第21卷第1期貴州師范大學(xué)學(xué)撇(自然科學(xué)版)Vol 21. Ne2003年2月Journal of Guizhou Normal University( Natural So文章編號(hào)1004-55702003)1-0115-04MCG的實(shí)際應(yīng)用與進(jìn)展阮放鳴貴州師范大學(xué)物理與電子信息科學(xué)技術(shù)系貴州貴陽(yáng)550001摘要討討論了MCG技術(shù)的最近發(fā)展,MCG在心臟疾病屏顯化檢查、心律不齊診斷,臨床診斷研究的成果,尤其是心肌缺血的準(zhǔn)確診斷等方面的應(yīng)用問(wèn)題,報(bào)道了MCG技術(shù)在心臟診斷醫(yī)學(xué)中一些新近研究情況。關(guān)鍵詞超導(dǎo)量子干涉儀MCG診診斷中圖分類號(hào)43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼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種看法已經(jīng)證明是錯(cuò)誤的,但要改變已經(jīng)形成的0引言觀念是需要時(shí)間的雖然早在20世紀(jì)70年代就提出了MCG臨床MCG主要有以下優(yōu)越性:首先,心磁測(cè)量能應(yīng)用的問(wèn)題,它今天仍然是一個(gè)多學(xué)科交叉的研夠看透心臟"這是因?yàn)樾呐K電流所產(chǎn)生的弦究領(lǐng)域,該領(lǐng)域的研究在芬蘭、德國(guó)、意大利、日?qǐng)鍪遣皇茏鳛橹虚g介質(zhì)的身體組織影響的相對(duì)本和美國(guó)受到重視并得到了較大的發(fā)展.MCG的而言,目前仍在廣泛使用的心臟疾病檢測(cè)手段概念和最早的試驗(yàn)產(chǎn)生于美國(guó),但是由于陳腐的ECG則是通過(guò)測(cè)量人的體表電勢(shì)來(lái)獲取信息.身技術(shù)方法和不適當(dāng)?shù)奶幚磉^(guò)程,導(dǎo)致了尤其是在體組織作為中間介質(zhì)對(duì)ECG產(chǎn)生的干擾難以避20世紀(jì)80年代關(guān)于MG價(jià)值和意義的激烈爭(zhēng)免,有時(shí)甚至?xí)笶CG測(cè)量失敗.可見(jiàn),MCG從論.特別是在美國(guó)這種爭(zhēng)論產(chǎn)生了一些錯(cuò)誤的觀測(cè)量機(jī)理上就比ECG更為優(yōu)越其次,心臟中大念.最為常見(jiàn)的就是:(1)MCG提供的診斷信息與ECG提供的完全相同,沒(méi)有新的東西;(2)量的環(huán)形電流包含著特殊信息1,用MCG可以檢Mc的測(cè)量必須要有價(jià)格十分昂貴的磁屏蔽室才測(cè)環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),從而獲取該信息但是能進(jìn)行,所以MCG系統(tǒng)的成本太高而且太缺乏靈環(huán)電流在身體表面不同點(diǎn)之間產(chǎn)生的電勢(shì)差為活性,不適用于在臨床的條件下使用.雖然這兩零中國(guó)煤化工獲取環(huán)形電流所包含CNMHG收稿日期2002-07-25基金項(xiàng)目潰州省教育廳資助項(xiàng)目作者簡(jiǎn)介阮放呶1958.3-)男貴州黔西人副教授研究方向電磁場(chǎng)理論應(yīng)用醫(yī)用電子學(xué)信號(hào)處理。115貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第21卷的信息.第三,MCG能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)病人的無(wú)接觸檢在醫(yī)學(xué)上,心動(dòng)過(guò)速是一種嚴(yán)重的公共健康測(cè),減輕患者的不適感,大大節(jié)省檢查時(shí)間和勞問(wèn)題,屬于心律不齊中特別危險(xiǎn)的一種,又叫做動(dòng)心臟突然死亡.其發(fā)病率,僅僅在美國(guó)每年就高達(dá)40萬(wàn)人次.