JPH08289877A - Simulation method for excitation propagation process of tissue and intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic device - Google Patents
Simulation method for excitation propagation process of tissue and intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、脳( 神経系 )又は心
臓等の興奮伝播過程のシミュレーション方法及びこの方
法を使用した診断装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for simulating an excitement propagation process in the brain (nerve system) or the heart, and a diagnostic device using this method.
【0002】[0002]
【従来の技術】体表面上で測定した電位分布( 磁場分布
)から心臓内の電気現象( 心内起電力分布 )を推定する
心電図逆問題( 心磁図逆問題 )は2次元分布から3次元
分布の推定であり、本質的に解を決定することができな
い。2. Description of the Related Art Potential distribution (magnetic field distribution) measured on the body surface
), The inverse electrocardiogram problem (inverse electrocardiogram problem), which estimates the electrical phenomena in the heart (intracardiac electromotive force distribution), is an estimation of a two-dimensional distribution to a three-dimensional distribution, and the solution cannot be essentially determined.
【0003】そこで同様の構造を持つ心電図逆問題の分
野では、心内起電力を単一や複数の移動双極子でモデル
化したり、心外膜電位や心内外膜の興奮到達時刻を推定
対象とすることが試みられている。さらに、その後の理
論的検討で体表面電位図から安定に推定できるパラメー
タ数は十数個、推定される心外膜電位の分解能は1cm
程度であることが示された。Therefore, in the field of the inverse problem of the electrocardiogram having a similar structure, the intracardiac electromotive force is modeled by a single or a plurality of moving dipoles, and the epicardial potential and the time of arrival of excitation of the endocardium and epicardium are estimated. Is being attempted. Furthermore, the number of parameters that can be stably estimated from the body surface electrogram in the subsequent theoretical study is ten and the estimated epicardial potential resolution is 1 cm.
It was shown to be a degree.
【0004】解の安定性を保ったまま高い分解能を得る
ためには、心起電力に関する電気生理的法則条件の積極
的な導入が必要であるという観点から、心臓内の興奮伝
播の順序を計算機でシミュレートし、その結果を拘束条
件とすることが古くから考えられている。計算機内に心
臓興奮伝播モデルを構築し、シミュレーションの結果か
ら心電図を導出する。実測の心電図との差が最小となる
ように心臓モデルを修正し、病巣の部位や大きさなどを
推定するのである。従来は手作業で行っていたが現在で
は計算機能力の進歩により不可能ではない領域に入って
きている。心磁図は心電図より肺や血液などの導電率不
均質性の影響を受けにくいといわれ、心磁図の利用によ
り興奮伝播過程シミュレーションに基礎をおく逆問題が
現実のものとなることが期待される。In order to obtain a high resolution while maintaining the stability of the solution, from the viewpoint that it is necessary to actively introduce the electrophysiological law condition regarding electromotive force, the order of excitation propagation in the heart is calculated. It has been considered for a long time to simulate with and to use the result as a constraint condition. A cardiac excitation propagation model is constructed in a computer, and an electrocardiogram is derived from the simulation results. The heart model is modified so that the difference from the measured electrocardiogram is minimized, and the lesion site and size are estimated. It used to be done manually, but nowadays it is not impossible due to advances in computational capabilities. It is said that the electrocardiogram is less affected by the conductivity inhomogeneity in the lungs and blood than the electrocardiogram, and it is expected that the use of the magnetocardiogram will make the inverse problem based on the simulation of excitement propagation process a reality.
【0005】従来、興奮伝播過程のシミュレーションに
は心筋を数千個から数万個のユニットに分割し、1ステ
ップ毎に隣接するユニット間で興奮を伝播させ、心臓全
体の興奮が伝播するまでステップを繰り返すユニット分
割モデル( セル分割モデル )が知られている。Conventionally, in the simulation of the excitement propagation process, the myocardium is divided into thousands to tens of thousands of units, and the excitement is propagated between adjacent units at each step, and steps are conducted until the excitement of the entire heart is propagated. A unit division model (cell division model) that repeats is known.
【0006】心筋線維はおよそ心室壁と平行に走ってお
り、この心筋線維に沿う方向には興奮は速く伝播し、直
交方向には遅く伝播する。これを興奮伝導の非等方性と
いうが、上述したユニット分割モデルでは、ユニットの
規則的な配列に依存する不自然な形状の興奮波面が得ら
れるので、興奮伝導速度や導電率の非等方性の表現もア
ルゴリズム上容易でない。Myocardial fibers run approximately parallel to the ventricular wall, and excitement propagates fast in the direction along the myocardial fibers and slow in the orthogonal direction. This is called anisotropy of excitatory conduction.In the above-mentioned unit division model, an unnatural shape of the excitatory wavefront that depends on the regular arrangement of units is obtained. Expression of sex is not easy algorithmically.
【0007】そこで、心臓を多数の四面体により構成
し、各頂点に興奮伝導特性などのパラメータを指定する
四面体分割モデルが提案された。四面体内では特性が連
続に変化するように線形補間する。興奮波面は3角形分
割し、ある時間ステップ毎に各頂点を移動していき興奮
波面の伝播をシミュレートする。上記パラメータをテン
ソルで表現することにより、興奮伝導や導電率の非等方
性の表現も可能となる。興奮伝播波面は3角形のパッチ
で表現され、3角形の頂点をその点での興奮伝導速度を
もとに時間ステップ分ずつ進めることにより、興奮伝播
過程全体を表現する。Therefore, a tetrahedral division model has been proposed in which the heart is composed of a large number of tetrahedra, and parameters such as excitatory conduction characteristics are specified at each vertex. In the tetrahedron, linear interpolation is performed so that the characteristics change continuously. The excitation wavefront is divided into triangles, and each vertex is moved at a certain time step to simulate the propagation of the excitation wavefront. By expressing the above parameters with a tensor, it is possible to express anisotropy of excitatory conduction or conductivity. The excitation propagation wavefront is represented by a triangular patch, and the entire excitation propagation process is represented by advancing the apex of the triangle by time steps based on the excitation conduction velocity at that point.
【0008】この方法では興奮伝導速度や導電率の非等
方性が自然な形で表現できるが、興奮波面が衝突する際
の処理が困難であるとか、3角形の一部が心臓の内外壁
に到達した時の処理に問題があるため正確なシミュレー
ションを行うには3角形を細かくする必要があり、計算
量が膨大なものとなり、一回の興奮伝播過程シミュレー
ションに30分程度かかるものがある。With this method, the anisotropy of the excitation conduction velocity and the conductivity can be expressed in a natural form, but it is difficult to process when the excitation wave front collides, or a part of the triangle is the inner and outer walls of the heart. Since there is a problem in processing when reaching, the triangle must be made fine in order to perform accurate simulation, the amount of calculation becomes enormous, and one excitement propagation process simulation takes about 30 minutes in some cases. .
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従
来、心臓の興奮伝播のシミュレーションとして提案され
たユニット分割モデルでは、興奮伝導速度や導電率の非
等方性の表現が容易でないという問題があった。As described above, in the unit division model conventionally proposed as a simulation of excitation propagation of the heart, there is a problem that it is not easy to express anisotropy of excitation conduction velocity or conductivity. there were.
【0010】また、四面体分割モデルでは、興奮伝導速
度や導電率の非等方性を自然な形で表現できるが、計算
量が膨大なものとなり一回の興奮伝播のシミュレーショ
ンに時間が長くかかり過ぎるという問題があった。Further, in the tetrahedral segmentation model, the anisotropy of the excitation conduction velocity and the conductivity can be expressed in a natural form, but the amount of calculation becomes enormous and it takes a long time to simulate one excitation propagation. There was a problem of passing.
【0011】さらに、従来興奮伝播過程シミュレーショ
ンを逆問題解法の安定性向上に利用する利点は指摘され
ていたが、具体的方法については示されていない。これ
は興奮伝播過程のシミュレーションを利用する逆問題解
法には、潜在的に膨大な計算時間がかかり、実用的な方
法が見出だされていないという問題があった。Further, although it has been pointed out that the conventional method of utilizing the excitement propagation process simulation for improving the stability of the inverse problem solving method has been pointed out, no specific method has been shown. This is because the inverse problem solving method using the simulation of the excitement propagation process has a problem that a potentially enormous calculation time is required and a practical method has not been found.
【0012】そこでこの発明は、心臓、脳や神経系等の
組織の興奮伝播のシミュレーションにおいて興奮伝導速
度や導電率の非等方性を表現が容易であり、しかも短時
間でシミュレーションを行うことができる組織の興奮伝
播過程のシミュレーション方法及びこの方法を使用した
組織内電磁気現象診断装置を提供することを目的とす
る。Therefore, according to the present invention, it is possible to easily express the anisotropy of the excitation conduction velocity and the conductivity in the simulation of the excitation propagation of the tissues such as the heart, the brain and the nervous system, and the simulation can be performed in a short time. An object of the present invention is to provide a method of simulating the excitement propagation process of a tissue and a device for diagnosing an electromagnetic phenomenon in a tissue using this method.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明は、組織を複数
の節点及びこれらの各節点から近傍の節点へ辺を接続し
て構成されたネットワークによりモデル化し、興奮はネ
ットワークを介して伝播すると仮定して、ネットワーク
の各辺に対して興奮伝播所要時間を設定し、ダイクスト
ラ法により各節点における興奮到達時刻を算出して、組
織の興奮伝播過程をシミュレートするものである。The present invention models an organization by a network composed of a plurality of nodes and an edge connecting each of these nodes to a neighboring node, and it is assumed that excitement propagates through the network. Then, the excitement propagation time is set for each side of the network, the excitement arrival time at each node is calculated by the Dijkstra method, and the excitement propagation process of the tissue is simulated.
