心磁图仪、基于其的补偿优化方法、系统及服务器技术方案

本发明专利技术提供一种心磁图仪、基于其的补偿优化方法、系统及服务器，所述补偿优化方法包括以下步骤：通过预设补偿方式利用所述补偿层上的补偿磁强计产生的第一磁场信号补偿所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计产生的第二磁场信号，以形成补偿后的第三磁场信号；计算补偿后的第三磁场信号的评估参数，并根据所述评估参数综合评估所述第三磁场信号，以优化所述补偿层，在其上确定最佳补偿通道。本发明专利技术有效抑制了屏蔽室环境中的剩余磁场，使36个SQUID信号整列输出高信噪比、高保真度的心磁信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医学信号分析领域，特别是涉及一种心磁图仪、基于其补偿优化方法、系统及服务器。
技术介绍
心磁图仪是一种探测心脏电生理活动过程中产生的微弱磁场并应用于临床医学诊断的医疗设备，其具有灵敏度高、完全无创、完全被动、非接触等特殊优点，能精确定位心脏功能异常，具有很好的临床诊断潜力。心磁信号的典型强度为数十pT(10-12T)，而环境场噪声十分强烈，如地球磁场的典型强度为30～50μT，城市环境噪声达到了数百nT。从强大的背景磁场中提取极为微弱的心磁信号取决于两个方面：(1)高灵敏度的磁传感器，用于探测微弱心磁信号；(2)噪声抑制技术，用于抑制背景噪声。目前，心磁图仪主流采用的磁传感器是超导量子干涉器件(SQUID)，其具有非常高的磁场灵敏度，一般有3～5fT/Hz。在抑制噪声方面，常用的有磁屏蔽技术、梯度计技术、数字信号处理技术等。其中，磁屏蔽技术是采用高电导率的金属屏蔽环境场中的高频成分和高磁导率的金属屏蔽环境场中的低频成分，一般屏蔽室中还残留一定的低频环境场，须配合梯度计技术，才能对环境达到很好的抑制效果。目前已成功开发出4通道无屏蔽心磁图仪，其在无屏蔽环境中，采用4个二阶梯度计作为探测通道和一组三轴磁强计作为补偿通道来完成对心磁信号及环境的探测，再通过一定的数据处理及成像技术，能够得到颇具价值的医学图像。但是，4通道心磁系统由于存在采集信号通道少、需要多点移动扫、单个病人心磁采集时间长、成像数据不实时、易受环境干扰等局限性，在实际应用和推广中存在一些问题。为了得到高质量的心磁信号，减少因信号处理而引起的有用信号损失，需要使用屏蔽室技术对环境磁场进行抑制；同时，为了得到同步心磁信号，提高信号采集速率，多通道心磁图仪成为必然选择。为此，又研制了36通道心磁图仪系统，此系统的采用SQUID磁强计作为信号探测通道，且工作在屏蔽室环境中。但在磁屏蔽室环境中，由于应用环境中还存在一定的低频波动，导致36通道心磁图仪系统输出信噪比较低，失真度高的心磁信号。因此，如何提供有一种心磁图仪、基于其的补偿优化方法、系统及服务器，以解决现有技术中36通道心磁图仪无法抑制屏蔽室环境中的剩余磁场，导致输出信噪比较低，失真度高的心磁信号等缺陷，实已成为本领域从业者亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种心磁图仪、基于其的补偿优化方法、系统及服务器，用于解决现有技术中36通道心磁图仪无法抑制屏蔽室环境中的剩余磁场，导致输出信噪比较低，失真度高的心磁信号的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种心磁图仪，所述心磁图仪包括：补偿层，设置于所述心磁图仪的超导量子干涉器件阵列层上方；所述补偿层上设置有至少一个用以补偿所述超导量子干涉器件阵列层产生的磁场信号的补偿磁强计。于本专利技术的一实施例中，所述补偿层设置于所述超导量子干涉器件阵列层上方的预设距离处；且所述补偿层上设置的补偿磁强计与超导量子干涉器件阵列层中的磁强计一一对应。