JP4972443B2 - Biomagnetic field measurement device - Google Patents
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本発明は,心臓磁場(心臓から発生する磁場)の生体磁場計測を行なう超伝導デバイスであるSQUID(Superconducting Quantum Interference Device:超伝導量子干渉素子)磁束計などの高感度磁束計を用いた磁場計測装置に関し,特に心臓磁場波形の標準的なテンプレート波形の作成方法・標準的なテンプレート波形の差分作成方法および表示方法・心臓磁場波形の領域分割方法に関する。 The present invention relates to a magnetic field measurement using a high-sensitivity magnetometer such as a SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) flux meter, which is a superconducting device that performs biomagnetic field measurement of a cardiac magnetic field (a magnetic field generated from the heart). More particularly, the present invention relates to a standard template waveform generation method, a standard template waveform difference generation method and display method, and a cardiac magnetic field waveform region division method.
不整脈や虚血性心疾患などの心疾患の診断において,心筋内の電気生理学的現象を可視化できることは非常に重要である。心筋内の電気生理学的現象を可視化する装置の一つに,生体磁場計測装置がある。生体磁場計測装置は,心臓から生じる微弱な磁場(以下,心臓磁場と略記する)を非侵襲かつ非接触で多点計測でき,この心臓磁場データを用いて心筋内部に流れる電流分布を可視化できる。 In the diagnosis of heart diseases such as arrhythmia and ischemic heart disease, it is very important to be able to visualize electrophysiological phenomena in the myocardium. One of the devices that visualize electrophysiological phenomena in the myocardium is a biomagnetic field measurement device. The biomagnetic field measurement apparatus can measure a weak magnetic field (hereinafter abbreviated as “cardiac magnetic field”) generated from the heart in a non-invasive and non-contact manner, and can visualize the current distribution flowing inside the myocardium using the cardiac magnetic field data.
生体磁場計測装置を用いた心筋内電流分布の可視化方法として,電流アロー図(Current―arrow map,以下,CAMと略記する)が開発されている(例えば,非特許文献1,2を参照)。CAMとは,各計測点で測定される心臓磁場データの法線成分の微分から得られる2次元平面上のベクトルを,生体内電流分布とする方法である。被験者の正面と背面で計測された心臓磁場データからCAMを計算することで,心臓全体の心筋興奮伝播の様子を視覚化できる(例えば,非特許文献3を参照)。このCAMに基づく心臓疾患の解析法には,CAMの時系列画像からの異常興奮伝播の視覚化,心室の脱分極過程のCAMを用いた虚血部位の同定などがあり,臨床上の有効性が報告されている(例えば,非特許文献4,5を参照)。
As a method for visualizing the intramyocardial current distribution using the biomagnetic field measuring apparatus, a current-arrow map (hereinafter abbreviated as CAM) has been developed (see, for example, Non-Patent
近年では,各被験者の核磁気共鳴イメージング画像(以下,MRI画像と略記する)から作成した3次元心臓モデル上に,CAMを投影する方法が開発されおり,視覚的に分かりやすい心筋内電流分布の表示方法が報告されている(例えば,特願2002−147051号,非特許文献6を参照)。 In recent years, a method of projecting a CAM on a three-dimensional heart model created from a nuclear magnetic resonance imaging image (hereinafter abbreviated as an MRI image) of each subject has been developed. A display method has been reported (for example, see Japanese Patent Application No. 2002-147051, Non-Patent Document 6).
心臓の電気活動は、健常な場合の電気活動と、虚血や不整脈を原因とする異常な電気活動の負荷または欠如などの和によって構成されていると考えられる。 The electrical activity of the heart is considered to be composed of the sum of electrical activity in a healthy state and the load or absence of abnormal electrical activity due to ischemia or arrhythmia.
上述の従来の手法では,心臓の電気活動を2次元または3次元画像化が可能であるが、健常な電気活動と異常な電気活動を分離して表示または解析することができない。さらには、異常な活動領域を簡易に表示する領域表示手段をない。 In the above-described conventional method, the electrical activity of the heart can be two-dimensionally or three-dimensionally imaged, but normal electrical activity and abnormal electrical activity cannot be separated and displayed or analyzed. Furthermore, there is no area display means for simply displaying an abnormal activity area.
