Диссертация (1024691), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Поэтому ее значение можно было использовать вкачестве координаты плоской системы токов. В результате получаем следующуюсхему вычислений:1.вычисляется распределение значений Фурье-образа параметра вволновой плоскости;2.в тех же точках волновой плоскости вычисляется значение Фурье-образаz-ой составляющей вектора магнитной индукции Bz с учетом заданнойпространственной конфигурации трансформатора магнитного потока СКВИДмагнитометра;3.в этих же точках волновой плоскости вычисляется значение Фурье-образавектора плотности тока (по заданному значению координаты rz);4.с помощью обратного преобразования Фурье вычисляются значениявекторов плотности тока в каждом из (31×31) узлов интерполированной решеткив лабораторной (заданной) системе координат.Масштабированиепоспециальномуалгоритмудаетпространственнуюконфигурацию системы токов с учетом измеренных значений магнитного поля изаданной координаты плоскости (слоя) трехмерного объема с источникоммагнитного поля, параллельной плоскости измерений.На рисунке 5.15 показаны примеры отображения результатов анализамагнитометрических данных на разных этапах работы блока программ218Curwin.exe.
Программа Curwin.exe допускала работу и в автоматическом режимепод управлением программы «SoftMAG».а)б)219в)Рисунок 5.15 – Примеры отображения данных преобразования МКГ прирешении обратной задачи в «пошаговом» режиме работы программы Curwin.exe:а) и б) – послойное решение обратной задачи для заданного момента временикардиокомплекса; в) – последовательность карт распределения вектора плотноститоков на исследуемом интервале кардиокомплекса5.2.5Исследованиегрупппациентов:применениеметодовмультивариантной статистикиНа практике задача исследований в магнитокардиографии ставится, как задачаклассификации (распознавания образов), которая состоит в отнесении некоторогоиндивидуума (пациента) w к одной из k популяций W1, W2,…,Wk на основеизмерения p параметров X1,…,Xp.
В нашем случае измеренными параметрамиX1,…,Xp, являются результаты решения обратной задачи в виде найденной вдискретном наборе точек (3131=961) структуры распределения вектораплотности токов в плоскости, параллельной плоскости измерений. Таким220образом, для одной «карты» распределения вектора плотности токов получают961×2=1922 числа, характеризующих это распределение.
Так как исследуемыйинтервал кардиокомплекса может содержать десятки и сотни таких карт (впределе, при данной частоте дискретизации – 1000 за время одногокардиокомплекса), а пациентов в группе также – десятки и/или сотни, то дляанализатакогомногомерногообъема«исходных»данныхнеобходимоиспользовать специальные методы [161].
Учитывая, что число точек плоскости, вкоторыхнайденыфиксировано,насоставляющиепервомэтапевектораплотностивыполняласьтока,дискретнопараметризацияиданныхраспределения вектора плотности тока по алгоритмам, которые описаны в [162,163]. В результате, таблица параметров для анализа содержала число параметровот нескольких десятков до нескольких сотен (в зависимости от гипотез, покоторым выполняется классификация), что не является критичным для поискарешающих правил методами мультивариантной статистики. В программномобеспечениипредусмотренадиагностическихвозможностьМКГ-комплексовполучения«МАГ-СКАН»автоматическогозаключениябылапонайденному решающему правилу.
Решающее правило строилось на результатахМКГ-исследований репрезентативных групп здоровых пациентов и пациентов сверифицированным кардиологическим диагнозом. Причем, на первой страницеотчета отображается общая информация о пациенте и исследовании ритма ЭКГ повторому стандартному отведению, а на второй – результаты классификации(группа «1» - норма; группа «2» - есть отклонения от нормы, требуютсядополнительные исследования; группа «3» - пограничное состояние) пациента играфическое представление параметров «нормы» и текущего исследования, наосновании сравнения которых принято решение о его принадлежности ксоответствующей «группе».На рисунке 5.16 представлен пример результатов автоматического заключенияпосле обработки МКГ пациента.221Рисунок 5.16 – Вариант отображения автоматического заключения послевыполнения процедуры «Классификация»5.3 Результаты испытаний магнитометрических СКВИД-систем серии«МАГ-СКАН»,разработанныхдляпроведенияМКГ-исследованийвклинических условиях5.3.1Условияпроведенияклиническихиспытанийдиагностическихкомплексов серии «МАГ-СКАН»Для проведения клинических испытаний были последовательно созданы иподготовлены два десятиканальных МКГ-комплекса «МАГ-СКАН-07» и тридведадцатиканальных МКГ-комплекса «МАГ-СКАН-09».
