一种心脏磁场最大值和最小值的点位确定方法

摘要

本发明公开了一种心脏磁场最大值和最小值的点位确定方法，该方法首先在人体胸前或背后建立坐标系，选择一穿过心脏磁场正向区域和反向区域的直线，在该直线上设置5个测量点并在垂直于此直线的两条直线上设置了另外4个辅助测量点，利用插值方法得到心磁最大值和最小值，进而得到最大值和最小值对应的点位。本发明可快速、方便地获得心磁信号的最大值和最小值的位置和信号幅度，以此为依据，从信号源的本征特性出发，可合理确定多点心磁测量所需覆盖的有效区域，既不会遗漏较强的有用信号，同时又不必包含没有诊断价值的较弱信号，完全避免根据人体结构确定测量覆盖范围所带来的各种弊端，为后续相关研究及诊断信息的提取、促进心磁图技术的临床应用提供有利条件。

说明书

技术领域

本发明是关于心脏磁场信号测量技术，具体涉及一种测定心脏磁场最大值和最小值点位的方法。

背景技术

心磁信号比常规的心电信号可以包含更丰富的信息，通过人体心脏磁场的测量进行心脏疾病的诊断，是近年来发展起来的全新的心脏病诊断技术，比常规心电图对某些心脏病的诊测更灵敏，具有无接触、无创的优势，有望在不久的将来用作临床诊断心脏疾病的重要技术手段。

目前，进行心磁信号的多点测量时，测量区域的覆盖范围及具体测量点位的确定，通常采用的是根据人体骨骼、胸围等解剖结构来确定的方法，具体步骤包括：首先在人体体表按照肋骨选定一块与心脏对应的区域作为测量的覆盖范围，并将其划分成网格，如图1所示，进而测量格点位置上的心磁信号随时间的变化值。该方法选定的覆盖区域的大小、位置，以及网格的划分，对最后所获得的心磁图的有效信息含量及相关分析有很大的影响，且由于人体心脏在胸腔中位置的个体差异较大，导致此测量范围选择的方法常常存在不合理之处：如采用保守的大面积覆盖方式，极易导致边界点附近信号太小，信号采集结果没有实际意义；如测量范围过小，难以覆盖心磁信号的有效区域，致使许多对诊断有潜在价值的心磁信息被遗漏。因此，以人体解剖结构来确定多点测量点位的方法对于实际工作，特别是对于临床应用非常不利。

申请人于2008年9月12日申请的专利(申请号200810119854.6：名称：一种心磁测量区域极值点的测定方法)虽然可以克服上述不足，但由于该专利针对人体心脏磁场极值的局部测量，其不能同时测得心磁信号的最大值和最小值(定义：心磁信号大于零的区域(正向区域)的绝对极大值为心磁最大值，心磁信号小于零的区域(负向区域)的绝对极大值为心磁最小值)，不便及时获得有用的心磁信息。

发明内容

本发明提出一种心磁最大值和最小值的点位确定方法，可快速得到心脏磁场测量区域上心磁最大值和最小值的点位。

本发明的技术方案是：

一种心脏磁场最大值和最小值的点位确定方法，其步骤包括：

1)在人体胸前或背后平面上建立一坐标系；

2)在上述坐标系中，分别以人体剑突和锁骨肩峰端对应点为圆心，半径为小于5cm画圆，在上述两圆内任意选择两个测量点，分别为测量点M1和测量点M5；

3)将测量点M1和测量点M5连成直线I，在直线I上位于M1点与M5点之间确定三个心磁信号测量点，分别是测量点M2、测量点M3和测量点M4，上述五个测量点间距相等；

4)对测量点M1、测量点M2、测量点M3、测量点M4和测量点M5进行心磁信号测量，分别得到心磁信号值T1、心磁信号值T2、心磁信号值T3、心磁信号值T4和心磁信号值T5，对上述5个心磁信号值做插值，同时得到两个极值点：极大值点T10和极小值点T11，T10对应的坐标点M10，T11对应的坐标点M11；

5)在经过坐标点M10，垂直于上述直线I的直线II上，另选择两个测量点，分别是测量点M6和测量点M7，对测量点M6和测量点M7进行心磁信号测量，分别得到心磁信号值T6和心磁信号值T7，对上述心磁信号值T10、心磁信号值T6和心磁信号值T7做插值，得到一极值Tmax，对应坐标点Mmax，Mmax就是心磁信号的最大值的位点；

6)在经过坐标点M11，垂直于上述直线I的直线III上，另选择两个测量点，分别是测量点M8和测量点M9，对测量点M8和测量点M9进行心磁信号测量，分别得到心磁信号值T8和心磁信号值T9，对上述心磁信号值T11、心磁信号值T8和心磁信号值T9做插值，得到一极值Tmin，对应坐标点Mmin，Mmin就是心磁信号的最小值的位点。

所述测量点M6和测量点M7可分别位于坐标点M10的两侧，测量点M6和坐标点M10之间距离与测量点M7和坐标点M10之间的距离相等，分别相距2～6厘米。

所述测量点M8和测量点M9可分别位于坐标点M11的两侧，测量点M8和坐标点M11之间距离与测量点M9和坐标点M11之间的距离相等，分别相距2～6厘米。

所述插值选用三次样条插值函数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

参考图2，人体的心磁信号分为正向区域和反向区域(背后与胸前相对应)，这两个区域通常位于剑突水平线和胸骨上缘水平线之间。本发明利用穿过正向区域和反向区域的直线上的5个测量点和垂直于该直线的两条直线上的另外4个辅助测量点，得到心磁信号的最大值和最小值，进而得到心磁最大值和最小值的点位。

