心磁圖儀就是利用極高靈敏度的磁探測(cè)器，采集人體心臟磁場(chǎng)信號(hào)并進(jìn)行分析的功能學(xué)檢查設(shè)備。心磁圖儀用于描記心磁圖，以敏感的多通道傳感器陣列，于胸部上方記錄心動(dòng)周期中的磁場(chǎng)，可對(duì)心肌缺血、冠脈微循環(huán)障礙心肌病等進(jìn)行功能性診斷及預(yù)后研究。
心臟好比人體的發(fā)動(dòng)機(jī)，維持血液循環(huán)，為機(jī)體源源不斷提供氧氣與養(yǎng)分。與此同時(shí)，不斷跳動(dòng)的心臟其實(shí)也面臨著各種疾病的困擾。長(zhǎng)期以來(lái)，以心電圖儀為代表的心臟檢測(cè)儀器在為患者帶來(lái)便利的同時(shí)，也存在一些不足——不能滿足多樣化、高質(zhì)量的檢測(cè)需求。在這樣的背景下，心磁圖儀橫空出世，為心臟檢查提供了一種新的選擇。
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近日，高靈敏度心磁圖儀學(xué)術(shù)研討暨產(chǎn)品發(fā)布會(huì)于上海成功舉辦?？萍既?qǐng)?bào)記者從有關(guān)專家處了解到，我國(guó)的心磁圖儀在技術(shù)上不斷取得新的突破，正逐漸成為一種嶄新、有效的心臟疾病檢測(cè)儀器。
可敏銳捕獲心臟細(xì)微異常
心跳過(guò)程中心肌的活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電。上海市第六人民醫(yī)院教授沈成興介紹：“因此，長(zhǎng)久以來(lái)，臨床上普遍通過(guò)心電圖來(lái)評(píng)估患者是否存在心肌缺血、心律失常等問(wèn)題?！?/p>
電與磁是相伴而生的，有電就有磁。心跳既然會(huì)產(chǎn)生電，也同樣會(huì)形成磁。沈成興指出，心肌細(xì)胞內(nèi)離子流動(dòng)形成的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)就是心磁?！叭缛裟軌蛴酶哽`敏的磁信號(hào)探測(cè)設(shè)備記錄心動(dòng)周期的心磁變化，勢(shì)必將更加敏銳地捕捉到某些心電圖所不能探及的特殊信號(hào)，解釋一些過(guò)去所無(wú)法解釋的臨床問(wèn)題?！鄙虺膳d說(shuō)。相比于心電信號(hào)，心磁信號(hào)傳輸不會(huì)受到人體組織的干擾，可以反映出某些心電圖無(wú)法反映的心臟細(xì)微的變化和異常，因此能夠幫助醫(yī)生診斷出心血管系統(tǒng)早期病變。心磁圖檢查不僅可以確定人是否發(fā)病，還可相對(duì)精準(zhǔn)地確定病灶位置，可對(duì)心血管疾病提供更精確的診斷。
然而，心磁不像心電那樣明顯、易于檢測(cè)。況且周圍環(huán)境的磁場(chǎng)，也會(huì)給檢測(cè)帶來(lái)巨大的干擾?！巴ǔ?lái)說(shuō)，心磁的信號(hào)極其微弱，是日常地球磁場(chǎng)的百萬(wàn)分之一，這為心磁的檢測(cè)帶來(lái)了極大的困難?！甭厢t(yī)療總經(jīng)理、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員張樹林說(shuō)，“因此，必須有非常靈敏的探測(cè)設(shè)備和抗噪技術(shù)，才能在日常環(huán)境中完整提取乃至還原心磁信號(hào)，僅僅依靠常規(guī)的設(shè)備或手段是較難做到的?！?/p>
張樹林介紹，心磁圖儀就是利用極高靈敏度的磁探測(cè)器，采集人體心臟磁場(chǎng)信號(hào)并進(jìn)行分析的功能學(xué)檢查設(shè)備。
心磁圖儀用于描記心磁圖，以敏感的多通道傳感器陣列，于胸部上方記錄心動(dòng)周期中的磁場(chǎng)，可對(duì)心肌缺血、冠脈微循環(huán)障礙心肌病等進(jìn)行功能性診斷及預(yù)后研究。
利用心磁圖儀進(jìn)行檢查，無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射，適用于包括孕婦在內(nèi)的廣泛人群。其不對(duì)人體施加任何物理場(chǎng)，只被動(dòng)探測(cè)心臟發(fā)出的磁場(chǎng)信號(hào)，檢查過(guò)程不超過(guò)10分鐘，無(wú)噪音、無(wú)患者接觸。
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)心血管內(nèi)科醫(yī)師分會(huì)會(huì)長(zhǎng)葛均波表示，心磁圖檢查具有信號(hào)高度保真、對(duì)局部電流高度敏感的技術(shù)特點(diǎn)，在心血管疾病早期篩查、診斷評(píng)估、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等方面具有良好應(yīng)用前景。
“軟硬兼施”提升檢測(cè)能力
和其他醫(yī)學(xué)儀器一樣，心磁圖儀的發(fā)展歷經(jīng)了一個(gè)漫長(zhǎng)的演進(jìn)過(guò)程。
“心磁圖儀在40多年的發(fā)展歷程中，其檢測(cè)手段不斷進(jìn)步，檢測(cè)結(jié)果愈發(fā)精確?！睆垬淞终f(shuō)，“目前來(lái)講，按探測(cè)元器件劃分，心磁圖儀可以分為線圈心磁圖儀、磁阻心磁圖儀、原子磁強(qiáng)計(jì)心磁圖儀及超導(dǎo)量子干涉儀；按去除噪聲的方法劃分，可以分為全封閉式、半開放式和開放式?！?/p>
張樹林指出，心磁探測(cè)性能和環(huán)境噪音的去除能力，是心磁圖儀性能提升的重要因素。
