(57)【要約】本発明の実施形態は、心電（ＥＣＧ）信号を得る方法及び装置に関する。実施形態においては、電荷を移動させることによりもたらされる電界のために、１つ又はそれ以上の信号から真のＥＣＧ信号を分離することが可能である。特定の実施形態においては、ＥＣＧ信号は、血流によりもたらされる１つ又はそれ以上の電界から分離されることが可能である。実施形態は、統合ＭＲＩ−診断ＥＣＧのシステムに関する。実施形態においては、統合する診断用の高品質のＥＣＧは、ＭＲＩ心臓検査に対して情報を付加することが可能である。この付加情報は、悪い電気的不整脈が生成された組織の位置付け等の、ＭＲガイド化インターベンション治療について有用である。実施形態においては、本発明の方法及び装置は、１．５Ｔ又はそれより高い磁界に位置付けられた患者について、例えば、１．５Ｔ又はそれより高い磁界を有するＭＲＩシステムにおいてＥＣＧを得るように用いられる。本発明の実施形態は、流れ関連信号を抽出するようにこの情報を用いて、高密度の電気的センサ及びＥＥＧデータの反転により、変化している磁界によって符号化される流れを用いることが可能である。更に、流れ関連信号のソース分布の反転が得られる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界の存在下で心電図を得る方法であって：
静磁界の関心領域内の患者に少なくとも１つの心電図（ＥＣＧ）リードを位置付ける段階；
前記関心領域において前記静磁界を変調する段階；
前記関心領域において前記静磁界を変調する間に、前記少なくとも１つの心電図リードを介して対応する少なくとも１つの入力心電図信号を受け入れる段階；並びに
前記関心領域における前記静磁界の前記変調及び前記少なくとも１つの入力心電図信号から対応する少なくとも１つの出力ＥＣＧ信号を決定する段階；
を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、静磁界の関心領域内の患者に少なくとも１つの心電図リードを位置付ける前記段階は、前記静磁界における前記関心領域の前記患者に少なくとも４つのＥＣＧリードを位置付ける段階を有する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、静磁界の関心領域内の患者に少なくとも１つの心電図リードを位置付ける前記段階は、前記静磁界における前記関心領域の前記患者に少なくとも６０個のＥＣＧリードを位置付ける段階を有する、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって：
前記関心領域における磁気共鳴画像化により患者を画像化する段階；
を更に有する、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、患者を画像化する前記段階は前記患者の心臓を画像化する段階を有する、方法であり：
前記患者の心臓の表面の電位の三次元表現を生成する段階；
を更に有する、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記患者の心臓の前記表面の前記電位の前記三次元表現は動的である、方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法であって、前記患者を画像化する前記段階は、前記関心領域における前記患者の血管系を画像化する段階を有する、方法であり：
前記関心領域における前記患者の血管系内の血液の一次元表現を生成する段階；
を更に有する、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記関心領域における前記静磁界の前記変調及び前記少なくとも１つの入力心電図信号から対応する少なくとも１つの出力ＥＣＧ信号を決定する段階は、少なくとも１つの入力ＥＣＤ信号から変調波形に相関する成分を除去する段階を有する、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記静磁界を変調する前記段階は、前記静磁界の大きさを変調する段階を有する、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、対応する少なくとも１つの出力ＥＣＧ信号を決定する前記段階は、前記少なくとも１つの入力ＥＣＧ信号から対応する少なくとも１つの導体流信号を除去する段階を有する、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、前記少なくとも１つの導体流信号は、前記関心領域における前記静磁界に対して垂直な方向に流れる前記患者の血液のための少なくとも１つの血流信号である、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記静磁界は０．