超导心磁图仪原理及应用

省。因此，可由任一方进行准备工作。最后，所有测试结果 都会公布在ｋｕｄｕ网站上。 ２．２．２ ＰＩＲ—ｃＡＳＥｌ测试验证内容。由测试过程可以了解ＰＩＲ— ＣＡＳＥ ｌ测试目的是验证ＤｓＳ，０ｒｄｅｒ Ｆｉｌｌｅｒ和Ｉｍａｇｅ Ｍａ眦ｇｅｒ协调 病人信息的能力，病人注册，创建医嘱，检查安排与执行的 能力。验证在ＤＳＳ／ＯＦ的用户界面或数据库不存在Ｄｏｅ＾ＳＹＳ— ＮＡＭＥ病人条目，而是Ｍｅｒｇｅ丐Ｙｓ＿ＮＡＭＥ病人的检查信息。最 后，在ＩＭ可找到Ｍｅｒｇｅ＾ｓＹｓ．ＮＡＭＥ病人并验证其图像已成功
心磁图仪在心脏病发病风险分级、普查、介入诊治效果 评估等方面有着较为突…的优势和广泛的临床应用前景。
１超导心磁图仪工作原理
心 －Ｌ、脏肚跳蚓动Ｂ时明有Ｈ１伺离呙子＿（ｒ比Ｌ比如划Ｎ。ＪＮ＋ａ、、ＫＫ＋、、Ｌｃａ。‘ｚＪ＋削）的边透兰细Ⅲ胞肥膜膑运还明动， 细 兰Ｉ胞Ｈ胞膜＿｜内｛臭外网离外子呙及于及其具跨烤细刑胞胞膜股匹运明动Ｊ产 、，生．微生弱傲生弱物生韧电吧流流。。测测量量 心 一Ｌ脏、在 舭征体恽表衣不小同 同位位置置刖的咀电１、位￡差爱，，刈对于于诊诊断断 午ｕ和计研 艽一究Ｌ心、Ｊ功刀能昵征在ｌ临恼
心磁测量系统ｔ要包括ｓＱｕｍ传感器及其电子学系统、 低温恒温器（义称低温杜瓦）、无磁移动床、电磁屏蔽摩（根 据测毋系统的特点，有的系统需要配备屏蔽措施来获得更好 的测最效果）和数据采集与处理系统。图２给出了该系统组 成结构示意图。其中无磁移动床、被测对象、ＳＱｕＩＤ与杜瓦 位于屏蔽室中，被测对象（人体）平躺在无磁移动床上，杜 瓦悬挂在屏蔽室中央位于人体前胸正上方，杜瓦的高度可通 过旋转悬挂支架来调节，ｓＱｕＩＤ要尽可能地靠近杜瓦底部 以缩短与前胸之间的距离。其他的拳温电子学设备，包括 ｓＱｕＩＤ控制器、示波器、数据采集系统等均位于屏蔽室外，
中国医学装备协会理事，中国人民解放军医学科学技术
季学茔工曩程考与圭卫董生曩装蓉备毒研斐究雾分霎会龛委蓄员ｉ，＇中中辜华星医拳学鏊会星医摹学圭工曩程 高翥零未豪煮煮‰、 收本本委学学作 稿文刊员会分者 日作编会军会邮 期者委医事中箱 ：学医青： ｌｙｊ…’ｙｇｋ＠ｍｈｍ“ｍ、
定危险的弊端，使无创检查灵敏度从５０％（如运动心电图） 提高到９５％以ｆｊ。
上接弟３页 更明显的复极化改变。研究表明，冠状动脉疾病患者在休息 和压力时。其空间及时间方面的冠状动脉表现和没有明显狭 窄患者的心磁图不同，并且可以帮助确定慢性缺血病人的心 肌生存能力。 ３．３其他应用
根据超导体的工作温度，ＳＱｕＩＤ分为低温ＳＱｕＩＤ（Ｌ１＇ｓ ｓＱｕＩＤ）和高温ｓＱｕＩＤ（Ｈ佟ｓＱｕＩＤ）。低温ｓＱｕＩＤ的工作 温度低（液氦温区），因而需要比较复杂的冷却装置，使用 成本高。在２０世纪８０年代的后期｝ｆ｛现的ＨＴＳ ｓＱｕＩＤ，工作 温度从４．２ Ｋ提高到７７ Ｋ（液氮温区），克服了低温ｓＱｕＩＤ
测试完成时闻 测试验证员 测试参加方 公司
２００７—１卜－２２ １５：２４ ＹＹＳＹＹ 系统
ＧＥＨＣ
ＰＡＣＳ—ＧＥＨＣ
测试管理页 测试监督员
ＧＥＨＣ
ＭｏＤ—ＧＥＨＣ—
ＹＹＳＹＹ
角色 ＩＭ ＭｏＤ
ｏＦ
担任０Ｆ的角色。 工作人员可按照表２中的步骤进行测试。 按照列表：前三步和第七。八，九步的发起方和接收方缺
