[發明專利]針對心電流定位的高分辨率心磁圖還原

有效

• 申請號: 201210020883.3
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN102682425A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 伍晨愉;肖京
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;A61B5/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李敬文

技術領域

本發明涉及心磁圖(MCG，magnetocardiogram)成像領域。更具體地，本發明涉及根據從電磁傳感器單元輸入的稀疏數據(sparse?data)來產生高分辨率MCG圖像。

背景技術

心電流(cardiac?electric?current)由心臟中的電生物(electrophysiological)過程產生。定位異常電流對于診斷諸如心肌梗塞、心絞痛等缺血性(ischemic)疾病來說非常重要。如F.Stroink在Int.Conf.on?Biomagnetism?Advances?in?Biomagnetism，28：1-8，2010的“Forty?Years?of?Magnetocardiology”中說明的，這在用于治療和病情跟蹤的導管實驗(catheter?lab)中對患者是有益的。

傳統上，通過心電圖(ECG，electrocardiogram)來診斷諸如心律不齊等心電活動。然而由于ECG僅提供時間(temporal)信息，所以即使已經檢測到缺血性疾病，ECG也不能直接定位心臟中的異常電流。然而，如Wang等人在″Noninvasive?volumetric?imaging?of?cardiac?electrophysiology″，CVPR，頁2176-2183，2009中說明的，通過使用大量的電極(導線)，體表電位繪圖(Body?Surface?Potential?Mapping)能夠重構體表電位圖。盡管如此，因為信號經常由于體組織的較差導電性而失真，所以電流定位精度仍然受到限制。

心磁圖或心磁描記術(magnetocardiography)(MCG)的出現提供了在空間和時間上對心電流的更精確測量。參考圖1A，MCG系統包括傳感器單元11，傳感器單元11包括少量的電磁傳感器13(典型地被布置為由64個或更少個傳感器組成的平面陣列)。身體內的電脈沖產生磁場15。在當前情況下，人類心臟19作為被觀測(observed)的電流源17。

每個傳感器13是捕獲點(capture?point)，下文中可以稱作捕獲器13。每個捕獲器13沿著與傳感器平面陣列(即，z方向)垂直的方向，測量從病人胸部21(即，人軀干)發出的一維(即，1D)磁波形。MCG傳感器單元11通常被放置在病人胸部21上方5到10厘米處，并以非侵入的(non-invasive)方式測量病人的心臟磁場。在每個捕獲器13處，測量電磁活動的低分辨率(下文中稱作low-res)二維(2D)MCG圖。

與ECG相比，MCG具有一些優點。首先，由于體組織的磁特性，在與體表(即，z方向)垂直的方向上心臟的電脈沖(即，電流)產生的磁場不失真。因此，對于在心臟紊亂(disorder)的早期階段的較弱電活動，MCG更精確并且靈敏。其次，MCG傳感器陣列可以定位心臟中電流的位置。最后，MCG測量是非侵入的。經過對MCG的四十年研究，MCG測量的心電流定位和高分辨率視覺化在研究領域和臨床領域都受到越來越多的關注。

然而關于MCG存在一些難題，這些難題迄今為止阻礙MCG成為心臟病學中的主流醫學診斷工具。一個難題是低分辨率2D?MCG圖不足以定位心臟中的電流。例如，具有25mm傳感器間隔的64通道Hitachi^TM?MCG系統(如Tsukada等人在″Newly?Developed?Magnetocardiographic?System?for?Diagnosing?Heart?Disease″，Hitachi?Review，50(1)：13-17，2001中描述的)僅測量8×8MCG圖(即，由64個測量點組成的8×8陣列)。

由于傳感器13的尺寸而使MCG圖的分辨率受到限制，這限制了MCG傳感器單元11可以具有的傳感器13的數目。

因此，MCG中的必要步驟是根據低分辨率2D?MCG圖來創建高分辨率(下文中稱作High-res)MCG圖像或圖。圖1B示出了這種高分辨率圖像的兩個圖像示例23和25。圖像23示出了健康心臟的已還原的高分辨率MCG圖像的切向圖像(tangential?image)。圖像23內的最大點25(即，最強點)表示心臟內電流的位置(或源)。因此，高分辨率MCG圖像允許醫生直接“看到”心臟中的電活動。圖像25示出了非健康心臟的已還原的高分辨率MCG圖像的切向圖像。圖像25與健康心臟的圖像23有很大不同，因此為診斷提供了重要的提示(cue)。與低分辨率MCG圖相比，高分辨率MCG圖像提供了更大的診斷意義，并且對于精確電流定位起到了基礎的作用。