通过本发明所提供的方法，可快速、方便地获得心磁信号的最大值和最小值的点位。以此最值点位和信号幅度为依据，在进行心磁的多点测量之前，从信号源的本征特性出发，进而合理确定进行多点心磁测量所需覆盖的有效区域，既不会遗漏较强的有用信号，同时又不必包含没有诊断价值的较弱信号，完全避免根据人体结构确定测量覆盖范围所带来的各种弊端，确保测量的结果有足够的心磁研究和医学诊断价值，为后续相关研究及诊断信息的提取、促进心磁图技术的临床应用提供有利条件。

附图说明

图1为现有的基于人体结构确定心磁测量覆盖范围方法示意图，其中(a)为胸前心磁测量区域，(b)为背后心磁测量区域；

图2为与胸前心磁测量区域相对应的心磁信号的正向区域和反向区域示意图，心磁信号的正向区域用“+”表示，心磁信号的反向区域用“-”表示；

图3为本发明测定方法示意图；

图4实施例中样条插值心磁信号最值点二维示意图，其中(a)为穿过正向区域和反向区域的直线I上的5个测量点M1、M2、M3、M4和M5对应的磁场T1、T2、T3、T4和T5的样条插值曲线，(b)为直线I上的5个测量点样条插值曲线上的极大值T10和极小值T11点，(c)为过极大值T10对应M10点的直线II上的另两个测量点M6和M7对应的磁场T6和T7加极大值T10的样条插值曲线，求得最大值Tmax及其对应点Mmax，(d)为过极小值T11对应M11点的直线III上的另两个测量点M8和M9对应的磁场T8和T9加极小值T11的样条插值曲线，求得最小值Tmin及其对应点Mmin。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

以胸前心磁测量区域为例：

1)在胸前心磁测量区域内建立平面直角坐标系。

2)如图3所示：本发明实施例采用的平面直角坐标系中，该坐标系的y轴方向为与人体躯干纵向平行方向，x轴方向与y轴方向垂直，坐标原点为人体剑突对应的位置。

3)首先在上述坐标系中，分别以人体剑突和锁骨左肩峰端为圆心，半径为3cm画圆，在上述两圆内任意选择两个测量点，分别为测量点M1和测量点M5；

4)将测量点M1和测量点M5连成直线I，在直线I上位于M1点与M5点之间再确定三个心磁信号测量点，分别是测量点M2、测量点M3和测量点M4，上述五个测量点间距相等。

5)测得M1、M2、M3、M4和M5点的心磁信号的波峰值大小，分别为T1、T2、T3、T4和T5。根据T1、T2、T3、T4和T5做插值，得到极大值T10，以及对应的坐标点M10，和极小值T11，以及对应的坐标点M11，如图4(a)、图4(b)所示。

所述插值可选用三次样条插值函数。在数学学科数值分析中，样条是一种特殊的函数，由多项式分段定义。样条的英语单词spline来源于可变形的样条工具，那是一种在造船和工程制图时用来画出光滑形状的工具。在中国大陆，早期曾经被称作“齿函数”。后来因为工程学术语中“放样”一词而得名。低阶的样条插值还具有“保凸”的重要性质。

三次样条插值函数的定义是：设[a，b]上给出一组节点a≤x₀＜x₁＜K＜x_n≤b，若函数s(x)满足条件：

(1)s(x)∈C²[a，b]；

(2)s(x)在每个小区间[x_i，x_i+1](i＝0，1，K，n-1)上是三次多项式。

则称s(x)是节点x₀，x₁，K，x_n上的三次样条函数。

若s(x)在节点上还满足插值条件：

(3)s(x_i)＝f_i，i＝0，1，K，n

则称s(x)为[a，b]上的三次样条插值函数。

插值除选用三次样条插值函数外，还可以采用其他插值函数，如分段线性插值。

6)以M10为基准，在过极大值点M10，垂直于直线I方向的直线II上选取两个测量点M6、M7，它们分别位于M10点两侧，且与M10点等间距，为2～6厘米。对点M6、M7、M10对应的心磁信号作插值，得到一个极大值Tmax，对应坐标点Mmax。Tmax就是整个心磁测量区域心磁信号的最大值，Tmax对应的坐标点Mmax为心磁最大值的点位，如图4(c)所示。

7)以M11为基准，在过极小值点M11，垂直于直线I方向的直线III上选取两个测量点M8、M9，它们分别位于M11点两侧，且与M11点等间距，为2～6厘米。对点M8、M9、M11对应的心磁信号作插值，得到一个极小值Tmin，对应坐标点Mmin。Tmin就是整个心磁测量区域心磁信号的最小值，Tmin对应的坐标点Mmin为心磁测量区域的最小值点位置，如图4(d)所示

上述实施例提供了一个胸前心磁最大值和最小值的点位确定方法。

本发明中，心磁测量区域可以是胸前，也可以是背后，在背后坐标系中，M1和M5的选取分别以与人体剑突和锁骨左肩峰端对应的点为圆心画圆。

若人体是右位心，应根据左右心位的对称关系，M1和M5的选取分别以人体剑突和锁骨右肩峰端对应的点为圆心画圆，采用相同的方法，进行心磁最大值和最小值点位的确定。

以上通过详细实施例描述了本发明所提供的心磁最大值和最小值的点位确定方法，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明实质的范围内，可以对本发明做一定的变形或修改；其实施方法也不限于实施例中所公开的内容。