KR101156634B1 - 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치 - Google Patents

극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101156634B1
KR101156634B1 KR1020100116596A KR20100116596A KR101156634B1 KR 101156634 B1 KR101156634 B1 KR 101156634B1 KR 1020100116596 A KR1020100116596 A KR 1020100116596A KR 20100116596 A KR20100116596 A KR 20100116596A KR 101156634 B1 KR101156634 B1 KR 101156634B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic field
magnetic resonance
ultra
low
myocardial
Prior art date
Application number
KR1020100116596A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120055087A (ko
Inventor
김기웅
이용호
김진목
권혁찬
유권규
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020100116596A priority Critical patent/KR101156634B1/ko
Priority to DE112011103879T priority patent/DE112011103879T5/de
Priority to JP2013539732A priority patent/JP5784135B2/ja
Priority to PCT/KR2011/004178 priority patent/WO2012070738A1/ko
Publication of KR20120055087A publication Critical patent/KR20120055087A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101156634B1 publication Critical patent/KR101156634B1/ko
Priority to US13/891,533 priority patent/US10028674B2/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
    • A61B5/004—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part
    • A61B5/0044—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part for the heart
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/24—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/445—MR involving a non-standard magnetic field B0, e.g. of low magnitude as in the earth's magnetic field or in nanoTesla spectroscopy, comprising a polarizing magnetic field for pre-polarisation, B0 with a temporal variation of its magnitude or direction such as field cycling of B0 or rotation of the direction of B0, or spatially inhomogeneous B0 like in fringe-field MR or in stray-field imaging

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

본 발명은 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치를 제공한다. 이 극저자기장 핵자기공명 장치는 자기차폐수단, 자기차폐수단의 내부의 배치되는 측정 대상에 근접하여 배치된 고감도 자기장 측정수단, 및 측정대상에 측정하려는 병소의 주기적 심근활동의 주파수에 해당하는 양성자 자기공명주파수(핵자기공명주파수)에 해당하는 외부측정바이어스자기장을 제공하는 바이어스 자기장 발생수단을 포함한다. 고감도 자기장 측정수단은 측정 대상으로부터 발생되는 자기공명 신호를 측정한다.

Description

극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치{Method For Direct Measurement of Myocardial Electric Abnormality Based On Ultra-low-field Nuclear Magnetic Resonance And Apparatus Of Ultra-low-field Nuclear Magnetic Resonance}
본 발명은 극저자장 핵자기공명장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 핵자기공명장치를 이용한 심근전기활동 직접 검출 장치에 관한 것이다.
