JP2020521564A - 医療用磁力計におけるノイズ除去 - Google Patents

Abstract

磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法が開示されている。その方法は、１つまたは複数の検出器を使用して被験者の身体の領域の時変磁場を検出する工程と、１つまたは複数のフィルタを使用して１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程と、フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して被験者の身体の領域により生成される磁場を分析する工程と、を含む。１つまたは複数のフィルタは、心弾動ノイズなどの、被験者の身体の領域の動きに同期された１つまたは複数の信号におけるノイズを減衰するよう構成される。

Description

本発明は、医療用磁気測定の方法および装置に関する。特に、心臓の磁力計としての使用等の医療用途における磁力計からの信号を処理する方法および装置に関する。

多くの医学的状況において、診断目的で人間の身体に関連するまたは人間の身体により生成される磁場を測定することができると便利である。例えば、心臓の磁場は、ＥＣＧ（心電図）には含まれない情報を含むため、心磁図スキャンは従来のＥＣＧとは異なる、追加の診断情報を提供することができる。

出願人は、例えば、磁力シールド、極低温冷却等のない病院または手術等の医療環境における使用を目的とする携帯用磁力計装置を考案した（国際公開第２０１４／００６３８７号に記載）。

例えば、医療環境は、許容可能なＭＣＧデータの取得に対して多くの課題を示すことがある。特に、医療環境からのノイズが所望の信号に対して干渉することがある。そのようなノイズは、しばしば、桁違いに信号を上回ることがあり、そのようなノイズの除去は困難であることを意味する。

出願人は、医療用途、特に、心臓磁気のセンシングおよびイメージングにおいて磁力計の設計および使用には改善の余地があると考えている。

本発明の第１の態様によると、
１つまたは複数の検出器を使用して被験者の身体の領域の時変磁場を検出する工程、
１つまたは複数のフィルタを使用して１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の信号における診断同ノイズを減衰させるよう構成される工程と、
フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析する工程と、を含む、
磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法が提供される。

本発明の第２の態様によると、
被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成されるフィルタであって、１つまたは複数の信号における心弾動ノイズを減衰するよう構成される１つまたは複数のフィルタと、を備え、
磁力計システムは、被験者の身体の領域により生成される磁場を分析するのに使用するフィルタリングされた１つまたは複数の信号を提供するよう構成される、
医療用の磁力計システムが提供される。

本発明は、被験者の心臓などの領域の磁場を分析する方法に関連している。本発明において、１つまたは複数の検出器は、被験者の身体の領域の時変磁場を検出するのに使用され、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号がフィルタリングされる。

既存の構成と対照的に、本発明においては、１つまたは複数のフィルタは、測定された１つまたは複数の信号において心弾動（ＢＣＧ）効果（ノイズ）を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。以下により詳細に記載されるように、出願人は、本発明の方法でフィルタを使用すると、１つまたは複数の信号からの不要なノイズを除去するのに特に有益であることを発見した。

これに関して、出願人は、例えば、被験者がベッドのような支持構造物に寝かされる病院、救急車、または手術などの医療環境において実施される医療用磁力測定の場合、被験者の身体の動き、例えば、心拍が構造物（例えば、ベッド）を振動させることを認識した。医療用ベッドは多くの場合スチールフレームを有するため、そのような動きは、磁力計システムにより取得される磁気バックグラウンドノイズを引き起こすことがある。この「心弾動ノイズ」または「ベッドノイズ」は、ＭＣＧ信号から有用な医療情報を取得することが困難に、または不可能にさえなるような程度に、ＭＣＧ信号を破壊することがある。

出願人はさらに、そのようなノイズが決定論的であるだけでなく、代わりに「過渡ノイズ」の形式でもあり（すなわち、心拍と支持構造体（例えば、ベッド）の結合による初期パルスと、それに続くシステムの振動による減衰振動を含む）、心臓からの信号の周波数範囲と重複する周波数範囲に現れることを認識した。この過渡ノイズは、したがって、除去するのが困難である。

一方、例えば、磁気シールド、および／または電気的絶縁、および／または木製ベッドのような非磁気支持構造体を使用して、そのようなノイズを避けることは常に可能で（または好ましく）ない可能性がある。例えば、電気的絶縁（非導電）の、および／または非磁気のベッドは、病院、救急車、または手術のような医療環境において存在しないことがある。または、例えば、医療的緊急事態などにおいて、そのようなベッドに患者を移動することが望ましくないことがある。そのため、出願人は、磁気シールドおよび／または電気的絶縁（非導電）および／または非磁気支持構造体を使用してノイズを回避しようと試みる従来のアプローチが医療環境において実現困難であることを認識した。

したがって、本発明は、第一に、新しいタイプの「心弾動ノイズ」の識別にあり、第二に、そのようなノイズが本発明のフィルタを使用して信号からうまく除去できるという認識にある。したがって、これは、例えば、被験者が医療環境においてスチールフレームベッドに寝かされている場合など、導電性および／または磁場を有する構造体に被験者が寝かされていた場合でさえ、磁気シールドおよび／または電気的絶縁（非導電）および／または非磁気支持構造体を使用することなく、「通常の」医療環境においてＭＣＧ信号から有用な医療情報を取得することを容易にする。

したがって、本発明は、医療用の改良された磁力計システムを提供することが理解されるであろう。

本発明の磁力計システムは、磁気シールドを必要とせず、通常の病院、救急車、または手術、または他の環境において使用することができる。したがって、特に好ましい実施の形態において、本発明の方法は、磁力計システムを使用して非磁気シールド環境において（および磁気シールドを使用せずに）、被験者の心臓（または他の身体領域）の磁場を検出する工程を含む。それに応じて、本発明の磁力計システムは、磁気シールドを含まない（含む以外である）。

本明細書で使用されるように、「磁気シールド環境」は磁力計がシールドルームまたは筐体に配置される構成を含むことを意図することに留意されたい。そのような構成において、測定される被験者および磁力計の両方は、同一のシールドルームまたは筐体に含まれる。対照的に、本明細書で使用されるように、磁力計は、測定される被験者または測定する磁力計を保護するために使用される外部装置が使用されない、「非磁気シールド環境」にあるとみなされてもよい。

上述したように、本発明の磁力計システムの特定の利点は、被験者が導電性、例えば、スチールフレームなどの金属、鉄、および／または磁気材料、を含む椅子または（病院の）ベッドなどの構造体により支持される（または、構造体上にいる）場合、被験者の身体の領域の磁場を検出するために使用することができることである。

したがって、特に好ましい実施の形態において、本発明の方法は、例えば、被験者が、導電性、例えば、金属、鉄、および／または磁気材料から形成されたフレームを有する（病院の）ベッド、または椅子上にいる場合など、例えば、被験者が、導電性、例えば、金属、鉄、および／または磁気材料を含む構造体に支持されている場合に、磁力計システムを使用して、被験者の心臓（または他の身体の領域）の磁場を検出する工程を含む。それに応じて、本発明の磁力計システムは、好ましくは、導電性、例えば、金属、鉄、および／または磁気材料を含む、被験者の身体を支持する支持構造体を含む。

本発明の磁力計システムは、被験者（人間（または動物）の身体）により生成される所望の磁場を検出するシステムまたはプローブとして使用することができる。本発明の磁力計システムは、好ましくは、膀胱、腹部、胸部または心臓、頭部または脳、筋肉、子宮または１つまたは複数の胎児などの被験者の身体の領域の（または、により生成される）時変磁場を検出（および分析）するのに使用される。したがって、本発明の磁力計システムは、膀胱、妊娠、筋肉活動、脳、または心臓に関連する磁場を検出するのに使用することができる、または好ましくは使用する。好ましい実施の形態において、磁力計システムは、心磁図、脳磁図、膀胱状態（例えば、過活動膀胱）の検出、胎児異常の分析および検出、および早期陣痛の検出および分析のうち、１つ以上の目的で使用される（および構成される）。

特に好ましい実施の形態において、磁力計システムは、心臓磁力計として使用され、被験者の心臓の磁場を検出および分析するために使用される。

したがって、本発明の他の態様によると、
１つまたは複数の検出器を使用して、被験者の心臓の時変磁場を検出する工程と、
１つまたは複数のフィルタを使用して、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の信号における心弾動ノイズを減衰するよう構成される工程と、
フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して、被験者の心臓により生成される磁場を分析する工程と、を含む、
被験者の心臓の磁場を分析する方法が提供される。

本発明の他の態様によると、
被験者の心臓の磁場を分析する心臓磁力計システムであって、
被験者の心臓の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成される１つまたは複数のフィルタであって、１つまたは複数の信号における心弾動ノイズを減衰するよう構成される１つまたは複数のフィルタ、を備え、
磁力計システムは、被験者の心臓により生成された磁場を分析するために使用するためのフィルタリングされた１つまたは複数の信号を提供するよう構成される、
心臓磁力計システムが提供される。

当業者には理解されるように、本発明のこれらの態様は、必要に応じて、本明細書に記載された発明の好ましいおよび任意の特徴の１つ以上を含むことができる、および好ましくは含む。

本発明の１つまたは複数の検出器は、任意の適切なおよび所望の方法で被験者の身体の領域の時変磁場を検出するよう構成されてもよい。

本発明の磁力計システムは単一の検出器を含むことができる。この場合、問題の被験者の身体の領域の適切な（単一の）サンプリング位置から測定値を取得するために、被験者（例えば、被験者の胸部または被験者の身体の他の領域）の上に適切に配置されてもよい。あるいは、検出器は、使用中に複数の異なるサンプリング位置からの測定値を取得するために、被験者（例えば、被験者の胸部）の上で動かされてもよい。

しかし、好ましい一実施の形態において、磁力計システムは複数の検出器、例えば、少なくとも７、例えば、７〜５００（またはそれより多い）、好ましくは少なくとも１６、例えば１６〜５００（またはそれより多い）検出器を含む。

磁力計システムが複数の検出器を含む場合、検出器のいくつかまたはすべては、２次元または３次元の配列に配置することができる。例えば、好ましくは少なくとも７、好ましくは少なくとも１６の検出器が２次元または３次元の配列に配置される。この場合、その、またはそれぞれの検出器の配列は、好ましくは、被験者（例えば、被験者の胸部または被験者の身体の他の領域）の上に適切に配置される場合、検出器の配列が被験者の上の配列をさらに移動する必要なく、適切な一連のサンプリング位置から測定値を取得することができるよう構成される。

その、またはそれぞれの配列は、任意の所望の構成、例えば、規則的なまたは不規則な配列、六角形、長方形、または円形の配列（例えば、同心円）等を有していてもよい。

その、またはそれぞれの配列における検出器の数および／または構成は、好ましくは、問題の被験者の身体の領域に対する、適切な数のサンプリング位置および／また適切な範囲を提供するよう選択される。

好ましい実施の形態において、検出器の配列は、胴体または心臓といった、生体磁気学の関心の領域をカバーするよう構成される。そのような好ましい一実施の形態において、磁力計が被験者の心臓の磁場を検出および分析する心臓磁力計として使用される場合、その、またはそれぞれの配列は、少なくとも７、例えば７〜５００（またはそれ以上）、好ましくは少なくとも１６、例えば１６〜５００（またはそれ以上）の検出器の六角配列を含む。