本発明の代表的な構成では、T波を含むST−Tコンポーネントのテンプレートを作成するST−Tテンプレート作成手段として、各被検者のST-Tコンポーネントに区分された波形を、T波の最も振幅の大きな時点から前と後ろの時間帯の2つの波形にそれぞれ分割する前後波形分割処理手段と、前記前後波形分割処理によって得られた前側波形の時間スケールを一定値に拡大する波形拡大処理を行う第1の拡大処理手段と、前記前後波形分割処理によって得られた後ろ側波形を第1の拡大処理手段によって使用された拡大率を用いて波形拡大処理を行う第2の拡大処理手段と、波形拡大処理後の前側波形と後側波形を連結する連結処理手段と、連結された各被検者の波形から加算平均化処理を行ってST-Tコンポーネントのテンプレートを得る波形加算平均化処理手段を有する。In a typical configuration of the present invention, as an ST-T template creation means for creating a template of an ST-T component including a T wave, the waveform divided into the ST-T components of each subject is the most of the T wave. A front and rear waveform division processing means for dividing each of the two waveforms in the time zone before and after the point of time when the amplitude is large, and a waveform enlargement processing for expanding the time scale of the front waveform obtained by the front and rear waveform division processing to a constant value. First expansion processing means for performing, and second expansion processing means for performing waveform expansion processing on the back side waveform obtained by the front and rear waveform division processing using the expansion ratio used by the first expansion processing means; A waveform processing average that obtains an ST-T component template by performing an averaging process from the waveform of each connected subject, and a connection processing means for connecting the front waveform and the rear waveform after waveform expansion processing A processing means.
心臓磁場波形を時間幅で分割される3つのコンポーネント(PQコンポーネント、QRSコンポーネント、ST-Tコンポーネント)に分割する。その後以下の処理を行う。
(1) PQコンポーネントとQRSコンポーネントは波形の後ろにゼロを挿入してデータ長を取り扱うデータの中で最大のデータ長に調整する。さらに心臓磁場の振幅値を正規化して1になるように計算する。
(2) ST-Tコンポーネントは、T波頂点の時間の前後で2つの波形に分割する。分割された前半部の波形を時間軸方向に1001msになるように波形拡大処理を第1の拡大率で行う。この第1の拡大率を用いて分割された後半部の波形を時間軸方向に拡大をおこなう。拡大された2つの波形を合成し、合成された波形の後ろにゼロを挿入してデータ長を取り扱うデータの中で最大のデータ長に調整する。さらに心臓磁場の振幅値を正規化して1になるように計算する。
(3) 複数個の健常者の各心臓磁場データで、上記(1)(2)の処理を行い、処理を行った複数個の各コンポーネントを用いて加算平均化処理を行い、テンプレート波形を作成する。
(4) (3)の処理を行った各コンポーネントのテンプレート波形を、コンポーネント毎に時間幅および振幅値を複数個の健常者の各心臓磁場データの平均値に調整を行い、平均的な心臓磁場波形のテンプレート波形を作成する。
(5) 評価を行いたい心臓磁場データで、上記(1)(2)の処理を行いデータ長および振幅値が調整された波形から、上記(3)によって作成されたテンプレート波形を差分処理する。差分を行った波形から、必要に応じて電流アロー図などの電流分布図を作成する。
(6) 評価を行いたい心臓磁場データ、または上記(1)、(2)、(3)、(4)、(5)の処理によって得られたテンプレート波形などを、測定領域の中を6つに分割した領域の中で、波形の特徴や電流分布の特徴などの表記を行う。
The cardiac magnetic field waveform is divided into three components (PQ component, QRS component, and ST-T component) divided by time width. Thereafter, the following processing is performed.
(1) The PQ component and QRS component are adjusted to the maximum data length among the data handling the data length by inserting zeros after the waveform. Further, the amplitude value of the cardiac magnetic field is normalized and calculated to be 1.
(2) The ST-T component is divided into two waveforms before and after the time of the T-wave apex. Waveform enlargement processing is performed at the first enlargement ratio so that the divided waveform of the first half part becomes 1001 ms in the time axis direction. The waveform of the second half divided by using the first enlargement ratio is enlarged in the time axis direction. Two enlarged waveforms are synthesized, and zeros are inserted after the synthesized waveforms to adjust the data length to the maximum data length among the data handling the data length. Further, the amplitude value of the cardiac magnetic field is normalized and calculated to be 1.
(3) Perform the processes (1) and (2) above on each of the cardiac magnetic field data of a plurality of healthy subjects, and perform the averaging process using each of the processed components to create a template waveform. To do.
(4) The template waveform of each component subjected to the processing in (3) is adjusted for each component by adjusting the time width and amplitude value to the average value of each cardiac magnetic field data of a plurality of healthy subjects, and the average cardiac magnetic field Create a waveform template.
(5) From the cardiac magnetic field data to be evaluated, the template waveform created in (3) is subjected to differential processing from the waveform in which the processing of (1) and (2) is performed and the data length and amplitude value are adjusted. A current distribution diagram such as a current arrow diagram is created from the waveform obtained by the difference as necessary.
