JP2019509154A - ベクトル心磁図法およびベクトル心磁図システム - Google Patents

ベクトル心磁図法およびベクトル心磁図システム Download PDF

Info

Publication number
JP2019509154A
JP2019509154A JP2018562699A JP2018562699A JP2019509154A JP 2019509154 A JP2019509154 A JP 2019509154A JP 2018562699 A JP2018562699 A JP 2018562699A JP 2018562699 A JP2018562699 A JP 2018562699A JP 2019509154 A JP2019509154 A JP 2019509154A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
heart
vector
activity
source
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2018562699A
Other languages
English (en)
Inventor
キム、ビョンス
エアレン、マルテ
Original Assignee
ビオマグネティック パーク ゲーエムベーハー
ビオマグネティック パーク ゲーエムベーハー
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 ビオマグネティック パーク ゲーエムベーハー, ビオマグネティック パーク ゲーエムベーハー filed Critical ビオマグネティック パーク ゲーエムベーハー
Publication of JP2019509154A publication Critical patent/JP2019509154A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/242Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents
    • A61B5/243Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents specially adapted for magnetocardiographic [MCG] signals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/339Displays specially adapted therefor
    • A61B5/341Vectorcardiography [VCG]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/346Analysis of electrocardiograms
    • A61B5/349Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
    • A61B5/352Detecting R peaks, e.g. for synchronising diagnostic apparatus; Estimating R-R interval
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7253Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7278Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesising signals from measured signals

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

本発明は、ベクトル心磁図法、および本方法を実行するベクトル心磁図システムに関する。本発明の目的は、詳細には虚血性心疾患の診断を考慮して、改善された心磁図法を提供することである。本発明の方法は、ベクトル心磁図を算出するために、患者または心臓の場所に依存しない基準方向に対する等価単一電流供給源ESCS(equivalent single current source)または等価単一磁気供給源ESMS(equivalent single magnetic source)の方向の計算を伴う。
【選択図】図2

Description

本発明は、ベクトル心磁図法、および本方法を実行するためのベクトル心磁図システムに関する。
心磁図(Magnetocardiography、MCG)は、心臓の電気活動が発生させた磁界を記録に残す非侵襲的な方法であり、たとえば、心臓疾患の、たとえば虚血性心疾患(ischemic heart disease、IHD、たとえば、(非特許文献2、8、10、13、14))の臨床診断のために使用することができる。
心磁図は、今日しばしば使用されることがあるが、特にIHDの診断を考慮すると、依然として欠点がかなりある。たとえば、磁界勾配(非特許文献6)、磁気マップ角度(非特許文献12)、およびバタフライプロットの異なるセグメントの評価(非特許文献7)を含む、診断のために使用するパラメータを、従来はセンサ空間内で表してきた。センサ空間内ですべてのパラメータを評価する、1つの主要な欠点は、システム依存性である、すなわち、異なるMCG機器間で直接比較することができない。さらに、システムを修正するたびに、追加の臨床研究を行うことにより診断パラメータを更新しなければならない。
公知の方法に伴うもう1つの欠点は、変動が、虚血を検出するために統計的に重要であるが、臨床に適用するためには依然として大きすぎることである。従来の診断法に伴う他の問題は、磁界勾配が、単極のような磁界が存在する状態で、明確に定義されないことである。これらの磁界は、心筋虚血と関連があり、したがって、虚血を対象とする診断法は、これらの状況の下でロバストでなければならない。疑似電流マッピング(非特許文献9)を使用する発生源空間内で虚血を診断する試みがあった。最小ノルム推定(非特許文献11)により発生源空間内で疑似電流マップを計算することが可能である。しかしながら、発生源空間マップには、センサ空間マップに類似する欠点があり、疑似逆解からの誤差がさらに導入される。
ベクトル心磁図(Vector Magnetocardiography、VMCG)は、磁気心臓ベクトルの3つの直交成分すべてを同じ位置で計測する(たとえば、非特許文献10を参照のこと)心磁図法である。VMCGを使用して、時間の経過に伴う、たとえば心臓サイクル中の、磁気心臓ベクトルの方向および強度の変化を再構築することができる。