【0014】また、別の発明は、組織を複数の節点及び
各節点から近傍の節点へ接続されたネットワークにより
モデル化し、興奮はネットワークを介して伝播すると仮
定して、ネットワークの各辺に対して興奮伝播所要時間
を設定し、ダイクストラ法により各節点における興奮到
達時刻を算出して、組織の興奮伝播過程をシミュレート
するシミュレーション手段と、シミュレーションにおけ
る組織の形状、興奮伝導特性又は電気的性質等に関する
各種パラメータを設定するパラメータ設定手段と、シミ
ュレーション手段によりシミュレートした結果に基いて
組織の電位図又は磁場図の少なくとも一方を作成する電
磁場図作成手段と、この電磁場図作成手段により作成さ
れた電位図又は磁場図の少なくとも一方と実際に測定さ
れた電位図又は磁場図とを比較して、最適化手法を使用
してパラメータ設定手段により設定された各種パラメー
タを最適化する最適化手段とを設けたものである。In another invention, an organization is modeled by a plurality of nodes and a network connected from each node to a neighboring node, and it is assumed that excitement propagates through the network, and for each side of the network. Regarding the simulation means for simulating the excitement propagation process of the tissue by setting the excitement propagation time, calculating the excitement arrival time at each node by the Dijkstra method, and the shape of the tissue, the excitatory conduction characteristic or the electrical property in the simulation Parameter setting means for setting various parameters, electromagnetic field map creating means for creating at least one of a tissue electrogram or a magnetic field map based on the result simulated by the simulation means, and an electrogram created by this electromagnetic field diagram creating means. Or at least one of the magnetic field diagram and the actually measured electrogram or magnetic field. By comparing the figures, it uses an optimization technique that provided and optimization means for optimizing the various parameters set by the parameter setting means.
【0015】[0015]
【作用】このような構成の発明においては、興奮波面は
ネットワークの節点の同一到達時刻として、ダイクスト
ラ法により短時間で計算することができる。また、ネッ
トワークの形状及びネットワークの各辺の興奮伝播所要
時間の設定により、興奮伝導速度や導電率の非等方性が
自然な形で表現される。In the invention having such a structure, the excitation wavefront can be calculated in a short time by the Dijkstra method, assuming that the nodes of the network arrive at the same time. In addition, by setting the shape of the network and the time required for the propagation of excitation on each side of the network, the anisotropic property of the excitation conduction velocity and the conductivity is expressed in a natural form.
【0016】また、別の発明においては、ミュレーショ
ンにおける組織の形状又は電気的性質に関する各種パラ
メータがパラメータ設定手段により設定され、シミュレ
ーション手段により、組織の興奮伝播過程がシミュレー
トされる。According to another aspect of the invention, various parameters relating to the shape or electrical properties of the tissue in the simulation are set by the parameter setting means, and the excitement propagation process of the tissue is simulated by the simulation means.
【0017】このシミュレートした結果に基いて、電磁
場図作成手段により電位図又は磁場図の少なくとも一方
が作成される。例えば組織として心臓の例をあげれば、
心電図又は心磁図の少なくとも一方が作成される。Based on the result of this simulation, at least one of the electrogram and the magnetic field diagram is created by the electromagnetic field map creating means. For example, taking the example of the heart as the tissue,
At least one of an electrocardiogram and a magnetocardiogram is created.
【0018】最適化手段は、その作成された電位図又は
磁場図の少なく一方と実際に測定された電位図又は磁場
図とを比較して、最適化手法を使用して各種パラメータ
を最適化する。The optimizing means compares at least one of the generated electrogram or magnetic field diagram with the actually measured electrogram or magnetic field diagram, and optimizes various parameters by using the optimization method. .
【0019】[0019]
【実施例】この発明の第1実施例を図1乃至図6を参照
して説明する。なお、この第1実施例においては、組織
としての心臓の興奮伝播過程をシミュレートする組織内
電磁気現象診断装置にこの発明を適用したもので、その
心臓モデルは、四面体分割モデルの心臓モデルを基礎と
して構築する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in the first embodiment, the present invention is applied to an intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus that simulates an excitation propagation process of the heart as a tissue, and the heart model is a tetrahedral segmentation model. Build as a foundation.
【0020】図1( a )及び図1( b )は、四面体分割
モデルの心臓モデルの右心室及び左心室を示す図であ
り、図2は、その心臓モデルの心室全体を示す図であ
る。この心臓モデルは、501個の四面体で心室が構成
され、各四面体の各頂点にはそれぞれ興奮伝導速度テン
ソル、導電率テンソル、活動電位振幅等が設定されてい
る。1 (a) and 1 (b) are diagrams showing the right ventricle and the left ventricle of the heart model of the tetrahedral segmentation model, and FIG. 2 is a diagram showing the entire ventricle of the heart model. . In this heart model, a ventricle is composed of 501 tetrahedra, and an excitation conduction velocity tensor, a conductivity tensor, an action potential amplitude, etc. are set at each vertex of each tetrahedron.
【0021】興奮伝導速度テンソルは、心筋線維に沿う
方向に興奮は速く伝導し、直交する方向には遅く伝導す
るという興奮伝導の非等方性を表現するためのもので、
興奮伝導速度テンソルSの均質な心筋の一点から興奮が
開始した時、その点からベクトルtの方向への興奮伝導
速度vは、次に示す式( 1 )により与えられる楕円体状
になる。The excitatory conduction velocity tensor is for expressing the anisotropy of excitatory conduction in which excitatory conduction is fast in the direction along the myocardial fiber and slow in the orthogonal direction.
When excitation starts from one point of the homogeneous myocardium of the excitation conduction velocity tensor S, the excitation conduction velocity v in the direction of the vector t from that point has an ellipsoidal shape given by the following equation (1).
【0022】[0022]
【数1】 [Equation 1]
【0023】なお、ベクトルtの右上付きTはベクトル
tの転置行列である。導電率テンソルは導電率の非等方
性を表現するため等に良く使用され、導電率テンソルは
2階の対称テンソルであり、3×3の対称行列として表
現される。The T with the upper right of the vector t is the transposed matrix of the vector t. The conductivity tensor is often used to represent the anisotropy of conductivity, and the conductivity tensor is a second-order symmetric tensor, which is expressed as a 3 × 3 symmetric matrix.
【0024】この実施例の心臓モデルでは、心臓の心筋
中に仮想的なネットワークを想定し、興奮はそのネット
ワークの節点を接続する辺上のみを伝播すると近似す
る。従って、上述した四面体モデルの心臓モデルで、四
面体の頂点をネットワークの節点とし四面体の辺をネッ
トワークの辺として考えることもできる。しかし、この
場合には、ネットワークの張り方が粗いため、精度を高
く興奮伝播過程のシミュレーションを行うことができな
い。In the heart model of this embodiment, a virtual network is assumed in the myocardium of the heart, and it is approximated that excitement propagates only on the side connecting the nodes of the network. Therefore, in the above-described heart model of the tetrahedral model, the vertices of the tetrahedron can be considered as the nodes of the network and the sides of the tetrahedron can be considered as the edges of the network. However, in this case, since the network tension is rough, it is not possible to perform the excitement propagation process simulation with high accuracy.
【0025】そこで、図3に示すようにネットワークを
さらに細分化する。なお、図3は簡単のためネットワー
クを2次元的に表現したもので、太線が元の四面体1個
を示すものである。細分化は、四面体の各辺をN等分に
分割する新たな節点を設け、元の四面体の各頂点を新た
な各節点とをそれぞれ新たな辺で接続して行われる。Therefore, the network is further subdivided as shown in FIG. Note that FIG. 3 is a two-dimensional representation of the network for simplification, and a thick line shows one original tetrahedron. The subdivision is performed by providing a new node that divides each side of the tetrahedron into N equal parts and connecting each vertex of the original tetrahedron to each new node by the new side.
【0026】この実施例のネットワークは、各辺の節点
間を興奮が伝播するのに要する時間、すなわち興奮伝播
所要時間rを全ての辺について計算して完成される。辺
の両節点間の興奮伝播所要時間rは、例えば興奮伝導速
度をパラメータとして考慮すれば、次に示す式( 2 )に
より算出される。The network of this embodiment is completed by calculating the time required for excitement to propagate between nodes on each side, that is, the excitement propagation required time r for all sides. The excitement propagation required time r between both nodes of the side is calculated by the following equation (2), for example, when the excitement conduction velocity is taken into consideration as a parameter.
【0027】[0027]
【数2】 [Equation 2]
【0028】ここで、X1 ,X2 は両節点の位置ベクト
ルであり、Sは前述した興奮伝導速度テンソル、sは積
分変数であり、節点と節点とを接続する辺を経路とした
積分である。なお、プルキンエ線維に相等する部位のネ
ットワークの辺の興奮伝導速度は、生理学的な知見に基
いてここでは250cm/sに設定する。Here, X1 and X2 are position vectors of both nodes, S is the excitation conduction velocity tensor described above, and s is an integration variable, which is an integration with a path connecting the nodes connecting the nodes. The excitement conduction velocity at the side of the network at the site equivalent to Purkinje fibers is set to 250 cm / s here based on physiological knowledge.
【0029】図4は、この発明を適用した組織内電磁気
現象診断装置の要部回路構成を示すブロック図である。
1は、制御部本体を構成するCPU(central processin
g unit )である。このCPU1が行う処理のプログラム
データが記憶されたROM(read only memory)2、前記
CPU1が処理を行う時に使用する各種メモリのエリア
が形成されたRAM(random access memory)3、通信回
線や外部装置( 例えばプリンタ )等と接続されるI/O
ポート4は、それぞれシステムバス5を介して前記CP
U1と接続されている。FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a main part of a device for diagnosing an electromagnetic phenomenon in a tissue to which the present invention is applied.
1 is a CPU (central process
g unit). A ROM (read only memory) 2 in which program data of processing performed by the CPU 1 is stored, a RAM (random access memory) 3 in which areas of various memories used when the CPU 1 performs processing are formed, a communication line and an external device. I / O connected to (for example, printer)
The port 4 is connected to the CP via the system bus 5, respectively.
