MCG的实际应用与进展

第21卷第1期贵州师范大学学撇(自然科学版)Vol 21. Ne2003年2月Journal of Guizhou Normal University( Natural So文章编号1004-55702003)1-0115-04MCG的实际应用与进展阮放鸣贵州师范大学物理与电子信息科学技术系贵州贵阳550001摘要討讨论了MCG技术的最近发展,MCG在心脏疾病屏显化检查、心律不齐诊断,临床诊断研究的成果,尤其是心肌缺血的准确诊断等方面的应用问题,报道了MCG技术在心脏诊断医学中一些新近研究情况。关键词超导量子干涉仪MCG診诊断中图分类号43文献标识码Progress and application of mcg in cardiologyRUAN Fang-mingDepartment of Physics and Electronics Science Guizhou Normal University Guiyang Guizhou 550001, ChinaAbstract: Recent research and application of MCG in cardiac diagnostics are discussed in this paperScreening examination of arrhythmia can be realized in coming days. Reliable ischemia detection, accuracy of noninvasive source localization and a few new topics are also reportedKey words: SQUID MCG diagnostics种看法已经证明是错误的,但要改变已经形成的0引言观念是需要时间的虽然早在20世纪70年代就提出了MCG临床MCG主要有以下优越性:首先,心磁测量能应用的问题,它今天仍然是一个多学科交叉的研够看透心脏"这是因为心脏电流所产生的弦究领域,该领域的研究在芬兰、德国、意大利、日场是不受作为中间介质的身体组织影响的相对本和美国受到重视并得到了较大的发展.MCG的而言,目前仍在广泛使用的心脏疾病检测手段概念和最早的试验产生于美国,但是由于陈腐的ECG则是通过测量人的体表电势来获取信息.身技术方法和不适当的处理过程,导致了尤其是在体组织作为中间介质对ECG产生的干扰难以避20世纪80年代关于MG价值和意义的激烈争免,有时甚至会使ECG测量失败.可见,MCG从论.特别是在美国这种争论产生了一些错误的观测量机理上就比ECG更为优越其次,心脏中大念.最为常见的就是:(1)MCG提供的诊断信息与ECG提供的完全相同,没有新的东西;(2)量的环形电流包含着特殊信息1,用MCG可以检Mc的测量必须要有价格十分昂贵的磁屏蔽室才测环形电流产生的磁场,从而获取该信息但是能进行,所以MCG系统的成本太高而且太缺乏灵环电流在身体表面不同点之间产生的电势差为活性,不适用于在临床的条件下使用.虽然这两零中国煤化工获取环形电流所包含CNMHG收稿日期2002-07-25基金项目溃州省教育厅资助项目作者简介阮放呶1958.3-)男贵州黔西人副教授研究方向电磁场理论应用医用电子学信号处理。115贵州师范大学学报(自然科学版)第21卷的信息.第三,MCG能够实现对病人的无接触检在医学上,心动过速是一种严重的公共健康测,减轻患者的不适感,大大节省检查时间和劳问题,属于心律不齐中特别危险的一种,又叫做动心脏突然死亡.其发病率,仅仅在美国每年就高达40万人次.以往对这种疾病的鉴别手段落后MCG的两种比较重要的应用而现在基于MCG标准的开发,将大大有助于对心脏突死现象危险性的鉴别1.1患者胸痛检査的屏显化医学的临床诊断认为起胸部疼痛的可能因2MCG临床应用的进展情况素不止一种,可以是心脏疾病,也可能是肌肉疼痛,或者神经、胃方面的问题.由于胸痛有可能是MCG的根本依据在于,有疾病的心脏,如心心脏重病的征兆,所以对胸痛患者,目前通常的肌缺血的心脏,其局部区域得不到正常的血液供做法是将其送到特护病房,进行数天观察诊断给.这将造成其电活动相对于正常心脏电活动的使用的手段包括在患者双臂的静脉血管中插入针不均匀性在病人胸腔外测量心脏磁场,就可以看头,并由带在其身上的监视器加以监测和分析到这种电活动不均匀性所产生的失真.健康心脏实际上,检查结果多数情况下是被检查者的心脏的磁场图与有病心脏的磁场图有明显的区别见是健康的.这种检查既费时、花钱且给患者带来图1的a和b).在图1所示的动态心磁地图中定不适,但又不得不进行.而一旦采用了MG技可以很清楚地看出健康心脏和有病心脏之间的不术,它可以不与人体直接接触,对病人的检查既同:后者的电流分布是很不均匀的.从图中还可以看到,健康心脏的磁场方向和图形结构是稳定的无损伤,又具有快速可靠的特性,在几个小时内有两个极点.而异常(如心肌缺血)心脏的磁场分就可以得到检查结论布不断改变其方向,并且其极点多于两个我们知道,对病人的心脏进行有损检查带有有的研究机构,如CMI,已经用较长时间开发定的风险性,且检查费用昂贵.