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维戈塞尔塔和皇马关系: 一種基于心磁特征確定心臟磁場極大值點的方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201510526481.4

申請日:

20150825

公開號:

CN105212897A

公開日:

20160106

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61B5/00 主分類號: A61B5/00
申請人: 中國人民解放軍第三〇九醫院,北京大學
發明人: 唐發寬,張琛,邸春霞,林樂健,華寧,陸宏,唐雪正,楊陽,楊虎,徐麗,胡慧,王曉靜,薛宇航,郭崢山,陳藝靈,王達,張辰,廖雪斌,程書含,楊燦,楊濤,馬平,王越,王守證,戴遠東
地址: 100091 北京市海淀區黑山扈甲17號
優先權: CN201510526481A
專利代理機構: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 代理人: 賈曉玲
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510526481.4

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種基于心磁特征快速確定心臟磁場極大值點方法,該方法首先在人體胸前或背后心磁測量區域建立坐標系,在上述坐標系中,畫一正方形框定人體測量范圍,選擇相鄰兩條邊的中點及對應頂點構成三角形,并以此三角形的三個頂點為測量點,分別進行心磁信號測量,然后對三邊所在方向迭代兩次求得對應的駐點和相應極值,對比上述所求極值即可得到極大值位點,上述水平分量的心臟磁場是單一極大值模式。利用本發明可在選定的心磁測量區域中準確測量出信號極值點的位置并給出極值點的心磁信號幅度,便于獲得有價值的心磁信息。

權利要求書

1.一種確定心臟磁場極大值點的方法,其步驟包括:1)在人體胸前或背后的心磁測量區域上建立一坐標系;2)在上述坐標系中,畫一正方形框定人體測量范圍,選擇其相鄰兩條邊的中點以及對應頂點構成三角形;3)選擇上述三角形的三個頂點為測量點,分別得到心磁信號值T1、心磁信號值T2和心磁信號值T3;4)分別對上述三角形的三邊所在方向的目標函數采用正交偏導數求極值法得到駐點M4、M5和M6;5)選擇M4M5M6構成的三角形,重復采取步驟4),得到駐點M7、M8和M9,將駐點M7、M8和M9的坐標代入公式從而得到對應的心磁信號值T7、T8和T9;6)將上述心磁信號值T7、T8和T9中的最大值作為該心磁測量區域極大值點的心磁信號值,該極大值點的坐標點為心磁測量區域的極大值點位置。2.如權利要求1所述的確定心臟磁場極大值點的方法,其特征在于,所述坐標系為平面直角坐標系,坐標系以左側鎖骨中線的人體軀干方向為y軸,x軸方向為與y軸垂直方向的經過人體劍突的直線,相交點O為原點。3.如權利要求2所述的確定心臟磁場極大值點的方法,其特征在于,所述正方形的邊長為10~15厘米。4.如權利要求4所述的確定心臟磁場極大值點的方法,其特征在于,所述正方形的中心位于坐標系y軸+6厘米~+13厘米處。

說明書

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快速確定心臟磁場極大值點的方法。

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。

在心臟磁場測量過程中,為了能夠得到足夠的心臟磁場分布信息,進行基于心磁的心臟物理相關研究及進行心臟疾病的臨床診斷,需要在人體體表(例如胸前或背后)進行多點(如36點)的心磁測量,如圖1所示。利用心磁圖儀測得每個點的心磁信號后,在去除了心磁信號的直流項后,將R波峰值大小定義為心磁信號大小,如圖2所示的心磁信號大小約為62pT。