５Ｈｚより低い周波数で変調される、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、前記静磁界は２０Ｈｚより高い周波数で変調される、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって：
第１面内にあり、前記関心領域における前記静磁界に対して垂直な磁界を変調する段階であって、前記第１面は前記静磁界に対して平行である、段階；
を更に有する、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって：
第２面内にあり、前記関心領域における前記静磁界に対して垂直な磁界を変調する段階であって、前記第２面は前記静磁界に対して平行であり、前記第１面に対して垂直である、段階；
を更に有する、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって：
前記関心領域における前記患者の血流系内の血流の二次元表現を生成する段階；
を更に有する、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって：
前記関心領域における前記患者の血流系内の血流の三次元表現を生成する段階；
を更に有する、方法。
【請求項１８】
請求項９に記載の方法であって、前記静磁界の前記大きさは、前記静磁界を変調している間、少なくとも０．５％変調される、方法。
【請求項１９】
請求項９に記載の方法であって、前記静磁界の前記大きさは、前記静磁界を変調している間、少なくとも１．０％変調される、方法。
【請求項２０】
磁気共鳴画像化中に心電図を得る方法であって：
ＭＲスキャナの静磁界の関心領域内に患者を位置付ける段階；
前記関心領域内の前記患者に少なくとも１つのＥＣＧリードを位置付ける段階；
前記ＭＲスキャナを介して前記関心領域内の前記患者を画像化する段階；
前記関心領域内で前記ＭＲスキャナの前記静磁界を変調する段階；
前記関心領域内で前記静磁界を変調する間に、前記少なくとも１つのＥＣＧリードを介して対応する少なくとも１つの入力ＥＣＧ信号を受け入れる段階；並びに
前記関心領域内の前記ＭＲスキャナの前記静磁界の前記変調及び前記少なくとも１つのＥＣＧ信号から対応する少なくとも１つの出力ＥＣＧ信号を決定する段階；
を有する方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、前記ＭＲスキャナの前記静磁界を変調する段階は、前記関心領域内の前記患者を画像化する間に、前記ＭＲスキャナの前記静磁界を変調する段階を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心電図（ＥＣＧ）信号を得る方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心電図（ＥＣＧ）信号は、心臓の表面電位に基づいている。患者が磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムにおいてモニタされている間に、診断用の高品質のＥＣＧ信号を得ることは好ましいことである。現在のＭＲＩシステムにおいてフィルタリングを伴うＥＣＧのみがゲーティングを可能にする。そのようなＥＣＧのゲーティングは、ＭＲＩ画像をトリガする目的で心臓サイクルにおける好ましいポイントについて撮影するには心臓サイクルのどの部分がよいかについての情報を提供する。更に、標準の１．５Ｔの又はそれより高いＭＲＩシステムにおいて適切なＥＣＧ品質を得ることは、現在、可能ではない。