George E Burch. The history of vectorcardiography(ベクトル心電図の歴史). Medical History, 29(S5):103−131, 1985. David Cohen, JC Norman, F Molokhia, and W Hood. Magnetocardiography of direct currents: St segment and baseline shifts during experimental myocardial infarction(直流の心磁図:実験的心筋梗塞中のST部分およびベースラインの移動). Science, 172(3990):1329−1333, 1971. Harold W Draper, Catherine J Peffer, Friedman W Stallman, David Litmann, and Hubert V Pipberger. The corrected orthogonal electrocardiogram and vectorcardiogram in 510 normal men (frank lead system)(510人の正常な男性の補正された直交心電図およびベクトル心電図(フランク誘導法)). Circulation, 30(6):853−864, 1964. Ernest Frank. An accurate, clinically practical system for spatial vectorcardiography(空間ベクトル心電図のための正確な臨床上実用的なシステム). Circulation, 13(5):737−749, 1956. Wolfgang Haberkorn, Uwe Steinhoff Martin Burghoff Olaf Kosch, Andreas Morguet, and Hans Koch. Pseudocurrent density maps of electrophysiological heart, nerve or brain function and their physical basis(電気生理学的心臓、神経、または脳の機能の疑似電流密度マップおよびそれらの物理的基礎). Biomagnetic Research and Technology, 4, 2006. Helena Hanninen et al., Multichannel magnetocardiography and body surface potential mapping in exercise−induced myocardial ischemia(運動誘発性心筋虚血のマルチチャネル心磁図および体表面電位マッピング). University of Helsinki, 2002. Helena Hanninen, Panu Takala, Petri Korhonen, Lasse Oikarinen, Markku Makijarvi, Jukka Nenonen, Toivo Katila, and Lauri Toivonen. Features of st segment and t−wave in exercise−induced myocardial ischemia evaluated with multichannel magnetocardiography(マルチチャネル心磁図で評価した運動誘発性心筋虚血でのST部分およびT波の特徴). Annals of medicine, 34(2):120−129, 2002. Helena Hanninen, Panu Takala, Markku Makijarvi, Juha Montonen, Petri Korhonen, Lasse Oikarinen, Jukka Nenonen, Toivo Katila, and Lauri Toivonen. Detection of exercise−induced myocardial ischemia by multichannel magnetocardiography in single vessel coronary artery disease(一枝冠動脈疾患でのマルチチャネル心磁図による運動誘発性心筋虚血の検出). Annals of noninvasive electrocardiology, 5(2):147−157, 2000. Hyun Kyoon Lim, Namsik Chung, Kiwoong Kim, Young−Guk Ko, Hyukchan Kwon, Yong−Ho Lee, Jin−Bae Kim, Jung Rae Cho, Jin−Mok Kim, In−Seon Kim, et al. Reproducibility of quantitative estimate of magnetocardiographic ventricular depolarization and repolarization parameters in healthy subjects and patients with coronary artery disease(健常者および冠動脈疾患にかかっている患者の心磁図の心室脱分極および再分極パラメータの定量的推定値の再現性). Annals of biomedical engineering, 35(1):59−68, 2007. Jaakko Malmivuo and Robert Plonsey. Bioelectromagnetism: principles and applications of bioelectric and biomagnetic fields(生体電磁気:生体電界および生体磁界の原理および応用). Oxford university press, 1995. JT Nenonen, MS Hamalainen, and RJ Iimoniemi. Minimum−norm estimation in a boundary−element torso model(境界要素胴モデルの最小ノルム推定). Medical and Biological Engineering and Computing, 32(1):43−48, 1994. JW Park and F Jung. Qualitative and quantitative description of myocardial ischemia by means of magnetocardiography(心磁図を用いた心筋虚血の定性的および定量的記述). Biomedizinische Technik. Biomedical engineering, 49(10):267−273, 2004. Kirsten Tolstrup, Bo E Madsen, Jose A Ruiz, Stephen D Greenwood, Judeen Camacho, Robert J Siegel, H Caroline Gertzen, J−W Park, and Peter A Smars. Non−invasive resting magnetocardiographic imaging for the rapid detection of ischemia in subjects presenting with chest pain(胸痛を現す患者の虚血を迅速に検出するための非侵襲的静止心磁図撮像). Cardiology, 106(4):270−276, 2006. Satsuki YAMADA and Iwao YAMAGUCHI. Magnetocardiograms in clinical medicine: unique information on cardiac ischemia, arrhythmias, and fetal diagnosis(臨床医学での心磁図:心臓虚血、不整脈、および胎児診断に関する固有情報). internal Medicine, 44(1):1−19, 2005.