It is connected to U1.
【0030】また前記CPU1は前記システムバス5を
介して、例えばフロッピーディスク装置やハードディス
ク装置等の記憶装置6とのデータの伝送制御を行う記憶
装置インターフェイス7、キーボード8とのデータの伝
送制御を行うキーボードインターフェイス9、心電図や
心磁図等や各種データを表示する表示器10を制御する
表示コントローラ11と接続されている。Further, the CPU 1 controls the transmission of data to and from the storage device interface 7 for controlling the transmission of data to the storage device 6 such as a floppy disk device or a hard disk device and the keyboard 8 via the system bus 5. It is connected to a keyboard interface 9 and a display controller 11 which controls a display device 10 for displaying various data such as an electrocardiogram and a magnetocardiogram.
【0031】このような構成の第1実施例においては、
興奮伝播過程のシミュレーションは図5に示す興奮伝播
過程シミュレーション処理の流れのように行う。まず、
ステップ1( ST1 )の処理として、上述したように、
心臓の位置、向き、大きさ、形状等のパラメータによ
り、四面体分割モデルから細分化されたネットワークを
形成するネットワーク形成処理を行う。ステップ2( S
T2 )の処理として、この形成されたネットワークの各
辺について、例えば前述した式( 2 )により各節点間の
興奮伝播所要時間を算出して設定する。In the first embodiment having such a structure,
The excitement propagation process simulation is performed as in the flow of the excitement propagation process simulation process shown in FIG. First,
As the processing of step 1 (ST1), as described above,
Network formation processing is performed to form a network subdivided from the tetrahedral division model according to parameters such as the position, orientation, size, and shape of the heart. Step 2 (S
As a process of T2), for each side of the formed network, the excitation propagation required time between each node is calculated and set by the above-mentioned formula (2), for example.
【0032】ステップ3( ST3 )の処理として、左心
室の最も早期に興奮する部位( 興奮の出発点と見られる
部位 )に相当する節点を数箇所選択し、その興奮開始時
刻を生理学的知見に基いて設定する。右心室に対しても
同様の節点を数箇所選択し、その興奮開始時刻を設定す
る。なお、これらの各節点の興奮開始時刻は、例えば0
msから15msまでの時刻となる。As the processing of step 3 (ST3), several nodes corresponding to the earliest excitable site of the left ventricle (site that is considered to be the starting point of excitement) are selected, and the excitement start time is used as a physiological finding. Set based on For the right ventricle, select several similar nodes and set the excitation start time. The excitement start time of each of these nodes is 0, for example.
The time is from ms to 15 ms.
【0033】ステップ4( ST4 )の処理として、ネッ
トワークにおいて興奮が伝播する他の全ての節点の興奮
到達時刻を、ダイクストラ法を使用して算出する。ダイ
クストラ法とは、グラフ理論で知られている最短経路問
題を解くアルゴリズムで、隣接する節点間の距離を指定
したネットワークにおいて、ネットワークの任意の2点
間の最短距離を求めるものである。このステップ4で
は、その2点間の距離を興奮伝播所要時間に置換えるこ
とにより、ダイクストラ法を興奮伝播ネットワークの各
節点の興奮到達時刻を決定するのに使用している。As the processing of step 4 (ST4), the excitement arrival times of all other nodes where excitement propagates in the network are calculated using the Dijkstra method. The Dijkstra method is an algorithm for solving the shortest path problem known in graph theory, and is a method for finding the shortest distance between arbitrary two points in a network in which the distance between adjacent nodes is designated. In step 4, the Dijkstra method is used to determine the excitement arrival time of each node of the excitement propagation network by replacing the distance between the two points with the excitement propagation required time.
【0034】ダイクストラ法を使用した興奮到達時刻の
算出は、以下に説明するようにして行う。なおここで
は、簡単のために図6に示す2次元的ネットワークの例
で説明する。N個( 図6では7個 )の節点をni (i=1,
…,N) とし、この各節点を接続するM本( 図6では13
本 )の辺について、各辺の両端の節点をne ,nf とし
てその興奮伝播所要時間をrefとする。Calculation of the excitement arrival time using the Dijkstra method is performed as described below. Here, for simplicity, an example of the two-dimensional network shown in FIG. 6 will be described. N (7 in FIG. 6) nodes are connected to ni (i = 1,
, N), and M nodes connecting these nodes (13 in FIG. 6)
For the sides of this book, let the nodes at both ends of each side be ne and nf, and the excitement propagation time thereof be ref.
【0035】初期興奮節点に選択した節点は、予め与え
られた初期興奮時刻が興奮開始時刻であると仮に設定し
ておき、それ以外の節点の興奮開始時刻は非常に大きな
値を仮に設定しておく。The nodes selected as the initial excitement nodes are provisionally set such that the given initial excitement time is the excitement start time, and the excitement start times of the other nodes are provisionally set to very large values. deep.
【0036】これを初期状態としてダイクストラ法のア
ルゴリズムを実行する。最初に全ての節点の中で仮の興
奮開始時刻が一番早い節点na を選択する。次に節点n
a に隣接し、この節点na より興奮開始時刻が遅い全て
の節点の興奮開始時刻を計算する。具体的にはもし、隣
接する節点nx の当初の興奮開始時刻より、その節点n
a の興奮開始時刻にその節点na からその節点nx への
興奮伝播所要時間raxを加えた興奮到達時刻が早い( 前
の )ときには、計算した新たな興奮到達時刻でその節点
nx の興奮開始時刻を置換える修正を行う。With this as an initial state, the Dijkstra algorithm is executed. First, of all the nodes, the node na having the earliest start time of excitement is selected. Then node n
The excitement start times of all nodes adjacent to a and having an excitement start time later than this node na are calculated. Specifically, if the adjacent excursion start time of the adjacent node nx is
If the excitement arrival time of the excitement start time of a plus the excitement propagation time rax from the node na to the node nx is early (previous), the excitement start time of the node nx is calculated by the new excitement arrival time calculated. Make replacement modifications.
【0037】次に、節点na より興奮開始時刻が遅い全
ての節点の中で、最も興奮開始時刻が早い節点を選択す
る。この節点をここではnb とする。そして同様にこの
節点nb に隣接し、この節点nb より興奮開始時刻が遅
い全ての節点についてその興奮開始時刻を上述した方法
により修正する。このような処理をnx が遅い節点が見
つからなくなるまで繰り返せば、全ての節点の興奮開始
時刻が決定できる。Next, of all the nodes having the excitation start time later than the node na, the node having the earliest excitation start time is selected. This node is nb here. Similarly, the excitement start times of all the nodes adjacent to this node nb and having the excitement start time later than this node nb are corrected by the method described above. By repeating such processing until no nodes having a slow nx are found, the excitement start times of all the nodes can be determined.
【0038】なお、ダイクストラ法としては、ここで説
明した方法を基本として様々なバリエーションが考えら
れ、これらの様々なバリエーションは全て本発明に適用
できるものである。例えば、グラフのデータ構造として
ヒープを使用するものや、2次元配列を使用するものが
あるが、計算量とメモリの記憶容量の大きさの兼ね合い
でバランスの取れたものを選択するのが良い。前述した
ステップ4の処理で他の全ての節点の興奮到達時刻を算
出すると、この興奮伝播過程シミュレーション処理を終
了するようになっている。As the Dijkstra method, various variations can be considered on the basis of the method described here, and all these various variations can be applied to the present invention. For example, there are a graph data structure that uses a heap and a graph data structure that uses a two-dimensional array, but it is preferable to select a data structure that is well-balanced in terms of the amount of calculation and the memory storage capacity. When the excitement arrival times of all other nodes are calculated in the process of step 4 described above, this excitement propagation process simulation process is ended.
【0039】なお、心起電力分布は四面体毎に計算を行
う。上述した興奮伝搬シミュレーション処理により得ら
れた四面体の各頂点の興奮開始時刻が現在着目する時刻
tを跨いでいれば、その四面体に起電力が存在すると判
断する。その起電力の大きさは、興奮伝導波面と、その
四面体の断面の面積と、活動電位振幅と、導電率テンソ
ルとにより計算することができる。全ての四面体に対し
て同様の処理を行うことにより心臓内起電力分布を計算
することができる。上述した心臓内起電力分布の計算
は、従来の四面体分割心臓モデルと同様の方法である。The electromotive force distribution is calculated for each tetrahedron. If the excitement start time of each vertex of the tetrahedron obtained by the above-described excitement propagation simulation process is beyond the time t currently focused on, it is determined that an electromotive force exists in the tetrahedron. The magnitude of the electromotive force can be calculated from the excitation conduction wavefront, the cross-sectional area of the tetrahedron, the action potential amplitude, and the conductivity tensor. The same electromotive force distribution can be calculated for all the tetrahedra. The above-described calculation of the electromotive force distribution in the heart is the same method as in the conventional tetrahedral divided heart model.
【0040】心電図は、各四面体の起電力をx,y,z
成分毎に総和することにより導出することができ、心磁
図は、各四面体の起電力が体外に作る磁場を総和するこ
とにより導出することができる。The electrocardiogram shows the electromotive force of each tetrahedron as x, y, z.
The magnetocardiogram can be derived by summing each component, and the magnetocardiogram can be derived by summing the magnetic fields generated by the electromotive force of each tetrahedron outside the body.
