專利名稱：一種基于心磁特征快速確定心磁測量范圍的方法
技術領域：
本發明是關于心臟磁場信號測量技術，具體涉及一種基于心磁特征進行心臟磁場 測量范圍的快速確定的方法。
背景技術：
心磁信號比常規的心電信號可以包含更豐富的信息，通過人體心臟磁場的測量進 行心臟疾病的診斷，是近年來發展起來的全新的心臟病診斷技術，比常規心電圖對某些心 臟病的診測更靈敏，具有無接觸、無創的優勢，有望在不久的將來用作臨床診斷心臟疾病的 重要技術手段。目前，心磁信號的多點測量點位及測量覆蓋范圍的確定通常是采用基于人體結構 確定心磁測量覆蓋范圍的方法，其覆蓋范圍的選擇，是根據人體骨骼、胸圍等解剖結構來進 行，具體步驟包括首先在人體體表選定一塊區域作為測量覆蓋范圍，并將其劃分成網格， 如圖1所示，進而測量格點位置上的心磁信號隨時間的變化值。由于人體心臟在胸腔中位 置和心跳強度等個體差異，這種依據人體生理結構確定心磁測量范圍的方法通常存在不合 理之處，容易導致所選測量范圍過大或過小，沒有將心磁偶極子信號區域合理覆蓋。測量范 圍過大時，極易導致邊界點附近信號太小，信號采集結果沒有實際意義等一系列問題，使得 獲取的部分心磁數據沒有參考和研究價值；測量范圍過小時，難以覆蓋心磁信號的有效區 域，致使許多對診斷有潛在價值的心磁信息被遺漏。為克服這些問題，往往只有在多次多點 測量結果之上，修正一個合理的測量覆蓋范圍后，才能獲得準確、合理、有使用價值的測量 結果。而這對于實際工作、特別是對于臨床應用非常不利。在實際操作過程中，儀器的實用 性和高效性至關重要，但是多次測量心磁和修改測量范圍，過于麻煩，不能滿足醫生和患者 的實際需要。
發明內容
本發明提出一種基于心磁特征快速確定心臟磁場測量范圍的方法。本發明的技術方案是一種基于心磁特征快速確定心臟磁場測量范圍的方法，其步驟包括第一步，在人體胸前或背后平面上建立一平面直角坐標系，該坐標系的y軸方向 為人體軀干縱向平行方向，χ軸方向與y軸方向垂直；心磁測量在平行于人體胸前或背后的 測量平面上進行，測得垂直于測量平面的心磁分量，設定從背后指向胸前的心磁信號為心 磁正值，反之，為心磁負值。第二步，通過計算得到心臟磁場的最大值Tmax、最小值Tmin和心磁零點T0，以及 對應的坐標點Mmax、Mmin和M0。其中，定義心磁信號正值區域(正向區域)的絕對極大 值為心磁最大值，心磁信號負值區域(負向區域)的絕對極大值為心磁最小值。第三步，以心磁最大值點Mmax為圓心，最大值點Mmax和心磁零點MO間的距離R 為半徑，做一個圓，此圓與X軸方向直線I相切于點A，此圓與y軸方向的直線II相切于點B ；第四步，以心磁最小值點Mmin為圓心，最小值點Mmin和心磁零點MO間的距離r 為半徑，做一個圓，此圓與X軸方向直線III相切于點C，此圓與y軸方向的直線IV相切于
占D ·第五步，上述直線I、直線II、直線III 和直線IV相交形成的正方形或矩形區域即 為心臟磁場測量范圍。第二步中，利用插值計算得到心臟磁場的最大值點Mmax、最小值點Mmin和心磁零 點MO，具體包括1)在上述坐標系中，分別以劍突和鎖骨肩峰端為圓心，半徑為小于5cm畫圓，在上 述兩圓內任意選擇兩個測量點，分別為測量點Ml和測量點M5 ；2)將測量點Ml和測量點M5連成一直線，在該直線上位于Ml點與M5點之間確定三 個心磁信號測量點，分別是測量點M2、測量點M3和測量點M4，上述五個測量點間距相等；3)對測量點Ml、測量點M2、測量點M3、測量點M4和測量點M5進行心磁信號測量， 分別得到心磁信號值Tl、心磁信號值T2、心磁信號值T3、心磁信號值T4和心磁信號值T5， 對上述5個心磁信號值做插值，同時得到兩個極值極大值T10，對應的坐標點M10，極小值 