많은 심장질환에서 심근의 회귀성 흥분 또는 이소성 흥분이 원인이 된다. 이러한 심근의 전도이상은 뇌졸중의 원인이 되는 심방 부정맥, 빈맥, 및 심부전 등으로 발전된다. 또한, 심근의 전도이상은 심정지에 의한 심장돌연사를 일으키는 심실세동의 기전이기도 하다. 이러한 심근의 전도이상을 검출하기 위해서 종래에는 허벅지의 대동맥 혹은 대정맥을 통해서 카테터 전극을 삽입하여 심내막 전위를 위치를 바꾸어가며 일일이 측정하였다. 또는, 개흉 수술시 심외막에 다채널 전극 패치 등을 부착하여 측정하였다. 비침습적인 방법으로는 흉곽 및 팔다리에 다수의 전극을 붙여 전위를 측정하는 심전도와, SQUID(Superconducting Quantum Interference Device)나 원자자력계과 같은 초고감도 자기센서를 이용하여 심근전기활동을 측정하는 심자도 등의 방법이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 심근전기활동에 있어서의 회귀성 파동이나 이소성 흥분 등의 주기성을 갖는 이상전기활동을 검출함에 있어서, 외부측정바이어스자기장을 낮추어 심근 주변의 양성자의 공명주파수를 이상전기활동에 의하여 발생하는 심근 자기장 변화의 주파수에 맞춤으로써, 심장의 병소를 검출하는 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법은 측정대상을 자기차폐수단 내부의 고감도 자기장 측정수단에 근접하여 배치하는 단계, 상기 측정대상에 측정하려는 병소의 주기적 심근활동의 주파수에 해당하는 양성자 자기공명주파수(핵자기공명주파수)에 해당하는 외부측정바이어스자기장을 제공하는 단계, 및 고감도 자기장 측정수단을 이용하여 상기 측정 대상으로부터 발생되는 자기공명 신호를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기공명 장치는 자기차폐수단, 상기 자기차폐수단의 내부의 배치되는 측정 대상에 근접하여 배치된 고감도 자기장 측정수단, 및 상기 측정대상에 측정하려는 병소의 주기적 심근활동의 주파수에 해당하는 양성자 자기공명주파수(핵자기공명주파수)에 해당하는 외부측정바이어스자기장을 제공하는 바이어스 자기장 발생수단을 포함한다. 상기 고감도 자기장 측정수단은 상기 측정 대상으로부터 발생되는 자기공명 신호를 측정한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법은 비침습적인 방법으로 매우 정확하게 심장 회귀성 파동이나 이소성흥분의 발생위치를 탐색하는 것이 가능하다. 따라서, 안전하고 편리한 의료진단에 활용 가능하다. 환자는 물론 의사에 있어서도 긴 시간의 위험한 시술 및 방사선 피폭을 줄일 수 있다. 치료를 위한 진단은 물론 치료 후 예후관찰에도 부담없이 사용할 수 있는 기술이므로, 새롭고 획기적인 의료기기 개발에 활용될 수 있다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기 공명 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 동작원리를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기 공명 장치의 동작 원리를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법을 설명하는 흐름도이다.
EP(electrophysiology) 테스트는 카테터(catheter)를 사용한 심근전기활동(myocardial electric activity)을 검사한다. 상기 EP 테스트는 인체 내부로 카테터를 삽입하여, 심장 내막(endocardium)에 전극을 접촉하여 측정한다. 이 방법은 침습적(invasive)이고, 항상 그 시술의 위험성을 내포한다. 특히, 이 방법의 측정 가능 부위는 심장 내막으로 한정된다. 또한, 대동맥, 대정맥을 통한 경우, 반대쪽의 심방 혹은 심실에는 격벽에 천공을 하지 않고서는 전극의 접근이 불가능하다. 또한, 전극을 바른 위치에 놓기 위하여 환자 및 의사는 시술 시간 동안 방사선에 피폭되는 부담이 있다. 더욱이, 이 방법은 그 자체로는 공간적 정보를 주지 못한다. 따라서, 심근전기활동의 공간적 매핑을 위해서는 별도의 자기적 위치추적 장치 등의 수단이 필요하다.
심외막(epicardium) 전극 어레이의 경우는 개흉수술(thoracic surgery)의 큰 부담이 있으며, 전극 부착 등에 고도의 기술을 요하므로, 시술 후의 예후 관찰(follow-up diagnosis) 등에 활용이 불가능하다.
심전도(electrocardiogram) 또는 심자도(magnetocardiogram)를 이용한 심근전기활동의 공간적 매핑은 비침습적 측정결과를 이용하는 일포즈드(ill-posed) 역문제 해법에 의한 전류원의 추정이다. 따라서, 경계조건(constraint)이 잘 정의되지 않은 전류원 또는 깊은 전류원에 대한 추정오차가 매우 크다. 따라서, 심전도 또는 심자도는 임상활용에 한계가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법은 심장의 회귀성 파동(reentry wave), 이소성 흥분(ectopic excitation) 등 심장질환에 원인이 되는 심근활동을 비침습적으로 측정하고 국지화(localize)한다. 따라서, 상기 검출 방법은 심장질환 연구, 진단, 및 치료에 도움이 되는 새로운 의료장치의 개발을 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기 공명 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 동작원리를 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 극저자기장 핵자기공명 장치는 자기차폐수단(120), 상기 자기차폐수단(120)의 내부의 배치되는 측정 대상(170)에 근접하여 배치된 고감도 자기장 측정수단(160), 및 상기 측정대상(170)에 측정하려는 병소의 주기적 심근활동의 주파수에 해당하는 양성자 자기공명주파수(핵자기공명주파수)에 해당하는 외부측정바이어스자기장(Bb)을 제공하는 바이어스 자기장 발생수단(140)을 포함한다. 상기 고감도 자기장 측정수단(160)은 상기 측정 대상(170)으로부터 발생되는 자기공명 신호를 측정한다.