目前,多點測量點位方法通常采用基于人體結構確定心磁測量覆蓋范圍,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與心臟對應的區域作為測量覆蓋范圍,并將其劃分成網格,進而測量格點位置上的心磁信號隨時間的變化。該方法選定的覆蓋區域的大小、位置,以及網格的劃分,對最后所獲得的心磁圖的有效信息含量及相關分析有很大的影響,由于人體心臟在胸腔中的位置及心動強弱的個體差異較大。如采用保守的大面積覆蓋方式測量,極易導致邊界點附近的采集信號太小,結果沒有實際意義,如測量范圍過小,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。因此,以人體解剖結構來確定多點測量點位的方法對于實際工作,特別是對于臨床應用非常不利,常常存在不合理之處。

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極值點方法,該方法可在心磁測量區域中準確測量出信號極值點的位置并給出極值點的心磁信號幅度,便于獲得有價值的心磁信息。本發明提供的心磁測量區域極大值點的測定方法,其步驟包括:

1)在人體胸前或背后的心磁測量區域上建立一坐標系;

2)在上述坐標系中,畫一正方形框定人體測量范圍,選擇其相鄰兩條邊的中點以及對應頂點構成三角形;

3)選擇上述三角形的三個頂點為測量點,分別得到心磁信號值T1、心磁信號值T2和心磁信號值T3;

4)分別對上述三角形的三邊所在方向的目標函數采用正交偏導數求極值法得到駐點M4、M5和M6;

5)選擇M4M5M6構成的三角形,重復采取步驟4),得到駐點M7、M8和M9,將駐點M7、M8和M9的坐標代入公式從而得到對應的心磁信號值T7、T8和T9;

6)將上述心磁信號值T7、T8和T9中的最大值作為該心磁測量區域極大值點的心磁信號值,該極大值點的坐標點為心磁測量區域的極大值點位置。

所述坐標系為平面直角坐標系,坐標系以左側鎖骨中線的人體軀干方向為y軸,x軸方向為與y軸垂直方向的經過人體劍突的直線,相交點O為原點。

所述正方形的中心位于坐標系y軸+6厘米~+13厘米處,邊長為10~15厘米。

所述正交偏導數求值法采用數值分量的偏微分法。

本發明的技術效果是:

心磁信號具有x,y,z三個方向,根據測量的z方向的心磁信號值采用正交偏導數方法得到xy方向的心磁信號值,其心臟磁場在xy平面呈現單一極大值模式,故通過本發明所提供的方法,可以快速、方便地在選定的測量區域中獲得心磁信號的極大值點。以此極大值點的位置和信號幅度為依據,在進行心磁的多點測量之前,從信號源的本征特性出發,進而合理確定進行多點心磁測量所需覆蓋的有效區域,既不會遺漏最強點信號,同時又不必包含沒有診斷價值的信號,完全避免根據人體結構確定測量覆蓋范圍所帶來的各種弊端,確保測量的結果有足夠的心磁研究和醫學診斷價值,為后續相關研究及診斷信息的提取、促進心磁圖技術的臨床應用提供有利條件。

附圖說明

圖1為現有的心磁圖測量區域劃分方法示意圖;

圖2為現有的心磁信號波形示意圖;

圖3為本發明測定胸前心磁極大值點過程中各采樣點示意圖;

圖4為本發明實施例中得到的心磁信號值T和駐點M;

圖5為本發明實施例得到的極大值磁信號值T的磁場圖,(a)是三維磁場圖,(b)是二維等磁圖。

具體實施方式

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:

以確定胸前一心磁測量區域的極大值點的位置與信號幅度為例:

1)在胸前心磁測量區域內建立平面直角坐標系;

2)如圖3所示:本發明實施例采用的平面直角坐標系中,y軸方向大致為人體軀干方向,從下指向上,x軸方向為與y軸垂直的方向,從右指向左;

3)在上述坐標系中,選擇以過人體劍突的直線為x軸,以左側鎖骨中線為y軸,相交點O為原點;

4)在上述坐標系中,在y軸選擇點P,OP=3cm,然后過P(0,3)點做平行于x軸的直線AM1,且AP=PM1=6cm。以邊長為12cm,畫出正方形ABCM1,頂點坐標分別為:A(-6,3),B(-6,15),C(6,15)和M1(6,3);