本発明の目的は、詳細には虚血性心疾患の診断を考慮して、改善された心磁図法を提供することである。詳細には、本発明の目的は、システム依存性および変動がない、または最小の心磁図法を提供することである。
一様態では、ベクトル心磁図法により問題は解決され、方法は、
a.1つまたは複数の磁界センサを使用して、心臓の活動期間中に被験者の心臓が発生させた1つまたは複数の磁界の3つの直交成分の振幅および方向を計測するステップと、
b.ステップaで計測したデータを使用して、心臓の磁気活動および/または電気活動に関する基準発生源場所を突き止めるステップであって、基準発生源場所は、前記心臓の活動期間中の磁気活動および/または電気活動の発生源を表すのに適した、心臓体積の内側に必ずしもあるわけではない点発生源であるステップと、
c.ステップaで計測したデータから基準方向を評価するステップであって、基準方向は、心臓の解剖学的構造に関する磁気モーメントおよび/または電流の公知の方向を用いた、心臓の磁気活動および/または電気活動の期間中の、心筋体積内の磁気モーメントおよび/または電流の平均方向であるステップと、
d.ステップaで計測したデータから、ステップbで突き止めた基準発生源場所で等価単一電流源ESCS(equivalent single current source)または等価単一磁気源ESMS(equivalent single magnetic source)を計算するステップであって、ESCSまたはESMSは、ステップcで評価した基準方向に対する電気心臓ベクトルEHV(electric heart vector)または磁気心臓ベクトルMHV(magnetic heart vector)を表すステップと、
e.ベクトル心磁図で、心臓活動の少なくとも一部の間に、ステップdで計算したEHVおよび/またはMHVを記録するステップと
を備える。
心臓の場所を考慮し、かつ適切な逆解法を使用することにより、たとえば、発生源空間内での多重極展開を使用することにより、本発明は、磁界勾配のシステム依存性、パラメータ変動、および不安定性の問題を解決する。本発明の方法は、心臓虚血を診断するための情報を提供するのに特に適している。
本発明者らは、発生源空間内で疑似電流マッピングが失敗する主な理由が、発生源に関する不十分な制約条件を使用して逆問題を解決する試みが行われていることにあることを見いだした。通常の疑似電流マップは、たとえば、16×16の(またはさらに大きな)微少電流源のグリッドからなる。各電流源は、2つの自由度(x方向およびy方向の振幅)を有する。これは、全体で512以上のパラメータに関して解を見いださなければならないことを意味する。64チャネルの、現在使用されているMCGシステムを用いて、チャネルが完全に独立しているという条件で、誘導ベクトル場行列の疑似逆行列に関する固有値の最大数は、せいぜい64であり、この条件は、システムおよびバックグラウンドのノイズを考慮するためにいくつかの固有値を削減しなければならないので、当てはまらない。しかしながら、この数は、逆問題に512のパラメータを適合させ、逆問題に対する一意解を見つけ出すのに十分ではない。
マップの代わりに、本発明は、単一点発生源を、たとえば単一磁気多重極子発生源を、好ましくは単一双極子発生源を使用し、その結果、自由度の数は管理できるようになり(双極子発生源の場合、3つの位置自由度および3つの方向自由度)、逆問題の一意解を見つけ出すために必要な、独立な固有値の数がより少なくなる。たとえば単一磁気双極子発生源を使用することが好ましいが、別の単一発生源を、たとえば単一微少電流源を使用することもまた可能である。この方法に固有の問題は、すなわち、この単一発生源の場所から結果として得られる解の強い依存性は、本発明が最適な場所を識別するロバストな方法を提供するという点で、本発明により考慮される。
これに関連して、この単一点発生源は、心臓の実際の物理的活動を何か表しているのではなく、むしろ等価単一磁気源または等価単一電気源(ESMS、ESCS)、すなわち、点磁気活動および点電気活動による体積電気活動の近似であることに留意されたい。点発生源は、心臓の磁気活動および/または電気活動に関する発生源を表すとみなされ、したがって、心臓体積内部に必ずしもある必要はない。点発生源は、心臓内部にある可能性が最も高いが、心臓の近傍に、すなわち心臓の外側に、たとえば実際の心臓の下方に(後方に、すなわち、z軸上で下部に)ある場合がある。
本発明は、磁界方程式の逆解によって最良適合のESMSまたはESCSを見いだすステップを伴い、好ましくは、適切な心臓の電気活動および/または磁気活動中に計測したデータを採用するステップを伴う。点発生源を、すなわちESMSまたはESCSの最も効果的な場所を見つけ出すために、たとえば従来の、発生源空間内の疑似電流マップを使用してもよい。たとえば、磁界マップもまた使用することができる。当業者は、そのような疑似電流または磁界のマップを算出するための公知の方法を認識している。一般に、点発生源の場所を突き止めるために、心臓の電気活動および/または磁気活動に伴う任意の時間間隔を採用することができる。しかしながら、強い電気活動および/または磁気活動を伴う時間間隔を採用することが好ましい。さらに好ましくは、点発生源の最適な位置を見いだすために、Rピーク中またはTピーク中などの、たとえばTmaxで、心臓内の強い電気活動/磁気活動の期間中に最も強い電気活動/磁気活動を示す期間を使用する。たとえば最も強い電流のこのマップ内の場所を採用して、点発生源の最適な位置を決定する。この場合、どの磁気活動も、原因となる電気活動を反映するので、どのESMSの場所も、等価単一電流源(ESCS)の場所に対応することに留意されたい。したがって、本発明の方法については、ESMSの代わりに、またはESMSにさらに加えて、ESCSを使用することができる。さらに、点発生源の最適な位置を見いだすために心臓の電気/磁気による活動領域に由来する計測信号を使用するが、点発生源自体、この領域内部で、または心臓内部でさえ、点を必ずしも表す必要はないことを理解されたい。
