JP2006075403A - 心臓磁界診断装置およびその作動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 磁界分布計測装置1は、被験者の胸部上の複数座標における非接触磁気計測により磁界分布データを形成する。演算装置2はこれに基づいて心筋内の3次元電流密度分布データを算出する。演算装置2はさらにこの3次元電流密度分布データに基づいて、磁界積分立体図を心臓の外郭立体図として描画する。また、演算装置2は、3次元電流密度データに基づいて、同一被験者のQRS差分、T波ベクトル、またはRTディスパーションの3次元分布を描画するデータを生成して心臓外郭上に再構築する。これにより傷害心筋の3次元局在の評価が可能になる。
【選択図】 図2
Description
SQUID磁束計がさまざまな分野で応用されている。特に、非侵襲性の計測が強く要望されている生体計測の分野では、SQUID磁束計を用いた人体の非接触磁気計測が行なわれている。
異常な興奮伝播の信号源を推定したり、生存心筋を評価する方法が提案されている。また、さらに進んでTikhonov正規化による最小二乗法による空間分解能に優れた新しい空間フィルタを用いて心臓磁界分布から電流密度分布を推定する方法も提案されている。
この発明の実施の形態1は、心磁図のQRS差分の3次元表示を可能にすることにより、心筋傷害部位の3次元の空間的局在の判定を可能にしたものである。
)に対応するボクセルiの空間フィルタ係数をβijとする。
ここで、cx,cy,czは、それぞれ、空間情報を補正する任意の値である。すなわち、基本的に、被験者の計測時と健常者の計測時とにおいて、計測する空間は同じであるが、ベッドでの姿勢等により、心臓の位置がずれることがある。それをこれらの値cx,cy,czで補正している。
上述のように、QRS差分D(x,y,z)が負の座標点は青で表示される。心筋傷害のある症例の場合、心筋の起電力低下のため、対照群(健常者)の平均データに比較して電流密度分布は低下し、心筋の傷害部位は青色で表示されることになる。すなわち、上記の透明度の式により、QRS差分の最大値Dmaxに対するQRS差分D(x,y,z)の値で青色の濃さが決まる。
この発明の実施の形態2は、心磁図のT波ベクトルの3次元表示を可能にすることにより、心筋傷害部位の3次元の空間的局在の判定を可能にしたものである。以下に、この発明の実施の形態2の原理について説明する。
ここで、赤=−135度、緑=−45度、青=45度として、各点に対し、T波電流ベクトルの角度に応じて、線形的に色付けを行い、描画する。図30(A)では、上段の2点がうすい青で色付けされ、下段の2点が濃い青で色付けされているものとする。なお、図30では便宜上白黒の濃淡で表わされている。
図30(B)の例では、中央の4点で囲まれれた正方形の上方に行くほど青がうすく、下方に行くほど青が濃くなるよう色付けされており、その間は線形に補間されている。
この発明の実施の形態2は、心磁図のRTディスパーションの3次元表示を可能にすることにより、心筋傷害部位の3次元の空間的局在の判定を可能にしたものである。以下に、この発明の実施の形態3の原理について説明する。
ここで、青=0、紫=50、赤=100として、各点に対し、RTディスパーションに応じて、線形的に色付けを行い、描画する。図37(A)では、上段の2点が赤で色付けされ、下段の2点が青で色付けされているものとする。なお、図37では便宜上白黒の濃淡で表わされている。
図37(B)の例では、中央の4点で囲まれれた正方形の上方に行くほど赤くなり、下方に行くほど青くなるよう色付けされており、その間は線形に補間されている。
Claims (30)
- 傷害心筋の3次元局在を評価するための心臓磁界診断装置であって、
被験者の胸部上の複数の座標における非接触磁気計測により前記複数の座標に対応する2次元心臓磁界分布データを生成する心臓磁界分布計測手段と、
前記生成された2次元心臓磁界分布データに基づいて前記被験者の心筋内の3次元電流密度分布データを生成する電流密度データ生成手段と、
前記3次元電流密度分布データに基づいて、心臓の外郭を示す心臓磁界積分立体図を構築する心臓立体図構築手段と、
前記3次元電流密度分布データに基づいて、心臓の傷害心筋の3次元局在を表わすデータを生成する傷害心筋データ生成手段と、
前記構築された心臓磁界積分立体図と同一空間内に、前記傷害心筋の3次元局在を再構成する画像再構成手段とを備えた、心臓磁界診断装置。 - 前記傷害心筋データ生成手段は、
予め求められた複数の健常者のQRS波の3次元電流密度分布データの平均データと、被験者のQRS波の3次元電流密度分布データとのQRS差分を求める差分算出手段と、
前記求められたQRS差分に基づいて、前記傷害心筋の3次元局在を描画するデータを生成する描画データ生成手段とを含む、請求項1に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記QRS差分を求める差分演算手段は、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのQRS波の期間にわたる積分値を求める積分手段と、
前記積分手段によって求められた複数の健常者のQRS波の期間にわたる積分値の平均値を求めて保持するデータ保持手段と、
前記胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記健常者の前記3次元電流密度分布データの積分値の平均値と前記被験者の前記3次元電流密度分布データの積分値との間の差分を前記QRS差分として求める演算手段とを含む、請求項2に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記描画データ生成手段は、
前記3次元座標のそれぞれの座標における前記QRS差分の値に基づいて、前記それぞれの座標に対応する点を所定の色で色付けする手段と、
前記3次元座標のそれぞれの座標に対応する点の間を線形補間する手段と、
