9通道心磁图仪性能测试与临床应用研究

发布时间：2020-01-27 12:54

【摘要】：中国科学院上海微系统与信息技术研究所自主研制了9通道心磁图仪,可在闹市区的简易磁屏蔽环境中稳定工作.本系统包含9个信号通道和3个参考通道,通过采集人体的36点心磁信号,可提供等磁图、伪电流密度图等一系列磁成像,供医生解读.本文主要基于该系统进行了完整的性能测试与评估,测得该系统多周期时域噪声水平优于4pT,系统带宽为DC-40Hz,9个信号通道的磁场-电压转换系数约为2500pT/V、系统摆率达0.3×106Φ0/s.目前,该系统已经成功采集接近50余例志愿者的心磁数据,为临床研究提供了极具价值的医学信息.
【图文】：

分：ＳＱＵＩＤ二阶梯度计、ＳＱＵＩＤ三轴磁强计、无磁液氦杜瓦、磁通锁定环（Ｆｌｕｘ－Ｌｏｃｋｅｄ－Ｌｏｏｐ，ＦＬＬ）读出电路及控制盒、适配器以及计算机设备．图１为９通道心磁图仪的结构示意图和实物图，表１为心磁图仪的系统构型．图１９通道心磁系统结构示意图（上）和实物图（下）表１９通道心磁图仪配置方案部件方案ＳＱＵＩＤ器件ＳｔａｒＳＱ６００Ｓ读出电路简单直读读出电路（噪声：７μΦ０／√Ｈｚ）噪声抑制方法三轴磁强计补偿（灵敏度：１３０ｆＴ／√Ｈｚ），二阶轴向梯度计（基线长度：５０ｍｍ）射频屏蔽读出电路盒与屏蔽罩一体化设计数据采集系统光纤传输，采集卡与计算机分离当志愿者平稳躺在心磁床并且开启９通道心磁图仪时，二阶梯度计和三轴磁强计都将探测到外界的磁场信号，经过ＦＬＬ读出电路和控制电路，实现磁信号到电信号的线性转换［４］．而计算机通过数据采集卡和适配器完成信号的采集、处理以及对ＳＱＵＩＤ传感器的控制．由于闹市区的磁场环境复杂多变，影响心磁测量的干扰源较多，例如穿梭的地铁、移动的汽车以及各类电子设备等等，因此为配合９通道心磁图仪的测量，需要搭建简易磁屏蔽室来抑制外界环境的电磁场噪声．另外，由于射频干扰也会严重影响心磁图仪的工作，为此需要对整个信号传输回路进行屏蔽保护，例如读出电路金属盒屏蔽、无磁杜瓦保护、传输线屏蔽等［５］．该系统目前已安装在徐汇区中心医院门诊楼６层的简易磁屏蔽室内，并用于临床研究．２系统性能测试环境磁场是多种磁场的综合体，主要来自于地球磁场和城市噪声．环境噪声的严重程度取决于测

出电压，可以依次得到９个信号通道的磁场－电压转换系数．选取徐汇中心医院和嘉定园区的两个不同位置进行系统标定实验，其结果如表２所示，第二列的数据为在徐汇医院测得的结果，第三列数据为在嘉定测得的数据，测试结果显示，磁场环境不同也会导致标定系数出现差异，位于徐汇医院的９个信号通道的磁场－电压转换系数约为２５００ｐＴ／Ｖ，但各个通道之间的转换系数都存在差别，这是由于梯度计的不平衡度带来的影响，后续系统性能优化需要削弱这种由于梯度计不平衡度所带来的影响．图２标定过程示意图表２标定Ｖ－Ｂ系数表ＣｈａｎｎｅｌＶ－Ｂｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ［ｐＴ／Ｖ］ＸｕｈｕｉＨｏｓｐｉｔａｌＶ－Ｂｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ［ｐＴ／Ｖ］Ｊｉａｄｉｎｇ１２５２３２４８２２２５５２２５１６３２５４８２５５１４２４９７２５１３５２４９３２４９９６２５２３２４７５７２５１７２５２６８２５５０２５２２９２６６２２５９３２．２不同磁场环境下的性能分析为了定量评估简易磁屏蔽室内的磁场环境，我们采用三轴磁通门（型号：Ｂａｒｔｉｎｇｔｏｎ）测量屏蔽室内的环境噪声．图３所示为环境磁场测试示意图，，将磁通门竖直捆绑在支架上，使磁通门探头放置在距离左侧壁１．１ｍ、距离后壁１．１ｍ以及高度为１．０ｍ的位置．磁通门将采集到的ｘｙｚ三个方向上的磁场信号经过信号传输线传入电脑，再配合Ｍａｔｌａｂ环境分析处理软件对数据进行分析处理．表３为徐汇中心医院与嘉定园区的对比测量结果．图３环境磁场测试示意图表３简易磁屏蔽室内磁场环境对比徐汇区中心医院嘉

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本文编号：2573633