例えば、高解像度で被験者の心臓の時変磁場を測定することが望ましい場合、および／または、特に脳のような心臓以外の被験者の身体の領域の時変磁場を測定することが望ましい場合、検出器の数を増やすことができる。様々な好ましい実施の形態によると、その、またはそれぞれの配列は、７、１９、３７、６１、９１、１２７、１６９、２１７、２７１、３３１、３９７、（またはそれ以上）の検出器の六角配列を含んでもよい。

磁力計システムは、単一層の検出器を備えていてもよい。または、例えば、好ましくは２〜１０（またはそれ以上の層）、すなわち、上下に層を有する複数の層の、１つまたは複数の検出器を備える。

そのような一実施の形態において、それぞれの検出器の層は、単一の検出器を含む。この場合も、磁力計は適切に被験者の上（例えば、被験者の胸部または被験者の身体の他の領域）に配置され、問題の被験者の身体の領域に対して、適切な（単一の）サンプリング位置から測定値を取得してもよい。あるいは、磁力計は、被験者の上（例えば、被験者の胸部）で動かされ、使用中の複数の異なるサンプリング位置から測定値を取得してもよい。しかし、好ましい実施の形態において、１つ以上またはすべての検出器の層は、例えば、二次元配列に配置される複数の検出器を含む。好ましくは、１つ以上またはそれぞれの配列は、二次元配列の配置について上述したように配置される。

これらの実施の形態において、必要に応じて、それぞれの検出器の層の１つ以上のまたはそれぞれの検出器は、１つ以上またはすべての他の層の１つ以上またはそれぞれの検出器と一列に、または他の方法で（例えば、位置合わせされずに）整列されてもよい。

磁力計システムが複数の検出器を含む場合、いくつかのまたはすべての検出器は、例えば並列におよび／または直列に接続されてもよい。複数の検出器を直列に接続することは、所与の磁場の強度に対して誘導電圧を増加させる効果がある。複数の検出器を並列に接続することは、検出器において熱雑音（ジョンソンノイズ）を低減する効果がある。好ましくは、直列接続および並列接続の組み合わせを使用して、検出器の電圧性能と雑音特性とのバランスを最適化する。

一実施の形態において、磁力計の１つ以上または複数の検出器は、グラジオメータ構成に配置される。すなわち、２つの検出器が同軸上に（それぞれのコイルの巻き線が配置される平面に対して直行する方向に）整列される。および、例えば、空間中の磁場の変化の基準を提供するために、それぞれのコイルからの信号が加算される。

磁力計システムのそれぞれの検出器は、時変磁場を検出するのに適する任意の検出器を含んでもよい。

それぞれの検出器は、好ましくは、心臓の関連する磁気信号（の大部分）の周波数帯域である、少なくとも０．１Ｈｚと１ｋＨｚとの間の磁気信号を感知することができるよう構成される。それぞれの検出器は、この範囲外の磁気信号を感知できるよう構成されていてもよい。それぞれの検出器は、好ましくは、１０ｆＴ〜１００ｐＴの範囲の磁場を感知できる。

好ましい実施の形態において、磁力計システムのそれぞれの検出器は、誘導コイルを含む。したがって、１つまたは複数の誘導コイル（すなわち、両端で増幅器に接続されるコイル）は、好ましくは、被験者（例えば、被験者の心臓）の磁場を検出するのに使用される。この場合、それぞれのコイルは必要に応じて構成される。

それぞれのコイルは、好ましくは、１０ｃｍ未満、好ましくは、７ｃｍ未満、好ましくは、４ｃｍと７ｃｍとの間の最大外径を有する。コイルの外径を１０ｃｍ以下に制限することにより、医療用磁気測定（および、特に心磁図）に適切な空間分解能を達成する外形寸法を有するコイルが提供される。特に、これにより、１６から５０（またはそれ以上）のサンプリング位置（検出チャネル）を使用して画像を生成する医学的に適用可能な診断が容易になる。（上述したように、また当業者には理解されるように、それぞれのサンプリング位置に対するデータは、例えば、コイルの配列を使用することにより、または胸部の周りを移動させてデータを収集する１つの（または複数の）コイルを使用することにより収集することができる。）好ましい実施の形態において、直径約７ｃｍのコイルが使用される。

それぞれのコイルは、空芯コイル等の、非磁気活性コア（すなわち、コイル線は非磁気活性コアに巻き付けられていてもよい）を有していてもよい。追加的に、または代替的に、１つ以上またはそれぞれのコイルは、フェライトまたは他の磁気材料のような、磁気活性コアを含んでいてもよい。

好ましい一実施の形態において、それぞれのコイルは、出願人の以前の出願である国際公開第２０１４／００６３８７号に記載された構成に相当する。そのようなコイルは、携帯可能で、比較的安価で、室温で使用可能で、電磁シールドを必要としない医療用磁力計を提供するのに使用することができる。さらに、そのようなコイルは、医学的に有用な、十分な感度、精度、および解像度を提供することができる。

しかし、それぞれのコイルは国際公開第２０１４／００６３８７号に従って最適化されたコイルを含む必要はなく、任意の適切な、かつ所望の構成を有していてもよい。

その、またはそれぞれの検出器から出力される１つまたは複数の信号は、被験者の身体の領域の時変磁場に起因して、検出器により（ノイズとともに）生成される周期（または擬似周期）信号を含む可能性がある（または好ましくは含む）。

被験者の身体の領域の時変磁場に起因する、その、またはそれぞれの検出器により生成される周期（または擬似周期）信号は、１つまたは複数の（異なる）信号特徴、すなわち、（対象となる場合とならない場合がある）信号の１つまたは複数の（異なる）属性または部分を含む。例えば、被験者の心臓の時変磁場に起因して生成された信号の場合、その信号は、Ｐ波、ＱＲＳ波、および／またはＴ波（に相当する信号特徴）を含んでもよいが、他の信号特徴を含んでもよい。

好ましい実施の形態において、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号は、例えば、１つまたは複数のデジタイザを使用してデジタル化される。

その、またはそれぞれのデジタイザは、例えば、さらなる処理または平均化等のために、１つまたは複数の検出器から受信したアナログ信号をデジタル信号にデジタル化（変換）するよう作動する任意の適切なデジタイザを含んでもよい。デジタイザは、磁場により１つまたは複数の検出器（コイル）において生成された電圧または電流をデジタル信号に変換するべきである（および好ましくは変換する）。

好ましい実施の形態において、その、またはそれぞれのデジタイザは、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。

好ましい実施の形態において、磁力計システムは、それぞれの検出器（それぞれのコイル）に接続され、検出器からの信号をデジタル化するよう構成されるデジタイザを含む。システムが複数の検出器を含む場合、それぞれの検出器は、それ自身の、個別の、および分離されたデジタイザを有してもよい（すなわち、検出器と同じ数のデジタイザが存在してもよい）。または、いくつかのまたはすべての検出器は１つのデジタイザを共有してもよい。

それぞれのデジタイザは、それぞれ個別の検出器に直接接続されてもよい。または、より好ましくは、それぞれのデジタイザは、増幅器を介してそれぞれの個別の検出器に接続されてもよい。したがって、好ましい実施の形態において、磁力計システムは、好ましくは、１つ以上またはそれぞれの検出器、例えばそれぞれのコイルの端部、に接続されたマイクロフォン増幅器（低インピーダンス増幅器）の形式で、１つ以上の検出増幅器を含む。それぞれの検出増幅器は、好ましくは、１つのデジタイザまたは複数のデジタイザに接続される。

それぞれの増幅器は、任意の適切な、所望の増幅レベルを有するように構成されてもよい。それぞれの増幅器は、例えば、それぞれの増幅器から受信した（ノイズを含む）信号を、約１０００倍（６０ｄＢ）以上に増幅してもよい。

好ましい実施の形態において、磁力計システムは、検出器（例えば、コイル）と（検出器（コイル）に接続された）増幅器とがセンサヘッドまたはプローブにともに配置されるよう構成される。センサヘッドまたはプローブは、磁力計システムの残りの構成要素にワイヤで接続され、使用中の磁力計システムの残りの部分からセンサヘッド（プローブ）を離すことができる。

したがって、好ましい実施の形態において、フィルタリングされる１つまたは複数の信号は、１つまたは複数の検出器からのデジタル化された１つまたは複数の信号、すなわち、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数のデジタル化信号、を含む。

好ましい実施の形態において、１つまたは複数の検出器からの（好ましくはデジタル化された）１つまたは複数の信号は、例えば、平均回路および／またはソフトウェアを使用して、複数の期間にわたって平均化される。

デジタル化された１つまたは複数の信号は、必要に応じて、複数の期間にわたって平均化されてもよい。平均回路および／またはソフトウェアは、複数の期間にわたってデジタル化された１つまたは複数の信号を平均化するための、任意の適切なおよび所望の回路および／またはソフトウェアを含んでいてもよい。

好ましい実施の形態において、トリガが提供され、信号のゲーティング（ウィンドウイング）に使用される（すなわち、周期（または擬似周期）信号を識別し、複数の繰り返し周期に分割する）。トリガは、被験者の身体の領域の時変磁場と同期されるべきであり、および好ましくは同期される。例えば、磁力計が被験者の心臓の磁場を分析するのに使用される場合、信号は、好ましくは多数の心拍数にわたって平均化され、被験者からのＥＣＧまたはパルスオキシメータのトリガは信号取得プロセスに対する検出トリガとして使用されてもよい。

したがって、好ましい実施の形態において、トリガは、周期（または擬似周期）信号のそれぞれの繰り返し周期を識別するのに使用され、信号は、複数の識別された周期にわたって平均化される。

もちろん、他の構成も可能である。例えば、（周期または擬似周期）信号のそれぞれの繰り返し周期は、トリガを使用することなく識別されてもよい。そして、信号は複数の識別された周期にわたって平均化されてもよい。

本発明において、１つまたは複数の検出器からの（好ましくはデジタル化された）１つまたは複数の信号は、１つまたは複数のフィルタを使用してフィルタリングされる。１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の信号における心弾動ノイズを減衰（例えば、除去）するよう構成されるが、それ以外の任意の適切な方法で構成されてもよい。

信号平均化の前にフィルタリングを実行することもできる。したがって、一実施の形態において、フィルタリングされた１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号は、（直接）１つまたは複数の検出器からの（または（直接）デジタイザからの）（平均化されていない）１つまたは複数の信号を含む。しかし、好ましい実施の形態において、フィルタリングは信号平均化の後に実行される。したがって、好ましい実施の形態において、フィルタリングされた１つまたは複数の信号は平均化された１つまたは複数の信号を含む。

１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数のフィルタリングされた信号を生成するために、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成されるべきである（および好ましくは構成される）。

一実施の形態において、１つまたは複数の信号の減衰された部分は破棄される（すなわち、使用されない）。したがって、一実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、心弾動ノイズを除去（および破棄）するために、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成される。

しかし、１つまたは複数の信号の心弾動（減衰（除去））部分を保持し、例えば、診断インジケータとして、いくつかの他の目的のために使用することができる。したがって、一実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、フィルタリングされた１つまたは複数の信号と、１つまたは複数の他の（例えば、心弾動ノイズ）信号との両方を生成するために（例えば、分離するために）、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成される。

