30 However, the sets of laws are not identical because the sensitivity distributions of the electrical and magnetic measurements: differ substantially, as illustrated in Figure 3. The large circle marked P represents the entire patient material. 98267 3 M means a group of patients of approximately the same size correctly diagnosed by a magnetically measured signal.Regions E and M partially overlap. Since this is the case of course, it is not possible to know who are the patients who have been diagnosed correctly or incorrectly by either method.

10 Jo aivan biomagneettisten mittausten alkuvaiheessa magneettisen mittauksen kanssa on tehty samanaikaisesti myös biosähköisen lähteen sähköisiä mittauksia. Näiden mittausten informaatiota ei kuitenkaan ole yhdistetty vaan sähköistä mittausta on joko käytetty synkronoin-15 tisignaalina jaksollisen magneettisen signaalin kes-kiarvottamiseksi sydämen magneettikenttää mitattaessa tai vertaamalla erikseen sähköisillä mittauksilla tehtyä diagnoosia tai lähdepaikannusta erikseen magneettisilla mittauksilla tehtyyn diagnoosiin tai lähdepaikan-20 nuksen. Tätä havainnollistetaan kuvassa 4.10 Already in the very beginning of biomagnetic measurements, electrical measurements of a bioelectrical source have been made at the same time as magnetic measurements. However, the information from these measurements has not been combined, but electronic measurement has either been used as a synchronization signal to average the periodic magnetic signal when measuring the magnetic field of the heart or by comparing the diagnosis or source positioning separately with the diagnosis or magnetic diagnosis. This is illustrated in Figure 4.

Kun lähteen mittaus tai potilasdiagnoosi tehdään toisaalta sähköisten mittausten ja toisaalta magneettisten mittausten perusteella erikseen, vaikkakin samanaikai-··. sesti, ei ole mahdollista tietää ketkä ovat ne poti- ! 25 laat, joiden kohdalla sähköiseen mittaukseen perustuva / diagnoosi on väärä, mutta magneettiseen mittauksen • · · • ·* perustuva diagnoosi on oikea, tai päinvastoin. Tämän • · · ··.: vuoksi magneettisilla mittauksilla ei ole päästy säh- • · V‘* köisiä mittauksia parempaan tarkkuuteen lähdepaikannuk- V : 30 sessa tai parempaan diagnostiseen kykyyn, vaikka sa malle potilasmateriaalille tehtäisiinkin sekä sähköi- • seen mittaukseen perustuva diagnoosi että magneettiseen • · · mittaukseen perustuva diagnoosi.When the source measurement or patient diagnosis is made separately on the basis of electrical measurements on the one hand and magnetic measurements on the other, although simultaneously. It is not possible to know who they are! 25 tiles for which the diagnosis based on electronic measurement / is incorrect, but the diagnosis based on magnetic measurement • · · • · * is correct, or vice versa. As a result, magnetic measurements have not yielded better electrical accuracy than source measurements or better diagnostic capability, even if the same patient material is subject to both an electronic measurement and a diagnostic diagnosis. diagnosis based on magnetic • · · measurement.

Keksinnön kohteena on havainto, että koska sähköisen 35 dipolin mittauksessa käytettävät kolme riippumatonta mittausta ja magneettisen dipolin mittauksessa käytet- 4 98267 tavat kolme riippumatonta mittausta ovat vielä keskenään riippumattomia, voidaan yhdistämällä sähköinen ja magneettinen mittaus saada kaikkiaan kuusi riippumatonta mittausta mikä parantaa oleellisesti lähteestä saa-5 tavan informaation määrää. Sydäntutkimuksissa tätä menetelmää voidaan kutsua nimellä elektromagnetokar-diografia, EMCG.The invention relates to the fact that since the three independent measurements used in the measurement of the electric dipole and the three independent measurements used in the measurement of the magnetic dipole are still independent of each other, a total of six independent measurements can be obtained by combining the electrical and magnetic measurements. the amount of information available. In cardiac studies, this method can be called electromagnetocardiography, EMCG.