∞ＱＲ５分裂指数评估心律失常风险：ＱＲ５波在测量区分裂成多峰。
彻心肌梗塞研究：ＭｃＧ局部旋转显示冠脉疾病患者的ＳＴ波。
（ｃ）三个时域的箭头图（ｃｕ仃ｅｎｔ ａｎ－ｏｗ ｍａｐｓ，（ＡＭｓ）显示 左心房到右心房的激发传播过程。 图４多通道心磁图信号的处理过程
导致心律失常性部位通常会造成心室去极化的混乱。通 常采取信号平均，并检测低幅度低电位和晚场信号结束时的 ＱＲｓ波群口ｌ。ＩｔＩｔｒａ—ＱＲｓ波群的变化可以采用柏林分裂（Ｂｅｒｂｎ ｈｇＴｎｅｎｔａｔｉｏｎ）法探测ｆ４Ｊ，使用一个从３７Ｈｚ～９０Ｈｚ的递归二 项式滤波器，过滤的ＱＲｓ波群是由寻找ＱＲＳ波信号的极值 个数、通过计算他们带有与相邻极值不同幅度的总和的结果、 导致分裂的指数共同决定的。除此之外，还有其他的一些方 法，比如小波分解、光谱波动分析。如图４所示：（ａ）显示 ＱＲｓ波在测量区分裂成多峰。心肌梗塞（ＭＩ）患者没有心律失 常显示的通常比有心律失常显示的分裂少得多。
Ｄｅｖｉｃｅ，ＳＱＵＩＤ）发展后口Ｊ。 心磁的检测记录方法主要有两种，一种为磁通计（梯度
仪），另一种是超导量子干涉仪。约瑟夫森效应指电子对通
过两块超导金属间的薄绝缘层时发生的量子力学隧道效应。 应用该理论，可以制作敏感度高、噪声低、功耗小和响应速 度快的测量磁场传感器——超导量子干涉仪，它结合了磁通
ＡｂＳｔｒａＣｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｓｕｐｅｒｃｏｎ‘１ｕｃｔｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｏｃａｒｄｉｏｇｒ８ｐｈｙ ｓｙｓｔｅｍ ｗａ８ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｔｓ ｃｏｒｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ＳＱＵＩＤ．Ａｎｄ （：ｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＥＣＧ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＭＣＧ ｉｎ ｃａｒｄｉａｃ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｅｔｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｏｃａｒｄｉｏｇｍｐｈｙ；ｓＱＵＩＤ； ＭＣＧ：ＥＣＧ
通过自动算法定义的多通道心磁信号的ＱＴ波的延续时间
的弥散来研究（即ＱＲｓ波的起点和Ｔ波的终点之间的间隔尸。
恶性室也Ｄ律失常患者的症状在心室复极化过程中也显露出来。 除了分析心磁图的形态外，还可提取有用的空间特征信
息用于分析心律失常。完整的整个ＱＲＳＴ区间和极值轨迹图 揭示了空间路线的极大和极小心磁分布图，可用于心律失常 的风险评估。复杂的空问特征可通过正交分解方法确定（主 成分分析法）ｏ目前，箭头图还可以用来寻找心律失常部位 的标记，例如异常复极化。
叠燃一 万方数据
的不足，冷却装置大大简化，降低了使用成本，极大地促进 了ＳＱｕＩＤ技术的迅速发展和应用。到目前为止，形成多种高 温ＳＱｕＩＤ的商业产品。