動作モードにおいて、１つまたは複数の信号の心弾道部分だけを保持（および使用）することができる。

１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の信号における心弾動ノイズを減衰するよう、すなわち、フィルタリングされた１つまたは複数の信号を生成するよう構成される。

これに関して「心弾動ノイズ」は、検出器により検出された、導電性、例えば、金属、鉄、および／または磁気材料を含み、被験者の身体を支持する支持構造体の動き（振動）により引き起こされる磁気ノイズを含む。その動きは、問題の被験者の身体の領域の動き（例えば、被験者の心拍）に相関（同期）する（例えば、引き起こされる）。特に、「心弾動ノイズ」は、検出器により検出された、支持構造体の動き（振動）により引き起こされる磁気ノイズのことを言う。その動きは、血管系への血液の心駆出を受けた身体の反動力に相関（同期）する（例えば、引き起こされる）。

出願人はさらに、他のタイプの生体由来の磁気ノイズ、すなわち、（導電性、例えば、金属、鉄、および／または磁気材料を含む）支持構造体（例えば、ベッド）の動き（振動）により引き起こされるノイズが存在し、本発明の１つまたは複数のフィルタを使用して減衰させることができることを認識した。その動きは、問題の被験者の身体の領域の動きに相関（同期）する（例えば、引き起こされる）。

例えば、心弾動ノイズが血管系への血液の心駆出を受けた身体の反動力に由来する場合があるが、「心電図（ｓｅｉｓｍｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ）ノイズ」は、心拍を受けた胸壁の局所振動に由来する場合がある。

他の同時生体由来ノイズ源は、例えば、呼吸（例えば、問題の被験者の領域が含む、胸部、または肺を含む場合）を含む。

加えて、例えば、会話、動揺等による支持構造体上での被験者の身体の位置の変化は、支持構造体の動き（振動）を引き起こすことがあり、今度は、１つまたは複数の信号において磁気ノイズを生成することがある。そのようなノイズは、例えば、問題の被験者の身体の領域が１つまたは複数の筋肉を含む場合、問題の被験者の身体の領域の動きに同期することがある。

これらの生体由来の同期ノイズ源は、例えば、付近の振動（例えば、リフトシャフトの振動、大きな物体の落下または移動等）などの他のノイズ源と対比される。これらの他のノイズ源は、１つまたは複数の信号における磁気ノイズ（そのノイズは同期生体由来ノイズと類似しているように見えることがある）を生成することがある支持構造体の動き（振動）を引き起こすことがあるが、一般的にそのようなノイズは、問題の被験者の身体の領域の動き（例えば、心拍）に同期せず、したがって、（十分長い期間にわたって）平均化を使用して減らすことができる。（しかし、本発明の１つまたは複数のフィルタは、いくつかのまたはすべての非同期ノイズもまた、すなわち、上述の同期生体由来ノイズに加えて、除去することがあることに留意されたい。）

したがって、本発明の別の態様によると、
１つまたは複数の検出器を使用して被験者の身体の時変磁場を検出する工程と、
１つまたは複数のフィルタを使用して１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、１つまたは複数のフィルタは、被験者の身体の領域の動きに同期する１つまたは複数の信号におけるノイズを減衰するよう構成される工程と、
フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して、被験者の身体の領域の磁場を分析する工程と、を含む、
磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法が提供される。

本発明の別の態様によると、
被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成された１つまたは複数のフィルタであって、被験者の身体の領域の動きに同期する１つまたは複数の信号におけるノイズを減衰するよう構成される１つまたは複数のフィルタと、を備え、
磁力計システムは、被験者の身体の領域により生成される磁場を分析するためにフィルタリングされた１つまたは複数の信号を提供するよう構成される、
医療用の磁力計システムが提供される。

当業者には理解されるように、本発明のこれらの態様は、必要に応じて、本明細書に記載される発明の、任意の１つ、または複数、またはすべての好ましいまたは任意の特徴を含むことができる、および好ましくは含む。

同期された、例えば心弾動ノイズを減衰することは、同期された、例えば心弾動ノイズの振幅を（例えば、少なくともフィルタリングされた１つまたは複数の信号において）減少させることを含むべきである（および、好ましくは含む）。より好ましくは、同期された、例えば心弾動ノイズを減衰することは、同期された、例えば心弾動ノイズを（完全に）（例えば、少なくともフィルタリングされた１つまたは複数の信号から）除去することを含む。

１つまたは複数のフィルタは、いくつかのまたはすべての「有用な」、必要な部分の信号を減衰させることなく（またはそれほど減衰させずに）、および好ましくは（著しく）ひずませることなく、１つまたは複数の信号における同期された、例えば心弾動ノイズを減衰（例えば、分離または除去）するよう構成されるべきである（および好ましくは構成される）。

この点に関して、被験者の心臓の磁場を分析する従来のアプローチは、心臓由来の信号をできるだけ多く保持することである。上述したように、これは、Ｐ波、ＱＲＳ波、および／またはＴ波を含む。したがって、従来、信号においてできるだけ多くのＰ波、ＱＲＳ波、およびＴ波を保持するよう注意が払われている。また上述したように、出願人は、心弾動ノイズが、従来の「必要な」信号の周波数帯域と重複する周波数帯域に出現することを発見した。

しかし、出願人はさらに、ＱＲＳ複合は、診断情報を提供する点において特に重要であり、Ｔ波はこの点においてそれほど重要でないことを認識した。出願人はまた、心弾動ノイズが、（主に）Ｔ波の周波数帯域と重複する周波数帯域に出現することを認識した。これは、フィルタが「有用な」、必要なＱＲＳ複合を減衰させることなく（またはそれほど減衰させずに）、および好ましくは（著しく）ひずませることなく、１つまたは複数の信号における心弾動ノイズを（Ｔ波とともに）減衰（例えば、分離または除去）するよう構成することができる（および好ましくは構成する）ことを意味する。

したがって、好ましくは、１つまたは複数のフィルタは、少なくともＱＲＳ複合を（好ましくは減衰させる、および／またはひずませることなく）通過させ、同期された、例えば心弾動ノイズを減衰（例えば、分離または除去）するよう、すなわち、フィルタリングされた１つまたは複数の信号を生成するよう構成される。この方法で１つまたは複数の信号をフィルタリングすることにより、医学的に有用なＱＲＳ複合に（著しく）影響を与えることなく、同期された、例えば心弾動ノイズを信号から除去することができる。

この点に関して、出願人は、例えば、ＱＲＳ複合が出現する周波数帯域と比較した場合に、心弾動ベッドノイズが（主に）低周波数要素を含むことを認識した。したがって、フィルタは、好ましくは、少なくともＱＲＳ複合を（好ましくは減衰させることなく、および／またはひずませることなく）通過させ、ＱＲＳ複合が出現する周波数帯域よりも低い周波数を有する信号の一部を減衰（例えば、分離または除去）させるよう構成される。

好ましい実施の形態において、フィルタは特に、好ましくは選択された遮断周波数（閾値）以下の周波数を有する１つまたは複数の信号を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される（すなわち、フィルタは遮断周波数以下の周波数を有する１つまたは複数の信号の要素を減衰するよう構成される）。フィルタは、遮断周波数よりも低いいくつかの周波数のみを減衰（例えば、分離または除去）するよう構成されていてもよい。しかし、より好ましくは、フィルタは遮断周波数より低いすべての周波数を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。

したがって、好ましい実施の形態において、それぞれのフィルタはハイパスフィルタを含む。すなわち、ハイパスフィルタは低域遮断周波数（すなわち、それより下の（ほどんどの）信号が減衰される（が、それより上の（ほとんどの）信号はハイパスフィルタにより通過する）周波数（閾値））を有し、１つまたは複数の信号をフィルタリングすることは、１つまたは複数の信号をハイパスフィルタリングすることを含む。

それに対応して、本発明の別の態様によると、
１つまたは複数の検出器を使用して、被験者の身体の領域の時変磁場を検出する工程と、
１つまたは複数のフィルタを使用して１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、１つまたは複数のフィルタはハイパスフィルタを含む工程と、
フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析する工程と、を含む、
磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法が提供される。

本発明の別の態様によると、
被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成された１つまたは複数のフィルタであって、ハイパスフィルタを含む１つまたは複数のフィルタと、を備え、
磁力計システムは、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するために使用される１つまたは複数の信号をフィルタリングされた１つまたは複数の信号を提供するよう構成される、
医療用磁力計システムが提供される。

当業者には理解されるように、本発明のこれらの態様は、必要に応じて、本明細書に記載される発明の好ましいおよび任意の特徴のいずれか１つ以上またはすべてを含むことができる、および好ましくは含む。

したがって、例えば、上述のように、１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングして、フィルタリングされた１つまたは複数の信号だけを生成するように構成されてもよい（すなわち、減衰された、低周波数の、１つまたは複数の周波数の一部が破棄される場合）。または、上述のように、１つまたは複数のフィルタは、（例えば、１つまたは複数の信号の低周波数部分が保持され、使用される場合）１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングして、フィルタリングされた１つまたは複数の信号と１つ以上の他の（例えば低周波数）信号との両方を生成する（例えば分離する）ように構成されてもよい。

それぞれのハイパスフィルタは、任意の適切な方法で構成されてもよい。特に好ましい実施の形態において、ハイパスフィルタはウィンドウシンクフィルタを含む。ウィンドウシンクフィルタは理想的な「ｂｒｉｃｋ ｗａｌｌ」ハイパスフィルタにとても近いものを提供することができるため、これは特に有益な構成である。

低域遮断周波数は必要に応じて選択されてもよい。しかし、好ましい実施の形態において、フィルタは約８〜１２Ｈｚの間、より好ましくは約９〜１１Ｈｚの間の低域遮断周波数を有する。最も好ましくは、フィルタは、約１０Ｈｚの低域遮断周波数を有するように構成される。

この点に関して、出願人は、特に、Ｔ波が約４〜７Ｈｚの周波数で出現し、ＱＲＳ複合が１０Ｈｚより大きい周波数で出現するのに対して、心弾動ノイズまたは「ベッドノイズ」が１０Ｈｚより小さい周波数帯域に出現することを発見した。したがって、約１０Ｈｚの低域遮断周波数を使用すると、１つまたは複数の信号の医学的に有用な部分に著しく影響を与えることなく、１つまたは複数の信号からの心弾動ノイズの相当な割合を除去することができる。

１つまたは複数のフィルタは、好ましくは、比較的狭いロールオフを有するよう構成される。繰り返すと、これは、フィルタが、理想的な「ｂｒｉｃｋ ｗａｌｌ」フィルタに可能な限り近く機能することを意味する。

この点に関して、出願人は、この方法でフィルタを構成すると、通過帯域および／または阻止帯域リップルを増加させる効果があることを認識した。しかし、同期された、例えば、信号からの心弾動ノイズまたは「ベッドノイズ」を除去することが望ましい場合、本発明において、ロールオフの形状がより重要であることを認識した。これは、心弾動ノイズまたは「ベッドノイズ」が信号の有用なＱＲＳ複合部分の周波数に隣接して現れるためである。