심근의 회귀성 파동이나 이소성 흥분은 주기적인 특징을 가지며, 국소적이며 반복적인 특징을 가진다. 즉, 심근은 병변 및 병소에 따라 특정한 주파수(fs)를 가지고 흥분한다. 흥분한 부분(depolarized area)의 심근은 재분극(repolarized)된 다른 부분과 전위차를 보인다. 상기 전위차는 웨이브 프론트(wave-front)를 가지고 심근전류(Myocardial Current)를 발생시킨다. 상기 심근 전류는 심근 자기장(Myocardial Magnetic Field,Bm)을 발생시킨다. 상기 심근 자기장의 주파수(fm)는 회귀성 파동이나 이소성 흥분 등 심근 전기의 흥분 주파수(fs)와 같다. 상기 심근 자기장은 상기 심근전류 주위의 심근을 이루는 양성자에 강한 영향을 준다. 상기 심근 전류원으로부터 거리가 멀어짐에 따라 그 영향도 감소한다.
특성 주파수(fm)의 상기 심근 자기장은 일반적 자기공명영상에서의 B1- RF 자기장과 같이 활용될 수 있다. 이에 따라, 자기공명현상을 공간적으로 분리하여 측정한다면, 회귀성파동이나 이소성 흥분의 위치를 알아내는 것이 가능하다.
한편, 일반 자기공명영상장치와 차이점은, 마이크로 테슬라(μT) 수준의 측정 바이어스 자기장의 크기와 B1 RF 자기장의 생체적 발생현상을 이용하는 것이다.
흥분된 심근 주변의 수분 등의 양성자의 자기회전비에 의한 공명주파수는 약 42 MHz/T 이다. 예를 들어, 찾고자하는 발작성 심방세동에서의 회귀성 파동의 주파수(fs)가 42 Hz에 해당한다고 가정한다. 이 경우, 상기 주파수(fs)의 심근자기장(Bm)을 흡수하여 자기공명을 일으킬 수 있는 외부 측정 바이어스 자기장(External Measurement Bias Magnetic Field, Bb)의 세기(magnitude)는 약 1 마이크로 테슬라(μT)에 해당한다.
상기 외부 측정 바이어스 자기장(External Measurement Bias Magnetic Field, Bb)하에서 fs의 주파수의 Bm 심근자기장을 발생시키는 심근 주위의 공명하는 양성자들은 공명 양성자들을 형성할 수 있다. 또한, fs이외의 주파수로 흥분하는 심근이나, fs의 주파수로 흥분하는 심근으로부터 멀리 떨어진 심근의 공명하지 않는 양성자들은 비공명 양성자들을 형성할 수 있다. 상기 외부측정바이어스자기장(Bb)의 세기는 기존의 MRI(Magnetic Resonance Imaging)의 백만분의 1 정도로 작다. 상기 외부측정바이어스자기장(Bb)의 크기는 약 50 마이크로 테슬라(μT)의 지구자기장보다 작다. 따라서, 지구자기장을 제거하기 위하여, 측정 대상은 자기차폐수단 내부에 위치할 수 있다. 상기 자기차폐수단은 자기 차폐실(magnetically shielded room) 이나 능동자기 차폐장치(active magnetic shielding )일 수 있다.
