JP3330597B2 - 生体系における電気的活動をイメージ化する方法および装置 - Google Patents
生体系における電気的活動をイメージ化する方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、生体系における電気的活動をイメージ化す
る方法および装置に関する。
る方法および装置に関する。
（背景技術） ある内蔵系における異常を診断するためには、各瞬間
における臓器系統における各領域の電気的な状態をでき
るだけ知ることを欲する。この電気的な状態を知りたい
と思う臓器系統例は、心臓、頭脳および骨格筋を含む。
における臓器系統における各領域の電気的な状態をでき
るだけ知ることを欲する。この電気的な状態を知りたい
と思う臓器系統例は、心臓、頭脳および骨格筋を含む。
従前の研究は、頭脳における電気的活動を定位するこ
とを試みてきた。F.H.Duffy等の「頭脳の電気的活動マ
ッピング（BEAM）：喚起された電位データおよびeegの
臨床効果を拡大する方法」（神経学の分析、第５部、30
9頁、1979年）、およびG.Raviv等の米国特許第4,649,48
2号を参照されたい。それらの試みは、頭部の表面に置
かれた多数の電極から記録される電位をビデオ・スクリ
ーン表面上に表示することを含む。Galambos等の「ラプ
ラシアン電極を使用する純粋なトーン応答の臨床定位」
（Federation Proceedings、12、48、1953年）は、聴
覚のトーンに対する頭脳の応答を定位するため、５個の
電極セットを用いて頭皮上の１つの場所における表面電
位のラプラシアンを計算することを報告した。これら電
極はイメージは生じなかった。同様に、Hjorthは「直交
電源誘導へのEEG頭皮電位のオンライン変換」（電子脳
造影および臨床神経生理学、35、526−530、1975年）に
おいて、19個の広い間隔を置いた単極電極を用いて頭脳
の電気的活動を定位するため頭皮表面の電位のラプラシ
アンを測定しようと試みた。Hjorthはイメージは生成し
なかった。R.Srebroもまた「人間において視覚的に喚起
される皮質活動の定位」（J.Physiology、360、233−24
6、1985年）において、単一の場所における表面電位の
ラプラシアンを計算するため５個の電極（「ラプラシア
ン電極」を構成する）セットを用いて頭脳における皮質
性活動を定位した。Srebroは、この電極セットを異なる
場所へ移動して、視覚的刺激に応答する頭脳の活動を測
定した。Srebroが測定した低劣な信号対雑音特性の故
に、刺激に対する平均応答は僅かに128回反復したに過
ぎなかった。Srebroは、瞬間的な頭脳の電気的活動は定
位しなかった。Srebroは、ラプラシアン電極の多数の位
置からの記録に基いて固定イメージを形成した。電極の
物理的間隔は2.5cmで5cmの有効「ラプラシアン電極」径
を生じ、これにより僅かに粗な定位をもたらしたに過ぎ
ない。
とを試みてきた。F.H.Duffy等の「頭脳の電気的活動マ
ッピング（BEAM）：喚起された電位データおよびeegの
臨床効果を拡大する方法」（神経学の分析、第５部、30
9頁、1979年）、およびG.Raviv等の米国特許第4,649,48
2号を参照されたい。それらの試みは、頭部の表面に置
かれた多数の電極から記録される電位をビデオ・スクリ
ーン表面上に表示することを含む。Galambos等の「ラプ
ラシアン電極を使用する純粋なトーン応答の臨床定位」
（Federation Proceedings、12、48、1953年）は、聴
覚のトーンに対する頭脳の応答を定位するため、５個の
電極セットを用いて頭皮上の１つの場所における表面電
位のラプラシアンを計算することを報告した。これら電
極はイメージは生じなかった。同様に、Hjorthは「直交
電源誘導へのEEG頭皮電位のオンライン変換」（電子脳
造影および臨床神経生理学、35、526−530、1975年）に
おいて、19個の広い間隔を置いた単極電極を用いて頭脳
の電気的活動を定位するため頭皮表面の電位のラプラシ
アンを測定しようと試みた。Hjorthはイメージは生成し
なかった。R.Srebroもまた「人間において視覚的に喚起
される皮質活動の定位」（J.Physiology、360、233−24
6、1985年）において、単一の場所における表面電位の
ラプラシアンを計算するため５個の電極（「ラプラシア
ン電極」を構成する）セットを用いて頭脳における皮質
性活動を定位した。Srebroは、この電極セットを異なる
場所へ移動して、視覚的刺激に応答する頭脳の活動を測
定した。Srebroが測定した低劣な信号対雑音特性の故
に、刺激に対する平均応答は僅かに128回反復したに過
ぎなかった。Srebroは、瞬間的な頭脳の電気的活動は定
位しなかった。Srebroは、ラプラシアン電極の多数の位
置からの記録に基いて固定イメージを形成した。電極の
物理的間隔は2.5cmで5cmの有効「ラプラシアン電極」径
を生じ、これにより僅かに粗な定位をもたらしたに過ぎ
ない。
F.Perrin等の「頭皮電流密度マッピング：電位データ
からの値と評価」（生医学の工学上のIEEEトランザクシ
ョン、34、283−288、1987年）は、頭皮において測定さ
れる電位の２次元ラプラシアンに比例する「頭皮電流密
度」の理論的分析を行った。
からの値と評価」（生医学の工学上のIEEEトランザクシ
ョン、34、283−288、1987年）は、頭皮において測定さ
れる電位の２次元ラプラシアンに比例する「頭皮電流密
度」の理論的分析を行った。
Gevinsは、「人間頭脳の電磁信号の分析：マイルスト
ーン障害物およびゴール」（生医学の工学上のIEEEトラ
ンザクション、31、833−850、1984年）において、頭部
から記録された表面電位のラプラシアンが頭脳の電気的
活動の根源の識別を行うことの改善されたスペクトル解
決法を論議した。Gevinsは、単極電極アレイを用いるな
らばこのアレイ周部と対応する点ではラプラシアンが計
算でないことを示した。W.F.Poole等は「同心多重電極
組により移動復極波から検出された電位をモデル化する
方法」（IEEE EMBS 第11回年次国際会議、1297−129
8、1989年）において、同心環状電極により検出された
信号を刺激したが、このような電極を用いて生体におけ
る生体電源のイメージを記録し表示するための方法ある
いは装置は提示していない。
ーン障害物およびゴール」（生医学の工学上のIEEEトラ
ンザクション、31、833−850、1984年）において、頭部
から記録された表面電位のラプラシアンが頭脳の電気的
活動の根源の識別を行うことの改善されたスペクトル解
決法を論議した。Gevinsは、単極電極アレイを用いるな
らばこのアレイ周部と対応する点ではラプラシアンが計
算でないことを示した。W.F.Poole等は「同心多重電極