所以,MCG另soUD测量设备并推广应用到了心磁诊断医学的个重要的潜在应用,就是帮助医生判断是否需临床应用上所开发的软件和硬件都是以临床医生要对患者作心肌同位素灌注的有损检查利用能够直接用于心脏疾病的诊断为目的用CM开MCG对患病区域的很强的空间定位能力,就可以发的算法,根据测量绘出的心磁地图的图形结构明显地减少心肌灌注过程所需要的时间进行分析,就可以对心脏的健康状况加以诊断1.2心律不齐的诊断肌是由精密的电生理系统进行控制的这种供了一个强有力的诊断工具,另一方面,用测量电生理控制系统能够触发并控制使心肌收缩与松绘出的心磁地图,又可用数学方法进行空间反演弛的脉冲序列,从而对输送到全身的血液进行控算出心脏内部生理磁场源的位置和强度.这些磁制.已经知道,缺血心肌或其他心肌损伤是这种场源可以用磁偶极子系统,即电流的分布来描述电活动的不均匀性所引起的心脏不规则性即心律依据CM的一个算法,将真实的三维电生理活动不齐当心脏里的信号以不同的速度沿着不同的路进行简化,用平面上流动的二维电流分布来描述径传输时就会出现心律不齐的症状这在临床诊断上有很大的实用价值.图2是由某对于心律不齐位置的确定和治疗,通常的程正常心脏的心磁地图所得到的2D电流分布序是将一根导管插入心脏,并用X射线进行监测,仅从表面上看,用超导量子干涉仪( SQUID)以确定心律不齐根源的位置.然后,将心脏里这的探头阵列对心脏电流进行定位并绘出其分布图些产生心律不齐的源细胞组织切除掉.所谓切似乎是对用ECG所测得的体表电势成图(BSPM)除″手术,就是将高强度的射频脉冲通过心脏导管的一种模拟.即使这样,它也有自身独到的优点加到已经定位的病变区域上杀死病变细胞在这即不需要将探头直接接触到人体上,能够减少了个过程中,病人和医生事实上都会受到必较明显麻灯中国煤化工完全意识到其重要性的高频辐射早期MC系统在临床上应用的结果和 CNMHG图时,仅仅这个优点已经表明,由于有MCG系统提供的数据的引导,就足以使MCG在临床上比ECG更具有优越性和医务人员和病人在手术过程中受辐射的时间已经更易于接受.实际上,心脏里很精细的变化,如在显著减少极化过程中冠状动脉流动的减弱,用12电极的116第1期阮放鸣MCG的实际应用与进展ECG就难以检测岀来.在关于αT段扩展(QTd)的状动脉疾病的检测中,其灵敏度会增加研究中已经发现,QTd的空间分布在用MCG对冠a Tiec: 6 sec (Normalized datalF NermeiredF Holand(a)正常心脏b)T波异常的心脏图1在T波范围内的人体心脏的MCG图DasInto0o0oIo.■酬图2正常心脏在ST段的某一瞬右下方图中垂直线所示)有效电流分布图在实际中,MCG图在三维定位方面提供了比统计方法进行验证通过对有关的对心律不齐患者BSPM更高的空间分辨率,从后者的cm数量级提与健康心脏对照心脏磁测量得到MCG,再用3D高到了mm数量级.此工作是由 Fenici等最近完空间反演问题算法荻得近似解的办法,来对心脏成的.3而且,通过更成熟的软件(用某种近似算电流密度图这些图来自于磁场图和ECG数据)法求三维空间反演问题的近似解以确定心脏中磁进行统计比较.对于心律不齐患者,用ECG检测场产生的局域电流源位置〕精度还可以进一步提所得的数据与测量健康人体心脏的数量是相同的高.已经证明,从McG产生的数据,能够提供但如果用MCG进行检测,所得的数据则与健康人ECG数据所不包含的信息.2这种信息是与心脏体心脏的MCG数据截然不同.最近,类似的结论中的涡旋电流密切相关的它并不在人体表面的不也在德国收集到了,目的在于进行统计验证.过同点产生电势差.最近的模型研究也得到了类似去几年中,更多的研究者投入到MCG的应用研究的结论[4在临床上, Brockmeier等已经证明,为中,主要课题集中在以下一些方面:1)心肌梗死减少病人紧张感临床上常采用对健康心脏在进行形成前后对心脏的测量和描述,包括心脏的再生药物处理的办法,在此期间对极化情况进行对比能V中国煤化工脏组织的区别问题研究,得到了MCG含有ECG所不具有信息的结CNMHG突死综合症危险的层论.1980年到1990期间在乌克兰的基辅完成的有化)的评估很大影响的工作,是又一个例子.那些工作涉及3)药物治疗的后继问题如心肌炎)到了几百名冠心病CAD)患者研究者还试图用4)怀胎母体心脏异常(如oT波过长综合117贵州师范大学学报(自然科学版)第21卷症)CMI-3609.该系统在价格不太高的情况下,可以在目前进行的研究中,有些已经向MCG方法进复杂的扫描在病人身体之上不同点10min内学的统计验证方向扩展.这些正在进行的有效性研提供四个连续的测量数据),可以快速廉价地进行究的结果没有发表,但荻得的进步已经在有关学屏显,可靠而无紧张地检测心肌缺血,提供高灵术会议上进行了报道.最近期的和具有代表性的敏度和高参数化的数据.可以预期,在以后不长学术会议就是在芬兰首都赫尔辛基举行的BI-的时间中,MCG的临床应用会更加广泛相应的OMAG2000国际学术会议研究成果会更多多数最近的MCG研究工作是用BT和NEUROMAG的价格昂贵的SQUD原型机传感器探头参考文献达36个,耗资约2百万美元)完成的.