(6) Cardiac magnetic field data to be evaluated or template waveforms obtained by the processes (1), (2), (3), (4) and (5) above in the measurement area. In the divided area, the features of the waveform and the current distribution are described.
本発明によれば,以下の効果がある。
(1)心臓磁場の平均的な磁場波形および電流パターンの把握がテンプレート作成手段によって容易にできること。
(2)測定領域を心臓磁場における特徴を利用して6つの領域に分割することにより、心臓の電気活動を領域ごとにおける所見が単純明快に行えること。
(3)各被験者の測定された心臓磁場波形から合成されたテンプレート波形を差分処理することにより、簡単に心臓で生じている異常な電気活動のみを把握しやすくなること。
The present invention has the following effects.
(1) The average magnetic field waveform and current pattern of the cardiac magnetic field can be easily grasped by the template creation means.
(2) By dividing the measurement region into six regions using the characteristics of the cardiac magnetic field, the heart's electrical activity can be simply and clearly found in each region.
(3) It is easy to grasp only abnormal electrical activity occurring in the heart by performing differential processing on the template waveform synthesized from the cardiac magnetic field waveform measured by each subject.
図1は、本発明の実施例の生体磁場計測装置の構成例を示す図である。磁気シールドルーム1の内部には、生体が搭載されるベッド7と、超電導量子干渉素子(Superconducting Quantum Interference Device: 以下SQUIDと呼ぶ)センサーを超伝導状態に保持するための冷媒(液体ヘリウムまたは液体窒素)を貯蔵するクライオスタット2と、クライオスタット2の位置を固定するためのガントリー3とが配置されている。SQUIDセンサーは、磁気シールドルーム1外部に配置される駆動回路4によって磁束計動作し、磁束計の出力はアンプフィルター・ユニット5を通り、コンピューター6に内臓されるアナログデジタル変換回路によってデジタルデータに変換されコンピューター6に格納される。また本実施例では超伝導を用いたSQUIDセンサーで説明を行っているが、必ずしも超電導のセンサーである必要はなく、例えば光ポンピング磁束計などの高感度磁束計を使用することができる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a biomagnetic field measurement apparatus according to an embodiment of the present invention. Inside the
図2は、図1のクライオスタット2の内部に配置される検出コイル8の配列の例を示す図である。検出コイル8とSQUIDセンサーは一体で構成され、図2に示す例では、SQUIDセンサーと一体で構成された検出コイル8−1〜8−64は、8×8のマトリックス状に64本配置されている。マトリックス状の配置をすることで、本発明の電流ベクトルの計算を容易にしている。ここで本実施例では電流アロー図という手法を用いて電流ベクトルを計算する。電流アロー図は、法線方向磁場(Bz)を偏微分して求めた擬似的な電流ベクトルI(Ix=dBz/dy、Iy=−dBz/dx)と仮定して計算する手法である。しかし、電流ベクトルの計算法は、最小ノルム法やリードフィールドの逆行列を計算する方法などがあるため、必ずしも図2のような配置にする必要はない。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the arrangement of the detection coils 8 arranged inside the cryostat 2 of FIG. The detection coil 8 and the SQUID sensor are configured integrally, and in the example shown in FIG. 2, 64 detection coils 8-1 to 8-64 configured integrally with the SQUID sensor are arranged in an 8 × 8 matrix. Yes. The arrangement of the matrix shape facilitates the calculation of the current vector of the present invention. Here, in this embodiment, the current vector is calculated using a method called a current arrow diagram. The current arrow diagram is a method of calculation assuming a pseudo current vector I (Ix = dBz / dy, Iy = −dBz / dx) obtained by partial differentiation of the normal magnetic field (Bz). However, the current vector calculation method includes a minimum norm method and a method of calculating an inverse matrix of the lead field, and therefore, the arrangement as shown in FIG. 2 is not necessarily required.
図3から図7を用いてテンプレート波形の作成方法を説明する。
最初に図3を用いたメインの処理フローを説明する。テンプレート開始30を行うと、最初にP波、QRS波、ST-T波の3つの部分に波形分割31される。各P波、QRS波、ST-T波の3つの部分でテンプレートを作成していくが、P波からQ波の始まりの時刻の波形をPQテンプレート35と呼び、QRS波の部分だけをQRSテンプレート34と呼び、S波の終点からT波の終わりまでの波形をST-Tテンプレート33と呼ぶ。この3つのテンプレートについては、図4と図5を用いてPQテンプレートおよびQRSテンプレートの作成法を説明し、図6と図7を用いてST-Tテンプレートの作成法を説明している。作成された3つのテンプレートを用いて、多くの被験者(ここでは464名)の正常な心臓磁場データの平均値から得られた時間幅と磁場強度(図14に示す値)にあわせる処理を行う。この処理はどちらを先に処理しても構わない。図3では処理36の時間幅の調整処理を先行して行い、続いて処理37の磁場強度の振幅幅の調整処理を行う。最後に合成処理38によって、3つのテンプレートを合成する処理を行う。以上の処理によって、テンプレート波形を作成することができる。
A template waveform creation method will be described with reference to FIGS.
