JP2008245882A

JP2008245882A - 生体磁場計測装置

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Publication number: JP2008245882A
Application number: JP2007090204A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kandori; 明彦神鳥; Kuniomi Ogata; 邦臣緒方; Takeshi Miyashita; 豪宮下
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP4972443B2

Abstract

【課題】健常な電気活動と異常な電気活動を分離して表示または解析する手段および、異常な活動領域を簡易に表示する領域表示手段を提供する。
【解決手段】生体磁場計測装置は，テンプレート波形を心臓磁場の特徴に合わせて作成する手段と、分割領域を表示する手段と、前記テンプレート波形を測定された心臓磁場から差分処理を行う手段とを有する。テンプレート作成手段、測定領域に分割手段および表示手段により、心臓の電気活動を領域ごとにおける所見が単純明快に行え、各被験者の測定された心臓磁場波形から合成されたテンプレート波形を差分処理することにより、簡単に心臓で生じている異常な電気活動のみを把握しやすくなる。
【選択図】図１７

Description

本発明は，心臓磁場（心臓から発生する磁場）の生体磁場計測を行なう超伝導デバイスであるＳＱＵＩＤ（ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＱｕａｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉素子）磁束計などの高感度磁束計を用いた磁場計測装置に関し，特に心臓磁場波形の標準的なテンプレート波形の作成方法・標準的なテンプレート波形の差分作成方法および表示方法・心臓磁場波形の領域分割方法に関する。

不整脈や虚血性心疾患などの心疾患の診断において，心筋内の電気生理学的現象を可視化できることは非常に重要である。心筋内の電気生理学的現象を可視化する装置の一つに，生体磁場計測装置がある。生体磁場計測装置は，心臓から生じる微弱な磁場（以下，心臓磁場と略記する）を非侵襲かつ非接触で多点計測でき，この心臓磁場データを用いて心筋内部に流れる電流分布を可視化できる。

生体磁場計測装置を用いた心筋内電流分布の可視化方法として，電流アロー図（Ｃｕｒｒｅｎｔ―ａｒｒｏｗｍａｐ，以下，ＣＡＭと略記する）が開発されている（例えば，非特許文献１，２を参照）。ＣＡＭとは，各計測点で測定される心臓磁場データの法線成分の微分から得られる２次元平面上のベクトルを，生体内電流分布とする方法である。被験者の正面と背面で計測された心臓磁場データからＣＡＭを計算することで，心臓全体の心筋興奮伝播の様子を視覚化できる（例えば，非特許文献３を参照）。このＣＡＭに基づく心臓疾患の解析法には，ＣＡＭの時系列画像からの異常興奮伝播の視覚化，心室の脱分極過程のＣＡＭを用いた虚血部位の同定などがあり，臨床上の有効性が報告されている（例えば，非特許文献４，５を参照）。

近年では，各被験者の核磁気共鳴イメージング画像（以下，ＭＲＩ画像と略記する）から作成した３次元心臓モデル上に，ＣＡＭを投影する方法が開発されおり，視覚的に分かりやすい心筋内電流分布の表示方法が報告されている（例えば，特願２００２−１４７０５１号，非特許文献６を参照）。

H.Hosaka,et.al.," Visual determination of generators of the magnetocardiogram ",J.Electrocardiol.,vol.9,pp.426-432,1976 T.Miyashita,et.al.," Construction of tangential vectors from normal cardiac magnetic field components ",Proc.20th Int.Conf.IEEE/EMBS(Hong Kong),pp.520-523,1998 K.Tsukada,et.al.," Noninvasive visualization of multiple simultaneously activated regions on torso magnetocardiographic maps during ventricular depolarization ",J.Electrocardiol.,vol.32,no.4,pp.305-313,1999 Y.Yamada,et.al.," Noninvasive diagnosis of arrhythmic foci by using magnetocardiogram-method and accuracy of magneto-anatomical mapping system- ",J.Arrhythmia,vol.16,no.5,pp.580-586,2000 A.Kandori,et.al.," A method for detecting myocardial abnormality by using a current-ratio map calculated from an exercise-induced magnetocardiogram ",Med.Biol.Eng.Comput.,vol.39,pp.29-34,2001 K.Ogata,et.al.," Visualization method of current distribution in cardiac muscle using a heart model",Transactions of the japanese society for medical and biological engineering，vol.41,no.１,pp.25-33(2003)

心臓の電気活動は、健常な場合の電気活動と、虚血や不整脈を原因とする異常な電気活動の負荷または欠如などの和によって構成されていると考えられる。

上述の従来の手法では，心臓の電気活動を2次元または3次元画像化が可能であるが、健常な電気活動と異常な電気活動を分離して表示または解析することができない。さらには、異常な活動領域を簡易に表示する領域表示手段をない。