したがって、本発明の別の態様によると、
１つまたは複数の検出器を使用して、被験者の身体の領域の時変磁場を検出する工程と、
１つまたは複数のフィルタを使用して１つまたは複数のフィルタからの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、１つまたは複数のフィルタは、低域遮断周波数よりも低い周波数を有する信号を減衰するよう構成され、低域遮断周波数は約８〜１２Ｈｚの間の周波数である工程と、
フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析する工程と、を含む、
磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法が提供される。

本発明の別の態様によると、
被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成された１つまたは複数のフィルタであって、低域遮断周波数よりも低い周波数を有する信号を減衰するよう構成され、低域遮断周波数は約８〜１２Ｈｚの間の周波数である1つまたは複数のフィルタと、を備え、
磁力計システムは、被験者の身体の領域により生成される磁場を分析するために使用されるフィルタリングされた１つまたは複数の信号を提供するよう構成される、
医療用磁力計システムが提供される。

当業者には理解されるように、本発明のこれらの態様は、必要に応じて、本明細書に記載される発明の好ましいおよび任意の特徴の１つ以上またはすべてを含むことができる、および好ましくは含む。

したがって、例えば、上述のように、１つまたは複数のフィルタは、フィルタリングされた１つまたは複数の信号だけを生成するように１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成されてもよい（すなわち、減衰された、低周波数の、１つまたは複数の周波数の一部が破棄される場合）。または、上述のように、１つまたは複数のフィルタは、（例えば、１つまたは複数の信号の低周波数部分が保持され、使用される場合）１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングして、フィルタリングされた１つまたは複数の信号と１つ以上の他の（例えば低周波数）信号との両方を生成する（例えば分離する）よう構成されてもよい。

特に好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタはさらに、１つまたは複数の信号における他の（高周波数）バックグラウンドノイズを減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。そのため、１つまたは複数の信号における複数のタイプのノイズを減衰するために単一のフィルタが使用されてもよい（および好ましくは使用される）。

これらの実施の形態において、それぞれのフィルタは、少なくともいくつかの「有益な」、必要な、信号の部分を、減衰させることなく（またはそれほど減衰させずに）、および好ましくは（著しく）ひずませることなく、１つまたは複数の信号における他の（高周波数）バックグラウンドノイズを減衰させるよう構成されるべきである（および好ましくは構成される）。したがって、フィルタは、好ましくは、（好ましくは、減衰させるおよび／またはひずませることなく）少なくともＱＲＳ複合を通過させ、他の（高周波数）バックグラウンドノイズを減衰（例えば、分離または除去）させるよう構成される。

この点に関して、出願人は、（例えば、ＱＲＳ複合が現れる周波数帯域と比較した場合）（主に）比較的高周波数要素を有する他の、主電源ノイズのようなバックグラウンドノイズが、１つまたは複数の信号に存在し得ることを認識した。したがって、フィルタは、好ましくは、（好ましくは減衰させるおよび／またはひずませることなく）少なくともＱＲＳ複合を通過させ、ＱＲＳ複合が出現する周波数帯域よりも高い周波数を有する信号の一部を減衰（例えば、分離または除去）させるよう構成される。

好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、特に、好ましくは選択された高域遮断周波数（閾値）よりも高い周波数を有する１つまたは複数の信号を減衰（例えば、分離または除去）させるよう構成される（すなわち、フィルタは、高域遮断周波数よりも高い周波数を有する１つまたは複数の信号の要素を減衰させる）。フィルタは、高域遮断周波数よりも高いいくつかの周波数のみを減衰させるよう構成される。しかしより好ましくは、高域遮断周波数よりも高いすべての周波数を減衰させるよう構成される。

したがって、好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、ローパスフィルタを含む。すなわち、ローパスフィルタは高域遮断周波数（すなわち、それより上の（ほとんどの）信号が減衰される（が、それより下の（ほとんどの）信号はローパスフィルタにより通過する）周波数（閾値）を有し、１つまたは複数の信号をフィルタリングすることは、１つまたは複数の信号をローパスフィルタリングすることを含む。

ローパスフィルタは任意の適切な方法で構成されてもよい。特に好ましい実施の形態では、ローパスフィルタはウィンドウシンクフィルタを含む。

高域遮断周波数は、必要に応じて選択されてもよい。

この点に関して、出願人は、ＱＲＳ複合が５０Ｈｚ未満の周波数帯域に出現するのに対して、他の（高周波数）バックグラウンドノイズ、特に主電源ノイズのような環境ノイズは５０Ｈｚ以上の周波数帯域に出現することを発見した。したがって、約５０Ｈｚの（および好ましくはこれより低い）高域遮断周波数を使用すると、１つまたは複数の信号の医学的に有用な部分に著しく影響を与えることなく、１つまたは複数の信号からの他の（高周波数）バックグラウンドノイズの相当な割合を除去することができる。

したがって、好ましい実施の形態において、フィルタは、５０Ｈｚ以下の、好ましくは、約４５〜５０Ｈｚの間の、より好ましくは、約４５〜４８Ｈｚの間の高域遮断周波数を有する。

例えば、約６０Ｈｚの他の周波数帯域に主電源ノイズが出現する場合、フィルタは、その周波数以下の高域遮断周波数を有するように構成されてもよい。したがって、好ましい実施の形態において、フィルタは、約６０Ｈｚ以下の、好ましくは約５５〜６０Ｈｚの間の、より好ましくは、約５５〜５８Ｈｚの間の高域遮断周波数を有する。

したがって、特に好ましい実施の形態において、「有益な」、必要な、信号の部分、すなわちＱＲＳ複合を、好ましくは減衰させることなく（またはそれほど減衰させずに）、および好ましくは（著しく）ひずませることなく、フィルタは、１つまたは複数の信号における、同期された、例えば心弾動ノイズ、および他の（高周波）バックグラウンドノイズを減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。

好ましい実施の形態において、フィルタは、（好ましくは、減衰させるおよび／またはひずませることなく）少なくともＱＲＳ複合を通過させ、ＱＲＳ複合が出現する周波数帯域外の周波数を有する信号の部分を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。

好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、特定の、好ましくは選択された、低域遮断周波数（閾値）以下の周波数を有する１つまたは複数の信号を減衰（例えば、分離または除去）し、特定の、好ましくは選択された、高域遮断周波数（閾値）を有する１つまたは複数の信号を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。したがって、１つまたは複数のフィルタは、好ましくは特定の、好ましくは選択された周波数帯域外の周波数を有する１つまたは複数の信号を減衰させるよう構成される。

フィルタは、高域遮断周波数よりも高いいくつかの周波数のみ、および低域遮断周波数よりも低いいくつかの周波数のみを減衰（例えば、分離または除去）するよう構成されてもよい。しかし、より好ましくは、フィルタは、高域遮断周波数よりも高いすべての周波数および低域遮断周波数よりも低いすべての周波数を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。

したがって、好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、バンドパスフィルタを有する。すなわち、バンドパスフィルタは低域遮断周波数（閾値）および高域遮断周波数（閾値）を有する。１つまたは複数の信号をフィルタリングすることは、すなわち、フィルタリングされた１つまたは複数の信号を生成するように、１つまたは複数の信号をバンドパスフィルタリングすることを含む。

それに対応して、本発明の別の態様によると、
１つまたは複数の検出器を使用して、被験者の身体の領域の時変磁場を検出する工程と、
１つまたは複数のフィルタを使用して１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、１つまたは複数のフィルタはバンドパスフィルタを含む工程と、
フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析する工程と、を含む、
磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法が提供される。

本発明の別の態様によると、
被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成された１つまたは複数のフィルタであって、バンドパスフィルタを含む１つまたは複数のフィルタと、を備え、
磁力計システムは被験者の身体の領域により生成される磁場を分析するために使用するフィルタリングされた１つまたは複数の信号を生成するよう構成される、
医療用磁力計システムが提供される。

当業者には理解されるように、本発明のこれらの態様は、必要に応じて、本明細書に記載される発明の、好ましいおよび任意の特徴の１つ以上またはすべてを含むことができる、および好ましくは含む。

それぞれのバンドパスフィルタは任意の適切な方法で構成されてもよい。特に好ましい実施の形態において、バンドパスフィルタは２つのウィンドウシンクフィルタの組み合わせ（すなわち、違い）を含む。

１つまたは複数のウィンドウシンクフィルタは、特定の、好ましくは選択された、窓関数を有するよう構成されるべきである（および好ましくは構成される）。１つまたは複数の窓関数を有するフィルタは、必要に応じて選択されてもよい。適切な窓関数は、例えば、ハミング窓、ブラックマン窓、バーレット窓、ハニング窓等を含む。

特に好ましい実施の形態において、それぞれのウィンドウシンクフィルタはブラックマン窓を使用する。出願人は、ブラックマン窓が、本発明の好ましい実施の形態において使用されるのに特に適切であることを発見した。ブラックマン窓は、他のタイプの窓関数（例えば、ハミング窓）と比較してロールオフが遅いが、改善された阻止帯域減衰、および小さい通過帯域リップルを有する。

同様に、それぞれのウィンドウシンクフィルタは、特定の、好ましくは選択された、フィルタカーネル長Ｍを有するべきである（および好ましくは有する）。周波数領域では、フィルタカーネルの長さＭはフィルタの遷移帯域幅ＢＷを決定する。式（１）の近似を通して表現される（Ｍの値に依存する）計算時間とフィルタのシャープネス（ＢＷの値）との間にはトレードオフが存在する。

そのため、フィルタがシャープ化されるほど（遷移帯域幅ＢＷが小さくなるほど）、時間領域で畳み込みを実行するのに要する時間が長くなる。

フィルタは、好ましくは、比較的狭いロールオフを有するように構成される。繰り返すと、これは、フィルタが理想的な「ｂｒｉｃｋ ｗａｌｌ」フィルタに可能な限り近く機能することを意味する。

特に好ましい実施の形態において、フィルタカーネルの長さＭは１秒、すなわち、平均化された信号に等しくなるように設定される（したがって、サンプリングレートに等しくなる）。これは、遷移帯域幅ＢＷを最小化する。

バンドパスフィルタの通過帯域は、必要に応じて選択されてもよい。しかし、好ましい実施の形態において、通過帯域は、約８〜１２Ｈｚの間の低域遮断周波数、および約４５〜５０Ｈｚ、より好ましくは、約４５〜４８Ｈｚの高域遮断周波数を有する。高域遮断周波数が、例えば、上述したように、約５５〜６０Ｈｚの間、より好ましくは約５５〜５８Ｈｚの間であってもよい。最も好ましくは、フィルタは約１０〜５０Ｈｚの通過帯域を有するように構成される。

出願人は、この構成が、救急部門などの特にノイズの多い環境において、信号を検査し、「有用な」ＭＣＧ特性を確実に抽出するのに、実用的かつ効率的な方法を提供することを発見した。しかし、他の構成も可能である。