В 2001-2012 годах ониустанавливались и испытывались в НЦССХ им. А.Н. Бакулева, Центральной222клинической больнице РАН, Городской клинической больнице №1 им Н.И.Пирогова г. Москвы, ГНИИ испытательной военной медицины МО РФ, а также вклинике Университета г. Тюбинген, Германия.Вовсехслучаяхэтобылиобычныелабораторныепомещениябездополнительной магнитной экранировки, которые, однако, имели различныеусловия с точки зрения влияния внешних электромагнитных помех.
Указаннаяразница была связана, главным образом, со степенью удаленности от местапроведения МКГ-обследований мощных потребителей электроэнергии (силовыхкабелей, мощных электродвигателей, магнитных систем, мощных рентгенустановок, лифтов и т.д.), а также присутствия в радиусе 2-3 метров от МКГкомплексов массивных предметов из чугуна или магнитной стали (радиаторыотопления, металлические двери и т.д.).ДляпроведенияМКГ-обследованийподбиралисьгруппыпрактическиздоровых добровольцев и группы добровольцев с различными сердечнососудистыми заболеваниями (ССЗ). Целью обследований являлось определениемагнитокардиографических параметров, имеющих ценность для формированиядиагностического заключения и дальнейшего лечения обследуемых, а такжесравнение получаемых результатов с результатами обследований традиционнымиметодами кардиодиагностики (ЭКГ, ЭхоКГ, дисперсионное картирование).МКГ-обследования добровольцев проводились как в покое, так и посленагрузочных проб.
При этом применялись традиционно используемые вкардиологии нагрузочные пробы: Штанге, Вальсальва, кистевая, проба сгипоксией, а также различные фармакологические пробы. В ходе обследованийопределялись изменения в поведении распределения магнитного поля иэлектрическихисточниковвмиокарде,характерныедлякаждойизиспользованных проб, и проводилось сравнение получаемых результатов сизвестными из электрофизиологии.2235.4.2 Процедура проведения МКГ-обследования испытуемыхПроцедура проведения магнитокардиографического обследования испытуемыхсодержала несколько этапов: подготовительный; регистрация МКГ-данных;запись МКГ в базу данных; компьютерная обработка магнитокардиосигнала;пространственно-временной анализ магнитокардиосигналов и их источников вмиокарде; получение автоматического заключения.
Ниже в качестве примераприведены результаты исследований, проведенных в течение 2010-2012 года вЦКБ РАН и клинике Университета г. Тюбинген, Германия, с использованиемдевятиканальныхМКГ-комплексов«МАГ-СКАН-09».Внешнийвидмагнитокардиографов «МАГ-СКАН-07» и «МАГ-СКАН-09» представлен нарисунке 5.17.Рисунок 5.17 – Магнитокардиографы «МАГ-СКАН-07» и «МАГ-СКАН-09»,прошедшие клинические испытанию в клиниках России и ГерманииКаждый из диагностических комплексов «МАГ-СКАН-09» содержал девятьканаловрегистрациимагнитокардиосигналовитриреферентныхмагнитометрических канала, которые использовались в системе электронногоподавленияпомех.Какужеотмечалосьвыше,длярегистрациимагнитокардиосигналов были использованы трансформаторы магнитного потокав форме осесимметричных градиентометров второго порядка d2Bz/dz2, сдиаметром приемных витков 19,8 мм, соединенных со входными катушками224СКВИД-датчиков.