基本的な解決手段として、心臓磁場波形の標準的なテンプレート波形を作成する手段を有し、異常性の検討を行いたい心臓磁場波形からテンプレート波形から前記標準的なテンプレート波形を差分処理する手段を有し、前記差分処理後の波形を表示する手段を有し、前記差分処理後の波形から電流の分布図を作成する手段を有する構成とする。

心臓磁場波形を時間幅で分割される３つのコンポーネント（PQコンポーネント、QRSコンポーネント、ST-Tコンポーネント）に分割する。その後以下の処理を行う。
（１） PQコンポーネントとQRSコンポーネントは波形の後ろにゼロを挿入してデータ長を取り扱うデータの中で最大のデータ長に調整する。さらに心臓磁場の振幅値を正規化して１になるように計算する。
（２） ST-Tコンポーネントは、T波頂点の時間の前後で２つの波形に分割する。分割された前半部の波形を時間軸方向に1001msになるように波形拡大処理を第1の拡大率で行う。この第1の拡大率を用いて分割された後半部の波形を時間軸方向に拡大をおこなう。拡大された２つの波形を合成し、合成された波形の後ろにゼロを挿入してデータ長を取り扱うデータの中で最大のデータ長に調整する。さらに心臓磁場の振幅値を正規化して１になるように計算する。
（３）複数個の健常者の各心臓磁場データで、上記（１）（２）の処理を行い、処理を行った複数個の各コンポーネントを用いて加算平均化処理を行い、テンプレート波形を作成する。
（４）（３）の処理を行った各コンポーネントのテンプレート波形を、コンポーネント毎に時間幅および振幅値を複数個の健常者の各心臓磁場データの平均値に調整を行い、平均的な心臓磁場波形のテンプレート波形を作成する。
（５）評価を行いたい心臓磁場データで、上記（１）（２）の処理を行いデータ長および振幅値が調整された波形から、上記（３）によって作成されたテンプレート波形を差分処理する。差分を行った波形から、必要に応じて電流アロー図などの電流分布図を作成する。
（６）評価を行いたい心臓磁場データ、または上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の処理によって得られたテンプレート波形などを、測定領域の中を６つに分割した領域の中で、波形の特徴や電流分布の特徴などの表記を行う。

本発明によれば，以下の効果がある。
（１）心臓磁場の平均的な磁場波形および電流パターンの把握がテンプレート作成手段によって容易にできること。
（２）測定領域を心臓磁場における特徴を利用して6つの領域に分割することにより、心臓の電気活動を領域ごとにおける所見が単純明快に行えること。
（３）各被験者の測定された心臓磁場波形から合成されたテンプレート波形を差分処理することにより、簡単に心臓で生じている異常な電気活動のみを把握しやすくなること。

図１は、本発明の実施例の生体磁場計測装置の構成例を示す図である。磁気シールドルーム１の内部には、生体が搭載されるベッド７と、超電導量子干渉素子（Superconducting Quantum Interference Device: 以下ＳＱＵＩＤと呼ぶ）センサーを超伝導状態に保持するための冷媒（液体ヘリウムまたは液体窒素）を貯蔵するクライオスタット２と、クライオスタット２の位置を固定するためのガントリー３とが配置されている。ＳＱＵＩＤセンサーは、磁気シールドルーム１外部に配置される駆動回路４によって磁束計動作し、磁束計の出力はアンプフィルター・ユニット５を通り、コンピューター６に内臓されるアナログデジタル変換回路によってデジタルデータに変換されコンピューター６に格納される。また本実施例では超伝導を用いたSQUIDセンサーで説明を行っているが、必ずしも超電導のセンサーである必要はなく、例えば光ポンピング磁束計などの高感度磁束計を使用することができる。

図２は、図１のクライオスタット２の内部に配置される検出コイル８の配列の例を示す図である。検出コイル８とＳＱＵＩＤセンサーは一体で構成され、図２に示す例では、ＳＱＵＩＤセンサーと一体で構成された検出コイル８−１〜８−６４は、８×８のマトリックス状に６４本配置されている。マトリックス状の配置をすることで、本発明の電流ベクトルの計算を容易にしている。ここで本実施例では電流アロー図という手法を用いて電流ベクトルを計算する。電流アロー図は、法線方向磁場（Ｂｚ）を偏微分して求めた擬似的な電流ベクトルＩ（Ｉｘ＝ｄＢｚ／ｄｙ、Ｉｙ＝−ｄＢｚ／ｄｘ）と仮定して計算する手法である。しかし、電流ベクトルの計算法は、最小ノルム法やリードフィールドの逆行列を計算する方法などがあるため、必ずしも図２のような配置にする必要はない。