組により移動復極波から検出された電位をモデル化する
方法」（IEEE EMBS 第11回年次国際会議、1297−129
8、1989年）において、同心環状電極により検出された
信号を刺激したが、このような電極を用いて生体におけ
る生体電源のイメージを記録し表示するための方法ある
いは装置は提示していない。
以前の研究もまた心臓の電気的活動の測定に努力を払
っていた。周知のように、心筋の電気的活性化（分極）
および非活性化（復極）の周期的サイクルは、心筋の機
械的な収縮および弛緩を誘発する。心臓の電気的活動に
おける異常の診断のために、各時点における心筋組織の
各領域の電気的状態を知りたいと欲する。心臓の電気的
活動の異常に接近する標準的な臨床的手段は、身体表面
の心電計を含む。この手法においては、生体表面におけ
る２点間の瞬間的な電位差を記録する。この電位差は、
心臓の電気的活動の故に時間的に変動する。分極および
復極状態の組織の各領域間の界面は、等価の電気的双極
子を生じる。これら電気的双極子は、電流を生体に流し
てこれが容積導体として働く。このプロセスは、体内お
よび体表面における電位分布を結果として生じる。この
電位分布は、心悸動サイクルの間心臓の分極および復極
の状態が生じる時に変化する。
っていた。周知のように、心筋の電気的活性化（分極）
および非活性化（復極）の周期的サイクルは、心筋の機
械的な収縮および弛緩を誘発する。心臓の電気的活動に
おける異常の診断のために、各時点における心筋組織の
各領域の電気的状態を知りたいと欲する。心臓の電気的
活動の異常に接近する標準的な臨床的手段は、身体表面
の心電計を含む。この手法においては、生体表面におけ
る２点間の瞬間的な電位差を記録する。この電位差は、
心臓の電気的活動の故に時間的に変動する。分極および
復極状態の組織の各領域間の界面は、等価の電気的双極
子を生じる。これら電気的双極子は、電流を生体に流し
てこれが容積導体として働く。このプロセスは、体内お
よび体表面における電位分布を結果として生じる。この
電位分布は、心悸動サイクルの間心臓の分極および復極
の状態が生じる時に変化する。
従来の心電計は、時間に対して身体表面の１つ以上の
電極に対する電位差を表示することを含む。各対の電極
毎に、各時点に心筋における全ての間隔を置いた電気的
双極子の影響の総和を表わす信号を得る。多数の電極対
を使用することにより、理論的に心臓の中心に置かれる
正味の「心臓の双極子」の３つのベクトル成分の各々の
瞬間的な大きさを評価することができる。しかし、従来
の体表面の心電計では心臓における空間的に分布した双
極子源を定位することができない。
電極に対する電位差を表示することを含む。各対の電極
毎に、各時点に心筋における全ての間隔を置いた電気的
双極子の影響の総和を表わす信号を得る。多数の電極対
を使用することにより、理論的に心臓の中心に置かれる
正味の「心臓の双極子」の３つのベクトル成分の各々の
瞬間的な大きさを評価することができる。しかし、従来
の体表面の心電計では心臓における空間的に分布した双
極子源を定位することができない。
心臓の電気的な活動についての空間的情報を得るため
の試みがなされてきた。使用された１つの手法は、多数
の心電計が体表面（主として胴部）に置かれて、心悸動
サイクルにおける異なる時点で体表面における電位分布
の輪郭マップが作られる体表面マッピングである。不都
合なことには、心臓内部の電気的な双極子源の分布を識
別する点においてこれらの電位マップを解釈する能力は
非常に拙劣なものであった。このため、この手法は日常
的な臨床手順には用いられなかった。
の試みがなされてきた。使用された１つの手法は、多数
の心電計が体表面（主として胴部）に置かれて、心悸動
サイクルにおける異なる時点で体表面における電位分布
の輪郭マップが作られる体表面マッピングである。不都
合なことには、心臓内部の電気的な双極子源の分布を識
別する点においてこれらの電位マップを解釈する能力は
非常に拙劣なものであった。このため、この手法は日常
的な臨床手順には用いられなかった。
体表面の電位から心臓内部の電気的ソース分布を判定
することにおける根本的な問題は、心電計の逆位問題の
非一意性である。体表面のどこでも任意に電位分布を測
定できても、また身体内部の均一な導電性を仮定できて
も、心臓内部の３次元のソース分布は一意的に決定でき
ないことは数学的に示すことができる。R.M.Gulrajani
等の「心電記録における逆位問題：等価源に関しての解
釈」（生化学工学における臨床観察、16、171−214、19
88年）を参照されたい。心臓の双極子の数および位置を
制限することによるECG逆位問題の解決の試みもまた一
般に不成功であった。
することにおける根本的な問題は、心電計の逆位問題の
非一意性である。体表面のどこでも任意に電位分布を測
定できても、また身体内部の均一な導電性を仮定できて
も、心臓内部の３次元のソース分布は一意的に決定でき
ないことは数学的に示すことができる。R.M.Gulrajani
等の「心電記録における逆位問題：等価源に関しての解
釈」（生化学工学における臨床観察、16、171−214、19
88年）を参照されたい。心臓の双極子の数および位置を
制限することによるECG逆位問題の解決の試みもまた一
般に不成功であった。
心臓の電気的活動のマッピングは、針電極により心内
膜表面、心外膜表面あるいは心筋自体に直接電極を添付
することにより、実験動物あるいは患者において実施す
ることができる。この試みは、非常に菌侵入性が高く、
電位記録、特に双極電極から記録された電位記録が電極
の領域に局在化された電気的活動を表わすことから免れ
ない。このため、有限数の地点からのみ記録し、導通が
記録域間で進む故に導電計路をマップすることが困難で
ある。更に、従来の双極電極は記録に指向性バイアスを
課すことがある。F.J.L.van Capelle等の「虚血性の心
筋層の伝導」（心臓における正常および以上伝導、A.P.
de Carvalho,B.F.HoffmanおよびM.Lieberman,Eds.,Fut
ura出版、Mount Kisco,New York、1982年）は、心臓
表面から電位を直接記録して、電極アレイのラプラシア
ンを計算した。Capelle等は、これらの測定に基いて単
一の「ソース電流」マップを報告した。
膜表面、心外膜表面あるいは心筋自体に直接電極を添付
することにより、実験動物あるいは患者において実施す
ることができる。この試みは、非常に菌侵入性が高く、
電位記録、特に双極電極から記録された電位記録が電極
の領域に局在化された電気的活動を表わすことから免れ
ない。このため、有限数の地点からのみ記録し、導通が
記録域間で進む故に導電計路をマップすることが困難で
ある。更に、従来の双極電極は記録に指向性バイアスを
課すことがある。F.J.L.van Capelle等の「虚血性の心
筋層の伝導」（心臓における正常および以上伝導、A.P.
