心磁圖儀就是利用極高靈敏度的磁探測器，采集人體心臟磁場信號并進行分析的功能學(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周期中的磁場，可對心肌缺血、冠脈微循環(huán)障礙心肌病等進行功能性診斷及預(yù)后研究。
心臟好比人體的發(fā)動機，維持血液循環(huán)，為機體源源不斷提供氧氣與養(yǎng)分。與此同時，不斷跳動的心臟其實也面臨著各種疾病的困擾。長期以來，以心電圖儀為代表的心臟檢測儀器在為患者帶來便利的同時，也存在一些不足——不能滿足多樣化、高質(zhì)量的檢測需求。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)布會于上海成功舉辦。科技日報記者從有關(guān)專家處了解到，我國的心磁圖儀在技術(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儀器。
可敏銳捕獲心臟細微異常
心跳過程中心肌的活動會產(chǎn)生電。上海市第六人民醫(yī)院教授沈成興介紹：“因此，長久以來，臨床上普遍通過心電圖來評估患者是否存在心肌缺血、心律失常等問題?！?/p>
電與磁是相伴而生的，有電就有磁。心跳既然會產(chǎn)生電，也同樣會形成磁。沈成興指出，心肌細胞內(nèi)離子流動形成的電流產(chǎn)生的磁場就是心磁。“如若能夠用高靈敏的磁信號探測設(shè)備記錄心動周期的心磁變化，勢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，解釋一些過去所無法解釋的臨床問題。”沈成興說。相比于心電信號，心磁信號傳輸不會受到人體組織的干擾，可以反映出某些心電圖無法反映的心臟細微的變化和異常，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，還可相對精準地確定病灶位置，可對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。況且周圍環(huán)境的磁場，也會給檢測帶來巨大的干擾?！巴ǔ碚f，心磁的信號極其微弱，是日常地球磁場的百萬分之一，這為心磁的檢測帶來了極大的困難?！甭厢t(yī)療總經(jīng)理、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員張樹林說，“因此，必須有非常靈敏的探測設(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，僅僅依靠常規(guī)的設(shè)備或手段是較難做到的。”
張樹林介紹，心磁圖儀就是利用極高靈敏度的磁探測器，采集人體心臟磁場信號并進行分析的功能學(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周期中的磁場，可對心肌缺血、冠脈微循環(huán)障礙心肌病等進行功能性診斷及預(yù)后研究。
利用心磁圖儀進行檢查，無創(chuàng)、無輻射，適用于包括孕婦在內(nèi)的廣泛人群。其不對人體施加任何物理場，只被動探測心臟發(fā)出的磁場信號，檢查過程不超過10分鐘，無噪音、無患者接觸。
中國科學(xué)院院士、中國醫(yī)師協(xié)會心血管內(nèi)科醫(yī)師分會會長葛均波表示，心磁圖檢查具有信號高度保真、對局部電流高度敏感的技術(shù)特點，在心血管疾病早期篩查、診斷評估、長期監(jiān)測等方面具有良好應(yīng)用前景。
“軟硬兼施”提升檢測能力
和其他醫(yī)學(xué)儀器一樣，心磁圖儀的發(fā)展歷經(jīng)了一個漫長的演進過程。
“心磁圖儀在40多年的發(fā)展歷程中，其檢測手段不斷進步，檢測結(jié)果愈發(fā)精確?！睆垬淞终f，“目前來講，按探測元器件劃分，心磁圖儀可以分為線圈心磁圖儀、磁阻心磁圖儀、原子磁強計心磁圖儀及超導(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飛特級的掃描精度，并能在50微特斯拉（UT）的環(huán)境下正常運作，且響應(yīng)頻率能達到1萬赫茲（Hz）以上，具有非常優(yōu)異的靈敏度和動態(tài)響應(yīng)?！按騻€比方，超導(dǎo)量子干涉儀的工作能力相當(dāng)于一臺設(shè)備能以毫米量級測量北京到廣州2000公里內(nèi)任意物體的長度變化，且每秒可以測量1000次?！睆垬淞终f。
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行過程中的環(huán)境噪音，最大程度地避免環(huán)境的干擾。
然而，僅僅完成心磁信號的采集是不夠的，對其的分析與研判才是檢測心臟疾病的重點所在?！皩⑿拇判盘柌杉涗浵聛碇皇堑谝徊健Ｐ拇艌D儀所采集的心磁信號是一個動態(tài)的二維圖譜，其中包含的信息量非常大，通過傳統(tǒng)的人工解讀非常困難。”張樹林說，“目前來說，利用計算機和人工智能技術(shù)，研究人員可以完成心磁圖譜中30多個特征參數(shù)的自動提取，并能根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫對心磁圖進行解讀?！?/p>
目前，心磁圖檢查已在美國、日本、中國、歐盟等國家或地區(qū)完成超過10萬例的臨床應(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。
心磁圖儀瞄準的主要是缺血性心臟病的精準診斷市場，我國超過千萬的冠心病患者以及每年超過百萬的介入治療患者都是心磁圖儀的目標應(yīng)用對象。
記者了解到，目前心磁圖儀已在我國部分醫(yī)院得到了應(yīng)用。
推動國內(nèi)臨床化應(yīng)用
張樹林說：“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、無創(chuàng)、無輻射等優(yōu)勢于一身的檢查項目，以方便醫(yī)生對病人的心臟進行功能性評價。而心磁圖儀恰好能彌補這一空白，具有良好的應(yīng)用前景?！?/p>
隨著材料技術(shù)、磁場傳感技術(shù)以及人工智能的發(fā)展，近年來，磁阻、磁通門計、原子磁強計等磁傳感技術(shù)均實現(xiàn)了心磁的探測驗證，目前正在進行商業(yè)化和產(chǎn)品化迭代。
中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所所長謝曉明坦言，包括心磁圖儀在內(nèi)，醫(yī)療設(shè)備的性能和臨床價值挖掘是一個長期持續(xù)的過程，對醫(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，共同打造中國的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案?！?/p>
張樹林表示，從技術(shù)上來說，國內(nèi)心磁圖儀技術(shù)與國外技術(shù)并駕齊驅(qū)，處于快速發(fā)展階段?！霸诿绹拇艌D儀已獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）突破性醫(yī)療器械認證?！睆垬淞终f，“下一步，我們應(yīng)該在重要部件國產(chǎn)化的相關(guān)研發(fā)上發(fā)力，同時在臨床應(yīng)用上建立心磁圖儀相關(guān)的標準和體系。目前國家的‘十四五’重點專項‘基于國產(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’就是推動國內(nèi)心磁圖儀臨床化應(yīng)用的重要一環(huán)?！?/p>
據(jù)了解，無論是超導(dǎo)量子干涉儀還是原子磁強計心磁圖儀，除了在成人心磁探測上的廣泛應(yīng)用外，也可應(yīng)用在腦磁、神經(jīng)磁、胃腸磁等領(lǐng)域。（實習(xí)記者 李詔宇）
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