３主要临床应用研究
３．１心率不齐的风险分级 可处于致命性心律失常患者在临床进行无创性心脏鉴
定。在心磁冈和心电图研究上，根据感兴趣区的生理区域， 主要分析心律失常风险分级的方法可分为三类：（１）在心室去 极化时的激活间断；（２）心室复极化的非均性；（３）自主神经 系统在心率变异中的分析作用。这三种方法被用来作为心律 失常（心率不齐）风险分级的单个指标或综合指标。
量子化和约瑟夫森隧穿效应两个物理现象。超导量子干涉仪
用于检测生物磁场时与梯度仪结合，如第二级轴向梯度超导
量子干涉仪，是将第二级轴向梯度仪耦合于ｓＱｕＩＤ磁通计的。
Ｔ（特斯拉）
。
传统的挣囝妇冬擐
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地磁场
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图２心磁测量结构示意图
此外，该系统采用了心电信号与心磁信号同时记录的办 法，可以实现两种信号的同步对比，还可以利用心电信号作 时Ｉ．ＨＪ参考，对心磁信号作平均处理。通过专门的计算机软件 进行信号过滤、信号匀化、心电流重建、动态模拟、逆向分析、 诊断参数推导，从而判定心脏有无病变以及病变的位置和程 度等。 ２．２ ｓＱｕＩＤ简介
超导心磁图仪 原理及应用
Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ】Ⅵａｇｎｅｔｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ
刘亚军，黄华。刘睿，伍洪 （解放军总医院第二附属医院医学工程科， 北京１０００９１）
【摘要】本文主要分析了超导心磁图仪系统的基本原理 及其核心部件超导量子干涉仪。同时对比心电图，讨
最近，心磁图用来研究心房功能和心律失常．已成为大 家越来越感兴趣的课题。除了时域分析，目前的箭头图和三 维电流密度重建已可以提供房性心律失常的时空特征的有用 信息。 ３．２心肌缺血的研究
运动心电图是标准化并广泛用于诊断及评估缺血性心脏 病患者预后的方法。ｓａｖａ一等做了很多开拓性研究。证明心 磁图能揭示连直流变化有关的缺血性损伤电流，而心电图无 法检测。近来，心磁图用于药理或身体应激的研究也越来越 多地受到关注Ｉ＂Ｉ。由于心肌血管再生等新介入治疗方法的 发展，准确的无创方法对于识别急性和慢性缺血具有重要的 临床价值。
研究证实，改进的多通道系统心磁图仪在技术上已接近 临床可行性。在三个正常人中进行第一药理心磁应力测试表 明，多通道心磁数据比同步记录３２导联的ＢＳＰＭ【７１显示更多
万方数据
一第粼＿ ＶｏＬ．２４Ｎ０４一
衰１角色分配
测试类型
ＰＩＲ一测试１
测试开始时间 测试当前状态
２０（）７—１１—２２ １４：２７
以验证
专栏——心磁图仪的临床应用研究
编者按：随着科学技术的不断进步和计算机技术的飞速发展，人们将超导量子干涉仪、窄问鉴别技术与计算机技术相结合，生