Tl 1，對應的坐標點Ml 1，以及一個心磁零點T0，對應的坐標點MO ；4)在經過坐標點M10，垂直于上述直線的一條直線上，另選擇兩個測量點，分別是 測量點M6和測量點M7，對測量點M6和測量點M7進行心磁信號測量，分別得到心磁信號值 T6和心磁信號值T7，對上述心磁信號值T10、心磁信號值T6和心磁信號值T7做插值得到一 極值Tmax，對應坐標點Mmax，Mmax就是心磁信號的最大值的點位；5)在經過坐標點M11，垂直于上述直線的一條直線上，另選擇兩個測量點，分別是 測量點M8和測量點M9，對測量點M8和測量點M9進行心磁信號測量，分別得到心磁信號值 T8和心磁信號值T9，對上述心磁信號值Tl 1、心磁信號值T8和心磁信號值T9做插值得到一 極值Tmin，對應坐標點Mmin，Mmin就是心磁信號的最小值的點位。所述測量點M6和測量點M7可分別位于坐標點MlO的兩側，測量點M6和坐標點 MlO之間距離與測量點M7和坐標點MlO之間的距離相等，分別相距2 6厘米。所述測量點M8和測量點M9可分別位于坐標點Mll的兩側，測量點M8和坐標點 Mll之間距離與測量點M9和坐標點Mll之間的距離相等，分別相距2 6厘米。所述插值選用三次樣條插值函數。
與現有技術相比，本發明的有益效果是參考圖2，人體的心磁信號分為正向區域和反向區域，這兩個區域通常位于劍突水 平線和胸骨上緣水平線之間。本發明利用插值計算可得到心臟磁場的最大值Tmax、最小值 Tmin和心磁零點T0，以及對應的坐標點Mmax、Mmin和M0，利用心磁零點與最大值點、最小 值點間的距離為半徑畫圓，來分別確定含有最大值的心磁正向區域和含有最小值的心磁反 向區域，進而得到覆蓋了心磁正向和反向區域的矩形區域，此即為進行多點心磁測量的合 理覆蓋范圍，在此矩形范圍之內，可以很方便地進行測量格點的劃分并作多點心磁測量。本發明根據心磁信號特征針對個體心臟確定測量范圍，不但能避免按照人體結構 確定測量范圍時不易有效覆蓋心磁正向和反向區域的缺點，通過簡單的幾步即可得到有效 覆蓋范圍，減少無效操作，而且有利于盡可能多地獲取有用的心磁信息，并且在此范圍上進行測量，繪制心磁地圖的等磁線與測量區域邊框近似相切，為后續相關研究及診斷信息的提取提供有利條件。
圖1為現有的基于人體結構確定心磁測量覆蓋范圍方法示意圖，其中(a)為胸前 心磁測量區域，(b)為背后心磁測量區域；圖2為胸前各心磁測量格點的心磁信號構成的心磁地圖，“ + ”表示心磁信號的正 向區域，“_”表示心磁信號的反向區域；圖3為本發明插值計算得到坐標點Mmax、Mmin和MO的示意圖；圖4為本發明確定心臟磁場測量范圍的示意圖；圖5為本發明實施例確定心臟磁場測量范圍的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述參考圖5，以胸前心磁測量區域的極值點的位置與信號幅度為例1)在人體胸前的心磁測量區域上建立一個坐標系，本發明采用平面直角坐標系，y 軸方向大致為人體軀干方向，從下指向上，X軸方向垂直于y軸方向，從右指向左，坐標原點 為人體劍突對應的位置。2)上述坐標系中，分別以人體劍突和鎖骨左肩峰端為圓心，半徑為3cm畫圓，在上 述兩圓內任意選擇兩個測量點，分別為測量點Ml和測量點M5。本實施例選擇Ml點為人體 劍突對應的位置，M5點為鎖骨左肩峰端對應的位置，參考圖3。3)將測量點Ml和測量點M5連成直線，在此直線上位于Ml點與M5點之間再確定 三個心磁信號測量點，分別是測量點M2、測量點M3和測量點M4，上述五個測量點間距相等。