以往對(duì)這種疾病的鑒別手段落后MCG的兩種比較重要的應(yīng)用而現(xiàn)在基于MCG標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā),將大大有助于對(duì)心臟突死現(xiàn)象危險(xiǎn)性的鑒別1.1患者胸痛檢査的屏顯化醫(yī)學(xué)的臨床診斷認(rèn)為起胸部疼痛的可能因2MCG臨床應(yīng)用的進(jìn)展情況素不止一種,可以是心臟疾病,也可能是肌肉疼痛,或者神經(jīng)、胃方面的問(wèn)題.由于胸痛有可能是MCG的根本依據(jù)在于,有疾病的心臟,如心心臟重病的征兆,所以對(duì)胸痛患者,目前通常的肌缺血的心臟,其局部區(qū)域得不到正常的血液供做法是將其送到特護(hù)病房,進(jìn)行數(shù)天觀察診斷給.這將造成其電活動(dòng)相對(duì)于正常心臟電活動(dòng)的使用的手段包括在患者雙臂的靜脈血管中插入針不均勻性在病人胸腔外測(cè)量心臟磁場(chǎng),就可以看頭,并由帶在其身上的監(jiān)視器加以監(jiān)測(cè)和分析到這種電活動(dòng)不均勻性所產(chǎn)生的失真.健康心臟實(shí)際上,檢查結(jié)果多數(shù)情況下是被檢查者的心臟的磁場(chǎng)圖與有病心臟的磁場(chǎng)圖有明顯的區(qū)別見(jiàn)是健康的.這種檢查既費(fèi)時(shí)、花錢且給患者帶來(lái)圖1的a和b).在圖1所示的動(dòng)態(tài)心磁地圖中定不適,但又不得不進(jìn)行.而一旦采用了MG技可以很清楚地看出健康心臟和有病心臟之間的不術(shù),它可以不與人體直接接觸,對(duì)病人的檢查既同:后者的電流分布是很不均勻的.從圖中還可以看到,健康心臟的磁場(chǎng)方向和圖形結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的無(wú)損傷,又具有快速可靠的特性,在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)有兩個(gè)極點(diǎn).而異常(如心肌缺血)心臟的磁場(chǎng)分就可以得到檢查結(jié)論布不斷改變其方向,并且其極點(diǎn)多于兩個(gè)我們知道,對(duì)病人的心臟進(jìn)行有損檢查帶有有的研究機(jī)構(gòu),如CMI,已經(jīng)用較長(zhǎng)時(shí)間開發(fā)定的風(fēng)險(xiǎn)性,且檢查費(fèi)用昂貴.所以,MCG另soUD測(cè)量設(shè)備并推廣應(yīng)用到了心磁診斷醫(yī)學(xué)的個(gè)重要的潛在應(yīng)用,就是幫助醫(yī)生判斷是否需臨床應(yīng)用上所開發(fā)的軟件和硬件都是以臨床醫(yī)生要對(duì)患者作心肌同位素灌注的有損檢查利用能夠直接用于心臟疾病的診斷為目的用CM開MCG對(duì)患病區(qū)域的很強(qiáng)的空間定位能力,就可以發(fā)的算法,根據(jù)測(cè)量繪出的心磁地圖的圖形結(jié)構(gòu)明顯地減少心肌灌注過(guò)程所需要的時(shí)間進(jìn)行分析,就可以對(duì)心臟的健康狀況加以診斷1.2心律不齊的診斷肌是由精密的電生理系統(tǒng)進(jìn)行控制的這種供了一個(gè)強(qiáng)有力的診斷工具,另一方面,用測(cè)量電生理控制系統(tǒng)能夠觸發(fā)并控制使心肌收縮與松繪出的心磁地圖,又可用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行空間反演弛的脈沖序列,從而對(duì)輸送到全身的血液進(jìn)行控算出心臟內(nèi)部生理磁場(chǎng)源的位置和強(qiáng)度.這些磁制.已經(jīng)知道,缺血心肌或其他心肌損傷是這種場(chǎng)源可以用磁偶極子系統(tǒng),即電流的分布來(lái)描述電活動(dòng)的不均勻性所引起的心臟不規(guī)則性即心律依據(jù)CM的一個(gè)算法,將真實(shí)的三維電生理活動(dòng)不齊當(dāng)心臟里的信號(hào)以不同的速度沿著不同的路進(jìn)行簡(jiǎn)化,用平面上流動(dòng)的二維電流分布來(lái)描述徑傳輸時(shí)就會(huì)出現(xiàn)心律不齊的癥狀這在臨床診斷上有很大的實(shí)用價(jià)值.圖2是由某對(duì)于心律不齊位置的確定和治療,通常的程正常心臟的心磁地圖所得到的2D電流分布序是將一根導(dǎo)管插入心臟,并用X射線進(jìn)行監(jiān)測(cè),僅從表面上看,用超導(dǎo)量子干涉儀( SQUID)以確定心律不齊根源的位置.