该 SQUID系[1].P. Wikswo,J.andJ.P. Barach. Possible sources off统只能在磁屏蔽室里运行.这种高额费用的测量对in the magnetocardiogram[ J ] J. Theo-于专职研究部门开发新的诊断方法是有利的,但retical Biol. 1982, 95: 721-729目前在通常的临床诊断实践中还难以接受.[2]J. Lant, G. Stroink, B. Ten Voorde, T. J. Montaue and新的MCG软件启用后,在研究心肌缺血和心M. Horachek. Complementary nature of electrocardio-肌炎后继过程时,将MCG的诊断数据与其他业已graphic and magnetocardiographic data in patient with is-chemic heart disease[ J ] J. Electrocardiography. 1990存在的无损和有损方法的黄金标准”进行比较已23:315-322经成为可能德国的研究人员在无磁屏蔽情况[3]Fei,K. Pesona,P. Korhonen et al. Magnetocardio-下用7通道MCG系统对心肌缺血进行了研究,获graphic pacemapping fornonfluoroscopic localization of int-得了高灵敏度和高度特征化的参数,两者均超过racardiac electrophysiology catheters[ J ]. PACE21了90%.因此,相对于无黄金标准的恶性心率不1998:2492-2499齐危险层化,统计验证方法对于心肌缺血的诊断[410. Kosch,P. Meindl,U. Steinhoff. Physical aspects of是更直接和更经济的方法.在无磁屏蔽情况下ardiac magnetic fields and electricalal[C]. Hel采用MCG系统对心律不齐进行诊断效果更为显inki: BIOMAG2000 2000著,因为心律不齐的心脏信号处于一个比较窄的[5]R. agrawal,K. Czerski,P. Goedde. Noninvasive fol-频带内.正是基于这个原因,目前CM的临床试low-up of evaluation of myocarditis with MCG[ C ] Helsinki: BIOMAG2000, 2000验在无磁屏蔽的情況下采用9通道MCG系统,集[6] Chaikovsky,mh.Hekr,B. Hailer, Detection of CAD中于对心肌缺血和心脏再生能力进行的研究in patients normal or unspecifically changed ECG on the有充分的理由相信,MCG系统将很快在常规of magnetocardiography[ C ] HelsiBL的心脏医学实践中得到应用.在快速廉价地进行OMAC2000,2000屏显,在可靠而无紧张地检测心肌缺血疾病,在[7]B. Hailer,P. Van leuven,S. Lange and M.Wchr提供高灵敏度和高参数化的数据等方面,在已经存在和其他即将推向市场的各种无损检测方法中,tocardiography under stress in coronary artery disease没有任何一种可以与MCG系统相比,也没有任何[J]. J. Electro-cardiology, 1999, 32: 207-216种能够象MCG系统那样提供关于心肌缺血的精8] Stroink, J. Lant,p.Ei,M. Gardner. Magneticfield and body surface potential mapping of patients with确的无损定位.同时,MCG在研究心律不齐危险ventricular tachycardia a ] M. Hoke, S. N. Erne,et层化方面也有非常大的潜力.magnetism: Clinical Aspects[ C ]. AmsterdanMCG系统不能用于装有心脏起搏器的患者Elsvier,1992,315-322但对于无冠心病前史的心脏病患者,用MCG系统[9]D. Cohen,E.A. Edelsack,J.E. Zimmerman. Magne对其进行早期检测和诊断的潜力则很大taken inside the shielded room with a superMCG技术的优越性和重要性已经引起越来越onducting point-contact magnetmeter[ J ] Appl. Phys多科学界和医学界研究者的关注.为了加速MCG,16278-280临床应用的步伐,一场新的MCG应用研究热潮正[中国煤化工 algraphy: Detection of the在兴起.参加者有众多有名的医院大学和科研机CNMHGScience,1972,l75:664666构.研究工作均是在无磁屏蔽的条件下进行的,多数研究部门使用的是新的9通道MCG系统118