更に、ＥＣＧトリガはまた、標準の３Ｔの又はそれより高いＭＲＩシステムにおいては困難である。従って、現在は、ＭＲＩシステムで用いることができる診断用の高品質のＥＣＧシステムは存在しない。標準の３Ｔ又はそれより高いＭＲＩシステムにおいて適切なＥＣＧ品質を得ることが、現在、可能でない主な理由は、ＭＲＩシステムの静磁界における血流が原因である電磁流体（ＭＨＤ）流電圧である。そのＭＨＤ流電圧は、真の心臓極性信号と同じスペクトル特性を有することが可能であり、それ故、抽出することが困難である。それらのＭＨＤ流電圧は、ＭＲＩシステムの静磁界又は他の磁界に対して垂直方向においては導体である血流に原因している。実際には、ＭＲＩシステムの静磁界における血流のために、血管に力が作用する。
【０００３】
ＥＣＧリードは、心筋の神経制御によりもたらされる電位差を取り出し、何れかの他の電界によりもたらされる電位を取り出す。ＥＣＧを得るように、複数の電極（又は、リード）が患者の体、例えば、患者の腕、足及び胸に位置付けられる。それらの電極は心臓により生成される電気的インパルスを検出し、ＥＣＧ装置にそれらの電気的インパルスを送信する。しかしながら、上記のように、リードは、何れかの他の電界によりもたらされる電位も取り出す可能性がある。例えば、ＥＣＧがＭＲＩシステムで用いられるとき、他の電界の集合が、静磁界に垂直方向の導電性の血液の動きにより生成される。この影響については、電磁流体（ＭＨＤ）により説明することができる。心臓が心臓の周囲の血管において血液を流すことにより生成される信号から真のＥＣＧ信号を分離することは、可能であるとしても、困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、診断用の高品質のＥＣＧを可能にするように、磁界の存在下で心臓が血液を心臓の周囲の血管を流すことと他の血流とにより生成される信号からの真のＥＣＧ信号の分離を可能にする方法及び装置についての要請が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
画像は、ＭＲスキャナにより得られ、それらの画像は、出力ＥＣＧ信号と組み合わされて、患者の心臓の表面の三次元表現を生成するように、及び／又は心臓の表面の電位の三次元表現を生成するように用いられることが可能である。心臓が鼓動しているときには、心臓の表面の動的３Ｄ表現及び／又は電位はまた、心臓の画像及び出力のＥＣＧ信号により生成されることが可能である。更に、一次元、二次元又は三次元での血流マップも、患者の血流系の画像及び出力のＥＣＧ信号により生成されることが可能である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明の実施形態は、心電図（ＥＣＧ）信号を得る方法及び装置に関する。実施形態においては、電荷を移動させることによりもたらされる電界のために、１つ又はそれ以上の信号から真のＥＣＧ信号を分離することが可能である。特定の実施形態においては、ＥＣＧ信号は、血流によりもたらされる１つ又はそれ以上の電界から分離されることが可能である。実施形態においては、統合ＭＲＩ−診断ＥＣＧのシステムに関する。実施形態においては、統合する診断用の高品質のＥＣＧは、ＭＲＩ心臓検査に対して情報を付加することが可能である。この付加情報は、悪い電気的不整脈が生成された組織の位置付け等の、ＭＲガイド化インターベンション治療について有用である。実施形態においては、本発明の方法及び装置は、１．５Ｔ又はそれより高い磁界に位置付けられた患者について、例えば、１．５Ｔ又はそれより高い磁界を有するＭＲＩシステムにおいてＥＣＧを得るように用いられる。本発明の実施形態は、流れ関連信号を抽出するようにこの情報を用いて、高密度の電気的センサ及びＥＥＧデータの反転により、変化している磁界によって符号化される流れを用いることが可能である。更に、流れ関連信号のソース分布の反転が得られる。
【０００７】