또한, 약한 외부측정바이어스자기장(Bb)에서, 양성자 스핀(proton spin)의 정렬이 어려울 수 있다. 따라서, 실제 측정되는 자기공명신호의 크기가 매우 작다. 따라서, 측정 개시 전에 사전자화수단을 이용하여 강력한 사전자화자기장( pre-polarization magnetic field, Bp)를 발생시킬 수 있다. 상기 사전자화자기장(Bp)은 측정대상을 사전자화시킬 수 있다.
강한 사전자화자기장(Bp)에 의하여, 상기 양성자는 정렬되고, 상기 측정 대상(170)은 자화될 수 있다. 한편, 외부측정바이어스자기장(Bb)의 크기에 해당하는 양성자의 자기공명 세차 주파수(magnetic resonance precession frequency)가 낮다. 따라서, 측정 신호의 주파수에 비례하여 신호가 커지는 기존의 코일을 이용한 인덕티브(inductive) 측정은 충분한 크기의 신호를 제공할 수 없다. 따라서, 고감도 자기장 측정수단(160)은 측정 감도가 신호의 주파수에 무관한 초전도양자간섭소자(SQUID) 또는 광펌핑 원자자력계일 수 있다.
바이어스 자기장 발생수단(140)은 상기 외부측정바이어스자기장(Bb)를 생성하고,통상적인 저항성 코일일 수 있다. 상기 바이어스 자기장 발생수단(140)은 상기 자기차폐수단(120)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 바이어스 자기장 발생수단(140)은 그 자기장의 세기를 임의로 스캔할 수 있다. 따라서, 외부 측정바이어스자기장(External Measurement Bias Magnetic Field, Bb)의 세기(Intensity)는 측정하려는 심근 전기의 흥분 주파수(fs)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 측정바이어스자기장(Bb)는 x축 방향으로 지속적으로 혹은 펄스 형태로 인가될 수 있다.
상기 사전자화수단(150)은 사전자화자기장(Bp)을 발생시키어 상기 측정대상(170)을 사전 자화시킬 수 있다. 상기 사전자화수단(150)은 동적핵자화(Dynamic Nuclear Polarization)을 이용하여 측정대상(170)의 핵자화를 강화할 할 수 있다. 상기 사전자화수단(150)은 통상적인 저항성 코일 또는 초전도 코일일 수 있다. 상기 사전자화수단(150)은 상기 자기차폐수단(120) 내부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 사전자화수단(150)은 상기 측정 대상(170)을 둘러싸고 상기 바이어스 자기장 발생 수단(140)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 사전자화자기장(Bp)는 x축 방향으로 펄스 인가될 수 있다.
경사자기장 발생 수단(130)은 상기 측정 대상(170)에 경사 자기장를 제공한다. 이에 따라, 상기 측정 대상(170)에서 발생하는 핵자기 공명 신호는 국지화될 수 있다. 상기 경사자기장 발생 수단(130)은 통상적인 저항성 코일일 수 있다. 상기 경사자기장 발생 수단(130)은 상기 측정대상(170)과 상기 자기 차폐수단(120) 사이에 배치될 수 있다.
자기장 측정수단(160)은 상기 측정 대상(170)과 인접하게 배치되고, 상기 측정 대상(170)에서 방출되는 자기 공명 신호를 획득한다. 상기 자기장 측정 수단(160)의 출력신호는 상기 측정 및 분석부(180)에 제공된다.
상기 측정 및 분석부(180)는 상기 자기 공명 신호를 이용하여 발작성 심방세동에서의 회귀성 파동의 주파수(fs) 및 위치를 제공할 수 있다.
