[发明专利]心脏病定量信息提取方法

说明书

本发明涉及心脏病定量信息提取方法。

心电逆问题研究的目的是无损伤地由体表电位分布来找出心脏所对应的状态。以往求解心电逆问题的方法可分为两类：一类是由体表电位求等效心电源；另一类是从体表电位求心外膜电位。

1.等效源法

这类方法是由体表电位求出心脏的等效偶极子，其求逆原理是基于由等效偶极子产生的体表电位与测得的体表电位之差的平方和为最小。该法的主要问题是解的非唯一性和问题的病态特性(即测量中的噪声、误差、电极位置的偏移、干扰等都会引起逆解结果的大幅度变动)。根据大量的研究表明，能够从体表电位数据求解的独立变量数限于15个。如果待求的变量数更多，就必须采用正则化或约束的措施，以获得稳定的解。

2.求解心外膜电位法

这类方法是由体表电位求解心外膜电位，其求逆原理是基于由心外膜电位产生的体表电位与测得的体表电位之差的平方和为最小。从原理上计讲，利用该法所求出的心外膜电位分布比体表电位分布具有更高的诊断分辨率。但是，由于存在数学上的病态特性，所求出的心外膜电位精度不高，很难在临床上得到应用。

不管采用上述的哪一类方法，所求出的逆解并不是真正的心脏状态，而是一种介于体表电位与心脏状态之间的中间解。

本发明的目的是提供一种心脏病定量信息提取方法。

下面结合附图作详细说明。

附图是心脏病定量信息提取方法的原理方框图。

本方法是由体表电位求出虚拟心脏(Virtual Heart)的模型参数，由所求出的虚拟心脏模型参数即可确定心脏的对应状态(包括病灶的位置、范围及程度等定量信息)。本方法的特点是把不定的逆问题求解问题转化为正问题的参数优化问题的参数优化问题，只要体表电位测量值与某组虚拟心脏模型参数产生的体表电位计算值达到一定的匹配程度，那么该组模型参数就是所要求的心脏生理病理的对应状态。

如图所示，利用体表电位标测系统测得的患者体表电位测量值1，先经一个基于知识的预诊断程序2定性地确定心脏病类别，其目的是利用先验知识来约束模型参数的搜索空间，以提高逆问题求解的效率；然后模型编辑器3自动设置虚拟心脏4的模型参数并启动仿真运算；仿真得出的体表电位计算值5与体表电位测量值经匹配准则6进行比较，如果符合匹配要求，则检查所设置的模型参数即可确定对应的心脏状态；否则，执行调整仿真模型参数→仿真运算→匹配准则比较判断的参数优化循环过程直至符合匹配准则为止。

其中，虚拟心脏是医学中的虚拟现实(Virtual Reality)之一。它是用计算机以与真实心脏相同的机理来仿真心脏电活动的全过程。虚拟心脏是迄今为止心电正问题研究中最为完整、细致和综合的研究成果，它所提供的知识是人体试验或动物实验所不能比拟的。现在世界上已有多个虚拟心脏的模型，唯独我们开发的虚拟心脏能以较高的精度和速度在微型计算机上运行。

匹配准则是判别体表电位测量值与计算值符合程度的依据，我们采用了三条准则，即：

(1)(squerr≤24).AND.((maxperr＋minperr)≤4)

(2)(squerr≤18).AND.((maxperr＋minperr)≤5)

(3)(squerr≤12).AND.((maxperr＋minperr)≤6)

式中，squerr为体表电位仿真值与实测值之间的总平方误差；maxperr和minperr分别为体表电位仿真值与实测值之间的总电位最大值位置误差和总电位最小值位置误差。其中，squerr反映了体表电位仿真值与实测值之间电位幅值的匹配程度；maxperr和minperr分别反映了体表电位仿真值与实测值之间电位最大值和最小值位置的匹配程度。

本发明的优点是：借助于虚拟心脏将不定的逆问题求解问题转化为正问题的参数优化问题，并由体表电位得出心脏病的定量状态信息，而以往的心电逆问题研究方法只能得出介于体表电位与心脏状态之间的中间状态信息。