de Carvalho,B.F.HoffmanおよびM.Lieberman,Eds.,Fut
ura出版、Mount Kisco,New York、1982年）は、心臓
表面から電位を直接記録して、電極アレイのラプラシア
ンを計算した。Capelle等は、これらの測定に基いて単
一の「ソース電流」マップを報告した。
（発明の概要） 生体系における電気的活動をイメージ化するための本
発明による方法は、電気信号を生じるため電極アレイを
生体系の内表面または外表面に添付することを含む。電
極からの信号は、実質的に同時に、即ち所与の短い時間
内で多数の空間的位置で表面電位の面微分を計算するた
め処理される。この処理は、多数の順次の時間繰返さ
れ、イメージが各時間毎に表面電位の面微分から構成さ
れる。その後、順次の時間に対応する順次のイメージが
表示される。望ましい実施態様においては、表面電位の
面微分は表面電位の２次元ラプラシアンである。この実
施態様では、表面電位の２次元ラプラシアンが、外部環
状導体と別の中心導体からなる双極電極を用いることに
より得られる。電気的活動は、心臓、頭脳、骨格筋、そ
の他の臓器系において起生する。
発明による方法は、電気信号を生じるため電極アレイを
生体系の内表面または外表面に添付することを含む。電
極からの信号は、実質的に同時に、即ち所与の短い時間
内で多数の空間的位置で表面電位の面微分を計算するた
め処理される。この処理は、多数の順次の時間繰返さ
れ、イメージが各時間毎に表面電位の面微分から構成さ
れる。その後、順次の時間に対応する順次のイメージが
表示される。望ましい実施態様においては、表面電位の
面微分は表面電位の２次元ラプラシアンである。この実
施態様では、表面電位の２次元ラプラシアンが、外部環
状導体と別の中心導体からなる双極電極を用いることに
より得られる。電気的活動は、心臓、頭脳、骨格筋、そ
の他の臓器系において起生する。
心臓の電気的活動は、電極アレイを心臓の重なって位
置する前胸壁、心臓に重なって位置する後胸壁、心臓に
重なって位置する側胸壁、あるいはこれらの部位の組合
わせに添付することにより、イメージ化することができ
る。あるいはまた、心臓の電気的活動は、電極アレイを
心臓の心外膜面あるいは心臓の心内膜に添付することに
よりイメージ化される。本発明はまた、電極アレイを頭
部表面あるいは頭脳表面に添付することにより頭脳の電
気的活動をイメージ化するため実施することもできる。
置する前胸壁、心臓に重なって位置する後胸壁、心臓に
重なって位置する側胸壁、あるいはこれらの部位の組合
わせに添付することにより、イメージ化することができ
る。あるいはまた、心臓の電気的活動は、電極アレイを
心臓の心外膜面あるいは心臓の心内膜に添付することに
よりイメージ化される。本発明はまた、電極アレイを頭
部表面あるいは頭脳表面に添付することにより頭脳の電
気的活動をイメージ化するため実施することもできる。
これらの実施態様のいずれにおいても、イメージは表
面電位の面微分から構成される。このイメージは、表面
電位の面微分の大きさがグレースケールに基いてコード
化されるピクセル・アレイで表示される。あるいはま
た、表面電位の面微分の大きさは、カラースケールに基
いてコード化される。別の実施態様では、平滑化および
補間アルゴリズムを用いてイメージの輪郭を平滑化して
ピクセル・サイズを縮小する。本発明の方法および装置
はまた、筋肉に重なる皮膚に電極アレイを添付すること
により骨格筋の活動をイメージ化するため用いることも
できる。
面電位の面微分から構成される。このイメージは、表面
電位の面微分の大きさがグレースケールに基いてコード
化されるピクセル・アレイで表示される。あるいはま
た、表面電位の面微分の大きさは、カラースケールに基
いてコード化される。別の実施態様では、平滑化および
補間アルゴリズムを用いてイメージの輪郭を平滑化して
ピクセル・サイズを縮小する。本発明の方法および装置
はまた、筋肉に重なる皮膚に電極アレイを添付すること
により骨格筋の活動をイメージ化するため用いることも
できる。
実施態様においては、電気信号がディジタル化されて
コンピュータ・ディスクに格納され、イメージは８乃至
32フレーム／秒で表示するためリアルタイムに表示され
る。イメージはまた、リアルタイムより遅い速度でコン
ピュータ・ディスクからオフラインで表示することもで
きる。また、個々のフレームを一時に１つずつ検査する
ことも考えられる。
コンピュータ・ディスクに格納され、イメージは８乃至
32フレーム／秒で表示するためリアルタイムに表示され
る。イメージはまた、リアルタイムより遅い速度でコン
ピュータ・ディスクからオフラインで表示することもで
きる。また、個々のフレームを一時に１つずつ検査する
ことも考えられる。
本発明の別の特質によれば、電気的活動は電極アレイ
を生体系の外表面に添付することによりイメージ化され
る。電極からの信号は、略々同時に複数の空間的位置に
おける表面電位の面微分を計算するため処理され、１つ
のイメージは電気的活動をイメージ化するため表面電位
の面微分から構成される。本発明の菌不侵入性は、電気
的信号が臓器自体の表面に比較して外表面において弱い
大きさであるにも拘わらず有効である。
を生体系の外表面に添付することによりイメージ化され
る。電極からの信号は、略々同時に複数の空間的位置に
おける表面電位の面微分を計算するため処理され、１つ
のイメージは電気的活動をイメージ化するため表面電位
の面微分から構成される。本発明の菌不侵入性は、電気
的信号が臓器自体の表面に比較して外表面において弱い
大きさであるにも拘わらず有効である。
本文に開示する本発明は、心臓の電気的活動をイメー
ジ化する特定の用途を重要な診断ツールに提供する。本
発明の幾つかの実施態様の菌不侵入特性は特に重要であ
る。心臓の電気的活動がその機能に非常に密接に関連す
るため、心臓に関わるほとんど全ての病理学的プロセス
がその電気的活動に影響を及ぼす。このような病理学的
プロセスは、心臓の導電過程における異常、および心悸
動の乱れ（不整脈）、心筋虚血、心筋梗塞、および心室
および筋肉量の変調を含む。本発明による心臓の電気的
活動を菌不侵入的にイメージ化する能力は、空間的寸法
を心臓の電気的活動の分析に適合させることになる。現
在、臨床的心電計は分散したソースを空間的に分解する
能力を欠いている。本発明は、現在では得られない非常
に重要な情報を提供することになる。例えば、多くの心
搏障害は、活動の再入ループの発生を含む。現在では、
これらのループは菌不侵入的には識別することができな
い。本発明の心臓の電気的イメージ化によれば、これら
ループは視覚化することができ、またこれらループの形
成に干渉する薬理学剤の能力を直接査定することができ
る。心臓内部の異常な搏動開始（変位搏動）の場所を直
接定位することができる。本発明はまた、人工ペースメ
ーカの設置を助け、またその機能についてより大きな精
度および特性で査定することができる。
ジ化する特定の用途を重要な診断ツールに提供する。本
発明の幾つかの実施態様の菌不侵入特性は特に重要であ
る。心臓の電気的活動がその機能に非常に密接に関連す
るため、心臓に関わるほとんど全ての病理学的プロセス
がその電気的活動に影響を及ぼす。このような病理学的
プロセスは、心臓の導電過程における異常、および心悸
動の乱れ（不整脈）、心筋虚血、心筋梗塞、および心室
および筋肉量の変調を含む。本発明による心臓の電気的
活動を菌不侵入的にイメージ化する能力は、空間的寸法
を心臓の電気的活動の分析に適合させることになる。現
在、臨床的心電計は分散したソースを空間的に分解する
能力を欠いている。本発明は、現在では得られない非常
に重要な情報を提供することになる。例えば、多くの心
搏障害は、活動の再入ループの発生を含む。現在では、
これらのループは菌不侵入的には識別することができな
い。本発明の心臓の電気的イメージ化によれば、これら
ループは視覚化することができ、またこれらループの形
成に干渉する薬理学剤の能力を直接査定することができ
る。心臓内部の異常な搏動開始（変位搏動）の場所を直
接定位することができる。本発明はまた、人工ペースメ
ーカの設置を助け、またその機能についてより大きな精
度および特性で査定することができる。
心臓の導電過程の異常は、進歩した世界における罹患