First, the main processing flow using FIG. 3 will be described. When the
次に図3で説明したPQテンプレート35またはQRSテンプレート34を作成するサブ処理フローを図4に示し、処理の模式図を図5によって説明する。ただし図4で示すフローは、PQテンプレートおよびQRSテンプレート毎に独立に処理が行われるが、ここでは処理フローが同じため一つの説明を行う。処理フローを開始41すると、データ長調整処理42が行われる。処理42は各被験者によって波形の時間幅が異なることため、全被験者(ここでは464人のデータ)の中でQRS波形またはPQ波形の最も長いデータ長になるようにゼロを各被験者のデータの後ろに挿入してデータ長の調整を行う(図5のデータ長調整処理51の模式図を参照)。ただし本処理42では、被験者のPQ時間やQRS時間が年齢や性別によって変化が小さいことがわかっているため、各被験者のPQ波形およびQRS波形の時間軸方向への拡大などは行なわずに、ゼロの値のみを延長して挿入している。次の振幅の正規化処理43では、心臓磁場波形において心臓から磁気センサーの間での距離の違いによって心臓磁場波形の磁場強度が変化するため、各被験者後との全てのチャンネルで計測された磁場波形の中で最も大きな磁場強度を持つ振幅値を1にする処理を行う(図5の振幅の正規化処理52の模式図を参照)。以上のように心臓磁場波形のPQ波形およびQRS波形の性質を知った上で最適な処理を行っている。最後に加算平均処理44において、各チャンネル毎に全被験者の磁場波形を加算平均処理によって、PQテンプレートおよびQRSテンプレートが作成できる(図5の加算平均処理53の模式図を参照)。加算平均処理44によってテンプレートが作成されると、メイン処理45によって、図3の処理36へと処理が継続されていく。
Next, a sub-processing flow for creating the
次に図3で説明したST-Tテンプレート33を作成するサブ処理フローを図6に示し、処理の模式図を図7によって説明する。ST-Tテンプレート作成開始61を行うと、最初に各被験者毎のS波の終わり(J点)からT波終わりまでの波形(ST-T波形)をT波の頂点を中心にして、ST-Tpeak波形とTpeak-Tend波形の二つに2分割する波形分割処理62を行う(図7の波形分割処理71の模式図を参照)。次に各被験者のST-Tpeak波形の時間幅を1001msになるように波形を拡大する第1の波形拡大処理63(図7の第1の波形拡大処理72の模式図を参照)を行う。次に前記第1の波形拡大処理63で使用した波形拡大率を用いて、各被験者のTpeak-Tend波形を時間幅方向に第2の波形拡大処理64(図7の第2の波形拡大処理73の模式図を参照)を行う。次に、前記第1の波形拡大処理63で得られた波形と、前記第2の波形拡大処理64で得られた波形とを連結して一つの波形に合成する波形合成処理65を行う。次に波形合成処理65で得られた全員の被験者のデータ長の中で最も長いデータ長に全ての被験者のデータ長がなるようにゼロを入れてデータ延長処理66を行う。次に各被験者の磁場の振幅値が1になるように正規化処理67を行う。最後に各チャネル毎の波形を全被験者のデータで加算平均処理68を行う。加算平均処理68が終了した後、メイン処理69に戻り、図3の処理36、37、38を行いテンプレート波形が完成する。
Next, a sub-processing flow for creating the ST-
図3から図7に示した処理を行って得られたテンプレート波形の重ね合わせ波形を図8に、各チャンネルの配置に波形を表示したグリッドマップ波形を図9に示す。図8は、トレース81の上に64個の波形全てを重ね書きした波形82であり、これらの重ね合わせ波形82から明瞭にP波、QRS波、ST-T波が確認できる。図9のグリッドマップ波形91−1、91−2、…、91−64も明瞭に各波形が確認できる。以上のようにテンプレート波形を作成することにより平均的な心臓磁場の変化を理解することが容易に行える。
FIG. 8 shows a superimposed waveform of template waveforms obtained by performing the processing shown in FIGS. 3 to 7, and FIG. 9 shows a grid map waveform in which the waveforms are displayed in the arrangement of each channel. FIG. 8 shows a waveform 82 in which all 64 waveforms are overwritten on the
図9に示したテンプレート波形のグリッドマップ表示の特にQRS波形の形状(101〜106)から、図10に示す6つの領域に分割する。M1に現れるのはQr型波形101、M2に現れるのはQS型波形102、M3に現れるのはqRs型波形103、M4に現れるのはrSr’型波形104、M5に現れるのはrS型波形105、M6に現れるのはRs型波形106である。心臓輪郭107から各部位は、M1が右室、M2が中隔近傍、M3が左室(上方)、M4が右室下壁、M5が心尖部、M6が左室側壁の位置に対応する。この領域分割手段によって、異常波形や異常電流アローの出現する部位を明記しやすくなるという利点があり、効率的に所見記載が可能となる。具体的にテンプレート波形を用いて領域分割手段の効果をまとめたのが、図15と図16である。図15と図16のように各領域(M1からM6)で典型的な波形のパターンや電流パターンが現れることが分かる。本実施例の6つの領域は心尖部へ向かう心臓の軸に対して垂直方向に3分割行い、心臓の軸方向に2分割することにより、心臓の部位を左上、中上、右上、左下、中下、右下というように簡易に表すことが可能である。この6つの領域分割は、本実施例に示したように平均的な心臓磁場の特徴についてテンプレート波形を用いて詳細に検討した結果得られた分割方法であり、容易に見出されるものではない。ただし本実施例では6つの領域に分割する手段を説明したが、これは6つに限定するものではなく、心臓の部位との位置関係が明確に理解できる分割方法を採用してもよい。