図３から図７を用いてテンプレート波形の作成方法を説明する。
最初に図３を用いたメインの処理フローを説明する。テンプレート開始３０を行うと、最初にP波、QRS波、ST-T波の3つの部分に波形分割３１される。各P波、QRS波、ST-T波の3つの部分でテンプレートを作成していくが、P波からQ波の始まりの時刻の波形をPQテンプレート３５と呼び、QRS波の部分だけをQRSテンプレート３４と呼び、S波の終点からT波の終わりまでの波形をST-Tテンプレート３３と呼ぶ。この３つのテンプレートについては、図４と図５を用いてPQテンプレートおよびQRSテンプレートの作成法を説明し、図６と図7を用いてST-Tテンプレートの作成法を説明している。作成された３つのテンプレートを用いて、多くの被験者（ここでは４６４名）の正常な心臓磁場データの平均値から得られた時間幅と磁場強度（図14に示す値）にあわせる処理を行う。この処理はどちらを先に処理しても構わない。図３では処理３６の時間幅の調整処理を先行して行い、続いて処理３７の磁場強度の振幅幅の調整処理を行う。最後に合成処理３８によって、３つのテンプレートを合成する処理を行う。以上の処理によって、テンプレート波形を作成することができる。

次に図３で説明したPQテンプレート３５またはQRSテンプレート３４を作成するサブ処理フローを図４に示し、処理の模式図を図５によって説明する。ただし図４で示すフローは、PQテンプレートおよびQRSテンプレート毎に独立に処理が行われるが、ここでは処理フローが同じため一つの説明を行う。処理フローを開始４１すると、データ長調整処理４２が行われる。処理４２は各被験者によって波形の時間幅が異なることため、全被験者（ここでは４６４人のデータ）の中でQRS波形またはPQ波形の最も長いデータ長になるようにゼロを各被験者のデータの後ろに挿入してデータ長の調整を行う（図５のデータ長調整処理５１の模式図を参照）。ただし本処理４２では、被験者のPQ時間やQRS時間が年齢や性別によって変化が小さいことがわかっているため、各被験者のPQ波形およびQRS波形の時間軸方向への拡大などは行なわずに、ゼロの値のみを延長して挿入している。次の振幅の正規化処理４３では、心臓磁場波形において心臓から磁気センサーの間での距離の違いによって心臓磁場波形の磁場強度が変化するため、各被験者後との全てのチャンネルで計測された磁場波形の中で最も大きな磁場強度を持つ振幅値を１にする処理を行う（図５の振幅の正規化処理５２の模式図を参照）。以上のように心臓磁場波形のPQ波形およびQRS波形の性質を知った上で最適な処理を行っている。最後に加算平均処理４４において、各チャンネル毎に全被験者の磁場波形を加算平均処理によって、PQテンプレートおよびQRSテンプレートが作成できる（図５の加算平均処理５３の模式図を参照）。加算平均処理４４によってテンプレートが作成されると、メイン処理４５によって、図３の処理３６へと処理が継続されていく。

次に図３で説明したST-Tテンプレート３３を作成するサブ処理フローを図６に示し、処理の模式図を図７によって説明する。ST-Tテンプレート作成開始６１を行うと、最初に各被験者毎のS波の終わり（J点）からT波終わりまでの波形（ST-T波形）をT波の頂点を中心にして、ST-Tpeak波形とTpeak-Tend波形の二つに2分割する波形分割処理６２を行う（図７の波形分割処理７１の模式図を参照）。次に各被験者のST-Tpeak波形の時間幅を１００１ｍｓになるように波形を拡大する第1の波形拡大処理６３（図７の第1の波形拡大処理７２の模式図を参照）を行う。次に前記第1の波形拡大処理６３で使用した波形拡大率を用いて、各被験者のTpeak-Tend波形を時間幅方向に第2の波形拡大処理６４（図７の第２の波形拡大処理７３の模式図を参照）を行う。次に、前記第1の波形拡大処理６３で得られた波形と、前記第2の波形拡大処理６４で得られた波形とを連結して一つの波形に合成する波形合成処理６５を行う。次に波形合成処理６５で得られた全員の被験者のデータ長の中で最も長いデータ長に全ての被験者のデータ長がなるようにゼロを入れてデータ延長処理６６を行う。次に各被験者の磁場の振幅値が1になるように正規化処理６７を行う。最後に各チャネル毎の波形を全被験者のデータで加算平均処理６８を行う。加算平均処理６８が終了した後、メイン処理６９に戻り、図３の処理３６、３７、３８を行いテンプレート波形が完成する。

図３から図７に示した処理を行って得られたテンプレート波形の重ね合わせ波形を図８に、各チャンネルの配置に波形を表示したグリッドマップ波形を図9に示す。図8は、トレース８１の上に64個の波形全てを重ね書きした波形８２であり、これらの重ね合わせ波形８２から明瞭にP波、QRS波、ST-T波が確認できる。図９のグリッドマップ波形９１−１、９１−２、…、９１−６４も明瞭に各波形が確認できる。以上のようにテンプレート波形を作成することにより平均的な心臓磁場の変化を理解することが容易に行える。