したがって、本発明の別の態様によると、
１つまたは複数の検出器を使用して被験者の身体の領域の時変磁場を検出する工程と、
１つまたは複数のフィルタを使用して１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、１つまたは複数のフィルタは、約８〜１２Ｈｚの間の低域遮断周波数よりも低い周波数を有する信号を減衰し、約４５〜６０Ｈｚの間の高域遮断周波数よりも高い周波数を有する信号を減衰するよう構成される工程と、
フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して、被験者の身体の領域により生成される磁場を分析する工程と、を含む、
磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法が提供される。

本発明の別の態様によると、
被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成された１つまたは複数のフィルタであって、約８〜１２Ｈｚの間の低域遮断周波数よりも低い周波数を有する信号を減衰し、約４５〜６０Ｈｚの間の高域遮断周波数よりも高い周波数を有する信号を減衰するよう構成される１つまたは複数のフィルタと、を備え、
磁力計システムは、被験者の身体の領域により生成される磁場を分析するために使用するフィルタリングされた１つまたは複数の信号を生成するよう構成される、
医療用磁力計システムが提供される。

当業者には理解されるように、本発明のこれらの態様は、必要に応じて、本明細書に記載される発明の好ましいおよび任意の特徴の１つ以上またはすべてを含むことができる、および好ましくは含む。

したがって、例えば、上述のように、１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングして、フィルタリングされた１つまたは複数の信号だけを生成するよう構成されてもよい（すなわち、１つまたは複数の信号の減衰された部分は破棄される場合）。または、上述のように、１つまたは複数のフィルタは、（例えば、１つまたは複数の信号の低周波数部分が保持され使用される場合、１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングして、）フィルタリングされた１つまたは複数の信号と、１つ以上の他の（例えば、低域および／または高域周波数）信号との両方を生成するよう構成されてもよい。

本発明においては、フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して、被験者の身体の領域により生成される磁場を分析する。これは、任意の適切な方法で実行されてもよい。

心拍の波形、および／または、個別の心拍の間のおよび／または単一の心拍における特定の特徴の間の時間間隔といった情報、および／または心拍の形状は、フィルタリングされた１つまたは複数の信号から取得されてもよい。

好ましい一実施の形態において、フィルタリングされた１つまたは複数の信号は、適切な信号処理の対象とされる。信号処理は、例えば、磁場、またはその他の擬似色画像の生成である。

したがって、好ましい実施の形態において、フィルタリングされた１つまたは複数の信号は、時変磁場を示す出力を提供するために使用される。これは、好ましくは、時変磁場を示すディスプレイ、例えば、ディスプレイ上で時変磁場を示す画像を表示すること、を提供することを含む。より好ましくは、フィルタリングされた１つまたは複数の信号は、擬似色画像または時変磁場を示す画像を提供するために使用される。そして、擬似色画像または画像は、ディスプレイに表示される。

好ましい実施の形態において、適切な測定により、心臓（または問題の他の身体領域）の適切な磁気スキャン画像を生成することができる。その画像は、例えば、診断用の参照画像と比較することができる。本発明は、心臓の磁場を画像化するための既知のおよび適切な手順を実行するために使用することができる。

好ましくは複数（例えば、上述のように７〜５００（またはそれ以上））のサンプリング位置（検出チャネル）が所望のスキャン画像を生成するために検出される。

したがって、本発明は、被験者の心臓（または他の身体領域）により生成される磁場の分析、および好ましくは画像化のための本発明の磁力計システムの使用に及ぶ。そして、被験者の心臓（または他の身体領域）により生成される磁場を分析、および好ましくは画像化するための本発明の方法またはシステムの使用を含む、被験者の心臓（または他の身体領域）により生成される磁場の分析、および好ましくは画像化の方法に及ぶ。分析、および好ましくは生成された情報および／または画像は、好ましくは心臓の異常などの医学的状態の診断（を診断するため）に使用される。

したがって、本発明の別の態様によると、
１つまたは複数の検出器を使用して被験者の身体の領域の時変磁場を検出する工程と、
１つまたは複数のフィルタを使用して１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の信号における、同期された、例えば、心弾動ノイズを減衰するよう構成される工程と、
フィルタリングされた１つまたは複数の信号を使用して、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析する工程と、
被験者の身体の領域により生成された磁場の分析を使用して、医学的状態を診断する工程と、を含む、
医学的状態を診断する方法が提供される。

本発明のこの態様によると、１つまたは複数の検出器からの信号（の問題の特徴）は、好ましくは、被験者の身体の領域により生成された磁場を表す画像を生成するために使用される。また、その方法は、取得された画像を医学的状態を診断するための１つまたは複数の参照画像と比較することを含む。上述のように、医学的状態は、好ましくは、心臓の異常、膀胱状態、早期陣痛、胎児の異常、または頭部または脳の異常のうちの１つである。

当業者には理解されるように、本明細書に記載される発明のすべての態様および実施の形態は、必要に応じて、本発明の好ましいおよび任意の特徴の１つ以上またはすべてを含むことができる、および好ましくは含む。

本発明による方法は、少なくとも部分的に、ソフトウェア、例えばコンピュータプログラムを使用して実施されてもよい。したがって、さらなる態様から見ると、本発明は、データ処理手段にインストールされる場合に、本明細書に記載される方法を実行するよう特に適合されたコンピュータソフトウェア、プログラム要素がデータ処理手段で実行される場合に、本明細書に記載される方法を実行するためのコンピュータソフトウェアコード部分を含むコンピュータプログラム要素、および、プログラムがデータ処理システムで実行される場合に、本明細書に記載される方法のすべてのステップを実行するよう適合されたコード手段を含むコンピュータプログラムを提供することがわかるであろう。データ処理システムは、マイクロプロセッサ、プログラマブルＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等であってもよい。

本発明はまた、データ処理手段を含む磁力計システムを動作させるために使用される場合、データ処理手段と連動してシステムに本発明の方法のステップを実行させるソフトウェアを含むコンピュータソフトウェアキャリアに及ぶ。そのようなコンピュータソフトウェアキャリアは、ＲＯＭチップ、ＣＤ ＲＯＭ、またはディスクのような物理記憶媒体であってもよく、または、有線の電子信号、光信号、または衛星などへの無線信号などの信号であってもよい。

本発明の方法のすべてのステップが、コンピュータソフトウェアにより実行される必要はなく、したがって、さらに広い態様から、本発明は、コンピュータソフトウェアおよび本明細書に記載された方法のステップの少なくとも１つを実行するためのコンピュータソフトウェアキャリアにインストールされたそのようなソフトウェアを提供することをさらに理解されたい。

したがって、本発明は、コンピュータシステムとともに使用するためのコンピュータプログラム製品として適切に実施することができる。そのような実装は、例えば、ディスケット（登録商標）、ＣＤ ＲＯＭ、ＲＯＭ、またはハードディスク等の非一時的なコンピュータ可読媒体のような、有形媒体に固定された一連のコンピュータ可読命令を含んでいてもよい。また、光またはアナログ通信回線を含むがそれに限定されない有形媒体、またはマイクロ波、赤外線、または他の伝送技術を含むがそれに限定されない無線技術を無形に使用した、モデムまたは他のインタフェース装置を介してコンピュータシステムへ伝送可能な、一連のコンピュータ可読命令を含んでもよい。一連のコンピュータ可読命令は本明細書に前述されたすべてのまたは一部の機能を実施することができる。

当業者は、そのようなコンピュータ可読命令が多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムで使用するためのいくつかのプログラミング言語で書くことができることを理解するであろう。さらに、そのような命令は、半導体、磁気または光を含むがこれらに限定されない、現在または将来の任意のメモリ技術を使用して保存されてもよい。または、光、赤外線、またはマイクロ波を含むがこれらに限定されない、現在または将来の任意の通信技術を使用して伝送されてもよい。コンピュータプログラム製品は、リムーバブルメディア、例えば、市販ソフトウェア、コンピュータシステム、例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスクに予めロードされたもの、または、サーバまたは電子掲示板からネットワーク、例えばインターネットまたはワールドワイドウェブを介して配布されたもの、として、印刷文書または電子文書とともに配布できると考えられる。

本発明のいくつかの望ましい実施の形態は、単なる例として、添付の図面を参照して説明される。

被験者の心臓の磁場を検出するための本発明の実施の形態の使用を概略的に示す図である。 被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。 被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。 被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。 被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態によるコイル配置を概略的に示す図である。図６Ｂは、本発明の実施の形態による他のコイル配置を概略的に示す図である。 典型的な健康な心電図トレースを示す図である。 被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の形態のさらなる例示的な構成を示す図である。 図９Ａは、木製ベッド上のシールドされていない環境において３７チャネルの磁力計装置によりキャプチャされた健康な被験者の平均ＭＣＧデータサイクルを示す図である。図９Ｂは、鉄（磁性）材料を含むベッド上のシールドされていない環境において３７チャネルの磁力計装置によりキャプチャされた健康な被験者の平均ＭＣＧデータサイクルを示す図である。 図１０Ａは、被験者のいないシールドされていない環境において３７チャネルの磁力計装置によりキャプチャされたＭＣＧデータのログピリオドグラムを示す図である。図１０Ｂは、木製ベッド上のシールドされていない環境において３７チャネルの磁力計装置によりキャプチャされた健康な被験者のＭＣＧデータのログピリオドグラムを示す図である。図１０Ｃは、鉄（磁性）材料を含むベッドに対する対応するデータを示す図である。 周波数領域における理想的なバンドパスフィルタを示す図である。 図１２Ａは、４５Ｈｚの遮断周波数およびＭ＝２４００を有するウィンドウシンクフィルタカーネルを示す図である。図１２Ｂは、図１２Ａのフィルタの周波数応答を示す図である。 図１３Ａは、８Ｈｚおよび４５Ｈｚの遮断周波数とＭ＝２４００とを有する２つのウィンドウシンクフィルタの間の差から形成されるフィルタカーネルを示す図である。図１３Ｂは、図１３Ａのフィルタの周波数応答を示す図である。 図１４Ａは、シールドされていない部屋で記録された平均的なＭＣＧ信号を示す図である。図１４Ｂは、図１４Ａの信号のフーリエスペクトルを示す図である。図１４Ｃは、８Ｈｚおよび４５Ｈｚの遮断周波数を有するウィンドウシンクフィルタカーネルを示す図である。図１４Ｄは、図１４Ｃのフィルタカーネルの対応する周波数応答を示す図である。図１４Ｅは、図１４Ａの信号に時間領域のフィルタを適用した結果（実線）、および図１４Ａの信号に２Ｈｚおよび４５Ｈｚの遮断周波数を有するフィルタを適用した結果（破線）を示す図である。図１４Ｆは、図１４Ａの信号を周波数領域のフィルタに適用した結果を示す図である。 図１５Ａは、図９Ｂの、鉄（磁性）材料を含むベッド上のシールドされていない環境において３７チャネルの磁力計装置によりキャプチャされた健康な被験者の平均ＭＣＧデータサイクルを再び示す図である。図１５Ｂは、ブラックマン窓と８Ｈｚおよび５６Ｈｚの遮断周波数を有するウィンドウシンクフィルタカーネルが図１５Ａのデータに適用された後のデータを示す図である。図１５Ｃは、ブラックマン窓と８Ｈｚおよび５６Ｈｚの遮断周波数を有するウィンドウシンクフィルタカーネルが図１５Ａのデータに適用された後のデータを示す図である。 本発明の実施の形態による処理を示す図である。

