Преобразователи для измерения магнитного поля сердца человека: физический принцип измерения, конструкции, характеристики

Магнитные поля быстро ослабевают при удалении от источника активности, так как являются следствием сравнительно сильных токов в самом работающем органе, в то время как поверхностные  потенциалы определяются более слабыми  и «размазанными» токами в коже. Поэтому магнитография более удобна для точного определения (локализации) места биоэлектрической активности.

И, наконец, индукция магнитного поля как вектор характеризуется  не только абсолютной величиной, но и  направлением, что также может  давать дополнительную полезную информацию.

Не следует полагать, что  электро- и магнитографические методы конкурируют между собой. Наоборот, именно их комбинация дает наиболее полную информацию об исследуемых процессах. Но для каждого из методов есть области, где применение какого-либо одного из них предпочтительнее.

 
Магнитокардиография

Сердце — наиболее сильный  источник электрических и магнитных  полей в организме, поэтому магнитокардиография возникла еще до появления сквидов. Но лишь сквид-магпитометры позволили получать магнитокардиограммы (МКГ) столь же высокого качества, как и электрокардиограммы (ЭКГ). Но внешнему виду сигналы МКГ и ЭКГ очень похожи, нарушения же сердечной деятельности несколько по-разному сказываются на результатах электрических и магнитных измерений. В ряде лабораторий мира сейчас идет процесс накопления соответствующих данных, что позволит систематизировать особенности магнитного проявления различных сердечных заболеваний.

Как уже упоминалось, наиболее ярко достоинства магнитографии проявляются при наблюдении медленно меняющихся и том более постоянных сигналов. Так, именно магнитографически были обнаружены постоянные «токи повреждения», возникающие при закупорке коронарной артерии (в экспериментах на собаках).

Другой серьезный успех  магнитокардиографии — наблюдение МКГ плода в теле матери (рис. 2). Четкая локализация магнитного поля в районе источника позволила отделить сигналы плода от более сильных сигналов материнского сердца, в то время как электрические сигналы в значительной мере смешаны — из-за пространственной размазанности слабых поверхностных токов ЭКГ.

 
Рис. 2.  Магнито- и электрокардиограмма плода в теле матери. 
П, М - сигналы сердца плода и материнского сердца соответственно.

Магнитография позволяют решать и другую важную задачу кардиологии — определение кровотока в сердце. Если наложить небольшое внешнее магнитное поле, то периодический выброс крови сердцем вызовет переменный магнитный сигнал, позволяющий определить объем и скорость движущейся жидкости.

Совсем недавно возникло повое направление в магнитокардиографии, которое сродни рассматриваемым ниже нейромагнитным измерениям, - это МГК высокого разрешения. Суть ее заключается в более «пристальном» изучении тех интервалов сердечного цикла, когда мышца спокойна: в это время можно измерить слабые магнитные сигналы, сопровождающие нервные импульсы, распространяющиеся в сердце. Была выявлена интересная особенность: эти системы неизменны в точение приблизительно 20 циклов, затем слегка изменяют форму, снова сохраняя ее следующие 5—10 циклов, и т. д. Вероятно, здесь содержится определенная информация о нервных процессах в сердце.

 

 

 

 

 

 

 

    Сердце  — наиболее сильный источник  электрических и магнитных полей  в организме, поэтому магнитокардиография возникла еще до появления сквидов. Но лишь сквид-магпитометры позволили получать магнитокардиограммы (МКГ) столь же высокого качества, как и электрокардиограммы (ЭКГ). Но внешнему виду сигналы МКГ и ЭКГ очень похожи, нарушения же сердечной деятельности несколько по-разному сказываются на результатах электрических и магнитных измерений. В ряде лабораторий мира сейчас идет процесс накопления соответствующих данных, что позволит систематизировать особенности магнитного проявления различных сердечных заболеваний.       

 Как уже упоминалось, наиболее  ярко достоинства магнитографии проявляются при наблюдении медленно меняющихся и том более постоянных сигналов. Так, именно магнитографически были обнаружены постоянные «токи повреждения», возникающие при закупорке коронарной артерии (в экспериментах на собаках).       

 Другой серьезный успех магнитокардиографии — наблюдение МКГ плода в теле матери (рис. 2). Четкая локализация магнитного поля в районе источника позволила отделить сигналы плода от более сильных сигналов материнского сердца, в то время как электрические сигналы в значительной мере смешаны — из-за пространственной размазанности слабых поверхностных токов ЭКГ.

Рис.2.  Магнито- и электрокардиограмма плода в теле матери.  П, М - сигналы сердца плода и материнского сердца соответственно.

 

       Магнитография позволяют решать и другую важную задачу кардиологии — определение кровотока в сердце. Если наложить небольшое внешнее магнитное поле, то периодический выброс крови сердцем вызовет переменный магнитный сигнал, позволяющий определить объем и скорость движущейся жидкости.        

 Совсем недавно возникло  повое направление в магнитокардиографии, которое сродни рассматриваемым ниже нейромагнитным измерениям, - это МГК высокого разрешения. Суть ее заключается в более «пристальном» изучении тех интервалов сердечного цикла, когда мышца спокойна: в это время можно измерить слабые магнитные сигналы, сопровождающие нервные импульсы, распространяющиеся в сердце. Была выявлена интересная особенность: эти системы неизменны в точение приблизительно 20 циклов, затем слегка изменяют форму, снова сохраняя ее следующие 5—10 циклов, и т. д. Вероятно, здесь содержится определенная информация о нервных процессах в сердце.