図９に示したテンプレート波形のグリッドマップ表示の特にQRS波形の形状（１０１〜１０６）から、図１０に示す６つの領域に分割する。M1に現れるのはQr型波形１０１、M2に現れるのはQS型波形１０２、M3に現れるのはqRs型波形１０３、M4に現れるのはrSr’型波形１０４、M5に現れるのはrS型波形１０５、M6に現れるのはRs型波形１０６である。心臓輪郭１０７から各部位は、M1が右室、M2が中隔近傍、M3が左室（上方）、M4が右室下壁、M5が心尖部、M6が左室側壁の位置に対応する。この領域分割手段によって、異常波形や異常電流アローの出現する部位を明記しやすくなるという利点があり、効率的に所見記載が可能となる。具体的にテンプレート波形を用いて領域分割手段の効果をまとめたのが、図１５と図１６である。図15と図16のように各領域（M1からM6）で典型的な波形のパターンや電流パターンが現れることが分かる。本実施例の6つの領域は心尖部へ向かう心臓の軸に対して垂直方向に3分割行い、心臓の軸方向に2分割することにより、心臓の部位を左上、中上、右上、左下、中下、右下というように簡易に表すことが可能である。この6つの領域分割は、本実施例に示したように平均的な心臓磁場の特徴についてテンプレート波形を用いて詳細に検討した結果得られた分割方法であり、容易に見出されるものではない。ただし本実施例では6つの領域に分割する手段を説明したが、これは6つに限定するものではなく、心臓の部位との位置関係が明確に理解できる分割方法を採用してもよい。

図１６のテンプレート波形から得られる電流アローの特徴を分かりやすく説明するため、図１１から図１３に各P、QRS,ST-T波形が出現する時刻における電流アローの変化を示す。
図１１では、上段に示した重ね合わせ図のP波時刻１１−１における電流アローの変化１１−２を下段に示している。電流アローの変化１１−２から主にM2の領域に右下方向に向かう右房興奮が認められる。
図１２では、上段に示した重ね合わせ図のQRS波時刻１２−１における電流アローの変化１２−２を下段に示している。最初のQ波(230 - 236ms）の間では主に中隔ベクトルといわれる左室から右室に向かう電流がM4からM5にかけて認められる。次にR波ピーク近傍でM2とM5中心とした逆L字パターンの電流興奮が認められる。最後のS波ではM1とM2の境界領域付近に左上方向の電流が認められる。

図１３では、上段に示した重ね合わせ図のT波時刻１３−１における電流アローの変化１３−２を下段に示している。T波では同じ電流のパターンが最初から最後まで生じることが分かる。主な電流はM2領域に右下方向に向かう電流として現れる。

以上がテンプレート波形作成の方法および効果と、6つの領域に分割する方法および効果を示してきた。

次に図8と図9に示したテンプレート波形を用いた差分波形を作成する手段について図17、図18、図19を用いて説明する。

図１７にメインの処理フローを示している。差分波形作成を開始すると、差分波形を作成する対象の波形を図３に示した波形分割処理３１と同様に、差分対象波形（差分処理を行いたい対象の波形という意味であり、ここからは差分対象波形と呼ぶ）に対して波形分割処理１７１を行い、P波、QRS波、ST-T波の3つの部分に波形分割される。差分対象波形のPQテンプレート１７３、QRSテンプレート１７４、ST-Tテンプレート１７５の3つの部分でテンプレートを作成していく。（各テンプレート作成は図18,図19で説明を行う。）差分対象波形のテンプレート波形が各々できあがると、各テンプレート毎に、比較対象処理１７６を行う。差分対象波形のデータ長とテンプレート波形のデータ長との長い方に合わせるように処理１７７、１７８を行う。ただしここでいうテンプレート波形とは、図３の処理３６以降を行っていないPQテンプレート３５、QRSテンプレート３４、ST-Tテンプレート３３のことをいう。データ長が同じになった段階で差分対象波形からテンプレート波形を各チャンネルごとに行う差分処理１７９を行う。

図１８には差分対象波形のPQテンプレートまたはQRSテンプレート作成の方法を示している。PQテンプレートとQRSテンプレートでは基本的には時間軸方法には正規化などの処理が必要ないため、作成開始１８１を行うと磁場の振幅値のみを1になるように正規化する正規化処理１８２のみを行い、メイン処理に戻る（１８３）。しかし、伝導遅延などが生じ時間軸方向にも波形拡大処理が必要な場合は、正規化処理１８２の前または後に波形拡大処理を挿入して行っても良い。