然后,將心臟里這的探頭陣列對(duì)心臟電流進(jìn)行定位并繪出其分布圖些產(chǎn)生心律不齊的源細(xì)胞組織切除掉.所謂切似乎是對(duì)用ECG所測(cè)得的體表電勢(shì)成圖(BSPM)除″手術(shù),就是將高強(qiáng)度的射頻脈沖通過(guò)心臟導(dǎo)管的一種模擬.即使這樣,它也有自身獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)加到已經(jīng)定位的病變區(qū)域上殺死病變細(xì)胞在這即不需要將探頭直接接觸到人體上,能夠減少了個(gè)過(guò)程中,病人和醫(yī)生事實(shí)上都會(huì)受到必較明顯麻燈中國(guó)煤化工完全意識(shí)到其重要性的高頻輻射早期MC系統(tǒng)在臨床上應(yīng)用的結(jié)果和 CNMHG圖時(shí),僅僅這個(gè)優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)表明,由于有MCG系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)的引導(dǎo),就足以使MCG在臨床上比ECG更具有優(yōu)越性和醫(yī)務(wù)人員和病人在手術(shù)過(guò)程中受輻射的時(shí)間已經(jīng)更易于接受.實(shí)際上,心臟里很精細(xì)的變化,如在顯著減少極化過(guò)程中冠狀動(dòng)脈流動(dòng)的減弱,用12電極的116第1期阮放鳴MCG的實(shí)際應(yīng)用與進(jìn)展ECG就難以檢測(cè)岀來(lái).在關(guān)于αT段擴(kuò)展(QTd)的狀動(dòng)脈疾病的檢測(cè)中,其靈敏度會(huì)增加研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn),QTd的空間分布在用MCG對(duì)冠a Tiec: 6 sec (Normalized datalF NermeiredF Holand(a)正常心臟b)T波異常的心臟圖1在T波范圍內(nèi)的人體心臟的MCG圖DasInto0o0oIo.■酬圖2正常心臟在ST段的某一瞬右下方圖中垂直線所示)有效電流分布圖在實(shí)際中,MCG圖在三維定位方面提供了比統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證通過(guò)對(duì)有關(guān)的對(duì)心律不齊患者BSPM更高的空間分辨率,從后者的cm數(shù)量級(jí)提與健康心臟對(duì)照心臟磁測(cè)量得到MCG,再用3D高到了mm數(shù)量級(jí).此工作是由 Fenici等最近完空間反演問(wèn)題算法荻得近似解的辦法,來(lái)對(duì)心臟成的.3而且,通過(guò)更成熟的軟件(用某種近似算電流密度圖這些圖來(lái)自于磁場(chǎng)圖和ECG數(shù)據(jù))法求三維空間反演問(wèn)題的近似解以確定心臟中磁進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較.對(duì)于心律不齊患者,用ECG檢測(cè)場(chǎng)產(chǎn)生的局域電流源位置〕精度還可以進(jìn)一步提所得的數(shù)據(jù)與測(cè)量健康人體心臟的數(shù)量是相同的高.已經(jīng)證明,從McG產(chǎn)生的數(shù)據(jù),能夠提供但如果用MCG進(jìn)行檢測(cè),所得的數(shù)據(jù)則與健康人ECG數(shù)據(jù)所不包含的信息.2這種信息是與心臟體心臟的MCG數(shù)據(jù)截然不同.最近,類似的結(jié)論中的渦旋電流密切相關(guān)的它并不在人體表面的不也在德國(guó)收集到了,目的在于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證.過(guò)同點(diǎn)產(chǎn)生電勢(shì)差.