4)對測量點Ml、測量點M2、測量點M3、測量點M4和測量點M5進行心磁信號測量， 分別得到心磁信號值Tl、心磁信號值T2、心磁信號值T3、心磁信號值T4和心磁信號值T5， 對上述5個心磁信號值做插值，得到一個極大值T10，對應的坐標點M10，和一個極小值T11， 對應的坐標點M11，同時，由于心磁極大值大于零，心磁極小值小于零，所以5點插值曲線上 必存在一個心磁零點T0，對應的坐標點M0，如圖3所示。5)在過極大值點MlO，且垂直于上述直線的方向上選取兩個測量點M6、M7，使其分 別位于MlO點兩側，且與MlO點等間距，間距為2 6厘米。對點M6、M7、M10對應的心磁信 號測量值T6、T7、TlO做插值，得到一個極大值Tmax，對應坐標點Mmax (xmax，ymax)。Tmax 就是整個心磁測量區域心磁信號的最大值，Tmax對應的坐標點Mmax為心磁測量區域的最 大值的點位，如圖3所示。6)同理，在過極小值點M11，垂直于上述直線方向上選取兩個測量點M8、M9，使其 分別位于Mll點兩側，且與Mll點等間距，間距為2 6厘米。對點M8、M9、M11對應的心磁 信號測量值T8、T9、T11做插值，得到一個極小值Tmin，對應坐標點Mmin(xmin，ymin)。Tmin 就是整個心磁測量區域心磁信號的最小值，Tmin對應的坐標點Mmin為心磁測量區域的最 小值的點位，如圖3所示。7)以心磁最大值點Mmax為圓心，最大值點Mmax和心磁零點MO間的距離R為半徑做一個圓，此圓的下半部分與X軸方向直線I相切于點A，此圓的右半部分與y軸方向的直 線II相切于點B。最大值點Mmax到A、B點的距離均為R。8)以心磁最小值點Mmin為圓心，最小值點Mmin和心磁零點MO間的距離r為半徑 做一個圓，此圓的上半部分與χ軸方向直線III相切于點C，此圓的左半部分與y軸方向的 直線IV相切于點D。最小值點Mmin到C、D點的距離均為r。9)取上述四條切線構成的矩形為心磁測量范圍，如圖4所示。矩形邊長沿χ軸為 R，r,心磁最大值Mmax點與心磁最小值點Mmin橫坐標差的絕對值Δ χ之和R+r+ Δχ, Δχ =I xmax-xmin | ；沿y軸為R，r,心磁最大值Mmax點與心磁最小值點Mmin縱坐標差的絕對 值 Δ y 之禾口 R+r+ Δ y, Ay= | ymax-ymin |。 通過以上步驟就確定了心臟磁場的測量區域。本發明中，心磁測量區域可以是胸前，也可以是背后，在背后坐標系中，Ml和M5點 的選取分別以與人體劍突和鎖骨左肩峰端對應的點為圓心畫圓。若人體是右位心，應根據左右心位的對稱關系，Ml和M5點的選取分別以人體劍突 和鎖骨右肩峰端對應的點為圓心畫圓，采用相同的方法，進行心磁測量范圍的確定。以上通過詳細實施例描述了本發明所提供的心磁測量區域的確定方法，本領域的 技術人員應當理解，在不脫離本發明實質的范圍內，可以對本發明做一定的變形或修改；其 實施方法也不限于實施例中所公開的內容。
權利要求
一種基于心磁特征快速確定心臟磁場測量范圍的方法，其步驟包括第一步，在人體胸前或背后平面上建立一平面直角坐標系，該坐標系的y軸方向為人體軀干縱向平行方向，x軸方向與y軸方向垂直；第二步，在上述坐標系中，計算心臟磁場的最大值Tmax、最小值Tmin和心磁零點T0，得到對應的坐標點Mmax、Mmin和M0；其中，定義心磁信號大于零的區域(正向區域)的絕對極大值為心磁最大值，心磁信號小于零的區域(負向區域)的絕對極大值為心磁最小值。第三步，以心磁最大值點Mmax為圓心，最大值點Mmax和心磁零點M0間的距離R為半徑，做一個圓，此圓與x軸方向直線Ⅰ相切，此圓與y軸方向的直線Ⅱ相切；第四步，以心磁最小值點Mmin為圓心，最小值點Mmin和心磁零點M0間的距離r為半徑，做一個圓，此圓與x軸方向直線Ⅲ相切，此圓與y軸方向的直線Ⅳ相切；第五步，上述直線Ⅰ、直線Ⅱ、直線Ⅲ和直線Ⅳ相交形成的正方形或矩形區域即為心臟磁場測量范圍。