図19に差分対象波形のST-Tテンプレート作成方法を説明している（図6のST-Tテンプレート作成方法とほぼ同じ手法である）。開始６１を行うと、最初に差分対象波形のS波の終わりからT波終わりまでの波形（ST-T波形）をT波の頂点を中心にして、ST-Tpeak波形とTpeak-Tend波形の二つに2分割する波形分割処理１９２を行う。次に差分対象波形のST-Tpeak波形の時間幅を１００１ｍｓになるように波形を拡大する第1の波形拡大処理１９３を行う。次に前記第1の波形拡大処理１９３で使用した波形拡大率を用いて、各被験者のTpeak-Tend波形を時間幅方向に第2の波形拡大処理１９４を行う。次に、前記第1の波形拡大処理１９３で得られた波形と、前記第2の波形拡大処理１９４で得られた波形とを連結して一つの波形に合成する波形合成処理１９５を行う。次に差分対象波形の全チャンネルの中で最も大きい磁場の振幅値が1になるように正規化処理196を行う。正規化処理１９６が行われた後、メイン処理１９７に戻り、図１７の処理１７６、処理１７９を行い差分波形処理が完了する。

図２０から図２３を用いて、ST-T部分に関する差分処理の結果を健常者と虚血患者との間での違いを示す。

図２０に差分処理の健常者の典型例を示す。差分前の波形２０１ではST-T波形が明瞭に見えているのに対して、差分後の波形２０２ではほとんどST-T波形が見えないことが分かる。また、差分波形のST-T波形から電流アロー図２０３を作成するとほとんど電流が認められないくらい小さい値となっている。

一方図２１には典型的な虚血患者の差分処理の典型例を示す。差分前の波形２１１においてもST部において若干のST変化が認められるが、差分を行った差分後の波形２１２ではより顕著にST変化が認められる上に、T波全体が明瞭に残っている。また差分波形の電流アロー図２１３を作成すると、明瞭にM2領域の近傍に左下方向に向かう電流が認められる。

図20、図21に示した典型例と同じ処理を、健常者４５４人分のデータと患者41人のデータを定量的にまとめたものが図２２と図２３である。図２２にでは差分処理をした後の最大磁場強度・最大電流強度・トータルカレントベクトル量（TCV）について比較したものである。TCV（I）は各測定点での電流ベクトル（I_n）から以下のように計算される値である。

図２２には健常者群と虚血患者群でのそれぞれの平均値と分散の値を図示したものである。最大磁場強度を比較した図２２１、最大電流強度を比較した図２２２、TCV強度を比較した図２２３のどれを見ても2群間で大きな違いが認められる。次に図２２の平均値に分散値（SD）1個分（１SD）あるいは2個分（２SD）を足したところを閾値として感度および特異度を求めたものが図２３である。図２３を見ると、１SDでおよそ７５％程度の高い感度と８５％程度の高い特異度が現れており、本実施例の手法の有効性が示されている。

以上のようにST-T波形での差分処理による波形および電流アロー図は、虚血の有無および度合いを判定するのに有効であると考えられる。またPQ波形やQRS波形においても、ST−T波形と同様の処理を行うことにより、不整脈・伝導障害・虚血性心疾患などの異常興奮を可視化することが可能である。

本発明の実施例の装置構成例を示す図。本発明の実施例のセンサー配置例を示す図。本発明の第一の実施例であるテンプレート波形作成のメインフローを示す図。本発明の第一の実施例であるPQテンプレートおよびQRSテンプレートの作成サブフローを示す図。図4に示すPQテンプレートおよびQRSテンプレートの作成フローの模式図を示す図。本発明の第一の実施例であるST-Tテンプレートの作成サブフローを示す図。図６に示すST-Tテンプレートの作成フローの模式図を示す図。本発明の第一の実施例である図３から図7の処理を用いて作成された心臓磁場のテンプレート波形を示す図。本図面では一枚のトレース上に６４個のテンプレート波形を重ね書きした波形を示している。本発明の第一の実施例である図３から図7の処理を用いて作成された心臓磁場のテンプレート波形を示す図。本図面では各センサーの配置にテンプレート波形を表示している。本発明の第二の実施例である、６つの分割領域と各領域に対応する典型的にQRS波形の形状を示す図。心臓磁場波形の特徴から分割領域が決定される。本発明の第一および第二の実施例で示したテンプレート波形から得られる電流アロー図（P波）の時間変化を示す図と、６つの分割領域を同時に表示する実施例を示す図。本発明の第一および第二の実施例で示したテンプレート波形から得られる電流アロー図（QRS波）の時間変化を示す図と、６つの分割領域を同時に表示する実施例を示す図。本発明の第一および第二の実施例で示したテンプレート波形から得られる電流アロー図（T波）の時間変化を示す図と、６つの分割領域を同時に表示する実施例を示す図。本発明の第一の実施例のテンプレート波形作成手段に用いる平均的な磁場強度および時間幅の数値を表記した図。本発明の第二の実施例の６つの分割領域における、第一の実施例で作成されたテンプレート波形の波形特徴をまとめた図。本発明の第二の実施例の６つの分割領域における、第一の実施例で作成されたテンプレート波形の電流アロー図の特徴をまとめた図。本発明の第三の実施例である差分波形を作成するメインフローを示す図。本発明の第三の実施例である差分波形を作成するPQテンプレートおよびQRSテンプレートのサブフローを示す図。本発明の第三の実施例である差分波形を作成するST-Tテンプレートのサブフローを示す図。本発明の第三の実施例である差分波形処理によって作成された健常者の差分前後の波形を示す図と、差分後の波形から得られる電流アロー図の時間変化を示す図。本発明の第三の実施例である差分波形処理によって作成された虚血性心疾患患者の差分前後の波形を示す図と、差分後の波形から得られる電流アロー図の時間変化を示す図。本発明の第三の実施例である差分波形処理によって作成された差分波形から、最大磁場強度・最大電流強度・TCV強度を健常者群と虚血性心疾患群とで比較をしめした図。本発明の第三の実施例である差分波形処理によって作成された図２２の健常者群（454人）と虚血性心疾患群（４１人）とで（平均値＋１SD）を閾値とした場合と、（平均値＋２SD）を閾値とした場合とで、感度と特異度を計算した結果を示す図。ここでSDは標準偏差。