図において適切な場合、同様の構成には同様の参照符号が使用される。

心磁図（ＭＣＧ）は、心筋心臓細胞内の電流により引き起こされる心臓から放出される磁場の測定値である。これらの磁場の測定値は、心電図（ＥＣＧ）により取得される情報を補完する診断上重要な情報を提供し、心機能の異常を診断するために使用される。

図１は、本発明により操作される磁力計システムの好ましい実施の形態の基本的な構成を概略的に示す。この磁力計システムは、特に心臓の磁力計として使用すること（被験者の心臓の磁場を検出するために使用すること）を目的としている。しかし、同じ磁力計の設計は、他の身体領域により生成される磁場の検出に使用されてもよい。例えば、膀胱状態、早期陣痛、胎児異常の検出および診断、および脳磁図に対して使用され得る。したがって、本実施の形態は、特に心臓磁気測定に関連して記載されているが、本実施の形態（および本発明）は、他の医療用途にも同様に拡張されることに留意されたい。

磁力計システムは、複数の要素を含むことができる検出回路４１に接続された検出器４０を備える。検出器４０は誘導コイル４０であってもよい。検出回路４１は、コイル４０に接続された、マイクロフォン増幅器などの低インピーダンスプリアンプを含んでいてもよい。

コイル４０からの電流出力は、検出回路４１により処理されて電圧に変換され、コイル４０からのアナログ信号をデジタル化しデータ取得システム４３に提供するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）に提供される。

心拍と相関性がある生体信号、例えば、被験者からのＥＣＧまたはパルスオキシメータのトリガはデジタル信号取得の検出トリガとして使用されてもよい。その後、いくつかのトリガパルスにわたるデジタル化された信号は、適切な信号ビンに入れられる。信号ビンは、データ取得ユニット４３によりオーバーレイまたは平均化される。しかし、他の構成も可能である。

コイル４０および検出回路４１は、コイル４０と検出回路４１の前置増幅器とが検出回路の残りの要素を含む処理回路に有線で接続されたセンサヘッドまたはプローブに、ともに配置されるよう構成されてもよい。センサヘッド（プローブ）と処理回路とを有線接続することにより、処理回路は使用中にセンサヘッド（プローブ）から離すことができる。

この磁力計では、センサヘッド（プローブ）は、目的の磁場の近辺に配置することにより磁気プローブとして使用することができる。

図２は図１の構成を改良したものであり、特に傾斜減算の技術を使用してバックグラウンドノイズの補正を試みている。（しかし、他の技術を使用することもできる。）この場合、逆コイル４４を使用してプローブコイル４０により検出された信号からのバックグラウンドノイズ磁場の影響を減算する。当技術分野において知られているように、逆コイル４４は、任意のバックグラウンド磁場に対して等しい感度を有するが、被験者の磁場に対してだけ、弱い感度を有していてもよい。例えば、可動積層コアを使用して逆コイルの性能をピックアップコイル４０の性能に調整することにより、逆コイル４４は、ピックアップコイル４０に正確に適合してもよい。

図３は、代替の傾斜減算構成を示す。この場合、両方のコイル４０、４４は同じ方向を有するが、それぞれの信号は差動増幅器４５を使用して減算される。この場合も、コイルおよび検出回路４１の性能を正確に適合させることにより、最適な動作が実現される。繰り返すと、可動積層コアを使用して、１つのコイルの性能を調整し、他のコイルの性能に適合させることができる。

図４は、さらに好ましい構成を示す。この回路は、図３の構成と同じ原理で動作するが、フィールドキャンセルおよびパッシブコイルマッチングのより洗練された方法を使用する。特に、既知のグローバル磁場４４が両方のコイル４０、４４に導入されて、バックグラウンド磁場干渉を除去しようと試みる。

この回路では、検出回路４１からの出力が、差分増幅器４５に提供される前に、それぞれの増幅器４７、４８をそれぞれ通過する。増幅器４７、４８のうち少なくとも１つは調整可能である。使用中、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚライン（および高調波）ノイズなどの既知のグローバルフィールド４６、または、信号発生器４９により印加される１ｋＨｚ信号などの信号は、両方のコイル４０、４４に導入される。例えば、オシロスコープ５０を使用して観察することができる差分増幅器４５の出力におけるこの周波数の信号の存在は、コイル４０、４４が適合していないことを示すことがある。増幅器制御５１を使用して、可変電圧制御増幅器４８を調整して差分増幅器４５の出力におけるグローバルノイズを除去し、それによって、２つのコイルからの出力を適切に適合させることができる。

この構成において最も好ましくは、１ｋＨｚ程度の既知のグローバルフィールドが両方のコイルに適用され、傾斜減算に対する適切なコイルマッチングを達成する。

図５は、図４の構成のさらなる変形を示すが、この場合、アクティブコイルマッチングを使用する。したがって、この構成において、コイル４０、４４の出力は、再び、適切な検出回路４１に伝送され、次に、少なくとも１つが調整可能なそれぞれの増幅器４７、４８に伝送される。しかし、調整可能な増幅器４８は、この構成においては、差分増幅器４５および信号発生器４９からの出力に適切に接続される、ロックイン増幅器５２、または同様の電圧コントローラを使用してコモンモードノイズを除去するよう調整される。

本発明の上述の実施の形態では、被験者の心臓の磁場を検出するために使用され得る単一のピックアップコイルを有する構成が示される。これらの構成において、被験者の心臓により生成される磁場の診断スキャンを実行するために、単一のピックアップコイルは、被験者の胸部の適切な空間位置で測定値を取得するために、被験者の胸部の上を適切に動かされてもよい。測定値が収集され、被験者の心臓の適切な磁場スキャンを蓄積するために使用することができる。

例えば図１に示す形式の配列ように、複数のコイルおよび検出回路を配置する構成も可能である。そのような配列を使用して、被験者の心臓により生成される磁場の測定値を取得する。この場合、コイルの配列を使用して、被験者の胸部の複数の位置からの測定値を同時に取得することができる。これにより、例えば、被験者の胸部の異なる位置において同じコイルを使用して測定値を取得する必要性を回避または削減することができる。

図６Ａおよび図６Ｂは、１６の検出コイル６１の配列６０を有する適切なコイル配列構成を示す。このコイル配列では、被験者の胸部にコイルが配置され、被験者の胸部の１６のサンプリング位置において被験者の心臓の磁場を測定する。図６Ａは、正方形配列を示し、図６Ｂは正六角形配列を示す。これらの場合、配列６０のそれぞれのコイル６１は、上述のように構成され、それぞれ個別の検出回路に接続される（すなわち、図１に示すように、それぞれの個々のコイル６１が配置され、それぞれに接続される検出回路を有する）。それぞれのコイル６１からの出力信号が結合されて、被験者の心臓の磁気スキャンを生成するために適切に使用されてもよい。

必要に応じて、円形配列、不規則配列等の他の配列構成を使用することができる。

配列においてより多くの（またはより少ない）コイル、例えば、最大５０のコイル、または５０より多くのコイル等、を設けることができる。例えば、被験者の身体の異なる領域（すなわち、心臓以外）の磁場を測定する必要がある場合、コイルの数を増加させると、問題の被験者の身体の領域の適切な数のサンプリング位置および適切な空間範囲を提供することができる。

この構成では、被験者の心臓の必要な磁場を検出するためではなく、バックグラウンドノイズ減算の目的でバックグラウンド磁場を検出するためにいくつかのコイル６１を使用することが可能である。例えば、配列の外側のコイル６２は、バックグラウンドフィールド検出器として使用することができる。それらのコイルにより検出された信号は、配列の残りのコイルにより検出された信号から適切に減算される。バックグラウンドノイズ減算に対する他の構成も、もちろん可能である。

必要に応じて、図６に示す形式の配列の複数のレイヤを有する構成も可能である。この場合、例えば、２つの配列があり得る。１つは、被験者の心臓により生成される磁場を検出するために使用される被験者の胸部に近い配列であり、他の配列はバックグラウンドノイズ検出の目的で使用される配列であり、１つの配列は他方の配列の上に配置されている。

心臓により生成された磁場を測定するため、上述の構成を使用して、被験者の胸部で間隔をあけて磁場測定値を収集することにより、被験者の心臓の磁気スキャンを蓄積することができる。例えば、心拍の任意の一部に対して擬似色画像を蓄積することができる。また、例えば、スキャンを使用して、既知の参照画像と比較することにより、様々な心臓状態を診断することができる。さらに、既存の心臓磁気測定装置よりも、導入コストおよび継続的なランニングコストの双方の点において、著しく低いコストを実現することができる。

図７は、典型的なＥＣＧトレース、およびＥＣＧトレースに存在する典型的な要素の従来のラベリングを示す。同様の要素が、ＭＣＧトレースにおいても発生し、２つの一致により、慣例的に研究者は同じラベリングを使用するようになった。

図７に示すように、ＥＣＧトレースは、所謂Ｐ波、それに続くＰＲ（またはＰＱ）部分（Ｐ波とＰＲ（またはＰＱ）部分との組み合わせがＰＲ（またはＰＱ）間隔と呼ばれる）、それに続くＱＲＳ複合、それに続くＳＴ部分、それに続くＴ波（ＳＴ部分とＴ波との組み合わせがＳＴ間隔と呼ばれ、ＱＲＳ複合とＳＴ間隔との組み合わせがＱＴ間隔と呼ばれる）、それに続くＴＰ部分、を含む周期ＰＰ間隔を含む。ＥＣＧにおけるそれぞれの特徴は、診断上の重要性を有することがある。

図８は、例えば、病院において使用されると想定される磁力計の例示的な構成を示す。磁力計３０は、患者のベッドサイド３１に車輪により移動させることができ、（例えば）患者の心臓のスキャンを取得するために使用される、携帯用装置である。磁気シールドや極低温冷却は必要ではない。磁力計３０は、通常の（シールドされていない）病棟環境で使用することができる。（しかし、磁気シールドおよび／または極低温冷却は、必要であれば提供されてもよい。）

本明細書で使用される、「磁気シールド」環境における磁力計または他の装置は、特別に設計された部屋または筐体に配置された磁力計または他の装置を含んでもよい。そのような構成において、計測される被験者および計測する装置の両方が、同一のシールドされた筐体内に含まれる。対照的に、本明細書で使用される「非磁気シールド」における磁力計または他の装置は、測定される被験者を保護する外部装置および測定する装置を保護するために使用される外部装置のどちらも含まない磁力計および他の装置を含む。

磁力計システムは、膀胱、腹部、胸部、頭部、脳、1つまたは複数の胎児、筋肉などの他の身体の領域により生成される医学的に有用な磁場を検出および分析するために類似した方法により使用することができる。