画像は、ＭＲセンサにより得られ、出力のＥＣＧ信号と結合されたそれらの画像は、患者の心臓の表面の三次元（３Ｄ）表現を生成するように、及び／又は心臓の表面の電位の３Ｄ表現を生成するように用いられる。心臓が鼓動しているときの、心臓表面の動的な３Ｄ表現及び／又は心臓表面の電位はまた、心臓の画像及び出力のＥＣＧ信号により生成されることが可能である。更に、一次元、二次元又は三次元での血流マップも、患者の血流系及の画像及び出力のＥＣＧ信号により生成されることが可能である。
【０００８】
本発明の実施形態は、心電（ＥＣＧ）信号を得る方法及び装置に関する。実施形態においては、電荷を移動させることによりもたらされる電界のために、１つ又はそれ以上の信号から真のＥＣＧ信号を分離することが可能である。特定の実施形態においては、ＥＣＧ信号は、血流によりもたらされる１つ又はそれ以上の電界から分離されることが可能である。実施形態は、統合ＭＲＩ−診断ＥＣＧのシステムに関する。実施形態においては、統合する診断用の高品質のＥＣＧは、ＭＲＩ心臓検査に対して情報を付加することが可能である。この付加情報は、悪い電気的不整脈が生成された組織の位置付け等の、ＭＲガイド化インターベンション治療について有用である。実施形態においては、本発明の方法及び装置は、１．５Ｔ又はそれより高い磁界に位置付けられた患者について、例えば、１．５Ｔ又はそれより高い磁界を有するＭＲＩシステムにおいてＥＣＧを得るように用いられる。本発明の実施形態は、流れ関連信号を抽出するようにこの情報を用いて、高密度の電気的センサ及びＥＥＧデータの反転により、変化している磁界によって符号化される流れを用いることが可能である。更に、流れ関連信号のソース分布の反転が得られる。
【０００９】
画像は、ＭＲセンサにより得られ、出力のＥＣＧ信号と結合されたそれらの画像は、患者の心臓の表面の三次元（３Ｄ）表現を生成するように、及び／又は心臓の表面の電位の３Ｄ表現を生成するように用いられる。心臓が鼓動しているときの、心臓表面の動的な３Ｄ表現及び／又は心臓表面の電位はまた、心臓の画像及び出力のＥＣＧ信号により生成されることが可能である。更に、一次元、二次元又は三次元での血流マップも、患者の血流系及の画像及び出力のＥＣＧ信号により生成されることが可能である。
【００１０】
本発明の方法及び装置の実施形態においては、少なくとも４本のＥＣＧリードが患者に位置付けられる。更なる実施形態においては、少なくとも６０本のＥＣＧリードが用いられる。心臓は時間的に変化する電位を生成し、各々のＥＣＧリードは、ＥＣＧリードの透視画像から、心臓からの正味の電圧を取り上げることができ、ＥＣＧリードが用いられるときに、より詳細に提供されることが可能である。特定の実施形態においては、文献“Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ  （ＥＣＧＩ）：ａ  ｎｅｗ  ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｍｏｄａｌｉｔｙ  ｆｏｒ  ｃａｒｄｉａｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ａｒｒｙｔｈｍｉａ”，Ｙｏｒａｍ  Ｒｕｄｙ，Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．６１４３”の図１に示され、教示されている電極ベスト（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｖｅｓｔ）と類似する電極ベストが用いられる。このベストは、２２４個の体表面の心電図を生成するように２２４個の電極を用いている。他のＥＣＧ電極の構成が、本発明の種々の実施形態に従って用いられることが可能である。
【００１１】
磁界において動いている電荷によりもたらされる電界は、電荷の速度と磁界の積和に比例する。下の式（１）はこの関係を反映していて、ここで、ｖＢは血液速度であり、ＢＳは静磁界であり、ＥＳは流れている血液によりもたらされる電界である。
ｖＢｘＢＳ＝ＥＳ                                            （１）