符号の説明

１…磁気シールドルーム、２…クライオスタット、３…ガントリー、４…駆動回路、５…アンプフィルタ・ユニット、６…コンピューター、７…ベッド、検出コイル８−１〜８−６４…検出コイル、３０…テンプレート開始、３１…波形分割、３２…各波形のテンプレート作成手段、３３…ST-Tテンプレート、３４…QRSテンプレート、３５…PQテンプレート、３６…時間幅の調整処理手段、３７…磁場強度の振幅幅の調整処理手段、３８…合成処理手段、４１…テンプレート作成開始手段、４２、５１…データ長延長手段、４３、５２…磁場強度の振幅値を正規化する手段、４４、５３…全被験者データの加算平均処理、４５…メイン処理に戻る手段、６１…ST波形テンプレート作成開始手段、６２、７１…波形の２分割手段、６３、７２…ST-Tpeak波形のデータ長を1001msにする時間軸方向への波形拡大手段、６４、７３…Tpeak-Tend波形の時間軸方向への波形拡大手段（拡大率は手段６３で用いた値を使用）、６５…ST-Tpeak波形とTpeak-Tend波形の波形合成手段、６６…データ長を延長する手段、６７…磁場の振幅値が１になるように正規化する手段、６８…波形の加算平均化処理手段、６９…メイン処理に戻る手段、８１…トレース、８２…図３から図７の手法によって作成された心臓磁場テンプレート波形の波形重ね合わせ図、９１−１、９１−２、〜９１−６４…各センサー位置に心臓磁場テンプレート波形を描画した図、１０１…M1領域、１０２…M2領域、１０３…M3領域、１０４…M4領域、１０５…M5領域、１０６…M6領域、１０７…心臓の輪郭、１１−１…P波の電流アロー図描画の時間帯を示すウィンドー、１１−２…P波時刻における電流アロー図の時間変化を示す図、１１−３…６つの領域を示す図、１２−１…QRS波の電流アロー図描画の時間帯を示すウィンドー、１２−２…QRS波時刻における電流アロー図の時間変化を示す図、１２−３…６つの領域を示す図、１３−１…T波の電流アロー図描画の時間帯を示すウィンドー、１３−２…T波時刻における電流アロー図の時間変化を示す図、１３−３…６つの領域を示す図、１７１…差分対象波形の波形２分割手段、１７２…差分対象波形の各波形のテンプレート作成手段、１７３…差分対象波形のPQテンプレート作成手段、１７４…差分対象波形のQRSテンプレート作成手段、１７５…差分対象波形のST-Tテンプレート作成手段、１７６…差分対象波形のデータ長とテンプレート波形のデータ長を比較する手段、１７７…差分対象波形のデータ長をゼロを足してテンプレート波形のデータ長に合わせる手段、１７８…テンプレート波形のデータ長をゼロを足して差分対象波形のデータ長に合わせる手段、１７９…差分処理手段、１８１…差分対象波形のPQテンプレートまたはQRSテンプレート波形の作成開始手段、１８２…差分対象波形の振幅値を１にする正規化手段、１８３…メイン処理の戻る手段、１９１…差分対象波形のST-T波形テンプレート作成開始手段、１９２…差分対象波形のST-T波形の２分割手段、１９３…差分対象波形のST-Tpeak 波形の時間幅を1001msになるように波形を時間軸方向に拡大する波形拡大手段、１９４…差分対象波形のTpeak-Tend波形の時間幅を、前記処理193によって求めた各被験者毎の波形拡大率の値を用いて時間軸方向への波形拡大処理を行う波形拡大手段、１９５…２つのテンプレート波形の波形合成手段、１９６…差分対象波形の振幅値を１に正規化する正規化手段、１９７…メイン処理に戻る手段、２０１…健常者における差分前のST-T波形、２０２…健常者における差分後のST-T波形、２０３…健常者における差分後のST-T波形の時間における電流アロー図の時間変化を示す図、２０４…６つの領域を示す図、２１１…虚血患者における差分前のST-T波形、２１２…虚血患者における差分後のST-T波形、２１３…虚血患者における差分後のST-T波形の時間における電流アロー図の時間変化を示す図、２１４…６つの領域を示す図、２２１…最大磁場強度を比較した図、２２２…最大電流強度を比較した図、２２３…TCV強度を比較した図。