前記線形補間された3次元座標空間を透視法射影する手段とを含む、請求項3に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記描画データ生成手段は、
前記それぞれの座標の色の透明度をQRS差分の大きさに応じて設定する、請求項4に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記傷害心筋データ生成手段は、
被験者のT波の3次元電流密度分布データから電流ベクトルの角度を求めるベクトル角度算出手段と、
前記求められたT波の電流ベクトル角度に基づいて、前記傷害心筋の3次元局在を描画するデータを生成する描画データ生成手段とを含む、請求項1に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記ベクトル角度算出手段は、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのX成分のT波の期間にわたる積分値を求める第1の積分手段と、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのY成分のT波の期間にわたる積分値を求める第2の積分手段と、
前記胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのX成分およびY成分の積分値の比から前記電流ベクトルの角度を求める演算手段とを含む、請求項6に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記描画データ生成手段は、
前記3次元座標のそれぞれの座標における前記電流ベクトルの角度に基づいて、前記それぞれの座標に対応する点を所定の色で色付けする手段と、
前記3次元座標のそれぞれの座標に対応する点の間を線形補間する手段と、
前記線形補間された3次元座標空間を透視法射影する手段とを含む、請求項7に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記描画データ生成手段は、
前記それぞれの座標の色の透明度を電流ベクトルの角度の大きさに応じて設定する、請求項8に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記傷害心筋データ生成手段は、
被験者のQRS−T波の3次元電流密度分布データからRT時間の分散であるRTディスパーション(RT-dispersion)を求める時間分散算出手段と、
前記求められたRTディスパーションに基づいて、前記傷害心筋の3次元局在を描画するデータを生成する描画データ生成手段とを含む、請求項1に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記時間分布算出手段は、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データからRT時間の最大値と最小値との差分の絶対値をRTディスパーションとして求める手段を含む、請求項10に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記描画データ生成手段は、
前記3次元座標のそれぞれの座標における前記RTディスパーションに基づいて、前記それぞれの座標に対応する点を所定の色で色付けする手段と、
前記3次元座標のそれぞれの座標に対応する点の間を線形補間する手段と、
前記線形補間された3次元座標空間を透視法射影する手段とを含む、請求項11に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記描画データ生成手段は、
前記それぞれの座標の色の透明度をRTディスパーションの大きさに応じて設定する、請求項12に記載の心臓磁界診断装置。 - 前記心臓立体図構築手段は、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのまたは前記3次元電流密度分布データを二乗した3次元エネルギ密度データの所定期間にわたる積分値を求める積分手段と、
前記それぞれの座標における前記積分値のうちの最大値を求める最大値判定手段と、
前記胸部の3次元座標を複数の立方体の集合に区分する立方体設定手段と、
前記積分値の最大値に基づいてしきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記設定されたしきい値に対する、前記立方体の各々の各頂点に対応する座標の前記積分値の大小を判定する大小判定手段と、
前記複数の立方体の集合における前記積分値の大小の判定結果を表示する画像を前記心臓磁界積分立体図として生成する画像生成手段とを含む、請求項1〜13のいずれかに記載の心臓磁界診断装置。 - 前記画像生成手段は、
前記複数の立方体の各々ごとに、前記各立方体を構成する8個の頂点のうち対応する座標の前記積分値が前記しきい値より大きい頂点の数を算出する手段と、
前記積分値がしきい値より大きい頂点の数に応じて予め定められた態様で、前記しきい値よりも大きい頂点を結ぶポリゴンを描画する手段と、
前記胸部の3次元座標空間内に前記複数の立方体を配列して前記描画されたポリゴンを透視法射影する手段とを含み、
前記透視法射影により得られた各立方体のポリゴンの集合が前記心臓磁界積分立体図を構成する、請求項14に記載の心臓磁界診断装置。 - 傷害心筋の3次元局在を評価するための方法であって、
被験者の胸部上の複数の座標における非接触磁気計測により前記複数の座標に対応する2次元心臓磁界分布データを生成するステップと、
前記生成された2次元心臓磁界分布データに基づいて前記被験者の心筋内の3次元電流密度分布データを生成するステップと、
前記3次元電流密度分布データに基づいて、心臓の外郭を示す心臓磁界積分立体図を構築するステップと、
前記3次元電流密度分布データに基づいて、心臓の傷害心筋の3次元局在を表わすデータを生成するステップと、
前記構築された心臓磁界積分立体図と同一空間内に、前記傷害心筋の3次元局在を再構成するステップとを備えた、方法。 - 前記傷害心筋の3次元局在を表わすデータを生成するステップは、