9 is divided into six regions shown in FIG. 10 from the shape (101 to 106) of the QRS waveform in the grid map display of the template waveform shown in FIG.
図16のテンプレート波形から得られる電流アローの特徴を分かりやすく説明するため、図11から図13に各P、QRS,ST-T波形が出現する時刻における電流アローの変化を示す。
図11では、上段に示した重ね合わせ図のP波時刻11−1における電流アローの変化11−2を下段に示している。電流アローの変化11−2から主にM2の領域に右下方向に向かう右房興奮が認められる。
図12では、上段に示した重ね合わせ図のQRS波時刻12−1における電流アローの変化12−2を下段に示している。最初のQ波(230 - 236ms)の間では主に中隔ベクトルといわれる左室から右室に向かう電流がM4からM5にかけて認められる。次にR波ピーク近傍でM2とM5中心とした逆L字パターンの電流興奮が認められる。最後のS波ではM1とM2の境界領域付近に左上方向の電流が認められる。
In order to explain the characteristics of the current arrow obtained from the template waveform of FIG. 16 in an easy-to-understand manner, FIGS. 11 to 13 show changes in the current arrow at the time when each P, QRS, and ST-T waveform appears.
In FIG. 11, the change 11-2 of the current arrow at the P wave time 11-1 in the superimposed diagram shown in the upper part is shown in the lower part. From the current arrow change 11-2, right atrial excitement toward the lower right direction is recognized mainly in the region of M2.
In FIG. 12, the current arrow change 12-2 at the QRS wave time 12-1 in the superimposed diagram shown in the upper part is shown in the lower part. During the first Q wave (230-236ms), a current from the left ventricle to the right ventricle, mainly called the septal vector, is observed from M4 to M5. Next, the current excitation of the reverse L-shaped pattern centering on M2 and M5 is observed near the R wave peak. In the last S wave, a current in the upper left direction is recognized near the boundary region between M1 and M2.
図13では、上段に示した重ね合わせ図のT波時刻13−1における電流アローの変化13−2を下段に示している。T波では同じ電流のパターンが最初から最後まで生じることが分かる。主な電流はM2領域に右下方向に向かう電流として現れる。 In FIG. 13, the current arrow change 13-2 at the T wave time 13-1 in the superimposed diagram shown in the upper part is shown in the lower part. It can be seen that the same current pattern occurs from the beginning to the end in the T wave. The main current appears in the M2 region as a current toward the lower right.
以上がテンプレート波形作成の方法および効果と、6つの領域に分割する方法および効果を示してきた。 The above has shown the method and effect of creating a template waveform and the method and effect of dividing into six regions.
次に図8と図9に示したテンプレート波形を用いた差分波形を作成する手段について図17、図18、図19を用いて説明する。 Next, means for creating a differential waveform using the template waveform shown in FIGS. 8 and 9 will be described with reference to FIGS. 17, 18, and 19. FIG.