Claims

検査対象の心臓から発生する磁場（心臓磁場）を検出する複数の磁場検出手段を有し、前記磁場検出手段によって得られた心臓磁場を複数個の時間区分に波形を分割する手段を有し、前記分割する手段によって波形分割された各時間区分波形で時間幅を調整する時間幅調整手段を有し、前記分割する手段によって波形分割された各時間区分で波形の振幅を正規化調整する振幅正規化手段を有し、前記時間幅調整手段と前記振幅正規化手段によって調整された各時間区分での波形ごとに複数個の心臓磁場のデータの加算平均化処理を行う波形加算平均化処理を有し、前記波形加算平均化処理によって得られた各時間区分での波形を時間幅および振幅値を複数個の心臓磁場の平均値に調整する平均値調整手段を有し、前記平均値調整手段によって得られた各時間区分での波形を波形合成する波形合成手段によって心臓磁場のテンプレート波形を作成することを特徴とする生体磁場計測装置。
前記請求項１記載の生体磁場計測装置において、前記磁場検出手段によって得られた心臓磁場を複数個の時間区分に波形を分割する手段によって分割される波形部が、P波を中心とした波形部およびQRS波を中心とした波形部およびT波を中心とした波形部の３つの波形分割部を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
前記請求項２記載のT波を中心とした波形部はT波の最も振幅の大きな時点から前と後ろの時間帯の２つの前後波形分割処理を有し、前記前後波形分割処理によって得られた前側波形の時間スケールを一定値に拡大する波形拡大処理を行う第１の拡大処理手段を有し、前記前後波形分割処理によって得られた後ろ側波形を第１の拡大処理手段によって使用された拡大率を用いて波形拡大処理を行う第２の拡大処理手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
検査対象の心臓から発生する磁場（心臓磁場）を検出する複数の磁場検出手段を有し、前記磁場検出手段によって得られた心臓磁場を複数個の時間区分に波形を分割する時間分割手段を有し、前記分割する手段によって波形分割された時間区分の中でST-T波形の波形部のみを抽出する第１の抽出手段を有し、前記第１の抽出手段においてT波を中心とした波形部はT波の最も振幅の大きな時点の前と後ろの２つの前後波形分割処理を有し、前記前後波形分割処理によって得られた前側波形の時間スケールを一定値に拡大する波形拡大処理を行う第１の拡大処理手段を有し、前記前後波形分割処理によって得られた後ろ側波形を第１の拡大処理手段によって使用された拡大率を用いて波形拡大処理を行う第２の拡大処理手段を有し、前記第１の拡大処理手段および第２の拡大処理手段によって得られたそれぞれの波形を合成する波形合成手段を有し、前記波形合成手段によって得られた波形のデータ長を調整するデータ長調整手段と波形の振幅を正規化する振幅正規化手段とを有し、前記データ長調整手段と振幅正規化手段によって複数の被検体から得られた波形の加算平均化処理を行う加算平均化処理を用いて心臓磁場のテンプレート波形を作成する手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
前記請求項４記載の生体磁場計測装置において、新たに測定された心臓磁場波形を用いて請求項4記載の計算手段に準じて得られる計算後波形から、前記心臓磁場のテンプレート波形を作成する手段によって得られたテンプレート波形の差分処理を行う差分手段を有し、前記計算後波形を得る計算手段は時間区分に波形を分割する時間分割手段を有し、前記分割する手段によって波形分割された時間区分の中でST-T波形の波形部のみを抽出する第２の抽出手段を有し、前記第２の抽出手段においてT波を中心とした波形部はT波の最も振幅の大きな時点の前と後ろの２つの前後波形分割処理を有し、前記前後波形分割処理によって得られた前側波形の時間スケールを一定値に拡大する波形拡大処理を行う第１の拡大処理手段を有し、前記前後波形分割処理によって得られた後ろ側波形を第１の拡大処理手段によって使用された拡大率を用いて波形拡大処理を行う第２の拡大処理手段を有し、前記第１の拡大処理手段および第２の拡大処理手段によって得られたそれぞれの波形を合成する波形合成手段を有し、前記波形合成手段によって得られた波形のデータ長を調整するデータ長調整手段と波形の振幅を正規化する振幅正規化手段とを有することを特徴とする生体磁場計測装置。
検査対象の心臓から発生する磁場（心臓磁場）を検出する複数の磁場検出手段を有し、前記磁場検出手段によって得られた心臓磁場を複数個の時間区分に波形を分割する時間分割手段を有し、前記分割する手段によって波形分割された時間区分の中でP波を中心とした波形部またはQRS波を中心とした波形部のみを抽出する第１の抽出手段を有し、第１の抽出手段によって得られた波形部のデータ長を調整するデータ長調整手段と振幅値を調整する振幅調整手段を有し、前記データ長調整手段と振幅調整手段から得られた波形を加算平均化する手段から心臓磁場のテンプレート波形を作成する手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