率および死亡率の主たる原因である。本発明の心臓の電
気的イメージ化は、外科医が心臓の導電過程における異
常を診断して、これらの異常を菌不侵入的に監視し正確
に処置することを可能にする。導電過程の主たる障害を
越えて、本発明の心臓の電気的イメージ化により示され
る如き心臓の電気的活動における変化は、心臓の虚血あ
るいは梗塞の如き他の病理学的条件を診断することを可
能にする。従来の心電計は、心臓の虚血および梗塞を診
断するために使用されるが、感度および空間的分解能を
欠くことにより制約される。その結果、運動テスト中に
ある空間的定位を行うため放射性核種走査法が用いられ
る。虚血あるいは梗塞から生じる胸部痛を正しく診断す
る能力は制限され、予防処置として多くの緊急処置室患
者の心臓治療装置への搬入を必要とする。本発明の菌不
侵入性の心臓の電気的イメージ化法は、更に正確な処方
および療法を導く能力を提供する感度および特定性で虚
血あるいは梗塞の局部領域を診断することを可能にす
る。この手法は、高価で不便な同位元素テストの必要を
限定し、外科医が処置のため入院を実際に必要とする患
者のみを入院させることを可能にする。また、心臓の電
気的マッピングを用いて患者の虚血の進行あるいは後
退、あるいは梗塞の拡大を監視することができる。
率および死亡率の主たる原因である。本発明の心臓の電
気的イメージ化は、外科医が心臓の導電過程における異
常を診断して、これらの異常を菌不侵入的に監視し正確
に処置することを可能にする。導電過程の主たる障害を
越えて、本発明の心臓の電気的イメージ化により示され
る如き心臓の電気的活動における変化は、心臓の虚血あ
るいは梗塞の如き他の病理学的条件を診断することを可
能にする。従来の心電計は、心臓の虚血および梗塞を診
断するために使用されるが、感度および空間的分解能を
欠くことにより制約される。その結果、運動テスト中に
ある空間的定位を行うため放射性核種走査法が用いられ
る。虚血あるいは梗塞から生じる胸部痛を正しく診断す
る能力は制限され、予防処置として多くの緊急処置室患
者の心臓治療装置への搬入を必要とする。本発明の菌不
侵入性の心臓の電気的イメージ化法は、更に正確な処方
および療法を導く能力を提供する感度および特定性で虚
血あるいは梗塞の局部領域を診断することを可能にす
る。この手法は、高価で不便な同位元素テストの必要を
限定し、外科医が処置のため入院を実際に必要とする患
者のみを入院させることを可能にする。また、心臓の電
気的マッピングを用いて患者の虚血の進行あるいは後
退、あるいは梗塞の拡大を監視することができる。
頭脳あるいは心臓のイメージ化に関する前掲の文献は
いずれも、略々同時に多くの空間的位置における表面電
位の面微分から計算される逐次のイメージを生成して表
示することを示していない。略々同時に多くの位置にお
ける表面電位の面微分をマップして、臓器系における生
体電気ソースのイメージ化の状態を進行させる多くの順
次の時間に対するイメージを表示する。
いずれも、略々同時に多くの空間的位置における表面電
位の面微分から計算される逐次のイメージを生成して表
示することを示していない。略々同時に多くの位置にお
ける表面電位の面微分をマップして、臓器系における生
体電気ソースのイメージ化の状態を進行させる多くの順
次の時間に対するイメージを表示する。
（図面の簡単な説明） 図1Aは、平坦面で囲まれた等方性容積導体中に埋設さ
れた、表面と直角をなしｘ軸が表面と平行である双極子
に対する表面電位と距離ｘの関係、および表面電位と距
離ｘの２次元ラプラシアンのグラフ、 図1Bは、等方性の容積導体に埋設され、ｘ方向に沿っ
て配向された双極子に対する、表面電位と距離ｘの関
係、および表面電位と距離ｘの２次元ラプラシアンのグ
ラフ、 図２は、双極環状電極の断面図、 図3Aは、標準的な心電図のリード１と対応する２つの
電極間で測定された体表面電位の時間に関するグラフ、 図3Bは、左前胸壁に置かれた双極環状電極から測定さ
れた対応する信号のグラフ、 図４は、本発明による装置を示す概略図、 図5Aは、体表面電位の分布を示すイメージ、 図5Bは、体表面電位の２次元ラプラシアンを示すイメ
ージ、 （実施例） 本発明は、体表面電極あるいは体内電極から臓器系内
のソースからの電気的活動をイメージ化するための方法
および装置を提供する。この手法は、２次元の電極アレ
イからは３次元のソース分布を一意的に再形成できない
ことを明確に示す。本発明が行うことは、これらソース
の２次元面への１形式の投射である２次元イメージを構
成することである。心臓関係では、この２次元イメージ
は、心悸動サイクルにおいてソースの分布が関わる時変
化し、心臓の電気的活動の１種の映画を提供する。本発
明により生成されたイメージは、胸部Ｘ線と対比するこ
とができる。胸部Ｘ線は、胸部の解剖学的構造の２次元
投影を表わす。胸部Ｘ線からは胸部の３次元の解剖学的
構造を一意的に再構成することはできない。それにも拘
わらず、胸部Ｘ線は胸部の病理学診断においては非常に
重要な診断ツールである。
れた、表面と直角をなしｘ軸が表面と平行である双極子
に対する表面電位と距離ｘの関係、および表面電位と距
離ｘの２次元ラプラシアンのグラフ、 図1Bは、等方性の容積導体に埋設され、ｘ方向に沿っ
て配向された双極子に対する、表面電位と距離ｘの関
係、および表面電位と距離ｘの２次元ラプラシアンのグ
ラフ、 図２は、双極環状電極の断面図、 図3Aは、標準的な心電図のリード１と対応する２つの
電極間で測定された体表面電位の時間に関するグラフ、 図3Bは、左前胸壁に置かれた双極環状電極から測定さ
れた対応する信号のグラフ、 図４は、本発明による装置を示す概略図、 図5Aは、体表面電位の分布を示すイメージ、 図5Bは、体表面電位の２次元ラプラシアンを示すイメ
ージ、 （実施例） 本発明は、体表面電極あるいは体内電極から臓器系内
のソースからの電気的活動をイメージ化するための方法
および装置を提供する。この手法は、２次元の電極アレ
イからは３次元のソース分布を一意的に再形成できない
ことを明確に示す。本発明が行うことは、これらソース
の２次元面への１形式の投射である２次元イメージを構
成することである。心臓関係では、この２次元イメージ
は、心悸動サイクルにおいてソースの分布が関わる時変
化し、心臓の電気的活動の１種の映画を提供する。本発
明により生成されたイメージは、胸部Ｘ線と対比するこ
とができる。胸部Ｘ線は、胸部の解剖学的構造の２次元
投影を表わす。胸部Ｘ線からは胸部の３次元の解剖学的
構造を一意的に再構成することはできない。それにも拘
わらず、胸部Ｘ線は胸部の病理学診断においては非常に
重要な診断ツールである。
本発明の基本的理論は、容積導体に適用される基礎電
磁理論に基く。疑似静的条件下では、 但し、▽２は３次元におけるラプラシアン演算子であ
り、φは電位、ρは電荷密度、εは誘電率である。電荷
密度ρは印加電流Jiの発散に等しいことを示すことがで
きる。R.Plonsey著「容積導体における電流を管理する
法則」（心電記録の理論上の基礎C.V.NelsonおよびD.B.
Geselwitz Eds.,Claredon Press,Oxford 165〜174、
1976年）を参照されたい。生体電気ソースから分離され
た表面上の電極アレイについて考察する。表面のすぐ内
側では、ρ＝０である故に▽２φ＝０である。しかし、
表面に対して深いソースの２次元（非幾何学的）投影
は、φの２次元ラプラシアンを計算することにより得ら
れる。即ち、 φの２次元ラプラシアンのプロットは、φ（ｘ、ｙ）の
プロットよりもソースのはるかに鮮鋭なイメージを生じ
る。これは、図1Aおよび図1Bに示され、これにおいては
実線が表面電位対ｘの２次元ラプラシアンのプロットを
示し、破線は表面電位φ自体と距離のプロットを表わし
ている。このため、表面上で測定された電位の２次元ラ
プラシアンを計算して適当に表示することにより、心臓
の電気的ソースのイメージを構成することができる。
磁理論に基く。疑似静的条件下では、 但し、▽２は３次元におけるラプラシアン演算子であ
り、φは電位、ρは電荷密度、εは誘電率である。電荷
密度ρは印加電流Jiの発散に等しいことを示すことがで
きる。R.Plonsey著「容積導体における電流を管理する
法則」（心電記録の理論上の基礎C.V.NelsonおよびD.B.