図17にメインの処理フローを示している。差分波形作成を開始すると、差分波形を作成する対象の波形を図3に示した波形分割処理31と同様に、差分対象波形(差分処理を行いたい対象の波形という意味であり、ここからは差分対象波形と呼ぶ)に対して波形分割処理171を行い、P波、QRS波、ST-T波の3つの部分に波形分割される。差分対象波形のPQテンプレート173、QRSテンプレート174、ST-Tテンプレート175の3つの部分でテンプレートを作成していく。(各テンプレート作成は図18,図19で説明を行う。)差分対象波形のテンプレート波形が各々できあがると、各テンプレート毎に、比較対象処理176を行う。差分対象波形のデータ長とテンプレート波形のデータ長との長い方に合わせるように処理177、178を行う。ただしここでいうテンプレート波形とは、図3の処理36以降を行っていないPQテンプレート35、QRSテンプレート34、ST-Tテンプレート33のことをいう。データ長が同じになった段階で差分対象波形からテンプレート波形を各チャンネルごとに行う差分処理179を行う。
FIG. 17 shows a main processing flow. When the differential waveform generation is started, the waveform of the target for generating the differential waveform is the same as the
図18には差分対象波形のPQテンプレートまたはQRSテンプレート作成の方法を示している。PQテンプレートとQRSテンプレートでは基本的には時間軸方法には正規化などの処理が必要ないため、作成開始181を行うと磁場の振幅値のみを1になるように正規化する正規化処理182のみを行い、メイン処理に戻る(183)。しかし、伝導遅延などが生じ時間軸方向にも波形拡大処理が必要な場合は、正規化処理182の前または後に波形拡大処理を挿入して行っても良い。
FIG. 18 shows a method of creating a PQ template or QRS template of a difference target waveform. Since the PQ template and QRS template basically do not require processing such as normalization in the time axis method, only the
図19に差分対象波形のST-Tテンプレート作成方法を説明している(図6のST-Tテンプレート作成方法とほぼ同じ手法である)。開始61を行うと、最初に差分対象波形のS波の終わりからT波終わりまでの波形(ST-T波形)をT波の頂点を中心にして、ST-Tpeak波形とTpeak-Tend波形の二つに2分割する波形分割処理192を行う。次に差分対象波形のST-Tpeak波形の時間幅を1001msになるように波形を拡大する第1の波形拡大処理193を行う。次に前記第1の波形拡大処理193で使用した波形拡大率を用いて、各被験者のTpeak-Tend波形を時間幅方向に第2の波形拡大処理194を行う。次に、前記第1の波形拡大処理193で得られた波形と、前記第2の波形拡大処理194で得られた波形とを連結して一つの波形に合成する波形合成処理195を行う。次に差分対象波形の全チャンネルの中で最も大きい磁場の振幅値が1になるように正規化処理196を行う。正規化処理196が行われた後、メイン処理197に戻り、図17の処理176、処理179を行い差分波形処理が完了する。
FIG. 19 illustrates an ST-T template creation method for a difference target waveform (this is almost the same method as the ST-T template creation method in FIG. 6). When the start 61 is performed, first, the waveform from the end of the S wave to the end of the T wave (ST-T waveform) of the difference target waveform is centered on the top of the T wave, and an ST-Tpeak waveform and a Tpeak-Tend waveform. A
図20から図23を用いて、ST-T部分に関する差分処理の結果を健常者と虚血患者との間での違いを示す。 The difference between the healthy subject and the ischemic patient is shown in FIG. 20 to FIG.
図20に差分処理の健常者の典型例を示す。差分前の波形201ではST-T波形が明瞭に見えているのに対して、差分後の波形202ではほとんどST-T波形が見えないことが分かる。また、差分波形のST-T波形から電流アロー図203を作成するとほとんど電流が認められないくらい小さい値となっている。
FIG. 20 shows a typical example of a healthy person in the difference process. It can be seen that the ST-T waveform is clearly visible in the
一方図21には典型的な虚血患者の差分処理の典型例を示す。差分前の波形211においてもST部において若干のST変化が認められるが、差分を行った差分後の波形212ではより顕著にST変化が認められる上に、T波全体が明瞭に残っている。また差分波形の電流アロー図213を作成すると、明瞭にM2領域の近傍に左下方向に向かう電流が認められる。
On the other hand, FIG. 21 shows a typical example of differential processing of a typical ischemic patient. Even in the
図20、図21に示した典型例と同じ処理を、健常者454人分のデータと患者41人のデータを定量的にまとめたものが図22と図23である。図22にでは差分処理をした後の最大磁場強度・最大電流強度・トータルカレントベクトル量(TCV)について比較したものである。TCV(I)は各測定点での電流ベクトル(In)から以下のように計算される値である。
図22には健常者群と虚血患者群でのそれぞれの平均値と分散の値を図示したものである。最大磁場強度を比較した図221、最大電流強度を比較した図222、TCV強度を比較した図223のどれを見ても2群間で大きな違いが認められる。次に図22の平均値に分散値(SD)1個分(1SD)あるいは2個分(2SD)を足したところを閾値として感度および特異度を求めたものが図23である。図23を見ると、1SDでおよそ75%程度の高い感度と85%程度の高い特異度が現れており、本実施例の手法の有効性が示されている。
FIGS. 22 and 23 show the same process as the typical example shown in FIGS. 20 and 21, and quantitatively summarize the data for 454 healthy persons and the data for 41 patients. FIG. 22 compares the maximum magnetic field intensity, the maximum current intensity, and the total current vector amount (TCV) after the difference processing. TCV (I) is a value calculated as follows from the current vector (I n ) at each measurement point.