前記請求項６記載の生体磁場計測装置において、新たに測定された心臓磁場波形を計算手段によって得られた計算後波形から、前記心臓磁場のテンプレート波形を作成する手段によって得られたテンプレート波形の差分処理を行う差分手段を有し、前記計算後波形を得る計算手段は時間区分に波形を分割する時間分割手段を有し、前記分割する手段によって波形分割された時間区分の中でP波またはQRS波形を中心とした波形部のみを抽出する第２の抽出手段を有し、第２の抽出手段によって得られた波形部のデータ長を調整するデータ長調整手段と振幅値を調整する振幅調整手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
検査対象の心臓から発生する磁場（心臓磁場）を検出する複数の磁場検出手段を有し、前記磁場検出手段によって得られた心臓磁場の波形形状を用いて測定領域を複数個の領域に分割する手段を有し、前記領域分割する手段によって得られた領域の位置を用いて心臓磁場の特徴を表記する手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
前記請求項１乃至７の生体磁場計測装置において、得られたテンプレート波形や差分処理を行った後の波形について、心臓磁場の波形形状を用いて測定領域を複数個の領域に分割する手段を有し、前記領域分割する手段によって得られた領域の位置を用いて心臓磁場の特徴を表記する手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
前記請求項８または請求項９記載の生体磁場計測装置において、前記磁場検出手段によって得られた心臓磁場から電流分布を再構成する手段を有し、前記領域分割する手段によって得られた領域を用いて心臓磁場の波形の特徴および前記電流分布の特徴を表記する手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
検査対象の心臓から発生する磁場（心臓磁場）を検出する複数の磁場検出手段を有し、心臓磁場波形を時間幅で分割される３つのコンポーネント（PQコンポーネント、QRSコンポーネント、ST-Tコンポーネント）に分割する手段を有し、前記PQコンポーネントと前記QRSコンポーネントは波形の後ろにゼロを挿入してデータ長を取り扱うデータの中で最大のデータ長に調整するデータ長調整手段を有し、心臓磁場の振幅値を正規化して１になるように計算する正規化手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
検査対象の心臓から発生する磁場（心臓磁場）を検出する複数の磁場検出手段を有し、心臓磁場波形を時間幅で分割される３つのコンポーネント（PQコンポーネント、QRSコンポーネント、ST-Tコンポーネント）に分割する手段を有し、前記ST-Tコンポーネントは、T波頂点の時間の前後で２つの波形に分割する前後波形分割手段を有し、前後波形分割手段によって分割された前半部の波形を時間軸方向に1001msになるように第1の拡大率で波形拡大処理を行う手段を有し。前記第1の拡大率を用いて分割された後半部の波形を時間軸方向に拡大をおこなう波形拡大処理を行う手段を有し、前記拡大された２つの波形を合成する手段を有し、前記合成された波形の後ろにゼロを挿入してデータ長を取り扱うデータの中で最大のデータ長に調整する手段を有し。さらに心臓磁場の振幅値を正規化して１になるように計算する手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
前記請求項１１および請求項１２に記載の処理を複数個の健常者の各心臓磁場データで処理を行う複数個演算手段を有し、前記複数個演算手段によって得られた複数個の各コンポーネントを用いて加算平均化処理を行う手段を有し、前記加算平均化処理によってテンプレート波形を作成することを特徴とする生体磁場計測装置。
前記請求項１３記載の処理を行った各コンポーネントのテンプレート波形を、コンポーネント毎に時間幅および振幅値を複数個の健常者の各心臓磁場データの平均値に調整を行う調整手段を有し、前記調整手段によって平均的な心臓磁場波形のテンプレート波形を作成することを特徴とする生体磁場計測装置。
前記請求項１１および請求項１２に記載の処理を評価対象の心臓磁場データに対して処理を行う評価対象処理手段を有し、前記評価対象処理手段によって得られた波形から請求項１３によって作成されたテンプレート波形を差分処理する差分処理手段を有し、前記差分処理手段によって得られた波形を表示する手段または電流分布図の再構成画像を作成する手段または表示する手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
検査対象の心臓から発生する磁場（心臓磁場）を検出する複数の磁場検出手段を有し、前記磁場検出手段によって測定された心臓磁場データ、または前記請求項１１乃至請求項１５の処理によって得られた波形を測定領域の中を６つに分割した領域の中で、波形の特徴や電流分布の特徴などの表記を行う手段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。