Phương pháp xác định vector từ tim Phương pháp xác định vector từ tim Bởi: ĐH Bách Khoa Y Sinh K50 Mô hình dẫn, nguồn dạng hệ thống đạo trình để đo lưỡng cực từ Các điều kiện đầu: Nguồn: Phân phát Bộ dẫn: Giới hạn, dạng cầu, nhất,vùng dẫn tim cách điện với vùng phổi Trong phần tìm hiểu này, giả định coi tim vùng dẫn cầu, cách điện với phổi Giả thiết tim khối hình trụ đối xứng với ba thành phần thỏa mãn hệ thống đạo trình XYZ ABC, đạo trình tương ứng với dẫn tích hình trụ đối xứng với ba thành phần đo trực giao Thành phần x y hệ thống đạo trình không cần có vị trí cố định Giả thiết có trường lực tim chạy theo hướng tiếp tuyến vào tim Người ta gọi hiệu ứng self-centering (Baule and McFee, 1970) Đây khái niệm giải phẫu Trước đó, phần 12.5, theo định nghĩa moment dòng phát hữu hạn lưỡng cực từ , thể tích dẫn so với ban đầu (Stratton, 1941) là: Tương tự , với dẫn tích ,vô hạn, moment lưỡng cực từ dòng phát theo hướng là: 1/13 Phương pháp xác định vector từ tim Trong phần 12.6, ta thấy hệ thống đạo trình xác định moment lưỡng cực từ có ba thành phần trực giao Với hướng thành phần có dòng đảo, từ trường đảo qua nguồn Từ trường đảo sinh dòng từ có độ lớn tỉ lệ với khoảng cách so với trục (hình 20.3) Hơn ,trong phần 12.7 cho ta phương pháp đơn giản để xác định hệ thống đạo trình dung để đo cực đơn lưỡng cực trục tọa độ (Malmivuo, 1976) , biểu diễn hình 20.4 (A) Một thành phần từ trường đảo LM hướng (B) Một thành phần trường đạo trình LM hệ thống đạo trình lý tưởng dùng để xác định moment lưỡng cực từ nguồn.Mỗi hệ thống đạo trình có ba thành phần trực giao 2/13 Phương pháp xác định vector từ tim Một phương pháp đơn giản để xác định moment lưỡng cực từ nguồn thành phần x-,yvà z- từ trường trục tọa độ Có thể đo đơn cực (A) lưỡng cực (B).20.3.2 Hệ thống đạo trình Baule-McFee Gerhard M Baule Richard McFee người đưa khái niệm vector từ tim phương pháp xác định năm 1970 Trong báo (Baule and McFee, 1970) , tác giả giới thiệu thiết bị dùng để đo từ trường tim Hệ thống miêu tả hình 20.5 Hệ thống đạo trình thiết kế cho máy đo từ dùng cuộn cảm lõi sắt từ tốt so với máy đo từ lõi SQUID (ở không đề cập đến) Nó kết hợp sử dụng mười cuộn để đo lưỡng cực ba thành phần trực giao vector điện tim lúc Hình 20.5A miêu tả cấu trúc cuộn cảm lõi sắt từ hệ thống Hình 20.5B minh họa phương pháp đo thành phần theo phương x Ở người ta đặt lõi sắt trung tâm Trong hình biểu diễn sinh từ trường đảo theo phương trục x bên vùng tim Khi thay máy phát dòng đảo khuếch đại ,theo thuyết trường đạo trình ,có thể xác định thành phần x vector từ tim Phương pháp đo thành phần y minh họa hình 20.5C Trong hình biểu diễn sinh từ trường đảo theo hướng trục y bên vùng tim Tương tự, việc xác định thành phần theo hướng z minh họa hình 20.5D Hệ thống đạo trình Baule McFee thực nhiễu từ xung quanh nên xác định MCG Mục đích hệ thống để chứng minh xác định vector từ tim 3/13 Phương pháp xác định vector từ tim Hệ thống đạo trình Baule-McFee (A) Hệ thống đo thông thường (B) Xác định thành phần x vector từ tim (C) Xác