【0041】このように第1実施例によれば、心筋の興
奮伝播経路を四面体分割モデルに基いてネットワークで
近似した心臓モデルにより、ダイクストラ法を使用して
興奮伝播過程を計算してシミュレートしているいるの
で、ユニット分割モデル( セル分割モデル )のように不
自然な興奮波面となることがなく、興奮伝播の非等方性
を自然な形で表現することができ、四面体分割モデルと
同等の精度で興奮伝播過程シミュレーションを行うこと
ができる。しかも、四面体分割モデルに比べて、そのシ
ミュレーション( 計算 )にかかる時間を大幅に短縮する
ことができる。As described above, according to the first embodiment, the excitement propagation process is calculated and simulated using the Dijkstra method by the heart model which approximates the excitement propagation path of the myocardium by the network based on the tetrahedral division model. Therefore, the anisotropy of excitement propagation can be expressed in a natural form without causing an unnatural excitation wavefront unlike the unit division model (cell division model). The excitement propagation process simulation can be performed with the same accuracy as. Moreover, compared with the tetrahedral division model, the time required for the simulation (calculation) can be significantly shortened.
【0042】この発明の第2実施例を図7及び図9を参
照して説明する。なお、この第2実施例では、前述した
第1実施例における興奮伝播過程のシミュレーションを
使用して、体表面上の電位分布( 磁場分布 )から心臓内
の電気現象を推定するための組織内電磁現象診断装置に
この発明を適用したものである。この第2実施例の組織
内電磁現象診断装置は、前述した第1実施例の組織内電
磁現象診断装置の要部回路構成( 図4参照 )と基本的に
は同一なので、ここでは、その説明を省略する。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 9. In the second embodiment, the electromagnetic waves in the tissue for estimating the electrical phenomenon in the heart from the potential distribution (magnetic field distribution) on the body surface using the simulation of the excitation propagation process in the first embodiment described above. The present invention is applied to a phenomenon diagnostic device. The electromagnetic tissue diagnosing device of the second embodiment is basically the same as the circuit configuration of the main part (see FIG. 4) of the electromagnetic diagnosing device for tissue of the first embodiment described above. Is omitted.
【0043】図7は、この組織内電磁現象診断装置の要
部機能構成を示すブロック図である。 心臓モデル設定
部21は、心臓の位置・向き・形状設定部21-1、刺激
伝導系分布設定部21-2、興奮伝導速度分布設定部21
-3、導電率分布設定部21-4、活動電位振幅分布設定部
21-5等から構成されている。これらの各設定部にはそ
れぞれのパラメータが設定されるようになっている。FIG. 7 is a block diagram showing the functional arrangement of the essential parts of this in-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus. The heart model setting unit 21 includes a heart position / direction / shape setting unit 21-1, a stimulation conduction system distribution setting unit 21-2, and an excitation conduction velocity distribution setting unit 21.
-3, a conductivity distribution setting unit 21-4, an action potential amplitude distribution setting unit 21-5 and the like. Each parameter is set in each of these setting sections.
【0044】興奮伝播過程シミュレーション部22は、
前記心臓モデル設定部21により設定された各種パラメ
ータに基いて、前述した第1実施例で説明した興奮伝播
過程シミュレーションを実行する。すなわち、前記心臓
モデル設定部21により設定された各種パラメータに基
いて心臓モデルを節点と辺とからなるネットワークとし
て構成し、各辺の興奮到達時間を設定して、全ての節点
の興奮開始時刻をダイクストラ法を使用して算出する。The excitement propagation process simulation unit 22
The excitement propagation process simulation described in the first embodiment is executed based on various parameters set by the heart model setting unit 21. That is, based on the various parameters set by the heart model setting unit 21, the heart model is configured as a network consisting of nodes and sides, the excitement arrival time of each side is set, and the excitement start times of all nodes are set. Calculated using the Dijkstra method.
【0045】電位・磁場計算部23は、前記興奮伝播過
程シミュレーション部22により算出された全ての節点
の興奮開始時刻に基いて、四面体毎に現在着目する時刻
tについて心臓内起電力分布を計算する。さらに各四面
体の起電力をx,y,z成分毎に総和して電位を計算
し、各四面体の起電力が体外に作る磁場を総和して磁場
を計算する。The potential / magnetic field calculation unit 23 calculates the intracardiac electromotive force distribution for each tetrahedron at the current time t based on the excitation start times of all nodes calculated by the excitation propagation process simulation unit 22. To do. Further, the electromotive force of each tetrahedron is summed up for each of the x, y, and z components to calculate the potential, and the magnetic field generated outside the body by the electromotive force of each tetrahedron is summed to calculate the magnetic field.
【0046】心電図・心磁図作成・表示部24は、前記
電位・磁場計算部23により算出された電位及び磁場に
基いて心電図及び心磁図を作成し、この作成した心電図
及び心磁図を操作者の表示指令操作があると表示する。The electrocardiogram / magnetocardiogram preparation / display unit 24 prepares an electrocardiogram and a magnetocardiogram based on the electric potential and the magnetic field calculated by the electric potential / magnetic field calculation unit 23, and prepares the electrocardiogram and the magnetocardiogram by the operator. Displayed when there is a display command operation.
【0047】最適化処理部25は、前記心電図・心磁図
作成・表示部24で作成された心電図及び心磁図と実際
に測定された心電図及び心磁図と比較してその差を算出
し、その差が小さくなるように前記心臓モデル設定部2
1に対して各種パラメータの設定値の修正制御を行う。The optimization processing section 25 compares the electrocardiogram and magnetocardiogram created by the electrocardiogram / magnetocardiogram creation / display section 24 with the actually measured electrocardiogram and magnetocardiogram, and calculates the difference between them. The heart model setting unit 2 so that
The correction control of the set values of various parameters is performed for 1.
【0048】このような構成の第2実施例では、CPU
1は、図8に示す心臓形状最適化処理を実行する。ま
ず、ステップ11( ST11 )の処理として、心臓の位
置・向き・形状のパラメータ以外の各パラメータ、刺激
伝導系分布、興奮伝導速度分布、導電率分布、活動電位
振幅分布のパラメータに標準的な正常例の固定値を設定
する。In the second embodiment having such a configuration, the CPU
1 executes the heart shape optimization process shown in FIG. First, as the processing of step 11 (ST11), standard normal parameters for parameters other than position, orientation, and shape of the heart, stimulation conduction system distribution, excitation conduction velocity distribution, conductivity distribution, action potential amplitude distribution Set the fixed value in the example.
【0049】ステップ12( ST12 )の処理として、
心臓の位置・向き・形状のパラメータを変数として適当
な初期値を設定する。この心臓の位置のパラメータは、
座標x,y,zの数値として設定され、心臓の向きのパ
ラメータは、体軸に対する心臓の長軸の関係をオイラー
角θ,φ,ψの数値として設定される。心臓の形状のパ
ラメータは、図9( a )及び図9( b )に示すような幾
何学的形状として必要寸法D、L、s、t、u、R、C
の数値として設定される。なお、この第2実施例では心
臓の形状等のパラメータとして13個のパラメータ群に
よるセットの一例で説明するが、心臓の形状等のパラメ
ータとして他のセットのパラメータ群を使用しても良い
ものである。ステップ13( ST13 )の処理として、
前述した興奮伝播過程シミュレーション処理( 図5参照
)を行う。As the processing of step 12 (ST12),
An appropriate initial value is set using the parameters of the position, orientation, and shape of the heart as variables. This heart position parameter is
The parameters of the orientation of the heart are set as the values of the coordinates x, y, z, and the relationship of the long axis of the heart to the body axis is set as the values of Euler angles θ, φ, ψ. The parameters of the shape of the heart are the required dimensions D, L, s, t, u, R, C as the geometrical shape as shown in FIG. 9 (a) and FIG. 9 (b).
Is set as the numerical value of. In the second embodiment, an example of a set of 13 parameter groups as the parameters of the shape of the heart will be described, but a parameter group of another set may be used as the parameters of the shape of the heart. is there. As the processing of step 13 (ST13),
Excitation propagation process simulation process described above (see Fig. 5)
)I do.
【0050】この興奮伝播過程シミュレーション処理を
終了すると、ステップ14( ST14 )の処理として、
そのシミュレーション処理の結果( 全ての節点の興奮開
始時刻 )から心臓内起電力分布を算出し、この心臓内起
電力分布から電位分布及び磁場分布を計算する。When this excitement propagation process simulation process is completed, as the process of step 14 (ST14),
An intracardiac electromotive force distribution is calculated from the result of the simulation processing (excitation start times of all nodes), and a potential distribution and a magnetic field distribution are calculated from the intracardiac electromotive force distribution.
【0051】ステップ15( ST15 )の処理として、
計算して得た電位分布及び磁場分布から心電図及び磁場
図を作成する。ステップ16( ST16 )の処理とし
て、この作成した心電図及び心磁図と実際に測定された
心電図及び心磁図とを比較して、その差( 又は差を示す
指数 )を算出する。As the processing of step 15 (ST15),
An electrocardiogram and a magnetic field map are created from the calculated potential distribution and magnetic field distribution. As the processing of step 16 (ST16), the created electrocardiogram and magnetocardiogram are compared with the actually measured electrocardiogram and magnetocardiogram, and the difference (or index indicating the difference) is calculated.
【0052】ステップ17( ST17 )の処理として、
その算出された差に基いて心臓の位置・向き・形状のパ
ラメータの設定が最適か否かを判定する。ここで、心臓
の位置・向き・形状のパラメータの設定は最適ではない
と判定すると、ステップ18( ST18 )の処理とし
て、その差が小さくなるように、心臓の位置・向き・形
状のパラメータを修正し再設定して、再び前述したステ
ップ13の処理に戻るようになっている。また、心臓の
位置・向き・形状のパラメータの設定が最適と判定する
と、この心臓形状最適化処理を終了するようになってい
る。As the processing of step 17 (ST17),
Based on the calculated difference, it is determined whether or not the setting of the parameters of the position, orientation and shape of the heart is optimal. If it is determined that the setting of the parameters of the position, orientation, and shape of the heart is not optimal, the parameters of the position, orientation, and shape of the heart are corrected so that the difference becomes small in the process of step 18 (ST18). Then, the settings are reset, and the process returns to the above-described step 13 again. Further, when it is determined that the setting of the parameters of the position / direction / shape of the heart is optimum, the heart shape optimization process is ended.