자기장 제어부(110)는 상기 측정 및 분석부(180)와 동기화되어 상기 측정 대상(170)에 다양한 자기장을 인가할 수 있다. 상기 자기장 제어부(110)는 일련의 순서에 따라, 상기 사전자화발생수단(150), 상기 바이어스 자기장 발생수단(140), 및 경사자기장발생 수단(130)을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기 공명 장치의 동작 원리를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 직각(Cartesian) 좌표계를 기준으로 z축 방향으로 평행한 자기장에 민감하도록 고감도 자기장 측정수단(160)이 배치된다. 사전자화수단에 의한 사전자화자기장(Bp) 및 바이어스 자기장 발생수단에 의한 바이어스 자기장(Bb)은 모두 x축 방향에 평행하도록 인가될 수 있다. 이 경우, 측정대상의 양성자의 핵스핀은 x 방향으로 정렬하여 자화(magnetization;M)를 형성한다. 상기 사전자화자기장을 끄자마자 측정을 시작한다. 이 경우, 생성된 자화(M)는 외부측정바이어스자기장(Bb)의 방향인 x축을 중심으로 회전한다. 자기공명을 일으키는 심근활동이 없다면, 애초에 z축 방향의 자화 성분(Mz)이 없으므로 회전을 하여도 z축 방향의 자기장 변화는 없고, 신호는 측정되지 않는다.
하지만, 심근이상에 의해 외부측정바이어스자기장(Bb)에 비례하는 자기공명 주파수로 주기적으로 회귀성 파동 등이 발생하고, 그 심장전류 변화로부터 발생하는 교류의 심근 자기장(Bm)의 방향이 y 축이나 z 축 방향인 경우, 자기공명현상에 의해서 x축 방향으로 정렬되어 있던 자화(M)는 z 축 또는 y 축 방향으로 기울게 된다. 이 기울어진 자화(M)가 외부측정바이어스자기장(Bb)의 방향인 x축을 중심으로 회전한다. 따라서, 변화하는 자화의 z 축 방향 성분을 만들어 z축 방향의 자기장이 생성된다. 고감도 자기장 측정수단(160)에 의해 z축 방향의 자기장을 측정하는 것이 가능하다.
즉, 측정하려는 심근전기활동의 방향이나 주파수에 따라, 인가하는 외부측정바이어스자기장(Bb)을 조정 혹은 스캔함으로서, 심근이상을 직접 측정하는 것이 가능하다. 공간적 위치 정보를 얻기 위해서는 일반적으로 알려진 경사자기장을 이용한 자기공명영상(MRI) 기법들을 활용할 수 있다.
심방 부정맥의 일종인 심방세동은 심방 심근의 노화나 변형으로 인한 회귀성파동의 발생에 기인한다. 특히, 그 원인이 되는 부분을 찾을 때, 카테터 전극을 통해서 고주파 f 파(주기적파형)가 나오는 곳을 찾아, 알에프 어블레이션(RF ablation)이나 냉동법 등을 통해 치료하게 된다. 하지만, 탐침을 일일이 접촉해가면서 측정하는 일은 쉽지 않고 매우 오랜 시간이 걸린다. 또한, 시술 후의 예후를 봄에 있어서도 침습적 검사가 부담이 된다.
본 발명의 구성을 이 경우에 적용한다면, 매우 안전하고 효과적으로 심근 고주파(fm)가 발생하는 곳을 이미징할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법은 측정대상을 자기차폐수단 내부의 고감도 자기장 측정수단에 근접하여 배치하는 단계(S110), 상기 측정대상에 측정하려는 병소의 주기적 심근활동의 주파수에 해당하는 양성자 자기공명주파수(핵자기공명주파수)에 해당하는 외부측정바이어스자기장을 제공하는 단계(S140), 및 고감도 자기장 측정수단을 이용하여 상기 측정 대상으로부터 발생되는 자기공명 신호를 측정하는 단계(S160)를 포함한다.
측정대상을 자기차폐수단 내부의 고감도 자기장 측정수단에 근접하여 위치시킨다(S110). 이어서, 사전자화수단으로 사전자화자기장을 형성하여 측정대상을 자화시킨다(S120). 이어서, 사전자화수단을 비활성화하여 상기 사전자화자기장을 제거한다(S130).