Geselwitz Eds.,Claredon Press,Oxford 165〜174、
1976年）を参照されたい。生体電気ソースから分離され
た表面上の電極アレイについて考察する。表面のすぐ内
側では、ρ＝０である故に▽２φ＝０である。しかし、
表面に対して深いソースの２次元（非幾何学的）投影
は、φの２次元ラプラシアンを計算することにより得ら
れる。即ち、 φの２次元ラプラシアンのプロットは、φ（ｘ、ｙ）の
プロットよりもソースのはるかに鮮鋭なイメージを生じ
る。これは、図1Aおよび図1Bに示され、これにおいては
実線が表面電位対ｘの２次元ラプラシアンのプロットを
示し、破線は表面電位φ自体と距離のプロットを表わし
ている。このため、表面上で測定された電位の２次元ラ
プラシアンを計算して適当に表示することにより、心臓
の電気的ソースのイメージを構成することができる。
規則的に間隔を置いた単極電極のＭ×Ｎアレイを設定
して、下式の如き数式を用いて２次元ラプラシアンを確
立することにより、２次元ラプラシアンを測定すること
ができる。即ち、 但し、φi,jは点ｉ・（DX）＋ｊ・（DY）に位置する電
極における電位である。しかし、本例においては、２次
元ラプラシアンは場所（Ｍ−２）・（Ｎ−２）でのみ決
定される。このため、（Ｍ・Ｎ）個の電極および（Ｍ・
Ｎ）個の信号を処理できる関連する装置が、２次元ラプ
ラシアンが測定される（Ｍ−２）・（Ｎ−２）個の場所
のみを生じる。また、このような条件下では、単極電極
アレイにおいて使用される５個の電極のいずれにおける
ノイズも、所与の場所における２次元ラプラシアンの評
価値を破壊することになる。
して、下式の如き数式を用いて２次元ラプラシアンを確
立することにより、２次元ラプラシアンを測定すること
ができる。即ち、 但し、φi,jは点ｉ・（DX）＋ｊ・（DY）に位置する電
極における電位である。しかし、本例においては、２次
元ラプラシアンは場所（Ｍ−２）・（Ｎ−２）でのみ決
定される。このため、（Ｍ・Ｎ）個の電極および（Ｍ・
Ｎ）個の信号を処理できる関連する装置が、２次元ラプ
ラシアンが測定される（Ｍ−２）・（Ｎ−２）個の場所
のみを生じる。また、このような条件下では、単極電極
アレイにおいて使用される５個の電極のいずれにおける
ノイズも、所与の場所における２次元ラプラシアンの評
価値を破壊することになる。
２次元ラプラシアンを評価するための改善された方法
は、双極の環状電極の使用を含む。図２において、双極
環状電極10が外径d1と内径d2を持つ外側環状導体12を含
む。外側環状導体12は、絶縁体16により分離された直径
d3の内側円形導体14を包囲している。双極電極10におけ
る外側環状導体12と内側円形導体14間で測定される電位
は、表面電位の２次元ラプラシアンを表わす。（Ｍ・
Ｎ）個の信号を処理できる（Ｍ・Ｎ）個の双極電極のア
レイおよび関連する装置は、２次元ラプラシアンが測定
される（Ｍ・Ｎ）個の場所を生じる。信号対雑音比が双
極電極において高くなるため、これら電極の外径は、よ
り良好な局在状態を生じる結果となる１組の単極電極か
ら構成される「ラプラシアン電極」におけるよりも小さ
くなり得る。図3Aは、標準的な心電図のリードＩと対応
する２個の電極間で測定される体表面電位の時間的なプ
ロットであり、図3Bは左前方の胸壁に置かれた双極環状
電極から測定される対応信号のプロットである。
は、双極の環状電極の使用を含む。図２において、双極
環状電極10が外径d1と内径d2を持つ外側環状導体12を含
む。外側環状導体12は、絶縁体16により分離された直径
d3の内側円形導体14を包囲している。双極電極10におけ
る外側環状導体12と内側円形導体14間で測定される電位
は、表面電位の２次元ラプラシアンを表わす。（Ｍ・
Ｎ）個の信号を処理できる（Ｍ・Ｎ）個の双極電極のア
レイおよび関連する装置は、２次元ラプラシアンが測定
される（Ｍ・Ｎ）個の場所を生じる。信号対雑音比が双
極電極において高くなるため、これら電極の外径は、よ
り良好な局在状態を生じる結果となる１組の単極電極か
ら構成される「ラプラシアン電極」におけるよりも小さ
くなり得る。図3Aは、標準的な心電図のリードＩと対応
する２個の電極間で測定される体表面電位の時間的なプ
ロットであり、図3Bは左前方の胸壁に置かれた双極環状
電極から測定される対応信号のプロットである。
上記の分析は表面電位の２次元ラプラシアン差が最適
であることを示唆するが、表面電位の他の面差も用いる
ことができる。例えば、形態の微分 は異方性導電性を勘案する（本例では、βは０と１の間
にある）。同様に、２以外の微分次数を含む面微分が用
いられる。
であることを示唆するが、表面電位の他の面差も用いる
ことができる。例えば、形態の微分 は異方性導電性を勘案する（本例では、βは０と１の間
にある）。同様に、２以外の微分次数を含む面微分が用
いられる。
表面電位の２次元ラプラシアンまたは他の面微分列が
一旦得られると、イメージを構成することができる。イ
メージを表示する簡単な方法は、グレースケールあるい
はカラースケールで列状の各電極からの各信号をコード
化することである。従って各信号は、イメージの１つの
ピクセルに対応する。必要に応じてイメージを平滑化す
るため、適当な平滑化および補間アルゴリズムを使用す
ることができる。
一旦得られると、イメージを構成することができる。イ
メージを表示する簡単な方法は、グレースケールあるい
はカラースケールで列状の各電極からの各信号をコード
化することである。従って各信号は、イメージの１つの
ピクセルに対応する。必要に応じてイメージを平滑化す
るため、適当な平滑化および補間アルゴリズムを使用す
ることができる。
心臓の電気的活動をイメージ化するための本発明の望
ましい実施態様が図４に示される。電極パッド20は、図
示の如く、規則的に間隔を置いた８×８アレイの64個の
双極電極10を含む。各電極10は、図２に示される如き円
形電極を包囲する環状リングを有する。本例において
は、電極10の外径は1.5cmであり、１つの電極の中心か
ら次の電極の中心までの間隔は2.5cmである。このパッ
ドは、人間22の心臓に重なる前胸壁上に置かれる。この
設置は、心臓の前方部分に位置する電気的ソースを強調
することになる。心臓に重なる胸部の後方へのパッド20
の設置は、心臓の後方に位置する電気的ソースを強調す
ることになる。心臓に重なる左側方の胸部におけるパッ
ド20の設置は、心臓の左側方部分に位置するソースを強
調することになる。専用パッドもまた、心臓の心内膜あ
るいは心外膜に直接添付することができる。
ましい実施態様が図４に示される。電極パッド20は、図
示の如く、規則的に間隔を置いた８×８アレイの64個の
双極電極10を含む。各電極10は、図２に示される如き円
形電極を包囲する環状リングを有する。本例において
は、電極10の外径は1.5cmであり、１つの電極の中心か
ら次の電極の中心までの間隔は2.5cmである。このパッ
ドは、人間22の心臓に重なる前胸壁上に置かれる。この
設置は、心臓の前方部分に位置する電気的ソースを強調
することになる。心臓に重なる胸部の後方へのパッド20
の設置は、心臓の後方に位置する電気的ソースを強調す
ることになる。心臓に重なる左側方の胸部におけるパッ
ド20の設置は、心臓の左側方部分に位置するソースを強
調することになる。専用パッドもまた、心臓の心内膜あ
るいは心外膜に直接添付することができる。
電極パッド20の電極10からの信号は、多心ケーブル24
で増幅器バンク26へ送られ、ここで増幅されて、マルチ
プレクサおよびアナログ／ディジタル・コンバータ・カ
ードが設けられたコンピュータ28において1000Hz/チャ
ンネルの速度でディジタル化される前に折り返し雑音除
去フィルタへ送られる。コンピュータ28はまた、電極ア
レイ20からの信号から構成されたイメージの電子的表示
を生成する。構成されたイメージは、各信号を電極アレ
イ20から８×８アレイの略々実寸法（例えば、直径が1.