Keksinnön oleellinen etu on, että tällä menetelmällä voidaan yhdistää sähköisen signaalin mittauksen perus-10 teella ja magneettisen signaalin mittauksen perusteella oikein diagnosoidut potilasmateriaalit. Kokeellisesti on voitu osoittaa, että näin voidaan saavuttaa sellainen diagnostisen kyvyn paraneminen, jossa väärin diagnosoitujen potilaiden määrä putoaa jopa puoleen ilman 15 että lisätään diagnoosissa käytettävien parametrien kokonaismäärää. Tätä on havainnollistettu kuvassa 5 alueella E&M, joka peittää yhteensä alueet E ja M, edustaen sitä potilasjoukkoa, joka on diagnosoitu oikein menetelmällä, jossa on yhdistetty sähköisesti ja 20 magneettisesti mitatut signaalit.An essential advantage of the invention is that this method can be used to combine patient materials correctly diagnosed on the basis of electrical signal measurement and magnetic signal measurement. It has been shown experimentally that in this way an improvement in diagnostic ability can be achieved in which the number of misdiagnosed patients is reduced by up to half without increasing the total number of parameters used in the diagnosis. This is illustrated in Figure 5 in the region of E&M, which covers areas E and M in total, representing the group of patients correctly diagnosed by a method combining electrically and magnetically measured signals.

Aivojen ja muiden biosähköisiä signaaleja tuottavien kudosten biosähköisen toiminnan sähköisen ja magneettisen mittauksen herkkyysjakautumat noudattavat soveltu- . . vin kohdin edellä mainittuja sydämen biosähköisen toi- « · · ; *. 25 minnan sähköiseen ja magneettiseen mittaukseen liitty- «. · · *· *· viä herkkyys jakautumia. Samoin näiden kudosten raken- • · · J ·* teestä ja toiminnasta tehtävät johtopäätökset perustu- vat niistä mitattujen käyrien parametrien mittaamiseen.The sensitivity distributions of electrical and magnetic measurement of the bioelectrical function of the brain and other tissues producing bioelectrical signals follow the appropriate. . the above-mentioned cardiac bioelectrical functions; *. 25 min related to electrical and magnetic measurement. · · * · * · Sensitivity distributions. Similarly, conclusions about the structure and function of these tissues are based on the measurement of the parameters of the curves measured from them.

i · • * • ( -• · : i Mitä edellä on puhuttu sähköisen ja magneettisen dipo- 30 lilähteen mittauksesta voidaan suoraan soveltaa myös . korkeamman kertaluvun lähteiden, siis kvadrupolin, • · · oktupolin jne. mittaukseen.i · • * • (- • ·: i What has been said above about the measurement of an electric and magnetic dipole source can also be directly applied to the measurement of higher order sources, i.e. quadrupole, • · · octupole, etc.

« ·«·

Claims (2)

5 98267 PATENTTIVAATIMUS5 98267 PATENT CLAIM 1. Laite sydämen ja hermoston biosähköisen toiminnan mittaamiseksi, joka käsittää sekä elimet kohteen synnyttämän sähkökentän mittaamiseksi että elimet kohteen 5 synnyttämän magneettikentän mittaamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää elimet molemmista kentistä saatujen signaalien tallettamiseksi rinnakkain samanarvoisina ja toisistaan riippumattomina ja tietokoneohjelman parametrien valitsemiseksi ja laskemiseksi 10 molemmista näistä signaaleista vapaasti paremmuus- j ärj estyksessä. l. Anordning för mätning av hjärtmuskelns och nervsystemets bioelektriska källor, som omfattar bäde 15 system för mätning av elektriska fait och system för , , mätning av magnetiska fält, kännetecknad därav, att i • « V\ den ingär ett system för lagring av de bäda » · · *- ” fältsignalerna säsom likvärdiga och av varandra • t i : oberoende och ett datorprogram som väljer och bestämmer * 20 parametrar frän de här signaler i rangordning. m · i -.1 ψ 1 • 1« 1 9 · i · « « < * i · • · ·An apparatus for measuring the bioelectrical function of the heart and nervous system, comprising both means for measuring the electric field generated by the object and means for measuring the magnetic field generated by the object 5, characterized by means for storing signals from both fields in parallel as independent and independent and for selecting and calculating computer program parameters. both of these signals freely in order of precedence. L. Anordning for the production of high power and nervous system bioelectric chlorine, in which case 15 systems for the production of electrical equipment and the system for,, for the supply of magnetic equipment, are included in the system for the operation of the system. »· · * -” The external signal signal is the same as the value of the signal and the computer program is set to the external signal value * 20 parameters of the signal signal range. m · i -.1 ψ 1 • 1 «1 9 · i ·« «<* i · • · ·
FI924328A 1992-09-25 1992-09-25 Device for measuring bioelectrical sources of the heart and nervous system by combining information from measurements of the electric and magnetic fields generated by their bioelectrical activity FI98267C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI924328A FI98267C (en) 1992-09-25 1992-09-25 Device for measuring bioelectrical sources of the heart and nervous system by combining information from measurements of the electric and magnetic fields generated by their bioelectrical activity