FIG. 22 shows the average value and the variance value in the healthy subject group and the ischemic patient group. There is a large difference between the two groups in any one of FIG. 221 comparing the maximum magnetic field strength, FIG. 222 comparing the maximum current strength, and FIG. 223 comparing the TCV strength. Next, FIG. 23 shows the sensitivity and specificity obtained with the threshold value obtained by adding one variance value (SD) (1SD) or two variance values (2SD) to the average value in FIG. As shown in FIG. 23, high sensitivity of about 75% and high specificity of about 85% appear in 1SD, which shows the effectiveness of the method of this example.
以上のようにST-T波形での差分処理による波形および電流アロー図は、虚血の有無および度合いを判定するのに有効であると考えられる。またPQ波形やQRS波形においても、ST−T波形と同様の処理を行うことにより、不整脈・伝導障害・虚血性心疾患などの異常興奮を可視化することが可能である。 As described above, the waveform and the current arrow diagram obtained by the differential processing with the ST-T waveform are considered to be effective for determining the presence and degree of ischemia. Also, PQ waveforms and QRS waveforms can be visualized for abnormal excitement such as arrhythmia, conduction disorder, and ischemic heart disease by performing the same processing as ST-T waveform.
1…磁気シールドルーム、2…クライオスタット、3…ガントリー、4…駆動回路、5…アンプフィルタ・ユニット、6…コンピューター、7…ベッド、検出コイル8−1〜8−64…検出コイル、30…テンプレート開始、31…波形分割、32…各波形のテンプレート作成手段、33…ST-Tテンプレート、34…QRSテンプレート、35…PQテンプレート、36…時間幅の調整処理手段、37…磁場強度の振幅幅の調整処理手段、38…合成処理手段、41…テンプレート作成開始手段、42、51…データ長延長手段、43、52…磁場強度の振幅値を正規化する手段、44、53…全被験者データの加算平均処理、45…メイン処理に戻る手段、61…ST波形テンプレート作成開始手段、62、71…波形の2分割手段、63、72…ST-Tpeak波形のデータ長を1001msにする時間軸方向への波形拡大手段、64、73…Tpeak-Tend波形の時間軸方向への波形拡大手段(拡大率は手段63で用いた値を使用)、65…ST-Tpeak波形とTpeak-Tend波形の波形合成手段、66…データ長を延長する手段、67…磁場の振幅値が1になるように正規化する手段、68…波形の加算平均化処理手段、69…メイン処理に戻る手段、81…トレース、82…図3から図7の手法によって作成された心臓磁場テンプレート波形の波形重ね合わせ図、91−1、91−2、〜91−64…各センサー位置に心臓磁場テンプレート波形を描画した図、101…M1領域、102…M2領域、103…M3領域、104…M4領域、105…M5領域、106…M6領域、107…心臓の輪郭、11−1…P波の電流アロー図描画の時間帯を示すウィンドー、11−2…P波時刻における電流アロー図の時間変化を示す図、11−3…6つの領域を示す図、12−1…QRS波の電流アロー図描画の時間帯を示すウィンドー、12−2…QRS波時刻における電流アロー図の時間変化を示す図、12−3…6つの領域を示す図、13−1…T波の電流アロー図描画の時間帯を示すウィンドー、13−2…T波時刻における電流アロー図の時間変化を示す図、13−3…6つの領域を示す図、171…差分対象波形の波形2分割手段、172…差分対象波形の各波形のテンプレート作成手段、173…差分対象波形のPQテンプレート作成手段、174…差分対象波形のQRSテンプレート作成手段、175…差分対象波形のST-Tテンプレート作成手段、176…差分対象波形のデータ長とテンプレート波形のデータ長を比較する手段、177…差分対象波形のデータ長をゼロを足してテンプレート波形のデータ長に合わせる手段、178…テンプレート波形のデータ長をゼロを足して差分対象波形のデータ長に合わせる手段、179…差分処理手段、181…差分対象波形のPQテンプレートまたはQRSテンプレート波形の作成開始手段、182…差分対象波形の振幅値を1にする正規化手段、183…メイン処理の戻る手段、191…差分対象波形のST-T波形テンプレート作成開始手段、192…差分対象波形のST-T波形の2分割手段、193…差分対象波形のST-Tpeak 波形の時間幅を1001msになるように波形を時間軸方向に拡大する波形拡大手段、194…差分対象波形のTpeak-Tend波形の時間幅を、前記処理193によって求めた各被験者毎の波形拡大率の値を用いて時間軸方向への波形拡大処理を行う波形拡大手段、195…2つのテンプレート波形の波形合成手段、196…差分対象波形の振幅値を1に正規化する正規化手段、197…メイン処理に戻る手段、201…健常者における差分前のST-T波形、202…健常者における差分後のST-T波形、203…健常者における差分後のST-T波形の時間における電流アロー図の時間変化を示す図、204…6つの領域を示す図、211…虚血患者における差分前のST-T波形、212…虚血患者における差分後のST-T波形、213…虚血患者における差分後のST-T波形の時間における電流アロー図の時間変化を示す図、214…6つの領域を示す図、221…最大磁場強度を比較した図、222…最大電流強度を比較した図、223…TCV強度を比較した図。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記磁場検出手段によって得られた複数被検者の心臓磁場検出波形を、波形経過によりそれぞれ複数個のコンポーネントに分割する時間分割手段と、