5cm）の方形ピクセルへ割当てることにより、ビデオ・
ディスプレイ端末30において表示される。電極アレイ20
の電極10からの電圧は、全てスケール変更されて64レベ
ルのグレースケールで表わされ、最も暗いレベルは最大
の負信号と対応し、最も明るいレベルは最大の正信号と
対応する。イメージの輪郭を平滑化して大きさあるいは
更に線形寸法だけピクセル寸法を縮小するため、種々の
平滑化および補間アルゴリズムを用いることができる。
ビデオ表示端末30におけるビデオ・イメージは、毎秒８
乃至32個の均等間隔のフレーム間に表示することにより
リアルタイムで見ることができる。より微細な一時的分
解能を得るためには、フレームをリアルタイムより遅い
速度で記憶域からオフラインで表示することができ、例
えば、毎ミリ秒毎に得るフレームを16フレーム／秒の速
度で表示することができる。データは、必要に応じて長
期の格納のため、ハード・ディスクからディジタル・テ
ープあるいは光ディスクへオフロードすることができ
る。空間的分解能を改善するためには、256個あるいは
更に1,024個の電極の電極パッドが望ましい。このよう
な場合、電極は更に小さくする必要があり、例えば、直
径をそれぞれ0.75または0.375cmにする必要がある。頭
部あるいは骨格筋などの器官からの電気的活動をイメー
ジ化するためには、電極パッド20をこれら器官に重なる
皮膚に点できることが容易に理解されよう。本文に用い
られる如き表面電位の面微分とは、表面に沿った座標に
関する表面電位の導関数を含む関数である。また、本文
に用いられる如き語句「順次の時間」とは必ずしも密に
続く時間を意味しない。
で増幅器バンク26へ送られ、ここで増幅されて、マルチ
プレクサおよびアナログ／ディジタル・コンバータ・カ
ードが設けられたコンピュータ28において1000Hz/チャ
ンネルの速度でディジタル化される前に折り返し雑音除
去フィルタへ送られる。コンピュータ28はまた、電極ア
レイ20からの信号から構成されたイメージの電子的表示
を生成する。構成されたイメージは、各信号を電極アレ
イ20から８×８アレイの略々実寸法（例えば、直径が1.
5cm）の方形ピクセルへ割当てることにより、ビデオ・
ディスプレイ端末30において表示される。電極アレイ20
の電極10からの電圧は、全てスケール変更されて64レベ
ルのグレースケールで表わされ、最も暗いレベルは最大
の負信号と対応し、最も明るいレベルは最大の正信号と
対応する。イメージの輪郭を平滑化して大きさあるいは
更に線形寸法だけピクセル寸法を縮小するため、種々の
平滑化および補間アルゴリズムを用いることができる。
ビデオ表示端末30におけるビデオ・イメージは、毎秒８
乃至32個の均等間隔のフレーム間に表示することにより
リアルタイムで見ることができる。より微細な一時的分
解能を得るためには、フレームをリアルタイムより遅い
速度で記憶域からオフラインで表示することができ、例
えば、毎ミリ秒毎に得るフレームを16フレーム／秒の速
度で表示することができる。データは、必要に応じて長
期の格納のため、ハード・ディスクからディジタル・テ
ープあるいは光ディスクへオフロードすることができ
る。空間的分解能を改善するためには、256個あるいは
更に1,024個の電極の電極パッドが望ましい。このよう
な場合、電極は更に小さくする必要があり、例えば、直
径をそれぞれ0.75または0.375cmにする必要がある。頭
部あるいは骨格筋などの器官からの電気的活動をイメー
ジ化するためには、電極パッド20をこれら器官に重なる
皮膚に点できることが容易に理解されよう。本文に用い
られる如き表面電位の面微分とは、表面に沿った座標に
関する表面電位の導関数を含む関数である。また、本文
に用いられる如き語句「順次の時間」とは必ずしも密に
続く時間を意味しない。
単極記録のアレイに用いられる如き方法により提供さ
れる改善された分解能の一例は図５に示される。図5A
は、QRS複素数における一時点においてグレースケール
でプロットされた前胸部における体表面電位を示してい
る。比較において、図5Bは、高度に局在化されたソース
分布が図5Aの全体的にやや散漫な体表面電位の生成に供
し得ることを示す、この電位の２次元ラプラシアンを示
している。
れる改善された分解能の一例は図５に示される。図5A
は、QRS複素数における一時点においてグレースケール
でプロットされた前胸部における体表面電位を示してい
る。比較において、図5Bは、高度に局在化されたソース
分布が図5Aの全体的にやや散漫な体表面電位の生成に供
し得ることを示す、この電位の２次元ラプラシアンを示
している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/044 A61B 5/0452
Claims (45)
- 【請求項１】生体系における電気的活動をイメージ化す
る方法において、 電極アレイから採取された信号を処理して、所定の時間
内に複数の空間的位置における表面電位の面微分を計算
し、 複数の時間に対して前記処理を反復し、 順次の時間に対して前記表面電位の面微分からイメージ
を構成し、 順次の時間と対応する順次のイメージを表示する、 ステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記表面電位の面微分が表面電位の２次元
ラプラシアンであることを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】前記電極アレイにおける電極が、１つの外
側環状導体と別個の中心導体とを有する双極であり、こ
れにより前記表面電位の前記２次元ラプラシアンが得ら
れることを特徴とする、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】イメージ化された前記電気的活動は心臓部
に生じることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】イメージ化された前記電気的活動は頭脳に
生じることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】イメージ化された前記電気的活動は骨格筋
に生じることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】前記イメージはピクセル・アレイ上に表示
され、表面電位の面微分の大きさはグレースケールに基
づいてコード化されることを特徴とする、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項８】前記イメージはピクセル・アレイ上に表示
され、表面電位の面微分の大きさはカラースケールに基
づいてコード化されることを特徴とする、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項９】前記イメージの輪郭を平滑化してピクセル
・サイズを縮小するために用いられる平滑化および補間
アルゴリズムの使用を更に含むことを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項１０】前記電極から記録される信号が、ディジ
タル化されて格納されることを特徴とする、請求項１に
記載の方法。 - 【請求項１１】前記イメージは８乃至32フレーム／秒で
表示されることによりリアルタイムに表示されることを
特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】前記イメージはリアルタイムより遅い速
度でオフラインに表示されることを特徴とする、請求項
１に記載の方法。 - 【請求項１３】前記順次のイメージの表示は映画を生成
することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】前記順次のイメージは一時に一回表示さ
れることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１５】生体系における電気活動をイメージ化す
るための装置において、 前記生体系の内表面または外表面に対して添付するため
の電極アレイと、 前記電極からの信号を処理して、所与の時間内に複数の
空間的位置における表面電位の面微分を計算し、この処
理を複数の時間に対して反復する装置を設け、該装置が
更に、順次の時間と対応する順次のイメージを表示する
表示装置を、 設けてなることを特徴とする装置。 - 【請求項１６】前記表面電位の面微分が表面電位の２次
元ラプラシアンであることを特徴とする、請求項15に記
載の装置。 - 【請求項１７】前記電極アレイにおける電極は、外側環
状導体と別個の中心導体とを有する双極であることを特
徴とする、請求項16に記載の装置。 - 【請求項１８】イメージ化された前記電気的活動は心臓
部に生じることを特徴とする、請求項15に記載の装置。 - 【請求項１９】イメージ化された前記電気的活動は頭脳
に生じることを特徴とする、請求項15に記載の装置。 - 【請求項２０】イメージ化された前記電気的活動は骨格
筋に生じることを特徴とする、請求項15に記載の装置。 - 【請求項２１】心臓の電気的活動は、前記電極アレイを
心臓に重なる前胸壁に対して添付することによりイメー
ジ化されることを特徴とする請求項18に記載の装置。 - 【請求項２２】心臓の電気的活動は、前記電極アレイを
心臓に重なる後胸壁に対して添付することによりイメー
ジ化されることを特徴とする請求項18に記載の装置。 - 【請求項２３】心臓の電気的活動は、前記電極アレイを
心臓に重なる側胸壁に対して添付することによりイメー
ジ化されることを特徴とする請求項18に記載の装置。 - 【請求項２４】心臓の電気的活動は、前記電極アレイを
心臓の心外膜に対して添付することによりイメージ化さ
れることを特徴とする請求項18に記載の装置。 - 【請求項２５】心臓の電気的活動は、前記電極アレイを
心臓の心内膜に対して添付することによりイメージ化さ
れることを特徴とする請求項18に記載の装置。 - 【請求項２６】心臓の電気的活動は、前記電極アレイを
頭部表面に対して添付することによりイメージ化される
ことを特徴とする請求項19に記載の装置。 - 【請求項２７】心臓の電気的活動は、前記電極アレイを
頭脳表面に対して添付することによりイメージ化される
ことを特徴とする請求項19に記載の装置。 - 【請求項２８】前記イメージはピクセル・アレイ上に表
示され、前記表面電位の面微分の大きさがグレースケー
ルに基づいてコード化されることを特徴とする、請求項
15に記載の装置。 - 【請求項２９】前記イメージはピクセル・アレイ上に表
示され、前記表面電位の面微分の大きさがカラースケー
ルに基づいてコード化されることを特徴とする、請求項
15に記載の装置。 - 【請求項３０】前記イメージの輪郭を平滑化するため、
平滑化および補間アルゴリズムが用いられることを特徴
とする請求項15に記載の装置。 - 【請求項３１】骨格筋の電気的活動は、前記電極アレイ
を筋肉に重なる皮膚に対して添付することによりイメー
ジ化されることを特徴とする請求項15に記載の装置。 - 【請求項３２】デジタル化された信号は記録媒体に格納
されることを特徴とする、請求項15に記載の装置。 - 【請求項３３】前記イメージは８乃至32フレーム／秒で
表示されることによりリアルタイムに表示されることを
特徴とする、請求項15に記載に記載の装置。 - 【請求項３４】前記イメージはリアルタイムより遅い速
度でオフラインに表示されることを特徴とする、請求項
15に記載の装置。 - 【請求項３５】順次のイメージは映画を生成するように
表示されることを特徴とする、請求項15に記載の装置。 - 【請求項３６】順次のイメージは一時に一回表示される
ことを特徴とする請求項15に記載の装置。 - 【請求項３７】生体系における電気的活動をイメージ化
するための方法において、 電極から記録された信号を処理して、実質的に同時に複
数の空間的位置における表面電位の面微分を計算し、 前記表面電位の面微分からイメージを構成する、 ステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項３８】イメージ化された前記電気的活動は心臓
部に生じることを特徴とする、請求項37に記載の方法。 - 【請求項３９】イメージ化された前記電気的活動は頭脳
に生じることを特徴とする、請求項37に記載の方法。 - 【請求項４０】イメージ化された前記電気的活動は骨格
筋に生じることを特徴とする、請求項37に記載の方法。 - 【請求項４１】前記電気的活動の表面電位の面微分は表
面電位の２次元ラプラシアンであることを特徴とする請
求項37に記載の方法。 - 【請求項４２】前記電極は、１つの外側環状導体と別個
の中心導体とを有する双極であり、これにより前記表面
電位の２次元ラプラシアンが得られることを特徴とす
る、請求項41に記載の方法。 - 【請求項４３】生体系における電気活動をイメージ化す