于本专利技术的一实施例中，所述补偿磁强计通过插针固定至所述补偿层，所述补偿层设置于与所述心磁图仪的主体电性连接的印刷电路板上；所述心磁图仪需应用在磁屏蔽环境中。本专利技术另一方面提供一种基于心磁图仪的补偿优化方法，所述补偿优化方法包括以下步骤：通过预设补偿方式利用所述补偿层上的补偿磁强计产生的第一磁场信号补偿所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计产生的第二磁场信号，以形成补偿后的第三磁场信号；计算补偿后的第三磁场信号的评估参数，并根据所述评估参数综合评估所述第三磁场信号，以优化所述补偿层，在其上确定最佳补偿通道。于本专利技术的一实施例中，所述预设补偿方式为：将补偿层上的补偿磁强计产生的第一磁场信号乘以一系数矩阵，接着减去所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计产生的第二磁场信号，获取到输出差；统计该输出差的平方和，获取一最小平方和对应的系数矩阵；所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计产生的第二磁场信号减去最小平方和对应的系数矩阵与所述补偿层上的补偿磁强计产生的第一磁场信号的乘积，获取补偿后的第三磁场信号。于本专利技术的一实施例中，所述评估参数包括：补偿后的第三磁场信号与一用以代替心磁信号的激励信号的时域相关系数和频域相关系数；补偿后的第三磁场信号的特征波波峰值比与所述激励信号的特征波波峰值比的标准偏差；和/或补偿后的第三磁场信号的等磁图的畸变等级。于本专利技术的一实施例中，所述激励信号由一圆形激励线圈产生，所述圆形激励线圈位于在所述心磁图仪的杜瓦底部下方；所述圆形激励线圈在加载由与其连接的心磁信号发射器发射的心磁信号后，产生所述激励信号；所述激励信号的磁场强度的大小根据毕奥-萨法定律计算；所述毕奥萨法定律为：其中，μ0表示真空磁导率，μ0＝4×10-7T·m/A；R表示圆形激励线圈的半径；x表示所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计与圆形激励线圈距离的横坐标；y表示所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计与圆形激励线圈距离的横坐标的纵坐标；h为圆形激励线圈与所述超导量子干涉器件阵列层的垂直距离；I为经过所述圆形激励线圈的电流大小。于本专利技术的一实施例中，所述补偿后的第三磁场信号与一用以代替心磁信号的激励信号的时域相关系数和频域相关系数的计算过程包括：对获取的补偿后的第三磁场信号进行50Hz带阻滤波和100Hz低通滤波处理，形成已处理补偿后的第三磁场信号；根据预置相关性计算方式，计算已处理补偿后的第三磁场信号与所述激励信号的时域相关系数；同时将已处理补偿后的第三磁场信号和所述激励信号进行傅里叶变换，根据所述预置相关性计算方式，计算已处理补偿后的第三磁场信号与所述激励信号的频域相关系数。于本专利技术的一实施例中，所述补偿后的第三磁场信号的特征波波峰值比与所述激励信号的特征波波峰值比的标准偏差的计算过程包括：识别已处理补偿后的第三磁场信号中的特征波；统计特征波的波峰值，并根据特征波的波峰值，计算已处理补偿后的第三磁场信号中的特征波的波峰比值；计算已处理补偿后的第三磁场信号中的特征波的波峰比值与激励信号中的特征波的波峰比值间的标准偏差。本专利技术又一方面提供一种基于所述的心磁图仪的补偿优化系统，所述补偿优化系统包括：补偿模块，用于通过预设补偿方式利用所述补偿层上的补偿磁强计产生的第一磁场信号补偿所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计产生的第二磁场信号，以形成补偿后的第三磁场信号；优化模块，用于计算补偿后的第三磁场信号的评估参数，并根据所述评估参数综合评估所述第三磁场信号，以优化所述补偿层，在其上确定最佳补偿通道。