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第二步中，利用插值計算得到心臟磁場的最 大值Mmax、最小值Mmin和心磁零點T0，具體步驟包括1)在坐標系中，分別以劍突和鎖骨肩峰端為圓心，半徑為小于5cm畫圓，在上述兩圓內 任意選擇兩個測量點，分別為測量點Ml和測量點M5 ；2)將測量點Ml和測量點M5連成一直線，在該直線上位于Ml點與M5點之間確定三個 心磁信號測量點，分別是測量點M2、測量點M3和測量點M4，上述五個測量點間距相等；3)對測量點Ml、測量點M2、測量點M3、測量點M4和測量點M5進行心磁信號測量，分別 得到心磁信號值Tl、心磁信號值T2、心磁信號值T3、心磁信號值T4和心磁信號值T5，對上 述5個心磁信號值做插值，同時得到兩個極值極大值T10，對應的坐標點M10，極小值T11， 對應的坐標點Ml 1，以及一個心磁零點T0，對應的坐標點MO ；4)在經過坐標點M10，垂直于上述直線的一條直線上，另選擇兩個測量點，分別是測量 點M6和測量點M7，對測量點M6和測量點M7進行心磁信號測量，分別得到心磁信號值T6和 心磁信號值T7，對上述心磁信號值T10、心磁信號值T6和心磁信號值T7做插值得到一極值 Tmax，對應坐標點Mmax，Mmax就是心磁信號的最大值的點位；5)在經過坐標點M11，垂直于上述直線的一條直線上，另選擇兩個測量點，分別是測量 點M8和測量點M9，對測量點M8和測量點M9進行心磁信號測量，分別得到心磁信號值T8和 心磁信號值T9，對上述心磁信號值T11、心磁信號值T8和心磁信號值T9做插值得到一極值 Tmin，對應坐標點Mmin，Mmin就是心磁信號的最小值的點位。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述插值選用三次樣條插值函數。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，測量點M6和測量點M7分別位于坐標點MlO 的兩側，測量點M6和測量點MlO之間距離與測量點M7和測量點MlO的距離相等，分別相距 2 6厘米。
5.如權利要求2或4所述的方法，其特征在于，測量點M8和測量點M9分別位于坐標點 Mll的兩側，測量點M8和測量點Mll之間距離與測量點M9和測量點Mll的距離相等，分別 相距2 6厘米。
全文摘要
本發明公開了一種基于心磁特征進行心臟磁場測量區域的確定方法，該方法通過心臟磁場的最大值Tmax、最小值Tmin和心磁零點T0，以及對應的坐標點Mmax、Mmin和M0，以心磁零點M0與最大值點Mmax、最小值點Mmin間的距離為半徑畫圓來分別確定含有最大值的心磁正向區域和含有最小值的心磁反向區域，進而得到覆蓋了心磁正向和反向區域的矩形區域。本發明可快速、方便地獲得心磁信號的測量范圍，不但能盡可能多地獲取有用的心磁信息，而且在此范圍上進行測量，繪制心磁地圖的等磁線與測量區域邊框近似相切，為后續相關研究及診斷信息的提取提供有利條件。
文檔編號A61B5/00GK101862183SQ20101020055
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月13日 優先權日2010年6月13日
發明者劉政豪, 張辰, 戴遠東, 楊濤, 王倩, 王守證, 王福仁, 王越, 聶瑞娟, 肖址敏, 蔡文艷, 谷紅芳, 馬平, 高吉, 高智, 魏玉科 申請人:北京大學