이어서, 바이어스 자기장 발생수단은 외부측정바이어스자기장을 생성한다. 상기 사전자화자기장이 제거된 상태에서 상기 측정대상에 상기 외부측정바이어스자기장을 인가한다(S140). 단, 외부측정바이어스자기장의 인가는 사전자화자기장의 단속 순서와는 상관이 없다. 항상 변화없이 인가되고 있을 수도 있다. 상기 외부측정바이어스자기장은 측정하려는 병소의 주기적 심근활동의 주파수에 해당하는 양성자 자기공명주파수(핵자기공명주파수)에 대응한다.
경사 자기장를 상기 측정 대상에 제공한다(S150). 이어서, 상기 고감도 자기장 측정 수단을 이용하여 상기 측정 대상으로부터 발생되는 자기 공명신호를 측정한다(S160). 상기 고감도 자기장 측정수단은 초전도양자간섭소자 혹은 광펌핑원자자력계 등의 고감도 자기센서일 수 있다.
이어서, 상기 외부측정바이어스자기장을 측정하려는 신호의 주파수에 따라 스캔 및 외부측정바이어스자기장-사전자화자기장 방향을 전환한다(S170).
이어서, 상기 자기 공명신호를 분석하여 병소의 주기적 심근활동의 주파수 및/또는 위치를 제공한다(S180).
구체적인 측정의 방법은 각각의 자기장의 방향 및 인가 시간, 측정하려는 현상 등에 따라 변형될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명신호의 크기는 사전자화의 크기에 비례한다. 보통은 코일 등의 자기장 발생장치를 이용하지만, 동적핵자화(Dynamic Nuclear Polarization)의 방법으로 자화가 강화된 물을 혈관에 주입하는 방법 등으로 신호를 증가시키는 것이 가능하다.
본 발명은 비침습적인 방법으로 매우 정확하게 심장 회귀성 파동이나 이소성흥분의 발생위치를 탐색하는 것이 가능하므로, 안전하고 편리한 의료진단에 활용 가능하다. 환자는 물론 의사에 있어서도 긴시간의 위험한 시술 및 방사선 피폭을 줄일 수 있다. 치료를 위한 진단은 물론 치료 후 예후관찰에도 부담없이 사용할 수 있는 기술이므로, 새롭고 획기적인 의료기기 개발에 활용될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
120: 자기차폐수단
170: 측정 대상
160: 자기장 측정수단
140: 바이어스 자기장 발생수단
150: 사전자화 자기장 발생수단

Claims (9)

  1. 측정대상을 자기차폐수단 내부의 고감도 자기장 측정수단에 근접하여 배치하는 단계;
    상기 측정대상에 측정하려는 병소의 주기적 심근활동의 주파수에 해당하는 양성자 자기공명주파수에 해당하는 외부측정바이어스자기장을 제공하는 단계; 및
    고감도 자기장 측정수단을 이용하여 상기 측정 대상으로부터 발생되는 자기공명 신호를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    사전자화수단을 이용하여 상기 측정대상을 사전 자화시키는 단계;및
    사전자화수단을 비활성화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 외부측정바이어스자기장을 측정하려는 신호의 주파수에 따라 스캔하는 단계; 및
    측정하려는 심근전기활동의 방향에 따라 상기 외부측정바이어스자기장의 방향과 사전자화자기장의 방향을 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    제1 항에 있어서,
    상기 고감도 자기장 측정수단은 초전도양자간섭소자 혹은 광펌핑원자자력계의 고감도 자기센서인 것을 특징으로 하는 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    경사 자기장을 상기 측정 대상에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극저자기장 핵자기공명 심근전기활동 검출 방법.