最適な場所を見いだしたとき、ESMS(またはESCS)を使用して心臓活動の期間中の各時点に関する逆解を算出することができる。ESMSは、磁気心臓ベクトル(magnetic heart vector、MHV)を表すので、時間の経過に伴い強度(振幅)および方向に関してこのベクトルの変化を記録することは、MCG計測を表現する方法であり、ベクトル心磁図(ベクトルMCG)、すなわちVMCGという用語を、この方法のために使用する。
したがって、本発明は、磁界勾配法に欠けている、心臓磁気活動の方向および振幅を記録する、ロバストで安定した方法を提供する。
現在のMCGシステムは心拍動全体(洞調律)を計測するので、VMCGを表現する1つの可能な方法は、計測間隔またはセグメントのトレースとしてであり、この場合、トレースの各セグメントは、先行する磁気モーメントベクトルから次の磁気モーメントベクトルへ向く。ベクトルの振幅を、たとえばベクトルの長さにより表すことができる。この場合、単一の図で心拍動全体にわたり角度および振幅の変動を観察することが可能である。
本発明はまた、さらには健常者の電流角度の大きな変動も考慮する。角度の大きな変動に、2つの要因が寄与する。第一に、デューア(Dewar)の真下でベッド上にいる患者の場所は、計測ごとに変わる。第二に、胴内側の心臓の場所は、被験者ごとに変わる。厳密な手順が第1の要因を考慮することができ、かつCTスキャンまたはMRIなどの撮像法が第2の要因を考慮することができるが、これは、非常に困難な処理に相当し、MCGの有利な点の1つを、すなわち、MCGは高速であり、かつ他の診断法に依存しないという有利な点を取り除く。本発明は、上記の要因から生じる問題を解決するための単一解を提供する。
何らかの基準方向からの角度により方向を与えることができる。従来技術の方法では通常、xy平面内の、すなわち前面内の角度0°を有する正のx軸を基準として使用する。しかしながら、本発明によれば、基準方向は、心臓の解剖学的構造だけに関して規定され、たとえば、心臓の尖部を常に向くとして規定され、したがって、患者または心臓の位置に依存しない。その結果、計測した角度は、患者および心臓の場所に対して不変である。
文献から(たとえば、非特許文献10を参照のこと)、Rピーク中の心臓の電流の方向が、心室の尖部に向かうことは公知である。さらに、Rピーク中、脱分極電流は非常に強いので、どんな虚血傷害電流もVMCGの主電流ベクトルにほとんど影響を及ぼさない。したがって、本発明の好ましい一実施形態では、Rピーク中のVMCG方向を基準方向として選び、0°に設定する。この場合、本発明の方法を用いて記録に残したとき、VMCGは、疑似電流マッピングの欠点により影響を受けず、MCG機器に対する患者および心臓の場所などの外部要因に依存しない。
用語「磁界センサ」は、本明細書で使用するとき、磁界を計測することができるセンサを意味する。本発明によれば、1つまたは複数の磁界センサを使用して、磁界の方向と大きさ(振幅)の両方を計測する。これは、たとえば単一の3軸磁界センサ、複数(アレイ)の3軸磁界センサ、または複数(アレイ)の1軸、2軸、および/もしくは3軸磁界センサにより行うことができる。「3軸磁界センサ」は、3方向すべての磁界の成分を計測する磁界センサである。この用語は、磁界の直交するx、y、およびz成分を計測する、少なくとも3つの磁力計または勾配計から構成されるセンサを包含する。用語「1軸磁界センサ」または「2軸磁界センサ」は、3つの磁界成分のうち1つだけ、または2つを計測する磁界センサを指す。磁界の直交成分を計測するように配向された、たとえば1軸磁界センサのアレイはまた、たとえば、磁界の大きさと方向の両方を計測するために使用することができる。SQUID(superconducting quantum interference device)(「超伝導量子干渉素子」)は、センサとして好ましい。
本明細書で使用するとき、特に指定のない限り、または状況により他の方法で示されない限り、人間の心臓または身体に関してx軸を参照することは、右から左への軸を参照することに対応し、y軸を参照することは、頭部から足への軸を参照することに対応し、z軸を参照することは、前後方向の軸を参照することに対応する。
用語「心臓の活動期間」は、心臓組織による、電流を伴う、および/または磁界の発生を伴う、心臓の活動を有する任意の期間に関係がある。詳細には、この用語は、いわゆる洞調律に、すなわち、両心房および両心室の脱分極および再分極を伴う、心臓の正常リズムに関係がある。洞調律では、心筋の脱分極は、右心房の壁の上部に位置する洞房結節(洞結節またはSA結節とも呼ばれる)から始まり、両心房と両心室の間の房室結節(AV結節)を通って、ヒス束、索枝、およびプルキンエ線維まで伝えられる。両心室の再分極がサイクルを終了させる。両心房および両心室の脱分極および再分極は、典型的な心電図(electrocardiogram、ECG)で3つの典型的な波または波複合、すなわち、P波、ORS群、およびT波により反映される。ECGでは、P波は通常、心房脱分極を表し、ORS群は、右心室および左心室の脱分極を表し、T波は両心室の再分極を表すと考えられる。
用語「適切な磁気活動および/または電気活動」は、信頼して計測可能な、心臓の任意の磁気活動および/または電気活動を指す。詳細には、この用語は、心臓の十分に強い磁気活動および/または電気活動を指す。これに関連して、用語「強い」は、適切なセンサにより信頼して計測することができる、すなわち、ベースライン信号および/またはノイズと信頼して区別することができる磁気信号および/または電気信号を作り出す、心臓の磁気活動および/または電気活動を指す。適切な磁気活動および/または電気活動の限定的な例は、心電図(ECG)でRピークおよびTピークにより表される、心臓の活動期間中の心臓活動である。
用語「基準方向を評価する」は、適切な心臓の活動期間中に計測した磁気信号または電気信号を使用して、磁気モーメントおよび/または電流の方向を決定または識別して、この方向を基準として採用することを指す。この用語は、たとえば、Rピーク中に計測したセンサデータを使用して、心臓の洞調律のRピーク中の平均の磁気モーメントおよび/または電流の方向を決定することを指すことができる。この方向を、心臓の別の活動期間中の(平均の)磁気モーメントおよび/または電流の方向の偏角を計算するための基準として役立てるために、「基準方向」として採用してもよく、たとえば、ゼロに設定してもよい。