るための装置において、 前記生体系の外面に対して添付するための電極アレイ
と、 前記電極からの信号を処理して実質的に同時に複数の空
間的位置における表面電位の面微分を計算する装置と、 前記表面電位の面微分からイメージを構成する装置と、 設けてなることを特徴とする装置。 - 【請求項４４】前記電気的活動の表面電位の面微分は表
面電位の２次元ラプラシアンであることを特徴とする請
求項43に記載の装置。 - 【請求項４５】前記電極アレイにおける電極は、外側環
状導体と別個の中心導体とを有する双極であることを特
徴とする、請求項44に記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/604,142 US5146926A (en) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | Method and apparatus for imaging electrical activity in a biological system |
| US604,142 | 1990-10-26 | ||
| PCT/US1991/007994 WO1992007509A1 (en) | 1990-10-26 | 1991-10-23 | Method and apparatus for imaging electrical activity in a biologocal system |
Publications (2)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005287849A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Eucalyptus:Kk | 体表面心電計 |
| JP2008515485A (ja) * | 2004-09-30 | 2008-05-15 | カーディアック ペースメーカーズ，インコーポレイテッド | 心臓活性化シーケンスの監視及び追跡調査 |
| JP2010512977A (ja) * | 2006-12-19 | 2010-04-30 | エシコン・インコーポレイテッド | 神経刺激療法のための電極パッチおよび方法 |
Families Citing this family (51)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5678547A (en) * | 1988-12-22 | 1997-10-21 | Biofield Corp. | Method and apparatus for screening or sensing bodily conditions using DC biopotentials |
| IL98613A (en) * | 1991-06-25 | 1996-01-31 | Technion Res & Dev Foundation | Method and apparatus for analyzing the electrical activity of the heart |
| GB9113830D0 (en) * | 1991-06-27 | 1991-08-14 | Brown Brian H | Applied potential tomography |
| GB2264176B (en) * | 1992-02-14 | 1995-12-20 | George John Dempsey | A non-invasive multi-electrocardiographic apparatus and method of assessing acute ischaemic damage |
| US5687737A (en) * | 1992-10-09 | 1997-11-18 | Washington University | Computerized three-dimensional cardiac mapping with interactive visual displays |
| US5713367A (en) * | 1994-01-26 | 1998-02-03 | Cambridge Heart, Inc. | Measuring and assessing cardiac electrical stability |
| US5622178A (en) * | 1994-05-04 | 1997-04-22 | Spacelabs Medical, Inc. | System and method for dynamically displaying cardiac interval data using scatter-plots |
| US6055448A (en) * | 1994-11-07 | 2000-04-25 | Anderson; John Mccune | Sensor device |
| US5935082A (en) * | 1995-01-26 | 1999-08-10 | Cambridge Heart, Inc. | Assessing cardiac electrical stability |
| WO1998002090A1 (en) * | 1996-07-17 | 1998-01-22 | Cambridge Heart, Inc. | Generation of localized cardiac measures |
| US5733151A (en) * | 1996-08-23 | 1998-03-31 | Edsall; David | Electrical clamping connection device |
| US6014582A (en) * | 1996-10-23 | 2000-01-11 | He; Bin | Method and apparatus of biosignal spatial analysis |
| DE69729960T2 (de) * | 1996-12-18 | 2005-08-25 | Anderson, John McCune, Holywood | Gerät zur kartierenden erfassung von körperoberflächenpotentialen |
| US5891047A (en) * | 1997-03-14 | 1999-04-06 | Cambridge Heart, Inc. | Detecting abnormal activation of heart |
| US5827195A (en) * | 1997-05-09 | 1998-10-27 | Cambridge Heart, Inc. | Electrocardiogram noise reduction using multi-dimensional filtering |
| US6073039A (en) * | 1997-11-07 | 2000-06-06 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | Device and method for real-time monitoring of an electrocardiogram during magnetic resonance imaging |
| US5908393A (en) * | 1998-05-04 | 1999-06-01 | Cambridge Heart, Inc. | Reducing noise in a biological signal |
| US6226542B1 (en) | 1998-07-24 | 2001-05-01 | Biosense, Inc. | Three-dimensional reconstruction of intrabody organs |
| US6385476B1 (en) | 1999-09-21 | 2002-05-07 | Biosense, Inc. | Method and apparatus for intracardially surveying a condition of a chamber of a heart |
| US6546271B1 (en) | 1999-10-01 | 2003-04-08 | Bioscience, Inc. | Vascular reconstruction |
| US6308093B1 (en) | 1999-10-07 | 2001-10-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for guiding ablative therapy of abnormal biological electrical excitation |
| US6370412B1 (en) * | 1999-10-07 | 2002-04-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for guiding ablative therapy of abnormal biological electrical excitation |
| US6584343B1 (en) * | 2000-03-15 | 2003-06-24 | Resolution Medical, Inc. | Multi-electrode panel system for sensing electrical activity of the heart |
| US6760620B2 (en) | 2000-03-15 | 2004-07-06 | Resolution Medical, Inc. | Non-invasive localization and treatment of focal atrial fibrillation |
| US6616613B1 (en) | 2000-04-27 | 2003-09-09 | Vitalsines International, Inc. | Physiological signal monitoring system |
| US7043292B2 (en) * | 2002-06-21 | 2006-05-09 | Tarjan Peter P | Single or multi-mode cardiac activity data collection, processing and display obtained in a non-invasive manner |
| AU2003286048A1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-18 | Z-Tech (Canada) Inc. | Bioimpedance measurement using controller-switched current injection and multiplexer selected electrode connection |
| US20060089558A1 (en) * | 2004-10-27 | 2006-04-27 | General Electric Company | Physiological parameter monitoring and data collection system and method |
| US7983743B2 (en) * | 2005-07-22 | 2011-07-19 | Case Western Reserve University | System and method for noninvasive electrocardiographic imaging (ECGI) |
| WO2007081401A2 (en) * | 2006-01-14 | 2007-07-19 | Optimus Services, Llc | Use of ultraviolet germicidal irradiation in health care environments |
| WO2007134289A2 (en) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Ihc Intellectual Asset Management Llc | Methods and apparatus for detecting fractionated conduction delay with an ecg |
| JP5628804B2 (ja) | 2008-08-11 | 2014-11-19 | ワシントン・ユニバーシティＷａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ | オンサイトでリアルタイムの心電図イメージング（ｅｃｇｉ）のためのシステムおよび方法 |