định thành phần y vector từ tim (D) Xác định thành phân z vector từ tim Hệ thống đạo trình ABC Malmivuo (1976) đưa phương pháp để tránh khó khăn gặp phải việc ứng dụng hệ thống đạo trình XYZ Nếu hệ trục trực giao lựa chọn cho chúng trùng với cạnh hình lập phương, trục chéo trục x (từ sau trước) gốc tọa độ nằm vị trí trung tâm tim, nhận hệ trục có hướng đối xứng so với thể hơn.Hệ trục gọi hệ trục ABC Phụ lục A Hệ thống đạo trình ABC thu từ hệ thống XYZ cách từ kế dọc theo tọa độ ABC Hình 20.7 minh họa hệ thống đạo trình ABC dạng đối xứng (lưỡng 4/13 Phương pháp xác định vector từ tim cực) Hệ thống đạo trình ABC áp dụng cách không đối xứng (đơn cực) cách quản lý phép đo mặt trước ngực Trong trường hợp này, phép đo thực gần tim hơn, tỉ số SNR tăng Tuy nhiên, chất lượng trường đạo trình trường hợp lại giảm đi, chúng không xuyên qua Hệ thống đạo trình lưỡng cực ABC Hệ thống đạo trình đơn điểm Trong việc ứng dụng phép đo SQUID, vị trí riêng rẽ từ kế xem nhược điểm giá nhiều từ kế cao làm tăng thời gian đo đặt từ kế liên tiếp điểm riêng rẽ Trong năm 1976, Malmivuo giới thiệu hệ thống đạo trình thứ 3, gọi hệ thống đạo trình đơn điểm, tránh khó khăn phép đo đa điểm Trong dạng không đối xứng (đơn cực), nhận hệ thống với bình đơn đựng heli lỏng cuộn dây (hoặc hệ thống đo trường lượng) đặt vị trí Đây cải tiến đáng kể so với hệ thống đạo trình XYZ ABC (Malmivuo, 1976) Thực tế thành phần x, thành phần y z 5/13 Phương pháp xác định vector từ tim vector từ tâm đo từ vị trí đo thành phần x với hệ thống đạo trình XYZ, dựa nguyên lý sau (xem hình 20.8A): Chia dipole từ thành thành phầnChúng ta xem thành phần Hx ,Hy Hz cường độ từ trường H trục x dipole từ tạo Từ đường sức từ, nhận thấy thành phần x cường độ từ trường (Hx) có hướng với thành phần x dipole từ Các thành phần y z cường độ từ trường song song lại ngược hướng với my mz Hơn nữa, , mx ,my mz có độ lớn, biên độ Hy Hz 1/2 biên độ Hx Đây kết phương trình cường độ từ trường tạo dipole từ (theo hướng z) (xem hình 20.8B): đó: m= moment dipole từ r= vector bán kính (khoảng cách) θ= góc moment (trục z) vector bán kính(cực) φ= góc quanh moment (trục z) (góc phương vị) 6/13 Phương pháp xác định vector từ tim A) thành phần Hx, Hy, and Hz cường độ từ trường H tạo thành phần mx, my, and mz dipole từ (B) Các thành phần từ trường lưỡng cực z x y z Trong cách xếp hình 20.8, thành phần Hx tương ứng với Hr thành phần Hy ,Hz tương ứng với HθSubscript text phương trình 20.3 Nguyên lý hệ thống đạo trình đơn điểm xem xét cách tương tự theo trường đạo trình Chúng ta xét cường độ từ trường đảo gây dòng ngược Ir đưa tới cuộn dây từ kế (xem hình 20.9) Độ lớn moment lưỡng cực cuộn dây vòng tính theo phương trình 20.4 (các moment lớn hiển nhiên bỏ qua, trường xét nằm khoảng cách tương đối xa so với bán kính a cuộn dây): 7/13 Phương pháp xác định vector từ tim đó: I= dòng cuộn dây a=bán kính sợi dây (nếu có N vòng, m = Iπa2N.) Hướng vuông góc với mặt phẳng chứa cuộn dây Trong hình 20.9A, hướng cuộn dây từ kế ( θ = 0° , 180° ) trục xuyên