用語「磁気モーメントおよび/または電流の平均方向」は、心臓が体積伝導体であるという事実を考慮して、磁気モーメントおよび/または電流の平均した方向を指す。
用語「基準発生源場所」は、心臓の電気活動および/または磁気活動すべての発生源として採用された点を指す。したがって、基準発生源場所は、この基準発生源が発生させる磁界が心臓体積から計測した磁界と同等であるようなパラメータを伴う仮想の点電気源および/または点磁気源である。計算された点である基準発生源場所は、実際の体積発生源内部に、すなわち、心臓内部にある場合があるが、同じく心臓近傍の、心臓体積の外側にある可能性があることに留意されたい。
用語「心臓の解剖学的構造に関する磁気モーメントおよび/または電流の公知の方向」は、心臓の物理的部分、たとえば心臓の先端部、すなわち左心室の尖部(心尖)に対する磁界および/または電流の方向を意味する。
用語「心臓活動の少なくとも一部の間にEHVおよび/またはMHVを記録する」は、心臓活動の期間中に、たとえば洞調律またはその一部の間に、時間の経過に伴いEHVおよび/またはMHVを、すなわち、EHV/MHVの大きさ(振幅)および方向を記録することを意味する。この場合、記録したデータを使用して、磁力記録を構築してもよい。
用語「逆解」は、逆問題に対する解を意味する。当業者は、この問題に、および逆解を見いだすための方法に、すなわち、逆問題を解くための方法に精通している。本発明に関連して、用語「逆解」は、対応するセンサにより「センサ空間」内で、すなわち心臓の外側で計測したデータを用いて心臓活動(すなわち、「発生源空間」内の実際の電気活動および/または磁気活動であり、発生源は心臓である)を再構築するための方法を指す。
用語「被験者」は、本明細書で使用するとき、好ましくは脊椎動物を、さらに好ましくは哺乳動物を、最も好ましくは人間を指す。
本発明の方法のステップb〜eを、好ましくは、たとえばコンピュータ上で走っているソフトウェアアルゴリズムにより実装する。
本発明のベクトル心磁図法の好ましい一実施形態では、上述のステップbで、基準発生源場所を突き止めるために、心臓の強い磁気活動および/または電気活動中に、好ましくは強い心臓活動の期間のうち最も強い磁気活動および/または電気活動中に計測したデータを、たとえば疑似電流マップおよび/または磁界マップを算出するために使用する。疑似電流または磁界マップを算出するための手順は、当業者に公知である。たとえば、従来技術により公知のように、16×16のグリッドを使用することにより、疑似電流マップを算出することができる。基準発生源場所を見いだすために、RピークまたはTピーク中に(たとえば、Tmaxに)、好ましくはRピーク中に、最も強い磁気活動および/または電気活動を有する時間間隔を使用することが特に好ましい。用語「RピークまたはTピーク中に」は、通常ECGでRピークまたはTピークとして表される心臓の活動期間に関係がある。
さらに好ましくは、ステップcで、Rピーク中に心臓内の磁界および/または電流の基準方向を評価する。Rピーク中の心臓の電流の方向は、両心室の尖部の方を向くことが公知であり、かつRピークはまた、測定可能な強い信号を発生させる心臓の強い活動期間であるので、基準方向を規定するために、Rピークを使用することが好ましい。しかしながら、心臓の解剖学的構造に関する磁界および/または電流の方向が公知である、またはそれらを決定することができる、心臓の磁気活動および/または電気活動の他のどの期間もまた、基準方向を確立するのに適している。
本発明のベクトル心磁図法では、基準発生源場所の決定と基準方向の評価の両方のために、Rピークに対応する心臓の活動期間を使用することが特に好ましい。しかしながら、本発明は、両方の目的のためにRピークを使用することに限定するわけではない。
本発明のベクトル心磁図法のさらに好ましい一実施形態では、ベクトル心磁図の異なる点でEHVおよび/またはMHV間の方向および/または大きさの差を計算し、異なる点は、心臓洞調律中の異なる時点を表す。これは、診断するために特に有用である。たとえば、TmaxおよびTendでのEHVおよび/またはMHV間の方向および/または大きさの差は、心臓虚血を示していることが分かった。
別の一様態では、本発明は、本発明の第1の様態による方法を実行するように適合されたベクトル心磁図システム(VMCGシステム)に関する。本発明のベクトル心磁図システムは、好ましくは、
a.心臓の活動期間中に被験者の心臓が発生させた1つまたは複数の磁界の3つの直行成分の方向および大きさを計測するための1つまたは複数の磁界センサと、
b.1つまたは複数の磁界センサが計測したデータを使用して、心臓の磁気活動および/または電気活動に関する基準発生源場所を(自動的に)突き止めるための手段であって、基準発生源場所は、好ましくは、心臓の強い磁気活動および/または電気活動中の、心臓の最も強い磁気活動および/または電気活動中のデータを使用して、前記心臓の磁気活動および/または電気活動中の磁気活動および/または電気活動の発生源を表すのに適した点発生源である手段と、
c.1つまたは複数の磁界センサが計測したデータから基準方向を(自動的に)評価するための手段であって、基準方向は、心臓の解剖学的構造に関する磁気モーメントおよび/または電流の公知の方向を用いた、心臓の磁気活動および/または電気活動の期間中の、心筋体積内の磁気モーメントおよび/または電流の平均方向である手段と、
d.1つまたは複数の磁界センサが計測したデータから、基準発生源場所で等価単一電流源ESCSまたは等価単一磁気源ESMSを(自動的に)計算する手段であって、ESCSまたはESMSは、基準方向に対する電気心臓ベクトルEHVまたは磁気心臓ベクトルMHVを表す手段と、
e.ベクトル心磁図で、心臓活動の少なくとも一部の間にEHVおよび/またはMHVを記録するための手段と