| US10278598B2 (en) * | 2009-01-09 | 2019-05-07 | Hemologic B.V. | Method for determining the stroke volume of a heart, method for determining the electrode positions therefor, and sheet shaped device therefor |
| GB2471873B (en) * | 2009-07-15 | 2015-09-23 | Wzvi Ltd | Electrical impedance imaging |
| US8897516B2 (en) | 2011-03-16 | 2014-11-25 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Two-dimensional cardiac mapping |
| US9693752B2 (en) | 2011-06-21 | 2017-07-04 | Rescon Ltd | Non-resistive contact electrosonic sensor systems |
| WO2013124735A1 (en) * | 2012-02-22 | 2013-08-29 | Rescon Ltd | Non-resistive contact electrical systems and methods for visualizing the structure and function of objects or systems |
| US9198592B2 (en) | 2012-05-21 | 2015-12-01 | Kardium Inc. | Systems and methods for activating transducers |
| US10827977B2 (en) | 2012-05-21 | 2020-11-10 | Kardium Inc. | Systems and methods for activating transducers |
| US9017320B2 (en) | 2012-05-21 | 2015-04-28 | Kardium, Inc. | Systems and methods for activating transducers |
| CA2965710C (en) | 2014-10-27 | 2023-10-24 | Jesse Goodman | System and method for monitoring aortic pulse wave velocity and blood pressure |
| US10368936B2 (en) | 2014-11-17 | 2019-08-06 | Kardium Inc. | Systems and methods for selecting, activating, or selecting and activating transducers |
| US10722184B2 (en) | 2014-11-17 | 2020-07-28 | Kardium Inc. | Systems and methods for selecting, activating, or selecting and activating transducers |
| DE102017004548A1 (de) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | Xenios Ag | Kanüle mit einem Draht, der längs der Kanüle verläuft |
| CN108042129A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-18 | 广东省中医院 | 一种用于检测心肌组织电信号的立体微阵列电极 |
| US11039776B2 (en) | 2018-03-23 | 2021-06-22 | Cardioinsight Technologies, Inc. | Determining bipolar electrical activity |
| US11138792B2 (en) | 2018-04-02 | 2021-10-05 | Cardioinsight Technologies, Inc. | Multi-dimensional method of fundamental solutions for reconstruction of electrophysiological activity |
| CN116916080A (zh) * | 2019-05-17 | 2023-10-20 | 上海哔哩哔哩科技有限公司 | 视频数据处理方法、装置、计算机设备及可读存储介质 |
| US11445960B2 (en) * | 2019-10-09 | 2022-09-20 | Trustees Of Boston University | Electrography system employing layered electrodes for improved spatial resolution |
| US11896404B2 (en) | 2019-12-31 | 2024-02-13 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | Systems and methods for medical imaging of a heart and analysis of ECG target channel |
| CN112617854B (zh) * | 2020-12-31 | 2023-09-22 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 心电导联连接方法及系统 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3294084A (en) * | 1964-05-14 | 1966-12-27 | Ca Nat Research Council | Potential measuring and display apparatus, especially for electrocardiographic or like use |
| US3516400A (en) * | 1966-06-06 | 1970-06-23 | Bendix Corp | Methods and apparatus for determining body compositions |
| US3707147A (en) * | 1970-08-13 | 1972-12-26 | Ernest E Sellers | Means and method for pictorial presentation of physiological signals which vary with time and position |
| US3717141A (en) * | 1970-09-15 | 1973-02-20 | L Krohn | System for providing a multi-level current density diagram of a human body organ |
| US3868947A (en) * | 1973-10-16 | 1975-03-04 | Us Government | Concentric electrode construction for an electrocardiogram transmitter |
| US4308873A (en) * | 1978-03-16 | 1982-01-05 | National Research Development Corporation | Electroencephalograph monitoring |
| US4346715A (en) * | 1978-07-12 | 1982-08-31 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Hyperthermia heating apparatus |
| US4498080A (en) * | 1980-12-31 | 1985-02-05 | Braintech, Inc. | Apparatus and method for topographic display of multichannel data |
| JPS57112846A (en) * | 1980-12-31 | 1982-07-14 | Norio Akamatsu | Electrocardiograph meter |
| US4417591A (en) * | 1980-12-31 | 1983-11-29 | Braintech, Inc. | Apparatus and method for topographic display of multichannel EEG data |
| US4610259A (en) * | 1983-08-31 | 1986-09-09 | Cns, Inc. | EEG signal analysis system |
| US4649482A (en) * | 1984-08-31 | 1987-03-10 | Bio-Logic Systems Corp. | Brain electrical activity topographical mapping |
| US4736751A (en) * | 1986-12-16 | 1988-04-12 | Eeg Systems Laboratory | Brain wave source network location scanning method and system |
| US4962767A (en) * | 1988-07-05 | 1990-10-16 | Cardiac Control Systems, Inc. | Pacemaker catheter |
| US4934374A (en) * | 1988-12-29 | 1990-06-19 | Trustees Of The University Of Pennsylvania | Method of analyzing cardiac data using correlation plots |
-
1990
- 1990-10-26 US US07/604,142 patent/US5146926A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
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- 1991-10-23 AT AT92900975T patent/ATE171357T1/de not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005287849A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Eucalyptus:Kk | 体表面心電計 |
| JP4630397B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2011-02-09 | ユーカリテック株式会社 | 体表面心電計 |
| JP2008515485A (ja) * | 2004-09-30 | 2008-05-15 | カーディアック ペースメーカーズ，インコーポレイテッド | 心臓活性化シーケンスの監視及び追跡調査 |
| JP2010512977A (ja) * | 2006-12-19 | 2010-04-30 | エシコン・インコーポレイテッド | 神経刺激療法のための電極パッチおよび方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2094804A1 (en) | 1992-04-27 |
| WO1992007509A1 (en) | 1992-05-14 |
| ATE171357T1 (de) | 1998-10-15 |
| EP0555394A4 (ja) | 1994-02-09 |
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| DE69130256T2 (de) | 1999-04-29 |
| EP0555394A1 (en) | 1993-08-18 |
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| EP0555394B1 (en) | 1998-09-23 |
| DE69130256D1 (de) | 1998-10-29 |
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