qua tim, mà điểm tim trùng với gốc tọa độ Điều phù hợp với cách xếp để đo thành phần x vector từ tim với hệ thống đạo trình XYZ Ở cách áp dụng phương trình 20.3 để tính cường độ từ trường đảo phạm vi tim Phương trình 20.3 lần lại cho thấy từ kế đặt trục x nhạy cảm thành phần tương tự dipole từ tim có tương ứng hướng Kết nói trước nhận cuộn dây khoảng cách đủ lớn đến tim so với phạm vi tim, có xấp xỉ hợp lý toàn điểm nằm tim (tương đối so với gốc đặt cuộn dây) có r = r, θ = 0° Để đo thành phần y vector từ tim, cuộn dây từ kế phải nghiêng 90°, điểm tim coi xấp xỉ có θ = 90°, 270°, hình 20.9B (như nói trên, giả sử khoảng cách tới tim đủ lớn so với phạm vi tim) Vì vậy, cường độ từ trường phạm vi tim là: Phương trình nhận từ phương trình 20.3 dựa giả sử điểm tim có tọa độ (r = r, θ = 90° ) Một lần lại thấy từ kế nhạy cảm 8/13 Phương pháp xác định vector từ tim thành phần dipole từ tim có hướng với trục từ kế (mặc dù trường hợp hướng ngược lại) Trường hợp đo thành phần z theo cách tương tự Chúng ta để ý cường độ từ trường đảo trường hợp đầu (đo thành phần x) lần cường độ trường hợp sau (với thành phần y z) Hơn nữa, trường hợp đầu, từ trường đảo có hướng với dipole từ cuộn mang lượng đảo Trong trường hợp thứ 2, hướng từ trường đảo ngược với hướng moment lưỡng cực cuộn dây Do đó, sử dụng hệ thống đạo trình đơn điểm, nhận thành phần không hướng tâm (y z) vector từ tim (MHV) từ vector từ trường (MFV; tín hiệu chuyển đạo từ cuộn dây vuông góc đôi một) cách nhân với hệ số -2, phương trình 20.7 Hình 20.10 minh họa thể hệ thống đạo trình đơn điểm đó: 9/13 Phương pháp xác định vector từ tim Sự hình thành từ trường đảo phạm vi tim đo (A) thành phần x, (B) thành phần y vector từ tâm với hệ thống đạo trình đơn điểm Trường hợp đo thành phần z tương tự với phép đo thành phần y 10/13 Phương pháp xác định vector từ tim Sự thể hệ thống đạo trình đơn điểm mũi tên để hướng phép đo Quả cầu tô đậm biểu thị cho tim Hệ thống đạo trình đơn điểm hiệu chỉnh Eskola Malmivuo đưa phiên cải tiến hệ thống đạo trình đơn điểm không đối xứng năm 1983 (Eskola, 1983; Eskola Malmivuo, 1983) Các mô hình thí nghiệm rằng, trường hợp đo đơn cực, nhận kết xác thay hệ số -2 thành phần không hướng tâm, hệ số -1 (như phương trình 20.8) Sự thay đổi giải thích hiệu ứng lân cận (xem phần sau), ranh giới ngực, cách thức mà không đồng nội ảnh hưởng tới trường đạo trình trường hợp đo không đối xứng: : MHV= vector từ tim MFV= vector từ trường Các thí nghiệm mẫu đánh giá vị trí tối ưu phép đo Có thể thấy méo trường đạo trình nhỏ từ kế đặt khoang liên sườn thứ 4, rìa xương ức, tương ứng với vị trí V2 12 đạo trình chuẩn ECG Vị trí đo này, hình 20.11, dễ đặt Hệ thống đạo trình đơn điểm đối xứng Như hệ thống đạo trình XYZ ABC, chất lượng trường đạo trình hệ thống đơn điểm có cải thiện đáng kể với cách xếp phép đo đối xứng (lưỡng cực) Trong hệ thống đạo trình đơn điểm đối xứng này, phép đo thực phía tim, khoảng cách tới tâm tim, nằm đường thẳng song song với trục x axis, vị trí hình 20.11 hệ thống đạo trình đơn