を備える。
VMCGシステムは、電子データ処理構成要素が、たとえば、本発明の方法のステップb〜eを実行するアルゴリズムを配線で組み込むことにより本発明の第1の様態の方法を実行するように特に適合されたVMCGシステムであってもよい。しかしながら、VMCGシステムはまた、本発明のステップb〜eを実行するアルゴリズムを実装するコンピュータプログラムを走らせているコンピュータ、たとえばパーソナルコンピュータを備える標準的VMCGシステムとすることができる。
以下では、本発明について、例示のためだけに例および添付図面によってより詳細に説明する。
疑似電流マップを使用して基準発生源場所を突き止めるための略図である。 本発明の方法を使用して確立された健常者の代表的VMCGである。 等価単一電流源(ESCS)に対応する、図2のVMCGの2次元表現である。付与された電流単位は、[A]−4πμ010-6であり、ここで、μ0は真空の透磁率である。 LADの単一血管疾患にかかっている患者のVMCGの2次元表現である。軸の電流単位は、図3と同じである。
図1は、ESMSの最適な位置を見いだすための、13の固有値を使用する、20×20の発生源グリッドに関する標準的疑似電流マップを示す。疑似電流マップは、洞調律のRピーク中に計測したデータから確立された。丸く囲まれた範囲は、Rピーク中の最も強い電気活動の領域を示す。
健常者のVMCGを図2に描く。参照番号1で示す大きなループは、QRS群を表し、Rピーク2を含み、小さい方のループ3は、Tピークを表す。
図3は、等価単一電流源(ESCS)に対応する、図2のVMCGの2次元表現を示す。そのような表現は、角度計測を、すなわち、MHV/EHVの方向変化の計測を容易にするのに特に有用である。Q波、R波、S波、T波、およびさらにはP波も見ることができる。125ms時点のP波を数字5で示し、200ms時点のRピークを数字2で示し、339ms時点のTmaxを数字6で示す。洞調律全体の間の電流方向は、文献と一致する。VMCGの各セグメント4は、洞調律中の同一時間間隔の間のMHVに対応し、各セグメントの長さは、磁界の振幅を表し、方向は、基準方向に対する方向を表す。
図4は、血管造影により確認された左前下行枝(left anterior descending artery、LAD)の単一血管疾患にかかっている被験者のVMCGの2次元表現である。T波(381ms時点のTmax6)中の電流方向は、(200ms時点の)Rピークと比較して約180°離れている。

Claims (7)

  1. ベクトル心磁図法であって、
    a.1つまたは複数の磁界センサを使用して、心臓の活動期間中に被験者の心臓が発生させた1つまたは複数の磁界の3つの直交成分の方向および大きさを計測するステップと、
    b.前記ステップaで計測したデータを使用して、心臓の磁気活動および/または電気活動に関する基準発生源場所を突き止めるステップであって、前記基準発生源場所は、前記心臓の活動期間中の前記磁気活動および/または前記電気活動の発生源を表すのに適した点発生源であるステップと、
    c.前記ステップaで計測した前記データから基準方向を評価するステップであって、前記基準方向は、心臓の解剖学的構造に関する磁気モーメントおよび/または電流の公知の方向を用いた、心臓の磁気活動および/または電気活動の期間中の、心筋体積内の前記磁気モーメントおよび/または前記電流の平均方向であるステップと、
    d.前記ステップaで計測した前記データから、前記ステップbで突き止めた前記基準発生源場所で等価単一電流源ESCS(equivalent single current source)または等価単一磁気源ESMS(equivalent single magnetic source)を計算するステップであって、前記ESCSまたは前記ESMSは、前記ステップcで評価した前記基準方向に対する電気心臓ベクトルEHV(electric heart vector)または磁気心臓ベクトルMHV(magnetic heart vector)を表すステップと、
    e.ベクトル心磁図で、前記心臓活動の少なくとも一部の間に、前記ステップdで計算した前記EHVおよび/または前記MHVを記録するステップと
    を備えるベクトル心磁図法。
  2. a.前記ステップbで、心臓の強い磁気活動および/または電気活動中に、好ましくは、心臓の強い磁気活動および/または電気活動の期間のうち最も強い磁気活動および/または電気活動中に、好ましくはRピークまたはTピーク中に計測したデータを、前記基準発生源場所を突き止めるために使用し、および/または
    b.前記ステップcで、前記Rピーク中に、前記心臓内の前記磁界および/または前記電流の前記基準方向を評価する、
    請求項1に記載のベクトル心磁図法。
  3. 前記ステップbで、前記ステップaで計測した前記データを使用して、疑似電流マップおよび/または磁界マップを算出することにより前記基準発生源場所を突き止める、請求項1または2に記載のベクトル心磁図法。
  4. 前記ベクトル心磁図の異なる点で前記EHVおよび/または前記MHV間の方向および/または大きさの差を計算し、前記異なる点は、心臓洞調律中の異なる時点を表す、請求項1〜3のいずれか一項に記載のベクトル心磁図法。
  5. maxおよびTendで前記EHVおよび/または前記MHV間の前記方向および/または振幅の差を計算する、請求項4に記載のベクトル心磁図法。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の前記方法を実行するように適合されたベクトル心磁図システム。
  7. a.心臓の活動期間中に被験者の心臓が発生させた1つまたは複数の磁界の3つの直行成分の方向および大きさを計測するための1つまたは複数の磁界センサと、
    b.前記1つまたは複数の磁界センサが計測したデータを使用して、心臓の磁気活動および/または電気活動に関する基準発生源場所を突き止めるための手段であって、前記基準発生源場所は、前記心臓の活動期間中の前記磁気活動および/または前記電気活動の発生源を表すのに適した点発生源である手段と、