予め求められた複数の健常者のQRS波の3次元電流密度分布データの平均データと、被験者のQRS波の3次元電流密度分布データとのQRS差分を求めるステップと、
前記求められたQRS差分に基づいて、前記傷害心筋の3次元局在を描画するデータを生成するステップとを含む、請求項16に記載の方法。 - 前記QRS差分を求めるステップは、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのQRS波の期間にわたる積分値を求めるステップと、
前記積分値を求めるステップによって求められた複数の健常者のQRS波の期間にわたる積分値の平均値を求めて保持するステップと、
前記胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記健常者の前記3次元電流密度分布データの積分値の平均値と前記被験者の前記3次元電流密度分布データの積分値との間の差分を前記QRS差分として求めるステップとを含む、請求項17に記載の方法。 - 前記描画データを生成するステップは、
前記3次元座標のそれぞれの座標における前記QRS差分の値に基づいて、前記それぞれの座標に対応する点を所定の色で色付けするステップと、
前記3次元座標のそれぞれの座標に対応する点の間を線形補間するステップと、
前記線形補間された3次元座標空間を透視法射影するステップとを含む、請求項18に記載の方法。 - 前記描画データを生成するステップは、
前記それぞれの座標の色の透明度をQRS差分の大きさに応じて設定するステップを含む、請求項19に記載の方法。 - 前記傷害心筋の3次元局在を表わすデータを生成するステップは、
被験者のT波の3次元電流密度分布データから電流ベクトルの角度を求めるステップと、
前記求められたT波の電流ベクトル角度に基づいて、前記傷害心筋の3次元局在を描画するデータを生成するステップとを含む、請求項16に記載の方法。 - 前記ベクトル角度を求めるステップは、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのX成分のT波の期間にわたる積分値を求めるステップと、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのY成分のT波の期間にわたる積分値を求めるステップと、
前記胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのX成分およびY成分の積分値の比から前記電流ベクトルの角度を求めるステップとを含む、請求項21に記載の方法。 - 前記描画データを生成するステップは、
前記3次元座標のそれぞれの座標における前記電流ベクトルの角度に基づいて、前記それぞれの座標に対応する点を所定の色で色付けするステップと、
前記3次元座標のそれぞれの座標に対応する点の間を線形補間するステップと、
前記線形補間された3次元座標空間を透視法射影するステップとを含む、請求項22に記載の方法。 - 前記描画データを生成するステップは、
前記それぞれの座標の色の透明度を電流ベクトルの角度の大きさに応じて設定するステップを含む、請求項23に記載の方法。 - 前記傷害心筋の3次元局在を表わすデータを生成するステップは、
被験者のQRS−T波の3次元電流密度分布データからRT時間の分散であるRTディスパーションを求めるステップと、
前記求められたRTディスパーションに基づいて、前記傷害心筋の3次元局在を描画するデータを生成するステップとを含む、請求項16に記載の方法。 - 前記RTディスパーションを求めるステップは、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データからRT時間の最大値と最小値との差分の絶対値をRTディスパーションとして求めるステップを含む、請求項25に記載の方法。 - 前記描画データを生成するステップは、
前記3次元座標のそれぞれの座標における前記RTディスパーションに基づいて、前記それぞれの座標に対応する点を所定の色で色付けするステップと、
前記3次元座標のそれぞれの座標に対応する点の間を線形補間するステップと、
前記線形補間された3次元座標空間を透視法射影するステップとを含む、請求項26に記載の方法。 - 前記描画データを生成するステップは、
前記それぞれの座標の色の透明度をRTディスパーションの大きさに応じて設定するステップを含む、請求項27に記載の方法。 - 前記心臓磁界積分立体図を構築するステップは、
前記被験者の胸部の3次元座標のそれぞれの座標における前記3次元電流密度分布データのまたは前記3次元電流密度分布データを二乗した3次元エネルギ密度データの所定期間にわたる積分値を求めるステップと、
前記それぞれの座標における前記積分値のうちの最大値を求めるステップと、
前記胸部の3次元座標を複数の立方体の集合に区分するステップと、
前記積分値の最大値に基づいてしきい値を設定するステップと、
前記設定されたしきい値に対する、前記立方体の各々の各頂点に対応する座標の前記積分値の大小を判定するステップと、
前記複数の立方体の集合における前記積分値の大小の判定結果を表示する画像を前記心臓磁界積分立体図として生成するステップとを含む、請求項16〜28のいずれかに記載の方法。 - 前記画像を生成するステップは、
前記複数の立方体の各々ごとに、前記各立方体を構成する8個の頂点のうち対応する座標の前記積分値が前記しきい値より大きい頂点の数を算出するステップと、
前記積分値がしきい値より大きい頂点の数に応じて予め定められた態様で、前記しきい値よりも大きい頂点を結ぶポリゴンを描画するステップと、
前記胸部の3次元座標空間内に前記複数の立方体を配列して前記描画されたポリゴンを透視法射影するステップとを含み、
前記透視法射影により得られた各立方体のポリゴンの集合が前記心臓磁界積分立体図を構成する、請求項29に記載の方法。
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