【0053】なお、心臓の位置・向き・形状のパラメー
タを修正し再設定して、最適な心臓の位置・向き・形状
のパラメータを推定する問題は、一般的に知られている
非線形最適化法で解くことができ、非線形最適化法の効
率的なアルゴリズムとしては、現在ニュートン法、共役
勾配法、最急降下法、シンプレックス法、シミュレーテ
ッドアニーリング法等が提案されている。The problem of estimating the optimal parameters of the position, orientation and shape of the heart by correcting and resetting the parameters of the position, orientation and shape of the heart is a generally known nonlinear optimization method. Newton's method, conjugate gradient method, steepest descent method, simplex method, simulated annealing method, etc. are currently proposed as efficient algorithms that can be solved by.
【0054】このように第2実施例によれば、第1実施
例と同様な効果を得ることができ、さらに、従来心臓形
状の個人差による推定の不安定さがあるため、逆問題解
法として実用的な方法が見出だされていなかったが、心
臓の位置・向き・形状を推定対象とすることにより、心
臓の位置・向き・形状の各パラメータの最適値を得るこ
とができ、逆問題解法を実現することができる。As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and further, since there is the instability of the estimation due to the individual difference in the conventional heart shape, it can be used as an inverse problem solving method. Although a practical method has not been found, it is possible to obtain optimum values for each parameter of the heart position, orientation, and shape by estimating the heart position, orientation, and shape, and the inverse problem A solution can be realized.
【0055】この発明の第3実施例を図10を参照して
説明する。なお、前述した第2実施例が心臓の位置・向
き・形状を推定したのに対して、この第3実施例は、刺
激伝導系分布のパラメータを推定する点が異なる点であ
る。従って、この第3実施例の組織内電磁気現象診断装
置の要部回路構成( 図4参照 )及び基本的な機能構成(
図7参照 )については、前述した実施例の組織内電磁現
象診断装置と基本的に同一なので、ここではその説明を
省略する。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment described above estimates the position, orientation, and shape of the heart, whereas the third embodiment differs in that the parameters of the stimulation conduction system distribution are estimated. Therefore, the circuit configuration of the main part (see FIG. 4) and the basic functional configuration of the apparatus for diagnosing the electromagnetic phenomenon in tissue according to the third embodiment (see FIG. 4)
(See FIG. 7) is basically the same as the intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus of the above-described embodiment, and therefore its description is omitted here.
【0056】CPU1は、図10に示す刺激伝導系分布
最適化処理を実行する。まず、ステップ21( ST21
)の処理として、刺激伝導系分布のパラメータ以外の各
パラメータ、心臓の位置・向き・形状、興奮伝導速度分
布、導電率分布、活動電位振幅分布のパラメータに標準
的な正常例の固定値を設定する。The CPU 1 executes the stimulation conduction system distribution optimization process shown in FIG. First, step 21 (ST21
) Processing, parameters other than the stimulation conduction system distribution parameters, heart position / direction / shape, excitation conduction velocity distribution, conductivity distribution, and action potential amplitude distribution parameters are set to standard fixed values for normal cases. To do.
【0057】ステップ22( ST22 )の処理として、
刺激伝導系分布のパラメータを変数として適当な初期値
を設定する。この刺激伝導系分布のパラメータは、プル
キンエ線維の分布と初期興奮位置、初期興奮時刻として
設定される。プルキンエ線維の分布は、モデルのネット
ワーク中の全ての辺( 又は節点 )の中で、プルキンエ線
維の位置に相当する辺( 又は節点 )を列挙した表で表現
される。初期興奮位置及び初期興奮時刻についても同様
に表で表現される。なお、後述する興奮伝播過程シミュ
レーション処理において、表に該当する辺( 又は節点間
の辺 )の興奮伝播所要時間の算出には、特別な演算処理
が施される。As the processing of step 22 (ST22),
An appropriate initial value is set using the parameters of the stimulus conduction system distribution as variables. The parameters of the stimulus conduction system distribution are set as the distribution of Purkinje fibers, the initial excitation position, and the initial excitation time. The distribution of Purkinje fibers is represented by a table that enumerates the edges (or nodes) corresponding to the positions of Purkinje fibers among all the edges (or nodes) in the model network. The initial excitement position and the initial excitement time are similarly represented by a table. In the excitement propagation process simulation process described later, a special calculation process is performed to calculate the excitement propagation required time of the side (or the side between the nodes) corresponding to the table.
【0058】ステップ23( ST23 )の処理として、
前述した興奮伝播過程シミュレーション処理( 図5参照
)を行う。この興奮伝播過程シミュレーション処理を終
了すると、ステップ24( ST24 )の処理として、そ
のシミュレーション処理の結果( 全ての節点の興奮開始
時刻 )から心臓内起電力分布を算出し、この心臓内起電
力分布から電位分布及び磁場分布を計算する。As the processing of step 23 (ST23),
Excitation propagation process simulation process described above (see Fig. 5)
)I do. When this excitement propagation process simulation process is completed, as a process of step 24 (ST24), an intracardiac electromotive force distribution is calculated from the result of the simulation process (excitation start time of all nodes), and from this intracardiac electromotive force distribution, Calculate potential distribution and magnetic field distribution.
【0059】ステップ25( ST25 )の処理として、
計算して得た電位分布及び磁場分布から心電図及び磁場
図を作成する。ステップ26( ST26 )の処理とし
て、この作成した心電図及び心磁図と実際に測定された
心電図及び心磁図とを比較して、その差( 又は差を示す
指数 )を算出する。As the processing of step 25 (ST25),
An electrocardiogram and a magnetic field map are created from the calculated potential distribution and magnetic field distribution. As the process of step 26 (ST26), the created electrocardiogram and magnetocardiogram are compared with the actually measured electrocardiogram and magnetocardiogram, and the difference (or index indicating the difference) is calculated.
【0060】ステップ27( ST27 )の処理として、
その算出された差に基いて刺激伝導系分布のパラメータ
の設定が最適か否かを判定する。ここで、刺激伝導系分
布のパラメータの設定は最適ではないと判定すると、ス
テップ28( ST28 )の処理として、その差が小さく
なるように、刺激伝導系分布のパラメータを修正し再設
定して、再び前述したステップ23の処理に戻るように
なっている。また、刺激伝導系分布のパラメータの設定
が最適と判定すると、この刺激伝導系分布最適化処理を
終了するようになっている。As the processing of step 27 (ST27),
Based on the calculated difference, it is determined whether the parameter setting of the stimulus conduction system distribution is optimum. Here, if it is determined that the parameter setting of the stimulus conduction system distribution is not optimal, the parameter of the stimulus conduction system distribution is corrected and reset so that the difference becomes small as the process of step 28 (ST28). The processing is returned to the above-mentioned step 23 again. When it is determined that the parameter setting of the stimulus conduction system distribution is optimum, this stimulus conduction system distribution optimization process is ended.
【0061】なお、刺激伝導系分布のパラメータを修正
して再設定する方法としては、組合わせ最適化手法を適
用することができる。組合わせ最適化手法のアルゴリズ
ムとしては、現在シミュレーテッドアニーリング法や遺
伝的アルゴリズム等が提案されている。As a method for correcting and resetting the parameters of the stimulus conduction system distribution, a combination optimization method can be applied. As an algorithm of the combination optimization method, a simulated annealing method and a genetic algorithm are currently proposed.
【0062】このように第3実施例によれば、第1実施
例と同様な効果を得ることができ、さらに、従来刺激伝
導系分布が個人差による推定の不安定さがあるため、逆
問題解法として実用的な方法が見出だされていなかった
が、刺激伝導系分布を推定対象とすることにより、刺激
伝導系分布の各パラメータの最適値を得ることができ、
逆問題解法を実現することができる。As described above, according to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and further, since the conventional stimulus conduction system distribution is unstable in estimation due to individual difference, the inverse problem is caused. Although a practical method has not been found as a solution, the optimum value of each parameter of the stimulus conduction system distribution can be obtained by using the stimulus conduction system distribution as an estimation target,
An inverse problem solving method can be realized.
【0063】この発明の第4実施例を図11を参照して
説明する。この第4実施例は、興奮伝導速度分布を推定
対象としたものである。従って、この第4実施例の組織
内電磁気現象診断装置の要部回路構成( 図4参照 )及び
基本的な機能構成( 図7参照)については、前述した実
施例の組織内電磁現象診断装置と基本的に同一なので、
ここではその説明を省略する。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the excitation conduction velocity distribution is estimated. Therefore, regarding the circuit configuration (see FIG. 4) and the basic functional configuration (see FIG. 7) of the essential part of the tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device of the fourth embodiment, the tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device of the above-described embodiment is used. Because they are basically the same,
The description is omitted here.
【0064】CPU1は、図11に示す興奮伝導速度分
布最適化処理を実行する。まず、ステップ31( ST3
1 )の処理として、興奮伝導速度分布のパラメータ以外
の各パラメータ、心臓の位置・向き・形状、刺激伝導系
分布、導電率分布、活動電位振幅分布のパラメータに標
準的な正常例の固定値を設定する。The CPU 1 executes the excitatory conduction velocity distribution optimization process shown in FIG. First, step 31 (ST3
As the processing of 1), the fixed values of standard normal cases are set for each parameter other than the excitation conduction velocity distribution parameter, heart position / direction / shape, stimulation conduction system distribution, conductivity distribution, action potential amplitude distribution parameter. Set.