最近的模型研究也得到了類似去幾年中,更多的研究者投入到MCG的應(yīng)用研究的結(jié)論[4在臨床上, Brockmeier等已經(jīng)證明,為中,主要課題集中在以下一些方面:1)心肌梗死減少病人緊張感臨床上常采用對(duì)健康心臟在進(jìn)行形成前后對(duì)心臟的測(cè)量和描述,包括心臟的再生藥物處理的辦法,在此期間對(duì)極化情況進(jìn)行對(duì)比能V中國(guó)煤化工臟組織的區(qū)別問(wèn)題研究,得到了MCG含有ECG所不具有信息的結(jié)CNMHG突死綜合癥危險(xiǎn)的層論.1980年到1990期間在烏克蘭的基輔完成的有化)的評(píng)估很大影響的工作,是又一個(gè)例子.那些工作涉及3)藥物治療的后繼問(wèn)題如心肌炎)到了幾百名冠心病CAD)患者研究者還試圖用4)懷胎母體心臟異常(如oT波過(guò)長(zhǎng)綜合117貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第21卷癥)CMI-3609.該系統(tǒng)在價(jià)格不太高的情況下,可以在目前進(jìn)行的研究中,有些已經(jīng)向MCG方法進(jìn)復(fù)雜的掃描在病人身體之上不同點(diǎn)10min內(nèi)學(xué)的統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證方向擴(kuò)展.這些正在進(jìn)行的有效性研提供四個(gè)連續(xù)的測(cè)量數(shù)據(jù)),可以快速廉價(jià)地進(jìn)行究的結(jié)果沒(méi)有發(fā)表,但荻得的進(jìn)步已經(jīng)在有關(guān)學(xué)屏顯,可靠而無(wú)緊張地檢測(cè)心肌缺血,提供高靈術(shù)會(huì)議上進(jìn)行了報(bào)道.最近期的和具有代表性的敏度和高參數(shù)化的數(shù)據(jù).可以預(yù)期,在以后不長(zhǎng)學(xué)術(shù)會(huì)議就是在芬蘭首都赫爾辛基舉行的BI-的時(shí)間中,MCG的臨床應(yīng)用會(huì)更加廣泛相應(yīng)的OMAG2000國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議研究成果會(huì)更多多數(shù)最近的MCG研究工作是用BT和NEUROMAG的價(jià)格昂貴的SQUD原型機(jī)傳感器探頭參考文獻(xiàn)達(dá)36個(gè),耗資約2百萬(wàn)美元)完成的.該 SQUID系[1].P. Wikswo,J.andJ.P. Barach. Possible sources off統(tǒng)只能在磁屏蔽室里運(yùn)行.這種高額費(fèi)用的測(cè)量對(duì)in the magnetocardiogram[ J ] J. Theo-于專職研究部門開發(fā)新的診斷方法是有利的,但retical Biol. 1982, 95: 721-729目前在通常的臨床診斷實(shí)踐中還難以接受.[2]J. Lant, G. Stroink, B. Ten Voorde, T. J. Montaue and新的MCG軟件啟用后,在研究心肌缺血和心M. Horachek. Complementary nature of electrocardio-肌炎后繼過(guò)程時(shí),將MCG的診斷數(shù)據(jù)與其他業(yè)已graphic and magnetocardiographic data in patient with is-chemic heart disease[ J ] J. Electrocardiography. 1990存在的無(wú)損和有損方法的黃金標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行比較已23:315-322經(jīng)成為可能德國(guó)的研究人員在無(wú)磁屏蔽情況[3]Fei,K. Pesona,P. Korhonen et al. Magnetocardio-下用7通道MCG系統(tǒng)對(duì)心肌缺血進(jìn)行了研究,獲graphic pacemapping fornonfluoroscopic localization of int-得了高靈敏度和高度特征化的參數(shù),兩者均超過(guò)racardiac electrophysiology catheters[ J ]. PACE21了90%.