产…ｒ叮供临床使川的心磁图仪。，门川Ｌ至今，各同科学家及临床学者均认为它是近１０年来医学检查技术伟大的进步，并已从最初 的临床试验研究逐渐迈入商、Ｉｐ化领域。本期特约解放军总医院第二附属医院医Ｉ：科主任刘、ＩＦ军担任栏日主编，从医学Ｔ－程角度 阐述』，心磁矧仪的设计原理和应用，同时配合以介绍该院心『ｆ【Ｌ管内科与北京美尔斯通科技发展股份有限公司合作的科研项目， 评估美罔（：Ｍｌ公口－Ｊ９通道心磁【冬｜仪（２４０９型）在临床中的应用价值，如：与Ａ（：（：／ＡＨＡ指南的比较，与冠状动脉造影术诊断冠心 病的对比，刈＋小稳定型心绞痛和左心室肥厚的诊断价值，并提｛＿＿ｎ ｒ心磁罔仪应用的护理曼求，希望与读者分享经验，对这一新 兴检食予段做避进一步探讨。
万方数据
床上具有重要意义。ＥｃＧ（心电图）可以在体表记录到电压 差信号，但由于经过组织而产生明显的衰减。
微弱的生物电同样产生磁场，不受组织和空间的影响， 信号不会衰减。这些磁场信号在ＥｃＧ是看不到的，生物磁 场一般都非常微弱（ｏ．１—１００ｐＴ，参见图１），直到１９６３年才
观测到心磁信号…，真正准确测量到心磁信号是在上世纪７０ 年代超导量子干涉仪（ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕ卸ｔｕｍ Ｉｎｔｅｍｒｅｎｃｅ
论了心磁图在心脏疾病中的主要临床应用。
【关键词】超导心磁图仪；超导量子干涉仪；心磁图；心电图
【中图分类号ＪＲ５４０．４
［文献标志码】Ａ
【文章编号】１６７４—１６３３（２（）０９）０４—０００ｌ＿０３
ＬＩＵ Ｙａ＿ｊｕｎ，ＨＵＡＮＧ Ｈｕａ，ＬＩＵ Ｒｕｉ， ＷＵ Ｈ０ｎｇ
（ＭｅｄｉｃａＪ Ｅｎｇｊｎｅｅｒｊｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｔｈｅ ２ｎｄ Ａ仟川ａｔｅｄ Ｈ０ｓｐｉｔａＩ ｏｆ ＰＬＡ ＧｅｎｅｒａＩ ＨＯｓｐｉｔａＩ Ｂｅ．ｊＩｎｇ １ ０００９１，ＣｈＩｎａ）
图３心磁图系统的、ＱｕＩＤ探头 ＳＱＵＩＤ在近３０年中发展迅速，已经从开发研究阶段转 向实用阶段。日前ＳＱＵｌＤ的主要应用领域包括医学研究和 诊断、尤损检测和微量元素含虽测量等。超导量子干涉仪由
一个包含有一个射频超导量子干涉仪（出ｓＱｌＪＩＤ）或两个直 流超导量子干涉仪（ｄｃ—ｓＱｕＩＤ）弱连结（即约瑟夫森结）的 超导环构成。弱连接处的超导电性受到强烈抑制。ｓＱｕＩＤ仪 呈现出与环内磁通密切相父的宏观虽子干涉效应。其主要功 能是作为一个非常灵敏的磁通变换器，其能量分辨率达到 ｌｏ￣３ｌＪ．磁场分辨率达到１０—１５Ｔ，相当于地磁场的十亿分之 一。
０前言
心磁图（Ｍａｇｎｅ㈧ａｒ（‰ｇｒａＩ’ｈｙ，Ｍｃ（：）是对心脏产生的电磁 场的变化（即磁场强度或磁感应强度的时问函数）的记录。 心磁Ｈ仪是超导弱磁探测技术与计算机技术结合的产品，是 心脏无创检查领域的最新、最先进技术之一。与现行检杏方 法棚比。避免了有创检查（如冠脉造影）操作难度大、有一
犁凿崔每纂誊蓉篓曼爹｛售熊％嚷聋翟戮术 ２（）（）９一（）３—１（）
ｓＱｕＩＤ能将电场和磁场的微小变化转换为可测量的电 压。是目前最灵敏的磁场传感器之一，其磁场探测灵敏度及 工作稳定性直接决定心磁图仪的性能。图３为心磁图系统的 ＳＱｕＩＤ探头。
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图１生物磁与环境噪声的比较
２仪器组成及关键部件 ２．１组成结构