従って、血液の動きのためにＥＣＧ電極において受け入れられる電位は、血流の速度及び血液の流れに対して垂直方向の磁界の大きさに比例する。“真の”ＥＣＧ信号は、磁界か又は血流速度のどちらかに関連しない。心臓について測定しているとき、測定される信号（ＥＣＧ信号）の周波数特性は、血液の流れのためにＥＣＧリードにより取り上げられる信号の周波数特性にかなり類似している。従って、静磁界の方向における磁界の変調は、静磁界に対して垂直な方向における血液の流れにより生成される信号からの真のＥＣＧ信号の分離を可能にする付加情報を提供することが可能である。下の式（２）は、静磁界ΔＢＳの変調を式（１）の関係に反映している。
ｖＢＢＳ＋ｖＢΔＢＳ＝ＥＳ＋ΔＥＳ                            （２）
好適には、その変調は、血流信号が信号の処理中にＥＣＧ信号の帯域幅から分離されることを可能にする周波数である。正弦波、ランプ波、方形波又は三角波等の静磁界に対して平行な磁界について、多様な変調包絡線を用いることが可能である。変調の大きさは、信号の処理中のＥＣＧ信号から静磁界の変調のために血流信号の分離を可能にするのに十分大きい必要がある。好適な実施形態においては、その変調の大きさは、静磁界の大きさの少なくとも０．５％の、好適には静磁界の大きさの少なくとも１．０％の静磁界の方向における磁界の大きさにおける変化をもたらす。本発明の実施形態は、ＥＣＧセンサにおいて生成される電磁流体電圧を変調するように静磁界を変調することにより血流により誘起された電位（電磁流体電圧）から“真の”ＥＣＧ信号を分離することができる。実施形態においては、磁界のベクトル成分全てが同様の方法で変調されることが可能である。実施形態においては、同じ摂動について、主磁界に対して垂直方向の成分は、主磁界に対して平行な成分より大きい。実施例としては、第１面内にあり、ＭＲスキャナの静磁界に対して垂直方向の磁界が変調される。これは、他の方向における血流の決定を可能にする。更に、第１面に対して垂直方向の第２面内にあり、ＭＲスキャナの静磁界に対して垂直方向の磁界が変調され、三次元での血流の決定を可能にする。その血液の決定は、患者の血流系のＭＲスキャナによる画像をＥＣＧリードからの入力のＥＣＧ信号からの情報と組み合わせることを有することが可能である。特定の実施形態においては、血流マップを与える付加情報を得るように、ＭＲ静磁界をオンとし、そしてＭＲ静磁界をオフとして測定が行われることが可能である。磁界の変調によりＥＣＧ出力における信号を補正することにより、２つの種類の信号の分離が達成される。実施形態においては、その変調は、約０．５Ｈｚ乃至２０Ｈｚの範囲内の心臓周波数範囲の外側の周波数範囲にある。実施形態においては、その変調は、０．５Ｈｚより低いか又は約２０Ｈｚより高いかのどちらかの周波数成分を有することが可能である。実施形態においては、その変調は、ＥＣＧ信号からの血流信号の分離の後に、それらの２つの信号が互いから区別されることが可能であるように、十分に低い周波数成分を有することが可能である。実施形態においては、その変調は、ＥＣＧ信号からの血流信号の分離の後に、それらの２つの信号が互いから区別されることが可能であるように、十分に高い周波数成分を有することが可能である。更に、その変調の周波数は、ＲＦスペクトルの外側の信号を生成するように選択される必要がある。表Ｉは、一部の代表的なＭＲ周波数について示している。
【００１２】
【表１】
2010512930.tif 000002
特定の実施形態においては、ＥＣＧ信号は、磁界を変調し、ＭＲＩシステムがアクティブでないときに電磁流体により誘起された信号から真のＥＣＧ信号を分離することにより、真のＥＣＧ信号を抽出することができる。これは、傾斜に関連する電圧の更なる分離についての必要性を回避することを可能にし、スピン系における磁界の変化に影響し、それ故、ＭＲ画像が得られる。他の実施形態においては、真のＥＣＧ信号は、パルスシーケンスの活動に拘わらず、連続的に得られる。ＥＣＧ信号の連続的な取得を含む実施形態においては、磁界の変調について用いられる周波数範囲は、用いられるパルスシーケンスにおける周波数と異なる。特定の実施形態においては、磁界の変調は１００ｋＨｚ又はそれより高い周波数において実行される。有効な磁界の変調は、他の信号がない周波数範囲におけるＭＨＤ関連信号のスペクトルのコピーを生成することが可能である。これについてのフィルタリングは、ＭＨＤ信号のみのモデルを可能にする。そのようなフィルタリングは、例えば、１Ｈｚの同じ帯域を共有するＭＨＤ信号及びＥＣＧ信号を分離するように用いられることが可能である。その分離は、当該技術分野で知られている技術を用いて近似的に実行されることが可能であり、又は乱れている磁界の強度が高精度で認識されている場合には、正確に実行されることが可能である。摂動の多振幅がまた、反転を支援するように実行されることが可能である。特定の実施形態においては、１．５Ｔの静磁界については、約６４ＭＨｚのＲＦ周波数を用いて、約１ＭＨｚ乃至約２ＭＨｚ間の範囲内の変調周波数が用いられることが可能である。