【0065】ステップ32( ST32 )の処理として、
興奮伝導速度分布のパラメータを変数として適当な初期
値を設定する。この興奮伝導速度分布のパラメータ数
は、興奮伝導速度分布を四面体モデルにおける全ての頂
点に設定した興奮伝導速度テンソルの対称6成分により
表示する場合、その頂点数×6となる。また、興奮伝導
特性を示す楕円体の3軸の向きを各頂点毎に固定し、各
軸方向の興奮伝導速度のみを推定対象とすれば、そのパ
ラメータ数は頂点数×3である。さらに楕円体を回転楕
円体と仮定すれば、長軸方向と短軸方向の興奮伝導速度
のみが推定対象であるから、そのパラメータ数は頂点数
×2となる。さらに、楕円体の長軸と短軸との比を各頂
点毎に固定すれば、そのパラメータ数は頂点数×1に縮
退することができる。As the processing of step 32 (ST32),
An appropriate initial value is set with the parameter of the excitatory conduction velocity distribution as a variable. When the excitation conduction velocity distribution is displayed by the symmetrical 6 components of the excitation conduction velocity tensor set at all the vertices in the tetrahedral model, the number of parameters of this excitation conduction velocity distribution is the number of vertices × 6. If the directions of the three axes of the ellipsoid showing the excitatory conduction characteristic are fixed for each vertex and only the excitatory conduction velocity in each axial direction is the estimation target, the number of parameters is the number of vertices × 3. Further, assuming that the ellipsoid is a spheroid, only the excitation conduction velocities in the major axis direction and the minor axis direction are targets for estimation, and therefore the number of parameters is the number of vertices × 2. Furthermore, if the ratio of the major axis to the minor axis of the ellipsoid is fixed for each vertex, the number of parameters can be reduced to the number of vertices × 1.
【0066】パラメータ数を少なくするほど興奮伝導速
度分布は安定的に推定することができるが、逆に近似精
度が劣化することになる。従って、推定の安定性と近似
精度とのバランスから適当なパラメータ数を選択するの
が良い。The smaller the number of parameters, the more stable the excitation conduction velocity distribution can be estimated, but conversely the approximation accuracy will deteriorate. Therefore, it is preferable to select an appropriate number of parameters in consideration of the balance between estimation stability and approximation accuracy.
【0067】ステップ33( ST33 )の処理として、
前述した興奮伝播過程シミュレーション処理( 図5参照
)を行う。この興奮伝播過程シミュレーション処理を終
了すると、ステップ34( ST34 )の処理として、そ
のシミュレーション処理の結果( 全ての節点の興奮開始
時刻 )から心臓内起電力分布を算出し、この心臓内起電
力分布から電位分布及び磁場分布を計算する。As the processing of step 33 (ST33),
Excitation propagation process simulation process described above (see Fig. 5)
)I do. When this excitement propagation process simulation process is completed, as a process of step 34 (ST34), an intracardiac electromotive force distribution is calculated from the result of the simulation process (excitation start time of all nodes), and from this intracardiac electromotive force distribution, Calculate potential distribution and magnetic field distribution.
【0068】ステップ35( ST35 )の処理として、
計算して得た電位分布及び磁場分布から心電図及び磁場
図を作成する。ステップ36( ST36 )の処理とし
て、この作成した心電図及び心磁図と実際に測定された
心電図及び心磁図とを比較して、その差( 又は差を示す
指数 )を算出する。As the processing of step 35 (ST35),
An electrocardiogram and a magnetic field map are created from the calculated potential distribution and magnetic field distribution. As the processing of step 36 (ST36), the created electrocardiogram and magnetocardiogram are compared with the actually measured electrocardiogram and magnetocardiogram, and the difference (or index indicating the difference) is calculated.
【0069】ステップ37( ST37 )の処理として、
その算出された差に基いて興奮伝導速度分布のパラメー
タの設定が最適か否かを判定する。ここで、興奮伝導速
度分布のパラメータの設定は最適ではないと判定する
と、ステップ38( ST38 )の処理として、その差が
小さくなるように、興奮伝導速度分布のパラメータを修
正・再設定して、再び前述したステップ33の処理に戻
るようになっている。また、興奮伝導速度分布のパラメ
ータの設定が最適と判定すると、この興奮伝導速度分布
最適化処理を終了するようになっている。As the processing of step 37 (ST37),
Based on the calculated difference, it is determined whether the parameter setting of the excitation conduction velocity distribution is optimum. If it is determined that the parameter setting of the excitatory conduction velocity distribution is not optimal, the parameter of the excitatory conduction velocity distribution is corrected / reset so as to reduce the difference as the process of step 38 (ST38). The process returns to the above-mentioned step 33 again. When it is determined that the parameter setting of the excitation conduction velocity distribution is optimum, the excitation conduction velocity distribution optimizing process is ended.
【0070】なお、興奮伝導速度分布のパラメータを修
正して再設定する方法としては、興奮伝導速度分布のパ
ラメータが複数個の連続量であり、このパラメータと測
定対象量とが非線形関係にあるので、前述した第2実施
例で説明した非線形最適法を適用することができる。As a method of correcting and resetting the parameters of the excitation conduction velocity distribution, the parameters of the excitation conduction velocity distribution are a plurality of continuous quantities, and this parameter and the measurement object quantity have a non-linear relationship. The non-linear optimization method described in the second embodiment can be applied.
【0071】このように第4実施例によれば、前述した
第1実施例と同様な効果を得ることができ、さらに、興
奮伝導速度分布を推定対象とすることにより、興奮伝導
速度分布の各パラメータの最適値を得ることができ、逆
問題解法を実現することができる。As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above, and further, by using the excitation conduction velocity distribution as an estimation target, each of the excitation conduction velocity distributions can be obtained. The optimum values of the parameters can be obtained, and the inverse problem solving method can be realized.
【0072】この発明の第5実施例を図12を参照して
説明する。この第5実施例は、活動電位振幅分布を推定
対象としたものである。従って、この第5実施例の組織
内電磁気現象診断装置の要部回路構成( 図4参照 )及び
基本的な機能構成( 図7参照)については、前述した実
施例の組織内電磁現象診断装置と基本的に同一なので、
ここではその説明を省略する。A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment is directed to estimation of action potential amplitude distribution. Therefore, regarding the circuit configuration (see FIG. 4) and the basic functional configuration (see FIG. 7) of the essential parts of the tissue electromagnetic diagnosing device of the fifth embodiment, the tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device of the above-described embodiment is used. Because they are basically the same,
The description is omitted here.
【0073】CPU1は、図12に示す活動電位振幅分
布最適化処理を実行する。まず、ステップ41( ST4
1 )の処理として、活動電位振幅分布のパラメータ以外
の各パラメータ、心臓の位置・向き・形状、刺激伝導系
分布、興奮伝導速度分布、導電率分布のパラメータに標
準的な正常例の固定値を設定する。The CPU 1 executes the action potential amplitude distribution optimizing process shown in FIG. First, step 41 (ST4
As the processing of 1), the fixed values of standard normal cases are applied to the parameters other than the action potential amplitude distribution parameters, the position / direction / shape of the heart, the stimulation conduction system distribution, the excitation conduction velocity distribution, and the conductivity distribution parameters. Set.
【0074】ステップ42( ST42 )の処理として、
前述した興奮伝播過程シミュレーション処理( 図5参照
)を行う。この興奮伝播過程シミュレーション処理を終
了すると、ステップ43( ST43 )の処理として、R
AM3に形成された格納エリアiに0を設定する。As the processing of step 42 (ST42),
Excitation propagation process simulation process described above (see Fig. 5)
)I do. When this excitement propagation process simulation process is completed, R is set as the process of step 43 (ST43).
0 is set to the storage area i formed in AM3.
【0075】次に、ステップ44( ST44 )の処理と
して、格納エリアiに設定された数値iが四面体モデル
における頂点の総個数Nに等しいか否かを判断する。こ
こで、格納エリアiに設定された数値iが総個数Nに等
しくない( iはN未満である )と判断すると、ステップ
45( ST45 )の処理として、格納エリアiに設定さ
れた数値iに対して+1の加算処理を行い、ステップ4
6( ST46)の処理として、i番目として登録された
四面体モデルにおける頂点にのみ単位の活動電位振幅を
設定する。Next, in step 44 (ST44), it is determined whether the numerical value i set in the storage area i is equal to the total number N of vertices in the tetrahedral model. If it is determined that the numerical value i set in the storage area i is not equal to the total number N (i is less than N), the numerical value i set in the storage area i is changed as the process of step 45 (ST45). Then, +1 addition processing is performed, and step 4
6 (ST46), a unit action potential amplitude is set only at the vertex of the i-th registered tetrahedral model.
【0076】ステップ47( ST47 )の処理として、
前述したステップ42におけるシミュレーション処理の
結果( 全ての節点( 頂点 )の興奮開始時刻 )に基いて、
その単位の活動電位振幅を設定した状態における心臓内
起電力分布を算出し、この心臓内起電力分布から電位分
布及び磁場分布を計算する。As the processing of step 47 (ST47),
Based on the result of the simulation process in step 42 (excitation start time of all nodes (vertices)),
An intracardiac electromotive force distribution is calculated in a state in which the action potential amplitude of that unit is set, and an electric potential distribution and a magnetic field distribution are calculated from this intracardiac electromotive force distribution.
【0077】ステップ48( ST48 )の処理として、
計算して得た電位分布及び磁場分布から心電図及び磁場
図を作成する。ステップ49( ST49 )の処理とし
て、この作成した心電図及び心磁図からM個の電位( 各
電極の電位 )又は磁場( 各検出コイルの値 )を縦に並べ
たベクトルbiを作成し、これを電位・磁場の演算子B
=( b1,b2,…,bN )に設定する。従って、演算
子BはM×N行列である。このbiの設定が終了する
と、再び前述したステップ44の処理に戻るようになっ
ている。As the processing of step 48 (ST48),
An electrocardiogram and a magnetic field map are created from the calculated potential distribution and magnetic field distribution. As the processing of step 49 (ST49), a vector bi in which M potentials (potentials of each electrode) or magnetic fields (values of each detection coil) are vertically arranged from the created electrocardiogram and magnetocardiogram is created, and this is created as a potential bi.・ Magnetic field operator B
= (B1, b2, ..., bN). Therefore, the operator B is an M × N matrix. When the setting of this bi is completed, the process returns to the above-described step 44.