各コンポーネントごとに複数被検者の検出波形のデータの加算平均化処理を行って前記複数被検者の心臓磁場検出波形に基づく各コンポーネントのテンプレートを作成する複数の部分テンプレート作成手段と、
作成された各コンポーネントのテンプレートを合成して前記複数被検者の心臓磁場検出波形に基づく心臓磁場のテンプレート波形を作成する波形合成手段を有する生体磁場計測装置において、
前記被検者の部分テンプレート作成手段のうちT波を含むST−Tコンポーネントのテンプレートを作成するST−Tテンプレート作成手段は、各被検者のST-Tコンポーネントに区分された波形を、T波の最も振幅の大きな時点から前と後ろの時間帯の2つの波形にそれぞれ分割する前後波形分割処理手段と、前記前後波形分割処理によって得られた前側波形の時間スケールを一定値に拡大する波形拡大処理を行う第1の拡大処理手段と、前記前後波形分割処理によって得られた後ろ側波形を第1の拡大処理手段によって使用された拡大率を用いて波形拡大処理を行う第2の拡大処理手段と、波形拡大処理後の前側波形と後側波形を連結する連結処理手段と、連結された各被検者の波形から加算平均化処理を行ってST-Tコンポーネントのテンプレートを得る波形加算平均化処理手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。 Magnetic field detection means for detecting a cardiac magnetic field generated from the subject's heart ;
Time division means for dividing a cardiac magnetic field detection waveform of a plurality of subjects obtained by the magnetic field detection means into a plurality of components, respectively, according to waveform progress ;
A plurality of partial template creation means for creating a template of each component based on the cardiac magnetic field detection waveform of the plurality of subjects by performing addition averaging processing of the data of the detection waveforms of the plurality of subjects for each component ;
In the biomagnetic field measurement apparatus having a waveform synthesizing unit that synthesizes the created template of each component and creates a template waveform of the cardiac magnetic field based on the cardiac magnetic field detection waveform of the plurality of subjects ,
The ST-T template creation means for creating the template of the ST-T component including the T wave among the partial template creation means of the subject includes the waveform divided into the ST-T components of each subject, Waveform division processing means for dividing the waveform into two waveforms in the time zone before and after the time point with the largest amplitude of the waveform, and waveform expansion for expanding the time scale of the front waveform obtained by the waveform division processing before and after to a constant value First enlargement processing means for performing processing, and second enlargement processing means for performing waveform enlargement processing on the rear side waveform obtained by the front and rear waveform division processing using the enlargement ratio used by the first enlargement processing means. And a connection processing means for connecting the front waveform and the rear waveform after the waveform enlargement processing, and an averaging process is performed from the waveform of each connected subject to obtain an ST-T component template A biomagnetic field measurement apparatus having waveform addition averaging processing means .
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