điểm không đối xứng Khi đó, tín hiệu cho thành phần x, y, z lấy trung bình với quy ước chuẩn dấu làm hệ thống đạo trình đối xứng XYZ ABC Trong hệ thống đạo trình đơn điểm đối xứng, phương trình 20.7 hợp lý từ kế mặt trước đặt cách xa tim méo trường đạo trình bù mức 11/13 Phương pháp xác định vector từ tim độ cao tính đối xứng (xem hình 20.16) Sự thể hệ thống đạo trình đơn điểm đối xứng hình 20.12 12/13 Phương pháp xác định vector từ tim Sự thể hệ thống đạo trình đơn điểm đối xứng 13/13 [...]... trình đơn điểm đối xứng, phương trình 20.7 là hợp lý vì từ kế ở mặt trước được đặt cách xa tim hơn và bởi vì méo trong trường đạo trình này được bù ở mức 11/13 Phương pháp xác định vector từ tim độ cao do tính đối xứng (xem hình 20.16) Sự thể hiện của hệ thống đạo trình đơn điểm đối xứng được chỉ ra trong hình 20.12 12/13 Phương pháp xác định vector từ tim Sự thể hiện của hệ thống đạo trình đơn điểm đối.. .Phương pháp xác định vector từ tim Sự thể hiện của hệ thống đạo trình đơn điểm các mũi tên để chỉ hướng của phép đo Quả cầu tô đậm biểu thị cho quả tim Hệ thống đạo trình đơn điểm đã hiệu chỉnh Eskola và Malmivuo đưa ra một phiên bản cải tiến của hệ thống đạo trình đơn điểm... được một kết quả chính xác hơn khi thay thế hệ số -2 trong các thành phần không hướng tâm, bằng hệ số -1 (như trong phương trình 20.8) Sự thay đổi này được giải thích bằng hiệu ứng lân cận (xem ở phần sau), ranh giới tại ngực, và cách thức mà các sự không đồng nhất nội ảnh hưởng tới các trường đạo trình trong trường hợp đo không đối xứng: trong đó : MHV= vector từ tim MFV= vector từ trường Các thí nghiệm... phía của tim, ở cùng một khoảng cách tới tâm của tim, nằm trên đường thẳng song song với trục x axis, ở cùng 1 vị trí chỉ ra trong hình 20.11 đối với hệ thống đạo trình đơn điểm không đối xứng Khi đó, các tín hiệu cho các thành phần x, y, và z được lấy trung bình với quy ước chuẩn về dấu như đã làm trong các hệ thống đạo trình đối xứng XYZ và ABC Trong hệ thống đạo trình đơn điểm đối xứng, phương trình... trường hợp đo không đối xứng: trong đó : MHV= vector từ tim MFV= vector từ trường Các thí nghiệm mẫu này cũng đánh giá vị trí tối ưu của phép đo Có thể thấy rằng méo của trường đạo trình là nhỏ nhất khi từ kế được đặt ở khoang liên sườn thứ 4, tại rìa xương ức, tương ứng với vị trí của V2 trong 12 đạo trình chuẩn ECG Vị trí đo này, như đã chỉ ra trong hình 20.11, cũng rất dễ đặt Hệ thống đạo trình đơn ... từ xung quanh nên xác định MCG Mục đích hệ thống để chứng minh xác định vector từ tim 3/13 Phương pháp xác định vector từ tim Hệ thống đạo trình Baule-McFee (A) Hệ thống đo thông thường (B) Xác. .. thường (B) Xác định thành phần x vector từ tim (C) Xác định thành phần y vector từ tim (D) Xác định thành phân z vector từ tim Hệ thống đạo trình ABC Malmivuo (1976) đưa phương pháp để tránh khó... có ba thành phần trực giao 2/13 Phương pháp xác định vector từ tim Một phương pháp đơn giản để xác định moment lưỡng cực từ nguồn thành phần x-,yvà z- từ trường trục tọa độ Có thể đo đơn cực