因此,相對(duì)于無(wú)黃金標(biāo)準(zhǔn)的惡性心率不1998:2492-2499齊危險(xiǎn)層化,統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證方法對(duì)于心肌缺血的診斷[410. Kosch,P. Meindl,U. Steinhoff. Physical aspects of是更直接和更經(jīng)濟(jì)的方法.在無(wú)磁屏蔽情況下ardiac magnetic fields and electricalal[C]. Hel采用MCG系統(tǒng)對(duì)心律不齊進(jìn)行診斷效果更為顯inki: BIOMAG2000 2000著,因?yàn)樾穆刹积R的心臟信號(hào)處于一個(gè)比較窄的[5]R. agrawal,K. Czerski,P. Goedde. Noninvasive fol-頻帶內(nèi).正是基于這個(gè)原因,目前CM的臨床試low-up of evaluation of myocarditis with MCG[ C ] Helsinki: BIOMAG2000, 2000驗(yàn)在無(wú)磁屏蔽的情況下采用9通道MCG系統(tǒng),集[6] Chaikovsky,mh.Hekr,B. Hailer, Detection of CAD中于對(duì)心肌缺血和心臟再生能力進(jìn)行的研究in patients normal or unspecifically changed ECG on the有充分的理由相信,MCG系統(tǒng)將很快在常規(guī)of magnetocardiography[ C ] HelsiBL的心臟醫(yī)學(xué)實(shí)踐中得到應(yīng)用.在快速廉價(jià)地進(jìn)行OMAC2000,2000屏顯,在可靠而無(wú)緊張地檢測(cè)心肌缺血疾病,在[7]B. Hailer,P. Van leuven,S. Lange and M.Wchr提供高靈敏度和高參數(shù)化的數(shù)據(jù)等方面,在已經(jīng)存在和其他即將推向市場(chǎng)的各種無(wú)損檢測(cè)方法中,tocardiography under stress in coronary artery disease沒(méi)有任何一種可以與MCG系統(tǒng)相比,也沒(méi)有任何[J]. J. Electro-cardiology, 1999, 32: 207-216種能夠象MCG系統(tǒng)那樣提供關(guān)于心肌缺血的精8] Stroink, J. Lant,p.Ei,M. Gardner. Magneticfield and body surface potential mapping of patients with確的無(wú)損定位.同時(shí),MCG在研究心律不齊危險(xiǎn)ventricular tachycardia a ] M. Hoke, S. N. Erne,et層化方面也有非常大的潛力.magnetism: Clinical Aspects[ C ]. AmsterdanMCG系統(tǒng)不能用于裝有心臟起搏器的患者Elsvier,1992,315-322但對(duì)于無(wú)冠心病前史的心臟病患者,用MCG系統(tǒng)[9]D. Cohen,E.A. Edelsack,J.E. Zimmerman. Magne對(duì)其進(jìn)行早期檢測(cè)和診斷的潛力則很大taken inside the shielded room with a superMCG技術(shù)的優(yōu)越性和重要性已經(jīng)引起越來(lái)越onducting point-contact magnetmeter[ J ] Appl. Phys多科學(xué)界和醫(yī)學(xué)界研究者的關(guān)注.為了加速M(fèi)CG,16278-280臨床應(yīng)用的步伐,一場(chǎng)新的MCG應(yīng)用研究熱潮正[中國(guó)煤化工 algraphy: Detection of the在興起.參加者有眾多有名的醫(yī)院大學(xué)和科研機(jī)CNMHGScience,1972,l75:664666構(gòu).研究工作均是在無(wú)磁屏蔽的條件下進(jìn)行的,多數(shù)研究部門使用的是新的9通道MCG系統(tǒng)118