【0078】前述したステップ44の処理で、格納エリ
アiに設定された数値iが頂点の総個数Nに等しいと判
断すると、ステップ50( ST50 )の処理として、完
成した演算子B=( b1,b2,…,bN )から、活動
電位振幅分布から電位・磁場分布を導く方程式を作成す
る。N個の活動電位振幅の変数を縦に並べたベクトルf
と、このベクトルfから導かれるM個の電位又は磁場を
縦に並べたベクトルbにより、上記方程式は次に示す式
( 3 )として作成される。すなわち、ベクトルfは活動
電位振幅分布を示し、ベクトルbは測定される体表面の
電位分布又は磁場分布を示す。When it is judged in the above-mentioned step 44 that the numerical value i set in the storage area i is equal to the total number N of vertices, the completed operator B = (b1, From b2, ..., bN), an equation for deriving the potential / magnetic field distribution from the action potential amplitude distribution is created. A vector f in which N action potential amplitude variables are vertically arranged.
And a vector b in which M electric potentials or magnetic fields derived from this vector f are vertically arranged, the above equation is given by
It is created as (3). That is, the vector f shows the action potential amplitude distribution, and the vector b shows the measured body surface potential distribution or magnetic field distribution.
【0079】[0079]
【数3】 (Equation 3)
【0080】ステップ51( ST51 )の処理として、
その作成された方程式について線形最適化法で知られて
いる演算処理により推定行列G( f=Gbとなる行列G
)を計算する。この推定行列Gの計算方法としては、そ
の4つの例を式( 4 )乃至式( 7 )により示す。As the processing of step 51 (ST51),
An estimation matrix G (f = Gb is obtained by the operation processing known in the linear optimization method for the created equation.
) Is calculated. As a method of calculating the estimation matrix G, four examples thereof are shown by equations (4) to (7).
【0081】[0081]
【数4】 [Equation 4]
【0082】式( 4 )において、行列Bの右上付き+
は、演算子Bのムーア・ペンローズ一般逆行列である。
式( 5 )において、行列Bの右上付きtは演算子Bの転
置行列で、λは正則化パラメータ、行列Iは対角線の要
素が1でその他の要素は全て0の行列である。In equation (4), with the upper right corner of the matrix B +
Is the Moore-Penrose generalized inverse matrix of operator B.
In the equation (5), t in the upper right of the matrix B is a transposed matrix of the operator B, λ is a regularization parameter, and the matrix I is a matrix whose diagonal elements are 1 and all other elements are 0.
【0083】式( 6 )において、行列Pはペナルティー
行列である。式( 7 )において、行列Bの右下付きQ
は、演算子Bについて式( 8 )の示すように特異値( 固
有値 )分解されるとき、式( 9 )によって得られるもの
である。なお、Rは行列Bのランクと呼ばれ、Q<Rで
ある。In equation (6), the matrix P is a penalty matrix. In equation (7), the lower right Q of matrix B
Is obtained by the equation (9) when the singular value (eigenvalue) decomposition is performed on the operator B as shown in the equation (8). Note that R is called the rank of the matrix B, and Q <R.
【0084】ステップ52( ST52 )の処理として、
得られた推定行列Gにより、方程式f=Gbを作成し、
最適化されたベクトルfを求め、この活動電位振幅分布
最適化処理を終了するようになっている。このように第
5実施例によれば、前述した第1実施例と同様な効果を
得ることができ、さらに、活動電位振幅分布を推定対象
とすることにより、最適な活動電位振幅分布を得ること
ができ、逆問題解法を実現することができる。さらに、
この第5実施例においては、興奮伝導速度分布との関係
を無視して活動電位振幅分布を独立して推定対象とする
ことにより、線形最適化法を適用することができるよう
になり、非線形最適化法や組合わせ最適化法に比べて、
大幅に最適化処理にかかる時間を短縮することができ
る。As the processing of step 52 (ST52),
An equation f = Gb is created from the obtained estimation matrix G,
The optimized vector f is obtained, and the action potential amplitude distribution optimizing process is ended. As described above, according to the fifth embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above, and further to obtain the optimum action potential amplitude distribution by using the action potential amplitude distribution as the estimation target. And the inverse problem solving method can be realized. further,
In the fifth embodiment, the linear optimization method can be applied by ignoring the relationship with the excitatory conduction velocity distribution and independently setting the action potential amplitude distribution as the estimation target. Compared to the optimization method and the combination optimization method,
The time required for the optimization process can be greatly reduced.
【0085】なお、この第5実施例における活動電位振
幅分布を推定対象とした最適化処理は、導電率分布の最
適化処理にも適用できるものである。図13に導電率分
布の最適化処理の流れを示す。従って、この導電率分布
最適化処理の説明は活動電位振幅分布最適化処理とほと
んど同一なのでその説明は省略する。なお、gはn個の
導電率の変数を縦に並べたベクトルである。The optimization process for estimating the action potential amplitude distribution in the fifth embodiment can also be applied to the conductivity distribution optimization process. FIG. 13 shows the flow of the optimization process of the conductivity distribution. Therefore, the description of the conductivity distribution optimization processing is almost the same as the action potential amplitude distribution optimization processing, and therefore the description thereof is omitted. Note that g is a vector in which n conductivity variables are vertically arranged.
【0086】以上説明した第2実施例乃至第5実施例は
組合わせて行うことができる。すなわち、まず安静時に
心電図及び心磁図を測定し、この安静時の心電図及び心
磁図に対して、第2実施例の心臓形状最適化処理を行っ
て、心臓の位置・向き・形状のパラメータの最適値を求
める。次に、物理的または精神的ストレスを与えるなど
して、負荷時の心電図及び心磁図を測定し、負荷時の心
電図及び心磁図に対して、その求めた心臓の位置・向き
・形状のパラメータの最適値を固定値として使用して、
第3実施例の刺激伝導系分布最適化処理、第4実施例の
興奮伝導速度分布最適化処理又は第5実施例の活動電位
振幅分布最適化処理( 導電率分布最適化処理 )を行っ
て、刺激伝導系分布、興奮伝導速度分布又は活動電位振
幅分布( 導電率分布 )を推定することができる。The second to fifth embodiments described above can be combined. That is, first, the electrocardiogram and the magnetocardiogram are measured at rest, and the heart shape optimization process of the second embodiment is performed on the resting electrocardiogram and magnetocardiogram to optimize the parameters of the position, orientation, and shape of the heart. Find the value. Next, the physical or mental stress is applied to measure the electrocardiogram and magnetocardiogram under load, and for the electrocardiogram and magnetocardiogram under load, the obtained position, orientation, and shape parameters of the heart are calculated. Using the optimum value as a fixed value,
The stimulation conduction system distribution optimization processing of the third embodiment, the excitation conduction velocity distribution optimization processing of the fourth embodiment, or the action potential amplitude distribution optimization processing (conductivity distribution optimization processing) of the fifth embodiment is performed, Stimulation conduction system distribution, excitation conduction velocity distribution or action potential amplitude distribution (conductivity distribution) can be estimated.
【0087】また、安静時の心電図及び心磁図に対し
て、第2実施例の心臓形状最適化処理を行うと共に、第
3実施例の刺激伝導系分布最適化処理を行って、心臓の
位置・向き・形状のパラメータの最適値及び刺激伝導系
分布のパラメータの最適値を求め、これらの求めた最適
値を固定値として、負荷時の心電図及び心磁図に対し
て、第4実施例の興奮伝導速度分布最適化処理又は第5
実施例の活動電位振幅分布最適化処理( 導電率分布最適
化処理 )を行って、興奮伝導速度分布又は活動電位振幅
分布( 導電率分布 )を推定することができる。The heart shape optimization process of the second embodiment is performed on the resting electrocardiogram and magnetocardiogram, and the stimulation conduction system distribution optimization process of the third embodiment is performed to determine the position of the heart. The optimum values of the orientation and shape parameters and the optimum values of the stimulation conduction system distribution parameters are obtained, and the obtained optimum values are set as fixed values, and the excitation conduction of the fourth embodiment is performed with respect to the electrocardiogram and the magnetocardiogram under load. Velocity distribution optimization processing or 5th
The action potential amplitude distribution optimization process (conductivity distribution optimization process) of the embodiment can be performed to estimate the excitatory conduction velocity distribution or the action potential amplitude distribution (conductivity distribution).
【0088】なお、上述したのとは逆に、負荷時の心電
図及び心磁図から興奮伝導速度分布又は活動電位振幅分
布( 導電率分布 )のパラメータの最適値を求めて、この
最適値を固定値として、安静時の心電図及び心磁図から
心臓の位置・向き・形状又は刺激伝導系分布を推定する
こともできる。Contrary to the above, the optimum value of the parameter of the excitation conduction velocity distribution or action potential amplitude distribution (conductivity distribution) is obtained from the electrocardiogram and magnetocardiogram under load, and this optimum value is fixed. Alternatively, the position / direction / shape of the heart or the stimulus conduction system distribution can be estimated from the electrocardiogram and magnetocardiogram at rest.
【0089】このようにまず安静時の心電図及び心磁図
と負荷時の心電図及び心磁図とを使用して、それぞれパ
ラメータの最適値を求め、求めた最適なパラメータを固
定値として使用して他のパラメータを推定することによ
り、固定値として信頼性の高い値を使用することがで
き、より正確な最適化処理を行うことができる。As described above, first, the optimum values of the respective parameters are obtained by using the electrocardiogram and the magnetocardiogram at rest and the electrocardiogram and the magnetocardiogram under load, and the obtained optimum parameters are used as fixed values. By estimating the parameter, a highly reliable value can be used as a fixed value, and more accurate optimization processing can be performed.