  6. 자기차폐수단;
    상기 자기차폐수단의 내부의 배치되는 측정 대상에 근접하여 배치된 고감도 자기장 측정수단; 및
    상기 측정대상에 측정하려는 병소의 주기적 심근활동의 주파수에 해당하는 양성자 자기공명주파수에 해당하는 외부측정바이어스자기장을 제공하는 바이어스 자기장 발생수단을 포함하고,
    상기 고감도 자기장 측정수단은 상기 측정 대상으로부터 발생되는 자기공명 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 극저자기장 핵자기공명 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 측정대상을 사전 자화시키는 사전자화수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극저자기장 핵자기공명 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 측정 대상에 경사 자기장를 제공하는 경사자기장 발생 수단을 더 포함하는 극저자기장 핵자기공명 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 바이어스 자기장 발생수단은 측정하려는 신호의 주파수에 따라 스캔하는 것을 특징으로 하는 극저자기장 핵자기공명 장치.
KR1020100116596A 2010-11-23 2010-11-23 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치 KR101156634B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100116596A KR101156634B1 (ko) 2010-11-23 2010-11-23 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치
DE112011103879T DE112011103879T5 (de) 2010-11-23 2011-06-09 Ultratieffeld-Kernspinresonanz-Verfahren zum Nachweis direkter elektrischer Myokardaktivität und Ultratieffeld-Kernspinresonanz-Vorrichtung
JP2013539732A JP5784135B2 (ja) 2010-11-23 2011-06-09 極低磁場核磁気共鳴心筋電気活動の直接検出方法及び極低磁場核磁気共鳴装置
PCT/KR2011/004178 WO2012070738A1 (ko) 2010-11-23 2011-06-09 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치
US13/891,533 US10028674B2 (en) 2010-11-23 2013-05-10 Ultra-low-field nuclear-magnetic-resonance direct myocardial electrical activity detection method and ultra-low-field nuclear-magnetic-resonance device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100116596A KR101156634B1 (ko) 2010-11-23 2010-11-23 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120055087A KR20120055087A (ko) 2012-05-31
KR101156634B1 true KR101156634B1 (ko) 2012-06-14

Family

ID=46146058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100116596A KR101156634B1 (ko) 2010-11-23 2010-11-23 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10028674B2 (ko)
JP (1) JP5784135B2 (ko)
KR (1) KR101156634B1 (ko)
DE (1) DE112011103879T5 (ko)
WO (1) WO2012070738A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101156634B1 (ko) 2010-11-23 2012-06-14 한국표준과학연구원 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치
US9254097B2 (en) * 2011-09-19 2016-02-09 Los Alamos National Security, Llc System and method for magnetic current density imaging at ultra low magnetic fields
KR101632278B1 (ko) * 2015-01-15 2016-06-21 한국표준과학연구원 저 자기장 및 극저 자기장 핵자기 공명 및 자기 공명 영상 장치
KR101799046B1 (ko) 2016-04-04 2017-11-17 한국표준과학연구원 극저자장 핵자기 공명 장치
CN115844360B (zh) * 2022-11-03 2024-08-27 北京原力辰超导技术有限公司 一种开放式磁共振心磁检测设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11121221A (ja) 1997-10-17 1999-04-30 Asahi Chem Ind Co Ltd アクチュエータ用プリントコイル及び該プリントコイルの製造方法
JP2002028144A (ja) 2000-07-18 2002-01-29 Japan Science & Technology Corp 磁界計測による生存心筋診断装置および生存心筋分析方法
KR20090128735A (ko) * 2008-06-11 2009-12-16 한국표준과학연구원 원자자력계를 이용한 초고감도 투자율 검출장치 및 그이용방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3454235B2 (ja) * 1999-10-06 2003-10-06 株式会社日立製作所 生体磁場計測装置
JP3835805B2 (ja) * 2004-09-10 2006-10-18 独立行政法人科学技術振興機構 心臓磁界診断装置およびその作動方法
US8179135B2 (en) * 2008-01-28 2012-05-15 California Institute Of Technology Low field electron paramagnetic resonance imaging with SQUID detection