    c.前記1つまたは複数の磁界センサが計測した前記データから基準方向を評価するための手段であって、前記基準方向は、心臓の解剖学的構造に関する磁気モーメントおよび/または電流の公知の方向を用いた、心臓の磁気活動および/または電気活動の期間中の、心筋体積内の前記磁気モーメントおよび/または前記電流の平均方向である手段と、
    d.前記1つまたは複数の磁界センサが計測した前記データから、前記基準発生源場所で等価単一電流源ESCSまたは等価単一磁気源ESMSを計算するための手段であって、前記ESCSまたは前記ESMSは、前記基準方向に対する電気心臓ベクトルEHVまたは磁気心臓ベクトルMHVを表す手段と、
    e.ベクトル心磁図で、前記心臓活動の少なくとも一部の間に前記EHVおよび/または前記MHVを記録するための手段と
    を備える、請求項6に記載のベクトル心磁図システム。

JP2018562699A 2016-02-18 2017-02-16 ベクトル心磁図法およびベクトル心磁図システム Pending JP2019509154A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16156398.6 2016-02-18
EP16156398.6A EP3207866A1 (en) 2016-02-18 2016-02-18 Vector magnetocardiography method and vector magnetocardiographic system
PCT/EP2017/053564 WO2017140819A1 (en) 2016-02-18 2017-02-16 Vector magnetocardiography method and vector magnetocardiographic system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019509154A true JP2019509154A (ja) 2019-04-04

Family

ID=55405183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018562699A Pending JP2019509154A (ja) 2016-02-18 2017-02-16 ベクトル心磁図法およびベクトル心磁図システム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190350474A1 (ja)
EP (1) EP3207866A1 (ja)
JP (1) JP2019509154A (ja)
KR (1) KR20180112021A (ja)
CN (1) CN108697356A (ja)
WO (1) WO2017140819A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110074774B (zh) * 2019-04-28 2022-04-12 漫迪医疗仪器(上海)有限公司 基于心磁图的心脏室间隔异常的分析方法、系统、介质及终端
CN112890819B (zh) * 2021-01-25 2023-03-17 漫迪医疗仪器(上海)有限公司 心磁图数据集的处理方法、系统、设备及计算机可读存储介质
CN116189902B (zh) * 2023-01-19 2024-01-02 北京未磁科技有限公司 基于心磁图视频数据的心肌缺血预测模型及其构建方法
CN117100276B (zh) * 2023-10-23 2024-01-12 山东大学齐鲁医院 心功能检测系统、计算机存储介质及终端

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5601081A (en) * 1993-06-04 1997-02-11 Shimdaszu Corporation Method and apparatus for deducing bioelectric current sources
EP1349494B1 (en) * 2000-08-29 2011-07-06 Cardiomag Imaging, Inc. Ischemia identification, quantification and partial localization in mcg
US8553956B2 (en) * 2011-02-28 2013-10-08 Seiko Epson Corporation 3D current reconstruction from 2D dense MCG images
UA104073C2 (uk) * 2012-07-13 2013-12-25 Илья Анатольевич Чайковский Спосіб оцінки ступеня ушкодження міокарда на основі аналізу змін у часі показників щільності струму
US10134127B2 (en) * 2013-12-12 2018-11-20 The Regents Of The University Of California Method for post-processing flow-sensitive phase contrast magnetic resonance images
CN104835398B (zh) * 2015-03-24 2017-05-24 杭州师范大学 心电图与心电向量图实验操作板
CN105193414B (zh) * 2015-08-25 2018-01-09 中国人民解放军第三〇九医院 一种快速确定心脏磁场极值的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3207866A1 (en) 2017-08-23
US20190350474A1 (en) 2019-11-21