診断補助としてのＭＣＧの成功にもかかわらず、病院環境（救急部門など）は許容可能なＭＣＧデータの取得を妨害するという課題を提示することがある。

そのような課題を引き起こすことがある３つの主なノイズがある。それは、均質ノイズ（例えば、地球の磁場）、確率的ノイズ（例えば、ホワイトノイズ、カラーノイズ）、およびバックグラウンドノイズ（例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ（および高調波）のパワースペクトルピークを有する主電源障害、システム自体の振動、など）、である。バックグラウンドノイズは、ＭＣＧ信号を桁違いに超えることが多く、時間とともに変化することがある。バックグラウンドノイズを除去することは困難な課題である。本実施の形態は、特に、バックグラウンドノイズ要素の除去に関する。

バックグラウンドノイズ要素は、低、中、または高周波数ノイズとして特徴づけることができる。低周波数ノイズ（０．１〜１Ｈｚ）は、典型的に、エレベータ、金属ドア、金属椅子、他の金属物体の動きに起因する。高周波数ノイズ（＞２０Ｈｚ）は主に、電源供給、モニタ周波数、または他の電子機器に起因する。システム自体の振動は、中周波数ノイズ範囲（１Ｈｚ〜２０Ｈｚ）における障害を引き起こす。

出願人は、患者が病院のベッド３１にいる間に患者の心臓のスキャンを取得する必要がある場合、病院のベッド３１のスチールフレームにおける残留磁気の結合に起因してノイズが生成され得ることを認識した。ベッド３１は、患者の心拍等の動きにより振動する可能性がある。

これらの過渡ノイズパルスは、比較的短く鋭い初期パルスとそれに続く低周波数振動の減衰とにより構成される。初期パルスは心拍（収縮期）によるものである。一方、振動は、初期パルスにより励起されるシステム（ベッドおよび患者）の共振によるものである。

磁力計装置３０により検出されると、この過渡ノイズによりスキャン処理中にキャプチャされたデータの品質を評価することが困難になり得る。また、正確な診断のために必要な有用なひずみのない心磁図データを抽出することも困難になる。

「心弾動ノイズ」は、ベッド３１の振動により引き起こされることがある。この振動は、血管系への血液の心駆出に反応した身体の反動力に相関する。

他の同期生体ノイズ源は、心拍だけでなく、呼吸、および、例えば、会話、動揺等によるベッド３１上での被験者の身体の位置の変化に反応した胸壁の局所的な振動により引き起こされる、例えば「心電図ノイズ」を含む。それにより、磁力計において同期磁気ノイズを生成することがあるベッド３１の振動を引き起こす可能性がある。

これらの同期ノイズの生体源は、付近の振動などの他のノイズ源（例えば、振動するリフトシャフト、落下中または移動された大きな物体、など）と対比される。これらの他のノイズ源は、心磁計において磁気ノイズを生成することがあるベッド３１の振動を引き起こす可能性があるが、一般的にそのようなノイズは問題の被験者の身体の領域の動き（例えば、心拍）に同期せず、したがって、（十分に長い期間にわたって）平均化を使用することにより低減される。

例えば、支持構造体が、高透磁率材料および／または高導電性材料などの磁場を生成する物質を含む場合、ベッド、椅子等の他の支持構造体もまた、生体同期磁気ノイズを引き起こすことがある。

高透磁率材料は、例えば、鉄、鋼、ニッケル、およびそれらの様々な合金を含む。高透磁率材料は、磁気を帯びた物質、および／または磁石を引き付ける物質を含む。そのような材料は、例えば、一般に、独自の永久磁場を保持および維持することができる（すなわち、強磁性）鉄材料などである。高透磁率材料は、印加磁場に強く反応し、通常は導電性である。

低透磁率、高導電性材料は、独自の磁場を持たないが、（例えば、常磁性のまたは反磁性の）印加磁場における変化に反応して応答を生成することができる高導電性材料を含む。低透磁率、高導電性材料は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、グラフェンなどを含む。

導電性材料に関しては、導電性材料が固定され、印加磁場が固定されている場合、磁場を生成しない。しかし、導電性材料が固定され、印加磁場が動いている場合、材料内部で独自の対応する磁場を有する電流（渦電流）が誘導されることがある。同様に、導電性材料が動き、磁場が固定されている場合、材料内部で独自の対応する磁場を有する電流（渦電流）が誘導されることがある。

対照的に、低透磁率、低導電性材料は、例えば、木材、ほとんどのプラスチック、セラミックス、ガラス繊維などを含んでもよい。低透磁率、低導電性材料は、低透磁率および低導電性を有する（非導電性）電気絶縁体であり、いかなる磁気干渉も生成しない。すなわち、振動したとしても磁場を生成しない。

図９Ａは、木製ベッド上の非シールド環境において３７チャネルの磁力計装置によりキャプチャされた健康な被験者の周期平均ＭＣＧデータを示し、図９Ｂは、鉄（磁気）材料で作られたベッドに対する対応するデータを示す。平均化された信号は、ノッチフィルタを使用してフィルタリングされ、電力線ノイズを除去し、次に有限インパルス応答（ＦＩＲ）ローパスフィルタを使用してフィルタリングされた。

図９Ａの中央に見えるピークは、心周期のＱＲＳ部分に対応する（より具体的には、心筋の磁場の時間微分であり、静磁場でない）。これらは、信号の最も高い信号対雑音比部分を表す。

磁気ベッドの材料により引き起こされるＭＣＧデータのひずみは、図９Ｂにおいて明白であり、ＱＲＳ部分から有用な情報を抽出することは不可能である。

図１０Ａは、ノイズスキャンのために非シールド環境で３７チャネルの磁力計装置によりキャプチャされたロー（ｒａｗ）ＭＣＧ信号のログピリオドグラムを示す（すなわち、スキャンヘッドの下に被験者はいない）。図１０Ｂは木製ベッド上の被験者に対して、非シールド環境で３７チャネルの磁力計システムによりキャプチャされた健康な被験者のＭＣＧ信号のログピリオドグラムを示す。図１０Ｃは、鉄（磁性）材料を有するベッド上の被験者の対応する信号を示す。８１９２ポイントのウェルチピリオドグラムが、スペクトル計算に対して、ハミング窓および４０９６ポイントのオーバーラップとともに使用された。

図１０Ａに見られるノイズのピークは、主電源供給およびその低調波（５０Ｈｚ、２５Ｈｚ、１６ ２／３Ｈｚなど）に起因する。

健康な被験者のＭＣＧ信号のスペクトル成分への寄与は、図１０において、およそ４Ｈｚ、１０Ｈｚ、および３３Ｈｚに現れるが、ベッド材料に起因する弾動効果の寄与は、図１０Ｃのスペクトル成分において明白に見られる。

これらの「弾動効果」は、１０Ｈｚ未満の周波数帯域に存在し、ＭＣＧ信号から有用な情報を抽出することを困難にする。

出願人は、そのような不必要なノイズを減少または除去することを試みるためにいくつかの技術を使用しようとした。

そのような技術１つは、状態空間での非線形ノイズ除去（ＮＬＤ）である。非線形ノイズ除去は、観測されたシステムの動的特性を表す、時系列の再構成された状態空間において動作する。電力線障害のようなバックグラウンドノイズは、ＭＣＧマニフォルドから分離できる状態空間において、部分空間を満たす。これは、追加のセンサを使用して障害を記録し、続いてノイズ部分空間に投影し、続いて元の信号から減算することにより行われる。

このアプローチは、ノイズが「少なくともほぼ」決定的であることを要する。したがって、このアプローチは電力線障害の除去に適している。しかし、出願人は、ベッドの振動により引き起こされる、すなわち非決定的性質に起因する過渡ノイズを除去できないことを発見した。

これと対照的に、本発明によると、出願人は、特定のバンドパスフィルタ構成（以下でさらに説明する）が、ＱＲＳ複合から、磁気ベッドの使用により引き起こされる「弾動効果」をうまく分離できることを発見した。これにより、破損したＭＣＧ信号から有用な信号を抽出することができる。

出願人は、特に、約８〜４５Ｈｚの通過帯域を有するバンドパスフィルタを使用して、心弾動（ＢＣＧ）ノイズおよびバックグラウンドノイズからＭＣＧ信号を分離することができることを発見した。このフィルタは、測定された信号、特にＱＲＳ領域から弾動効果の影響を著しく低減するように設計されている。このフィルタはハイパスフィルタ（１０Ｈｚ未満の弾動効果を除去）およびローパスフィルタ（５０Ｈｚより高いバックグラウンドノイズを除去）の組み合わせとして構成されるバンドパスフィルタである。

図１１は、理想的なバンドパスフィルタを示す。理想化されたフィルタは、低域の周波数に影響を与えることなく、所与の遮断周波数より高いすべての周波数要素を除去し、線形位相応答を有するものである。通過帯域１０〜５０Ｈｚ内のすべての周波数は、単一の振幅で通過するが、他のすべての周波数はブロックされる。通過帯域は完全にフラットであり、遮断帯域における減衰は無限であり、それら２つの間の遷移は無限に小さくなる。フィルタのインパルス応答は時間領域におけるｓｉｎｃ関数であり、その周波数応答は矩形関数である。これは、周波数の意味で「理想的な」ローパスフィルタであり、低周波数を完全に通過させ、高周波数を完全に遮断する。したがって、「ｂｒｉｃｋ ｗａｌｌ」フィルタとみなすことができる。

本実施の形態において、そのような理想的なフィルタに近づけるため、２つのウィンドウシンクフィルタが結合され、ＢＣＧ信号およびバックグラウンドノイズからＭＣＧ信号を分離することができるバンドパスフィルタを構成する。これにより、弾動効果および他のバックグラウンドノイズ干渉からＱＲ複合を位相ひずみなしで効率的に分離することができる。

このフィルタは、遮断周波数ｆ_ｃ１よりも低いすべての周波数要素および遮断周波数ｆ_ｃ２よりも高いすべての周波数要素を、その間の周波数には影響を与えることなく除去するよう構成される。このフィルタは、遮断周波数がｆ_ｃ１およびｆ_ｃ２である２つのウィンドウシンクフィルタの差として設計される。このフィルタは、ＭＣＧ信号、特に脱分極（ＱＲＳ）部分において、心弾動効果（ＢＣＧ）の影響を著しく低減することができる。

本実施の形態において、検出器からの信号は、例えば、４ビット、３７チャネル、２４００ｋＳ／ｓのアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）を使用して、最初にデジタル化される。ＭＣＧ信号は信号対雑音レベルを増加させるために修正され平均化されたベースラインである。データは、付随するＥＣＧ信号を使用して取得されるＲ波ピークを中心に平均化される。平均化された信号は、適切な窓関数を使用して、ウィンドウ化され、急峻性を減らすことができる。

図１２Ａはウィンドウシンクフィルタに対するフィルタカーネルを示す。図１２Ｂは周波数応答（遮断周波数４５Ｈｚ、Ｍ＝２４００の場合）を示す。フィルタはローパスフィルタとして機能する。

時間領域において、フィルタカーネルはｓｉｎｃ関数の修正である。ウィンドウシンクフィルタの周波数応答は、矩形（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ）である。これは、シンクフィルタが理想的な（ｂｒｉｃｋ ｗａｌｌ、すなわち矩形周波数応答）ローパスフィルタであるという事実に相当する。