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI924328 1992-09-25
FI924328A FI98267C (en) 1992-09-25 1992-09-25 Device for measuring bioelectrical sources of the heart and nervous system by combining information from measurements of the electric and magnetic fields generated by their bioelectrical activity

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI924328A0 FI924328A0 (en) 1992-09-25
FI924328A FI924328A (en) 1994-03-26
FI98267B FI98267B (en) 1997-02-14
FI98267C true FI98267C (en) 1997-05-26

Family

ID=8535925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI924328A FI98267C (en) 1992-09-25 1992-09-25 Device for measuring bioelectrical sources of the heart and nervous system by combining information from measurements of the electric and magnetic fields generated by their bioelectrical activity

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI98267C (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10772520B2 (en) 2015-06-25 2020-09-15 DePuy Synthes Products, Inc. Intraoperative magnetometry monitoring system

Also Published As

Publication number Publication date
FI924328A (en) 1994-03-26
FI98267B (en) 1997-02-14
FI924328A0 (en) 1992-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2409314C2 (en) Electrode and method for determining of bioelectric potential
Trobec et al. Synthesis of the 12-lead electrocardiogram from differential leads
Falk et al. MS-QI: A modulation spectrum-based ECG quality index for telehealth applications
Rajanna et al. Performance evaluation of woven conductive dry textile electrodes for continuous ECG signals acquisition
Trahms et al. Biomagnetic functional localization of a peripheral nerve in man
Nenonen et al. Magnetocardiographic functional localization using current multipole models
Bradshaw et al. The human vector magnetogastrogram and magnetoenterogram
JP2005323821A (en) Construction method of standard 12 lead electrocardiogram and electrocardiogram inspection apparatus
Vestergaard-Poulsen et al. Simultaneous electromyography and 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy—with application to muscle fatigue
KR101188894B1 (en) Apparatus for measuring biological signal
US20110319781A1 (en) Method and device for recording an electrocardiogram
EP0967914B1 (en) Method for body surface mapping
Sometti et al. Muscle fatigue revisited–insights from optically pumped magnetometers
FI98267C (en) Device for measuring bioelectrical sources of the heart and nervous system by combining information from measurements of the electric and magnetic fields generated by their bioelectrical activity
Moshage et al. Progress in biomagnetic imaging of heart arrhythmias
Brockway et al. Comparison of one-and three-lead ECG to measure cardiac intervals and differentiate drug-induced multi-channel block
US7805179B2 (en) Method of examining dynamic cardiac electromagnetic activity and detection of cardiac functions using results thereof
Bourdon et al. First results with the wealthy garment electrocardiogram monitoring system
Rosen et al. A study of the vector magnetocardiographic waveform
Nakayama et al. Visualization of axonal and volume currents in median nerve compound action potential using magnetoneurography
Miller et al. Comparison of cardiac and 60 Hz magnetically induced electric fields measured in anesthetized rats
US20030040677A1 (en) Apparatus for body surface mapping
dos Reis et al. Non-reproducibility of serial vectorcardiograms obtained by the Frank system
RU2764498C2 (en) Method and device for recording multiple leads of electrocardio signal
RU2800849C1 (en) Primary measurement information pickup device for electrical impedance tomography systems

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MA Patent expired