Референтные каналы были выполнены в виде векторногоСКВИД-магнитометра, состоящего из трех отдельных СКВИДов, расположенныхна соответствующих гранях куба. Девять каналов регистрации МКГ на основеСКВИДов постоянного тока размещались в стеклопластиковом криостате сжидким гелием в узлах квадратной сетки (рисунок 5.1) (3×3) с шагом 40 мммежду центрами приемных катушек градиентометров.В каждой из 4-х пространственных позиций 9-канальная регистрация МКГобследуемогозанималаоколооднойминутыдлянакопления30-60кардиокомплексов.
Форма и амплитуда магнитного поля сердца были различны вразных точках измерений, и достигали максимума в позициях, наиболее близких ксердцу. Минимизация расстояния между сердцем и криостатом с измерительнымзондомдостигаласьвертикальнымперемещениемкриостата,приэтомобследуемый предварительно перемещался во все пространственные позиции.При этом не допускалось никаких касаний грудной клетки и криостата придыханииобследуемого.устанавливаласьвПослепервуювыполненияпозицию,этойфиксировалась,процедурыкушеткаустанавливалисьиподключались электроды ЭКГ (II-е стандартное отведение).5.4.3 Регистрация магнитокардиосигналов (ввод МКГ-данных)Для настройки МКГ-комплекса и ввода данных магнитокардиографическихданных использовалась программа «9MCG.exe».
Настройка параметров МКГкомплекса включала задание рабочих токов СКВИДов, выбор диапазонаизмерений (величины коэффициента обратной связи), установку позициипациента относительно магнитометрической системы и времени регистрацииМКГ, установку значений частоты среза аналоговых фильтров регистрируемогосигнала, включение и выключение системы электронного подавления помех, атакжеустановкудиапазонашкалыдлявизуализациирегистрируемыхмагнитокардиосигналов на экране монитора в процессе записи.
Алгоритм225регистрации параметров магнитного поля предполагал четыре положенияобследуемого относительно криостата с измерительным.В качестве устройства ввода с аналоговым входом для приема МКГ-данныхиспользовалась оригинальная многоканальная система сбора данных фирмы ООО«НПО КРИОТОН» на основе 24-битных АЦП. Стандартная операционнаясистема на персональном компьютере для нормальной работы программы –Windows 98/2000/NT/ХР/Win7.Перед началом регистрации магнитокардиосигнала выполнялись следующиеоперации:осейПроверялась взаимная ориентация магнитометрической СКВИД-системы илабораторнойсистемыкоординат(короткаясторонакушеткисоответствовала направлению оси OX заданной системы координат, продольнаяось - направлению OY);Световой луч источника на стойке крепления криостата, по которомуосуществляласьпривязкамагнитометрическойСКВИД-системыксеткерегистрации МКГ, должен быть попадать в референтную точку грудной клеткипациента (шейная впадина).Подключался электрокардиограф для регистрации второго стандартногоотведения ЭКГ.Регистрация МКГ заключалась в записи магнитокардиосигналов во всех 36точках сетки измерений (рисунок 5.18).
Сигналы - величины параметровмагнитногополясердца-записывалисьсинхронносдевятиградиентометрических и трех референтных каналов, последовательно в каждой из4-х позиций. В стандартном режиме записи МКГ продолжительность регистрациисигнала в каждой из позиций составляла 30 секунд. Во время записи операторпроводил визуальный контроль качества сигнала на мониторе компьютера и вслучае необходимости (при наличии сильных помех, которые многократнопревышают уровень сигнала МКГ) мог прервать, а затем повторить запись МКГ вданной позиции.226(а)(б)Рисунок 5.18 – Схема регистрации магнитокардиосигналовмагнитометрической СКВИД-системой и позиций регистратора по отношению кгрудной клетке пациента (а); карта распределения магнитного поля исовмещенные кардиокомплексы МКГ после усреднения (б)Усреднение (накопление) PQRST магнитокардиокомплексов предполагало ихсинхронизацию относительно некоторого опорного момента времени в каждомповторяющемся QRS-комплексе. Кроме того, привязка к опорной точке внутриуже усредненных кардиокомплексов была необходима для синхронизацииизмерений МКГ в различных пространственных позициях, выполненных в разныевременныепромежутки(четыреположенияобследуемогоотносительнорегистратора), для чего использовалась запись второго стандартного отведенияЭКГ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