5)以上述正方形ABCM1的邊BC的中點M2(0,15),邊AB的中點M3(-6,9),正方形頂點M1(6,3)為頂點構成三角形,如圖3所示;

6)以上述三角形M1M2M3的三個頂點為測量點進行心磁信號測量,分別得到心磁信號T1(12pT)、心磁信號值T2(40pT)和心磁信號值T3(25pT);

7)根據心磁信號值T1、T2和T3,采用正交偏導數求極值法得到邊M1M2,M2M3以及邊M3M1所在方向心磁信號值T4,心磁信號值T5和心磁信號值T6,如圖4所示。

在數學中,一個多變量的函數的偏導數,就是它關于其中一個變量的導數而保持其他變量恒定。偏導數在工程中是很有用的。在工程中遇到的函數大部分是連續的,或者能保證在所討論的區域內取得它的極大值或極小值。如果知道可微函數的極大值或極小值一定在區域內,且函數在區域內有僅有一個駐點,則該駐點一定是極大值或極小值。

在本實施例中,心磁信號是連續的,且是矢量,分量BxByΒz相互垂直,因而是正交的。正交偏導數的定義是:對于閉合區域D={(x,y)|-6cm≤x≤6cm,3≤y≤15cm},目標函數式中,μ0是真空磁導率,表示電流密度,r是空間場中任意一點到單位體積元dv的距離。Βz(x,y,z)是測量到豎直方向的心磁信號;Bx與By是x,y方向的心磁信號;

(1)在閉合區域D,邊M1M2所在方向,有方程組:和得到唯一的駐點M4(1.2,9.3),故該駐點值為極大值點;將該極大值點坐標代入式從而求的所對應的心磁信號值T4(74pT);

(2)采用上述同樣的原理和方法,得到邊M2M3所在方向的駐點M5(-1.4,11)和所對應的心磁信號值T5(77.5pT);

(3)采用(1)中的原理和方法,得到邊M3M1所在方向的駐點M6(-0.9,8.6)和所對應的心磁信號值T6(81pT);

8)對于點M4M5M6構成的三角形,根據心磁信號值T4、T5和T6和相應的駐點坐標,得到邊M4M5,M5M6以及邊M6M4所在方向心磁信號值T7(80.87pT)和駐點坐標(-0.085,9.85),心磁信號值T8(81.02pT)和駐點坐標(-0.087,9.82),心磁信號值T9(80.93pT和駐點坐標(-0.083,9.80);

9)上述心磁信號值T7、T8和T9,如圖4所示,三者的橫坐標誤差在±0.003cm以內,縱坐標誤差在±0.03cm以內,幅值誤差在±0.05pT以內,在測量過程中,均屬于允許誤差,故取心磁信號值T8(81.02pT)和駐點坐標M8(-0.087,9.82)為心磁測量區域極大值點,如圖5所示,a)是心磁信號T值的三維磁場圖,b)是相應的二維磁場圖。

上述實施例提供了一個胸前心磁測量區域的極大值點的測量方法,本發明中,心磁測量區域可以在人體心臟周圍任意選定,可以是胸前,也可以是背后,只是建立坐標系時,測量點位置選擇不同。如本實施例中的胸前測量范圍的框定;框定的這個正方形是與人體心磁信號極值區域相對應,通過實施本方法,可以在極值區域中尋找到極大值點。

在本發明中,除采用平面直角坐標系,還可以采用其他坐標系。在本實施例中直角坐標系的y軸方向是人體軀干方向,除此之外,還可以根據測量需要任意選定。

本發明不局限于此實施例,還可以根據實際需要和設計要求做出相應的修改,例如:

測量正方形的邊長可約10~15厘米;OP的距離可約為1-5cm。

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極值點的測定方法,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。

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一種 基于 特征 確定 心臟 磁場 極大值 方法
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