遮断周波数ｆ_ｃ１を有するウィンドウシンクフィルタは式（２）で与えられる。ここで、ｗ［ｔ］はｔ＝０を中心とした窓関数であり、ｉの範囲は０からＭである。

定数Ｋは、ゼロ周波数でユニティゲインを提供するために選択される正規化係数である。遮断周波数ｆ_ｃは、サンプリングレート（０と０．５との間の値）の割合で表される。フィルタカーネルの長さは、Ｍにより決定される。Ｍは偶数の正数でなければならない。

出願人は、本実施の形態の目的のために、窓関数の選択が重要であることを発見した。これには、ロールオフと阻止帯域減衰との間のトレードオフが含まれる。窓関数の可能な選択肢には、ハミング窓、ブラックマン窓、バーレット窓、およびハニング窓が含まれる。

出願人は、特に、本実施の形態の目的のために、ブラックマン窓が特に適していることを発見した。この窓は、ハミング窓などの他の窓関数と比較して、ロールオフが遅くなる。しかし、ブラックマン窓では、阻止帯域減衰が改善され、阻止帯域リップルが低くなる。

時間領域における信号を対応する周波数領域に変換するためにフーリエ変換が実行されてもよい。時間領域においてフィルタの出力を計算するために、畳み込みが実行され、周波数領域において、ポイントごとの乗算が実行される。

フィルタカーネルの長さＭは、周波数領域においてフィルタの遷移帯域幅ＢＷを決定し（遷移帯域幅は、曲線の値が１になるところからほとんど０に達するところまで測定される）、サンプリングレートの割合（すなわち、０と０．５との間の値）で表される。計算時間（Ｍの値に依存する）とフィルタシャープネス（ＢＷの値）との間のトレードオフは、式（３）の近似を通して表される。

そのため、フィルタがシャープになるほど（遷移帯域幅ＢＷが小さいほど）、時間領域で畳み込みを実行するのに要する時間が長くなる。

本実施の形態において、信号は、単一の１秒周期に平均化される（例えば、２４００Ｈｚのサンプリングレートで２４００のサンプル、すなわち単一の心拍に略等しい１秒のデータ）。Ｍの長さは、Ｍ＝２４００に最大化され、遷移帯域幅ＢＷが最小化される。これは、ＢＷ≒４／２４００≒０．００１６７、またはＢＷ≒２サンプルであることを意味する。

本実施の形態のフィルタは、遮断周波数ｆ_ｃ１およびｆ_ｃ２を有する２つのウィンドウシンクフィルタの差として構成される。周波数領域で線形結合を取得することは、時間領域で同じ線形結合を取得することと同等であるため、フィルタは、式（４）に示すウィンドウシンクフィルタの差として構成される。

これは、ｆ_ｃ１とｆ_ｃ２との間の周波数だけ通過させるバンドパスフィルタを提供する。ｆ_ｃ２が０．５に設定される場合、ハイパスフィルタが取得され、ｆ_ｃ１が０．０
に設定される場合、ローパスフィルタが取得される。

図１３Ａはフィルタカーネルを示す。図１３Ｂは遮断周波数ｆ_ｃ１＝０．００３３（８．０Ｈｚ）、ｆ_ｃ２＝０．０１８７５（４５．０Ｈｚ）、およびＭ＝２４００の２つのウィンドウシンクフィルタの差の周波数応答を示す。このフィルタは、バンドパスフィルタとして機能する。

このフィルタは、時間領域または周波数領域のいずれかに適用され、ＢＣＧ効果およびバックグラウンドノイズからＭＣＧ信号の再分極（ＱＲＳ部分）を効率的に分離することができる。

図１４は、非シールドルームにおいて取得された金属ベッド上の健康な被験者のＭＣＧデータの例を示す。

図１４Ａは、取得された平均ＭＣＧ信号を示す。図１４Ｂは、信号の周波数スペクトル（フーリエスペクトル）を示す。図１４Ｃおよび図１４Ｄはそれぞれ、ｆ_ｃ１＝０．００３３（８．０Ｈｚ）およびｆ_ｃ２＝０．０１８７５（４５．０Ｈｚ）の遮断周波数と、Ｍ＝２４００とを有する２つのウィンドウシンクフィルタの差のフィルタカーネルおよび周波数応答を示す。

図１４Ｅおよび図１４Ｆは、本フィルタリング方法（実線）から得られる時系列および対応するフーリエスペクトルを示す。図１４Ｅはまた、弾動ノイズの存在が明らかな図１４Ａの信号（破線）に対して、２Ｈｚおよび４５Ｈｚの遮断周波数を有するフィルタを適用した結果を示す。

図１５は、ベッドの鉄（磁性）材料に起因する心弾動効果を除去するウィンドウシンクフィルタの有効性を示す。図１５Ａは図９Ｂのデータを示し、図１５Ｂおよび図１５Ｃはフィルタが適用された後のデータを示す。ブラックマン窓と８Ｈｚおよび４５Ｈｚの遮断周波数とを有するウィンドウシンクフィルタカーネルが使用されている。心弾動効果は信号から除去され、有用なＭＣＧ特徴（つまり、ＱＲＳ部分）が可視化され、医学的に有用な情報を抽出するために使用することができる。

図１６は、本実施の形態によるデータ処理のシーケンスを示す。

センサ４０およびデジタイザ４２を使用して信号１０１が取得される。次に、信号は、複数の期間にわたって平均化される。これには、ＥＣＧのようなトリガを使用して信号の複数の繰り返し周期を決定することが含まれる。データは、複数のトリガのそれぞれの周りの複数のウィンドウそれぞれの目的の波形から取得される。ランダムノイズを除去するために後続のいくつかのウィンドウが平均化される。

次に、フィルタリング１０３が適用され、平均化により除去することができないノイズ、すなわち、上述したベッドノイズおよび他のバックグラウンドノイズが除去される。

追加のデータ処理１０４に続いて、診断パラメータ抽出１０５が実行され、分析１０６に使用することができる。

分析することができる医学的に有用な信号のいくつかの例は、（ｉ）ＳＴベースラインシフト（ＳＴＥＭＩ）、例えば、ＳＴ上昇型心筋梗塞、（ｉｉ）ＲＳ遷移率、例えば、バンドル分岐ブロック、である。しかし、一般的に、本明細書に記載された信号の特徴はいずれも、診断上の重要性を有し、分析に使用することができる。

上述の通り、本発明は改良された医療用磁力計システムを提供することがわかる。本発明の好ましい実施の形態において、少なくとも同期された、例えば心弾動ノイズを減衰するよう構成されたフィルタを使用して１つまたは複数の信号をフィルタリングすることにより、これは達成される。

Claims (22)

1. 磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法であって、
   １つまたは複数の検出器を使用して、被験者の身体の領域の時変磁場を検出する工程と、
   １つまたは複数のフィルタを使用して、前記１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、前記１つまたは複数のフィルタは、前記被験者の身体の前記領域の動きと同期された前記１つまたは複数の信号におけるノイズを減衰するよう構成される工程と、
   フィルタリングされた前記１つまたは複数の信号を使用して、前記被験者の身体の前記領域により生成される前記磁場を分析する工程と、
   を含む、
   方法。
2. 前記１つまたは複数のフィルタは、低域遮断周波数より低い周波数を有する信号を減衰するよう構成される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記低域遮断周波数や、約８〜１２Ｈｚの間の周波数である、
   請求項２に記載の方法。
4. 磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法であって、
   １つまたは複数の検出器を使用して、被験者の身体の領域の時変磁場を検出する工程と、
   １つまたは複数のフィルタを使用して、前記１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする工程であって、前記１つまたは複数のフィルタは、低域遮断周波数より低い周波数を有する信号を減衰するよう構成され、前記低域遮断周波数は、約８〜１２Ｈｚの間の周波数である工程と、
   フィルタリングされた前記１つまたは複数の信号を使用して、前記被験者の身体の前記領域により生成される前記磁場を分析する工程と、
   を含む、
   方法。
5. 前記１つまたは複数のフィルタは、高域遮断周波数より高い周波数を有する信号を減衰するよう構成される、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記高域遮断周波数は、約４５〜６０Ｈｚの間の周波数である、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記１つまたは複数のフィルタは、少なくとも１つのウィンドウシンクフィルタを含む、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ウィンドウシンクフィルタは、ブラックマン窓を使用して形成される、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記磁力計システムを使用して、非磁気シールド環境において被験者の身体の領域の前記時変磁場を検出する工程、
   を含む、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
10. 導電性および／または鉄材料を含む構造体により被験者が支持されている場合に、磁力計システムを使用して、被験者の身体の領域の前記時変磁場を検出する工程、
    を含む、
    請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記被験者の身体の前記領域は、腹部、膀胱、心臓、頭部、脳、胸部、子宮、１つ以上の胎児、または筋肉のうちの１つを含む、
    請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 医療用磁力計システムであって、
    被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
    前記１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングするよう構成された１つまたは複数のフィルタであって、前記被験者の身体の前記領域の動きと同期された前記１つまたは複数の信号におけるノイズを減衰するよう構成される前記１つまたは複数のフィルタと、
    を備え、
    前記磁力計システムは、前記被験者の身体の前記領域により生成される磁場の分析に使用するために、フィルタリングされた前記１つまたは複数の信号を提供するよう構成される、
    システム。
13. 前記１つまたは複数のフィルタは、低域遮断周波数より低い周波数を有する信号を減衰するよう構成される、
    請求項１２に記載のシステム。
14. 前記低域遮断周波数は、約８〜１２Ｈｚの間の周波数である、
    請求項１３に記載のシステム。
15. 医療用磁力計システムであって、
    被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
    前記１つまたは複数の検出器からの１つまたは複数の信号をフィルタリングする１つまたは複数のフィルタであって、低域遮断周波数より低い周波数を有する信号を減衰するよう構成され、前記低域遮断周波数は、約８〜１２Ｈｚの間の周波数である前記１つまたは複数のフィルタと、
    を備え、
    前記磁力計システムは、前記被験者の身体の前記領域により生成される磁場の分析に使用するために、フィルタリングされた前記１つまたは複数の信号を提供するよう構成される、
    システム。
16. 前記１つまたは複数のフィルタは、高域遮断周波数より高い周波数を有する信号を減衰するよう構成される、
    請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載のシステム。
17. 前記高域遮断周波数は、約４５〜６０Ｈｚの間の周波数である、
    請求項１６に記載のシステム。
18. 前記１つまたは複数のフィルタは、少なくとも１つのウィンドウシンクフィルタを含む、
    請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載のシステム。
19. 前記ウィンドウシンクフィルタは、ブラックマン窓を使用して形成される、
    請求項１８に記載のシステム。
20. 前記被験者の身体の前記領域は、腹部、膀胱、心臓、頭部、脳、胸部、子宮、１つ以上の胎児、または筋肉のうちの１つを含む、
    請求項１２ないし１９のいずれか１項に記載のシステム。
21. 前記磁力計システムは、非磁気シールド環境において、前記被験者の身体の前記領域の時変磁場を検出するよう構成される、
    請求項１２ないし２０のいずれか１項に記載のシステム。
22. さらに、
    前記被験者の身体を支持する支持構造体、
    を備え、
    前記支持構造体は、導電性および／または鉄材料を含む、
    請求項１２ないし２１のいずれか１項に記載のシステム。

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