KR20180112021A (ko) 2018-10-11
CN108697356A (zh) 2018-10-23
WO2017140819A1 (en) 2017-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3308703B1 (en) Magnetocardiographic method and magnetocardiographic system
Tavarozzi et al. Current perspective Magnetocardiography: current status and perspectives. Part II: Clinical applications
JP2019509154A (ja) ベクトル心磁図法およびベクトル心磁図システム
Han et al. Noninvasive three-dimensional cardiac activation imaging from body surface potential maps: a computational and experimental study on a rabbit model
Ghista et al. Frontal plane vectorcardiograms: Theory and graphics visualization of cardiac health status
Fenici et al. Magnetocardiography: ventricular arrhythmias
Weismüller et al. Magnetocardiographic non-invasive localization of accessory pathways in the Wolff-Parkinson-White syndrome by a multichannel system
JP2004507305A (ja) Mcgにおける虚血の識別、定量、および部分的位置判定
Nomura et al. Noninvasive localization of accessory pathways by magnetocardiographic imaging
Leder et al. Noninvasive biomagnetic imaging in coronary artery disease based on individual current density maps of the heart
Fenici et al. Nonfluoroscopic localization of an amagnetic stimulation catheter by multichannel magnetocardiography
Moshage et al. Progress in biomagnetic imaging of heart arrhythmias
He Theory and applications of body-surface Laplacian ECG mapping
JP3067728B2 (ja) 生体磁場計測装置
Brisinda et al. First 36-channel magnetocardiographic study of CAD patients in an unshielded laboratory for interventional and intensive cardiac care
Erné et al. High-resolution magnetocardiographic recordings of the ST segment in patients with electrical late potentials
Weismuller et al. Biomagnetic noninvasive localization of accessory pathways in Wolff‐Parkinson‐White syndrome
Moshage et al. Clinical magnetocardiography: experience with a biomagnetic multichannel system
Ogata et al. Visualization of three-dimensional cardiac electrical excitation using standard heart model and anterior and posterior magnetocardiogram
Brisinda et al. Contactless magnetocardiographic study of ventricular repolarization in intact Wistar rats: evidence of gender-related differences
Kim et al. Current status and future of cardiac mapping in atrial fibrillation
Erasala et al. Adult magnetocardiography: Principles and clinical practice
Horigome et al. Visualization of regional myocardial depolarization by tangential component mapping on magnetocardiogram in children
Nenonen et al. Surface gradient analysis of atrial activation from magnetocardiographic maps
Kobayashi et al. Analysis and estimation of excitation conduction with Wolff-Parkinson-White syndrome patients based on a 3-D magnetocardiogram