本专利技术最后一方面提供一种服务器，包括所述的基于所述的心磁图仪补偿优化系统。如上所述，本专利技术的心磁图仪、基于其的补偿优化方法、系统及服务器，具有以下有益效果：本专利技术所述的心磁图仪、基于其的补偿优化方法、系统及服务器利用心磁图仪中的补偿构型，有效抑制屏蔽室环境中的剩余磁场，使36个SQUID信号整列输出高信噪比、高保真度的心磁信号。附图说明图1显示为本专利技术的心磁图仪于一实施例中的立体图。图2显示为本专利技术的基于心磁图仪的补偿优化方法于一实施例中的流程示意图。图3显示为本专利技术的补偿通道补偿后第三磁场信号与激励信号的相关性示意图。图4显示为本专利技术的补偿磁强计111B，111G，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心磁图仪，其特征在于，所述心磁图仪包括：补偿层，设置于所述心磁图仪的超导量子干涉器件阵列层上方；所述补偿层上设置有至少一个用以补偿所述超导量子干涉器件阵列层产生的磁场信号的补偿磁强计。

【技术特征摘要】
1.一种心磁图仪，其特征在于，所述心磁图仪包括：补偿层，设置于所述心磁图仪的超导量子干涉器件阵列层上方；所述补偿层上设置有至少一个用以补偿所述超导量子干涉器件阵列层产生的磁场信号的补偿磁强计。2.根据权利要求1所述的心磁图仪，其特征在于：所述补偿层设置于所述超导量子干涉器件阵列层上方的预设距离处；且所述补偿层上设置的补偿磁强计与超导量子干涉器件阵列层中的磁强计一一对应。3.根据权利要求1所述的通道心磁图仪，其特征在于：所述补偿磁强计通过插针固定至所述补偿层，所述补偿层设置于与所述心磁图仪的主体电性连接的印刷电路板上；所述心磁图仪需应用在磁屏蔽环境中。4.一种基于权利要求1-3中任一项所述的心磁图仪的补偿优化方法，其特征在于，所述补偿优化方法包括以下步骤：通过预设补偿方式利用所述补偿层上的补偿磁强计产生的第一磁场信号补偿所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计产生的第二磁场信号，以形成补偿后的第三磁场信号；计算补偿后的第三磁场信号的评估参数，并根据所述评估参数综合评估所述第三磁场信号，以优化所述补偿层，在其上确定最佳补偿通道。5.根据权利要求4所述的补偿优化方法，其特征在于：所述预设补偿方式为：将补偿层上的补偿磁强计产生的第一磁场信号乘以一系数矩阵，接着减去所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计产生的第二磁场信号，获取到输出差；统计该输出差的平方和，获取一最小平方和对应的系数矩阵；所述超导量子干涉器件阵列层上每一磁强计产生的第二磁场信号减去最小平方和对应的系数矩阵与所述补偿层上的补偿磁强计产生的第一磁场信号的乘积，获取补偿后的第三磁场信号。6.根据权利要求4所述的补偿优化方法，其特征在于：所述评估参数包括：补偿后的第三磁场信号与一用以代替心磁信号的激励信号的时域相关系数和频域相关系数；补偿后的第三磁场信号的特征波波峰值比与所述激励信号的特征波波峰值比的标准偏差；和/或补偿后的第三磁场信号的等磁图的畸变等级。7.根据权利要求6所述的补偿优化方法，其特征在于：所述激励信号由一圆形激励线圈产生，所述圆形激励线圈位于在所述心磁图仪的杜瓦底部下方；所述圆形激励线圈在加载由与其连接的心磁信号发射器发射的心磁信号后，产生所述激励信号；所述激励信号的磁场强度的大小根据毕奥萨法定律计算；所述毕奥萨法定律为：Bz=&m...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥燕，杨康，鲁丽，陈威，谢晓明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31