有限要素法に基づいた3D心電双極子逆推定に関する研究

摘要

心電図計測は，心臓の電気的活動を非侵襲かつ容易に観測する手段として広く利用されている．本研究では，心臓の電気的活動を局在化する電流双極子のダイナミクスとしてとらえ，体表面電位から，心臓内の双極子の軌道及びモーメントを逆推定する手法を提案する．具体的には，心臓内に仮定した局在化する双極子により生じる体表面電位を有限要素法を用いて計算し，計測された体表面電位と最も符合する双極子を遺伝的アルゴリズムによって探索した．先行研究［1］においては，胴体の2次元モデルを利用していたが，本研究では，より現実の胸部形状に近い3次元モデルを作成し，不均質で複雑な人体の解析を行った．実際に計測された体表面電位に対して本提案手法を適用し，得られた双極子の挙動について，臨床的・生理学的な面から考察した．さらに，先行研究［1］の2次元逆推定手法との比較を行い，3次元逆推定へ拡張することで，心臓内の電気的活動をより精微に逆推定可能であることが示唆された．%The electrocardiogram (ECG) is widely used for diagnosis of heart. The objective of this research is to estimate the dipole dynamics by means of solving an inverse problem about the electric source of heart. The body surface potential generated from a supposed dipole was computed by Finite Element Method (FEM). The location of dipole was estimated by Genetic Algorithm (GA),which to minimize the mean square error of measured potential and computed potential. In this study, 3D mesh for the chest region was created to estimate the spatio-temporal patterns of dipole dynamics. And we apply proposed method to measured ECG.