JP5215036B2 (ja) * 2008-05-19 2013-06-19 株式会社東芝 医用画像処理装置、及び医用画像処理プログラム
US8305078B2 (en) * 2008-10-09 2012-11-06 Los Alamos National Security, Llc Method of performing MRI with an atomic magnetometer
KR101156634B1 (ko) 2010-11-23 2012-06-14 한국표준과학연구원 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치
KR101206727B1 (ko) * 2011-01-03 2012-11-30 한국표준과학연구원 저자기장 핵자기공명 장치 및 저자기장 핵자기공명 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11121221A (ja) 1997-10-17 1999-04-30 Asahi Chem Ind Co Ltd アクチュエータ用プリントコイル及び該プリントコイルの製造方法
JP2002028144A (ja) 2000-07-18 2002-01-29 Japan Science & Technology Corp 磁界計測による生存心筋診断装置および生存心筋分析方法
KR20090128735A (ko) * 2008-06-11 2009-12-16 한국표준과학연구원 원자자력계를 이용한 초고감도 투자율 검출장치 및 그이용방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012070738A1 (ko) 2012-05-31
KR20120055087A (ko) 2012-05-31
US20130241551A1 (en) 2013-09-19
JP2013543770A (ja) 2013-12-09
DE112011103879T5 (de) 2013-08-22
JP5784135B2 (ja) 2015-09-24
US10028674B2 (en) 2018-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101310750B1 (ko) 생체자기공명 장치 및 그 측정 방법
US6397095B1 (en) Magnetic resonance—electrical impedance tomography
US11490815B2 (en) Methods for extracting subject motion from multi-transmit electrical coupling in imaging of the subject
US20140371574A1 (en) Noncontact electrophysiological measurement and imaging of the heart
KR101156634B1 (ko) 극저자장 핵자기공명 심근전기활동 직접 검출 방법 및 극저자장 핵자기공명장치
Oster et al. Acquisition of electrocardiogram signals during magnetic resonance imaging
KR20130045613A (ko) 비침습적 심근 전기활동 매핑 방법
Nenonen Solving the inverse problem in magnetocardiography
Umapathy et al. Spatiotemporal frequency analysis of ventricular fibrillation in explanted human hearts
JP2013504361A (ja) Ｍｐｉを用いた非侵襲的心臓内心電図検査法のための装置及び方法
Arai et al. Millimetre-scale magnetocardiography of living rats using a solid-state quantum sensor
EP2983581B1 (en) Method for imaging biomarkers indicative of cardiac thermal ablation lesions
JP3519486B2 (ja) 磁気共鳴診断装置
KR20130042893A (ko) 심장 진단 장치 및 방법
US20180125428A1 (en) Electro-cardiograph sensor mat
Buchenberg et al. In vitro study to simulate the intracardiac magnetohydrodynamic effect
Lu et al. Measurement of T wave in magnetocardiography using tunnel magnetoresistance sensor
JP2019063531A (ja) ゼロ基準中間点
Kraus et al. Toward SQUID-based direct measurement of neural currents by nuclear magnetic resonance
Zimmerman et al. Cardiac magnetic resonance for electrophysiology procedures
Mooiweer et al. Active Tracking-based cardiac triggering for MR-thermometry during radiofrequency ablation therapy in the left ventricle
EP4285821A1 (en) Detecting nerve activity
Liu et al. The possibility to have 1 mm positioning accuracy of intracardiac catheter via electrical measurement
SWAIN Measurement And Analysis Of Magnetocardiograms For Shielded And Unshielded Setups
Quesson et al. Maxime Yon1, 2, 3Ε, Marylène Delcey1, 2, 3, Pierre Bour1, 2, 3, William Grissom4

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150602

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160526

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170517

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180528

Year of fee payment: 7