【００１３】
実施形態においては、磁界における変化又は磁界の変調は、全ての方向に影響する。付加磁界の均一性も、考慮されることが可能である。変調の振幅は、信号が分離されることが可能であるように、ＥＣＧの集合により受け入れられる電圧において十分な変化を生成するのに実質的に十分であることが可能である。それらの磁界を生成する巻線における電流はまた、ＥＣＧリードにおいて電圧を直接、生成することが可能であり、そして、例えば、ＭＨＤ効果と同様の抽出により明らかにすることが可能である。他の実施形態においては、他の磁界は、磁界に対して患者を動かすことにより、血液の速度に関して変調されることが可能である。これは、実際のスキャン中、特定の状況下では好ましくない可能性があるが、スピン系がアクティブでないときは、磁石において有用であることが可能である。実施形態においては、変調波形による各々の信号の補正を実行し、何れかの強く相関する成分を取り除くことにより、分離が達成される。
【００１４】
実施形態においては、傾斜巻線及び／又はシムコイルが、磁界における変化又は磁界の変調を生成するように用いられることが可能である。従って、実施形態においては、ＭＲＩスキャナの傾斜巻線及び／又はシムコイルは、付加コイルが必要無いように用いられることが可能である。更なる実施形態においては、付加コイルが、磁界の変調部分、例えば、ＭＲスキャナの静磁界に対して垂直方向の磁界の変調部分を与えるようにＭＲスキャナにおいて位置付けられることが可能である。
【００１５】
実施形態においては、心臓の周囲の密な電極アレイを用いることにより、ソース電位、診断用高品質ＥＣＧ信号、並びに心臓周囲の及び／又は心臓自体の血管の血流速度マップの３Ｄマップを生成することが可能である。３Ｄ血流マップを取得するように、磁界はまた、静磁界に対して垂直方向に変調され、それ故、静磁界がｚ方向にあるとみなされる場合には、磁界はまたｘ方向及びｙ方向において変調される。このことは、ＭＲ血管造影法におけるように、動脈に色素を入れる必要なく、心臓の周囲の及び／又は心臓自体の血管の血流マップを可能にする。更に、このことは、例えば、ＣＴ又は超音波の下で別個のスキャン手順のための必要性を削除するように、ＭＲＩスキャンによるＥＣＧ及び血流マップの同時取得を可能にする。心臓の表面の三次元表現を得るように、ＭＲスキャナによる心臓の画像は、ＥＣＧ信号からの情報と組み合わされることが可能であり、出力のＥＣＧ信号は、除去される入力のＥＣＧ信号の導体流が関連する部分による静磁界の変調中にＥＣＧリードから受け入れられる入力のＥＣＧ信号である。
【００１６】
実施形態においては、電圧取り上げアンテナは、磁界における変化又は磁界の変調をモニタするように、並びに／若しくは傾斜磁界に関連する電圧を取り上げるように用いられることが可能である。電圧取り上げアンテナからのそれらの信号は、システムを較正し、真のＥＣＧ信号の演算の精度を更に改善するように用いられることが可能である。他の実施形態においては、電極は、流れマッピング磁界及び傾斜波形として用いられる磁界における変化又は磁界の変調等の非局所的な且つ相対的に均一なソースにより電圧誘起の影響を低減するように逆極性を有する対として用いられることが可能である。
【００１７】
本明細書に記載している実施例及び実施形態は単に例示目的であり、それらの実施例及び実施形態に照らして、本出願の範囲及び主旨から逸脱することなく含められるように、種々の修正又は変形を当業者は提案されることが可能であると、理解する必要がある。
【国際調査報告】
2010512930.tif 000003
2010512930.tif 000004