據(jù)了解，目前心磁探測(cè)綜合性能最優(yōu)的是超導(dǎo)量子干涉儀。超導(dǎo)量子干涉儀具有5飛特級(jí)的掃描精度，并能在50微特斯拉（UT）的環(huán)境下正常運(yùn)作，且響應(yīng)頻率能達(dá)到1萬(wàn)赫茲（Hz）以上，具有非常優(yōu)異的靈敏度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)?！按騻€(gè)比方，超導(dǎo)量子干涉儀的工作能力相當(dāng)于一臺(tái)設(shè)備能以毫米量級(jí)測(cè)量北京到廣州2000公里內(nèi)任意物體的長(zhǎng)度變化，且每秒可以測(cè)量1000次?！睆垬淞终f(shuō)。
除此之外，梯度采集和八維降噪方法能有效降低心磁圖儀在運(yùn)行過(guò)程中的環(huán)境噪音，最大程度地避免環(huán)境的干擾。
然而，僅僅完成心磁信號(hào)的采集是不夠的，對(duì)其的分析與研判才是檢測(cè)心臟疾病的重點(diǎn)所在?！皩⑿拇判盘?hào)采集記錄下來(lái)只是第一步。心磁圖儀所采集的心磁信號(hào)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的二維圖譜，其中包含的信息量非常大，通過(guò)傳統(tǒng)的人工解讀非常困難?！睆垬淞终f(shuō)，“目前來(lái)說(shuō)，利用計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)，研究人員可以完成心磁圖譜中30多個(gè)特征參數(shù)的自動(dòng)提取，并能根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)心磁圖進(jìn)行解讀?！?/p>
目前，心磁圖檢查已在美國(guó)、日本、中國(guó)、歐盟等國(guó)家或地區(qū)完成超過(guò)10萬(wàn)例的臨床應(yīng)用；科研方面，已有百余篇心磁圖相關(guān)論文發(fā)表在《循環(huán)》《歐洲心臟雜志》等心血管權(quán)威期刊。
心磁圖儀瞄準(zhǔn)的主要是缺血性心臟病的精準(zhǔn)診斷市場(chǎng)，我國(guó)超過(guò)千萬(wàn)的冠心病患者以及每年超過(guò)百萬(wàn)的介入治療患者都是心磁圖儀的目標(biāo)應(yīng)用對(duì)象。
記者了解到，目前心磁圖儀已在我國(guó)部分醫(yī)院得到了應(yīng)用。
推動(dòng)國(guó)內(nèi)臨床化應(yīng)用
張樹林說(shuō)：“目前心臟檢查尤其是在治療后的隨訪階段，缺乏一種集靈敏、快速、無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射等優(yōu)勢(shì)于一身的檢查項(xiàng)目，以方便醫(yī)生對(duì)病人的心臟進(jìn)行功能性評(píng)價(jià)。而心磁圖儀恰好能彌補(bǔ)這一空白，具有良好的應(yīng)用前景?！?/p>
隨著材料技術(shù)、磁場(chǎng)傳感技術(shù)以及人工智能的發(fā)展，近年來(lái)，磁阻、磁通門計(jì)、原子磁強(qiáng)計(jì)等磁傳感技術(shù)均實(shí)現(xiàn)了心磁的探測(cè)驗(yàn)證，目前正在進(jìn)行商業(yè)化和產(chǎn)品化迭代。
中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所所長(zhǎng)謝曉明坦言，包括心磁圖儀在內(nèi)，醫(yī)療設(shè)備的性能和臨床價(jià)值挖掘是一個(gè)長(zhǎng)期持續(xù)的過(guò)程，對(duì)醫(yī)工緊密合作提出了較高的要求。謝曉明表示：“心磁技術(shù)的發(fā)展，需要更多的臨床醫(yī)院和專家加入，共同打造中國(guó)的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案?！?/p>
張樹林表示，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)心磁圖儀技術(shù)與國(guó)外技術(shù)并駕齊驅(qū)，處于快速發(fā)展階段?！霸诿绹?guó)，心磁圖儀已獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）突破性醫(yī)療器械認(rèn)證?！睆垬淞终f(shuō)，“下一步，我們應(yīng)該在重要部件國(guó)產(chǎn)化的相關(guān)研發(fā)上發(fā)力，同時(shí)在臨床應(yīng)用上建立心磁圖儀相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和體系。目前國(guó)家的‘十四五’重點(diǎn)專項(xiàng)‘基于國(guó)產(chǎn)創(chuàng)新心磁圖儀的冠脈微循環(huán)障礙臨床診斷解決方案研究’就是推動(dòng)國(guó)內(nèi)心磁圖儀臨床化應(yīng)用的重要一環(huán)?！?/p>
據(jù)了解，無(wú)論是超導(dǎo)量子干涉儀還是原子磁強(qiáng)計(jì)心磁圖儀，除了在成人心磁探測(cè)上的廣泛應(yīng)用外，也可應(yīng)用在腦磁、神經(jīng)磁、胃腸磁等領(lǐng)域。（實(shí)習(xí)記者 李詔宇）
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