【0090】この発明の第6実施例を図14及び図15
を参照して説明する。上述した第2実施例乃至第5実施
例では、それぞれ1種類のパラメータ( 心臓の位置・向
き・形状のパラメータや、刺激伝導分布のパラメータな
ど )を推定対象とした最適化処理を説明したのに対し
て、この第6実施例では、複数種類のパラメータを組合
わせて推定する最適化処理について説明する。なお、こ
の第6実施例の組織内電磁気現象診断装置の要部回路構
成( 図4参照)及び基本的な機能構成( 図7参照 )につ
いては、前述した実施例の組織内電磁現象診断装置と基
本的に同一なので、ここではその説明を省略する。A sixth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 14 and 15.
Will be described with reference to. In the above-described second to fifth embodiments, the optimization process for estimating one kind of parameters (the parameters of the position, orientation, and shape of the heart, the parameters of the stimulation conduction distribution, etc.) has been described. On the other hand, in the sixth embodiment, an optimization process for estimating a combination of a plurality of types of parameters will be described. In addition, regarding the circuit configuration (see FIG. 4) and the basic functional configuration (see FIG. 7) of the essential parts of the electromagnetic tissue diagnostic apparatus for tissue of the sixth embodiment, the electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus for tissue of the embodiment described above is used. Since they are basically the same, the description thereof is omitted here.
【0091】CPU1は、図14に示す複数種類パラメ
ータ最適化処理を実行する。まず、ステップ61( ST
61 )の処理として、心臓の位置・向き・形状のパラメ
ータ、刺激伝導系分布のパラメータ、活動電位振幅分布
のパラメータ以外の各パラメータ、興奮伝導速度分布及
び導電率分布のパラメータに標準的な正常例の固定値を
設定する。The CPU 1 executes the plural kinds of parameter optimization processing shown in FIG. First, step 61 (ST
61) As a process, a standard normal example is used for the parameters of the position / orientation / shape of the heart, the parameters of the stimulation conduction system distribution, the parameters other than the parameters of the action potential amplitude distribution, the parameters of the excitation conduction velocity distribution and the conductivity distribution. Set a fixed value for.
【0092】ステップ62( ST62 )の処理として、
刺激伝導系分布のパラメータを変数として適当な初期値
を設定する。ステップ63( ST63 )の処理として、
心臓の位置・向き・形状のパラメータを変数として登録
された初期値又は登録された初期値がないときには適当
な初期値を設定する。As the processing of step 62 (ST62),
An appropriate initial value is set using the parameters of the stimulus conduction system distribution as variables. As the processing of step 63 (ST63),
An initial value registered using the parameters of the position, orientation, and shape of the heart as variables or an appropriate initial value is set when there is no registered initial value.
【0093】ステップ64( ST64 )の処理として、
前述した興奮伝播過程シミュレーション処理( 図5参照
)を行う。この興奮伝播過程シミュレーション処理を終
了すると、ステップ65( ST65 )の処理として、後
述する活動電位振幅分布推定処理を行うこの活動電位振
幅推定処理を終了すると、ステップ66( ST66 )の
処理として、その活動電位振幅推定処理で得られたN個
の活動電位振幅を縦に並べたベクトルfを初期値として
登録する。As the processing of step 64 (ST64),
Excitation propagation process simulation process described above (see Fig. 5)
)I do. When this excitement propagation process simulation process is completed, as the process of step 65 (ST65), the action potential amplitude distribution estimation process, which will be described later, is completed. When this action potential amplitude estimation process is completed, the action is executed as step 66 (ST66). A vector f in which N action potential amplitudes obtained by the potential amplitude estimation process are vertically arranged is registered as an initial value.
【0094】ステップ67( ST67 )の処理として、
活動電位振幅推定処理で算出されるM個の電位又は磁場
を縦に並べたベクトルbと実際に測定した心電図及び心
磁図とから得られる電位・磁場との差に基いて、心臓の
位置・向き・形状のパラメータの設定が最適か否かを判
定する。As the processing of step 67 (ST67),
The position / orientation of the heart based on the difference between the vector b in which M potentials or magnetic fields calculated in the action potential amplitude estimation process are vertically arranged and the potential / magnetic field obtained from the actually measured electrocardiogram and magnetocardiogram. -Determine whether or not the shape parameter settings are optimal.
【0095】ここで、心臓の位置・向き・形状のパラメ
ータの設定は最適ではないと判定すると、ステップ68
( ST68 )の処理として、上記差が小さくなるよう
に、心臓の位置・向き・形状のパラメータを非線形最適
化法を使用して修正し再設定して、再び前述したステッ
プ64の処理に戻るようになっている。If it is determined that the setting of the parameters of the position, orientation and shape of the heart is not optimal, step 68 is executed.
As the process of (ST68), the parameters of the position, orientation, and shape of the heart are corrected and reset using the non-linear optimization method so that the difference becomes small, and the process returns to the process of step 64 described above. It has become.
【0096】また、心臓の位置・向き・形状のパラメー
タの設定が最適であると判定すると、ステップ69( S
T69 )の処理として、このとき設定されている心臓の
位置・向き・形状のパラメータを初期値として登録す
る。If it is determined that the parameters of the position, orientation and shape of the heart are optimal, step 69 (S
As a process of T69), the parameters of the position, orientation and shape of the heart set at this time are registered as initial values.
【0097】次に、ステップ70( ST70 )の処理と
して、上記差に基いて刺激伝導系分布のパラメータの設
定が最適か否かを判定する。ここで、刺激伝導系分布の
パラメータの設定は最適ではないと判定すると、ステッ
プ( ST71 )の処理として、上記差が小さくなるよう
に、刺激伝導系分布のパラメータを組合わせ最適化法を
使用して修正し再設定して、再び前述したステップ63
( ST63 )の処理に戻るようになっている。また、刺
激伝導系分布のパラメータの設定が最適であると判定す
ると、この複数種類パラメータ最適化処理を終了するよ
うになっている。Next, as the processing of step 70 (ST70), it is determined whether or not the setting of the parameters of the stimulus conduction system distribution is optimum based on the above difference. Here, when it is determined that the setting of the parameters of the stimulus conduction system distribution is not optimal, as a process of step (ST71), the optimization method of combining the parameters of the stimulus conduction system distribution is used so that the above difference becomes small. To correct and reconfigure, and again to step 63 above.
The process returns to (ST63). Further, when it is determined that the parameter setting of the stimulus conduction system distribution is optimum, the plural kinds of parameter optimization process is ended.
【0098】図15は、前記CPU1が行う前述した活
動電位振幅分布推定処理の流れを示す図である。なお、
この活動電位振幅分布推定処理は、基本的に前述した活
動電位振幅分布最適化処理( 図12参照 )のステップ4
3からステップ52までの処理で構成されている。FIG. 15 is a diagram showing a flow of the action potential amplitude distribution estimation processing described above performed by the CPU 1. In addition,
This action potential amplitude distribution estimation processing is basically step 4 of the action potential amplitude distribution optimization processing (see FIG. 12) described above.
It is composed of the processing from 3 to step 52.
【0099】まず、ステップ81( ST81 )の処理と
して、RAM3に形成された格納エリアiに0を設定す
る。次に、ステップ82( ST82 )の処理として、格
納エリアiに設定された数値iが四面体モデルにおける
頂点の総個数Nに等しいか否かを判断する。First, as the processing of step 81 (ST81), 0 is set in the storage area i formed in the RAM 3. Next, as the processing of step 82 (ST82), it is determined whether the numerical value i set in the storage area i is equal to the total number N of vertices in the tetrahedral model.
【0100】ここで、格納エリアiに設定された数値i
が総個数Nに等しくない( iはN未満である )と判断す
ると、ステップ83( ST83 )の処理として、格納エ
リアiに設定された数値iに対して+1の加算処理を行
い、ステップ84( ST84)の処理として、i番目と
して登録された四面体モデルにおける頂点にのみ単位の
活動電位振幅を設定する。Here, the numerical value i set in the storage area i
Is not equal to the total number N (i is less than N), as a process of step 83 (ST83), an addition process of +1 is performed on the numerical value i set in the storage area i, and then step 84 ( As the processing of ST84), the unit action potential amplitude is set only at the vertex in the tetrahedron model registered as the i-th.
【0101】ステップ85( ST85 )の処理として、
前述したステップ64におけるシミュレーション処理の
結果( 全ての節点( 頂点 )の興奮開始時刻 )に基いて、
その単位の活動電位振幅を設定した状態における心臓内
起電力分布を算出し、この心臓内起電力分布から電位分
布及び磁場分布を計算する。As the processing of step 85 (ST85),
Based on the result of the simulation processing in step 64 (excitation start time of all nodes (vertices)),
An intracardiac electromotive force distribution is calculated in a state in which the action potential amplitude of that unit is set, and an electric potential distribution and a magnetic field distribution are calculated from this intracardiac electromotive force distribution.
【0102】ステップ86( ST86 )の処理として、
計算して得た電位分布及び磁場分布から心電図及び磁場
図を作成する。ステップ87( ST87 )の処理とし
て、この作成した心電図及び心磁図からM個の電位( 各
電極の電位 )又は磁場( 各検出コイルの値 )を縦に並べ
たベクトルbiを作成し、これを電位・磁場の演算子B
=( b1,b2,…,bN )に設定する。従って、演算
子BはM×N行列である。このbiの設定が終了する
と、再び前述したステップ82の処理に戻るようになっ
ている。As the processing of step 86 (ST86),
An electrocardiogram and a magnetic field map are created from the calculated potential distribution and magnetic field distribution. As the processing of step 87 (ST87), a vector bi in which M potentials (potentials of each electrode) or magnetic fields (values of each detection coil) are vertically arranged is created from the created electrocardiogram and magnetocardiogram, and this is created as a potential bi.・ Magnetic field operator B
= (B1, b2, ..., bN). Therefore, the operator B is an M × N matrix. When the setting of this bi is completed, the process returns to the above-mentioned step 82.
【0103】前述したステップ82の処理で、格納エリ
アiに設定された数値iが頂点の総個数Nに等しいと判
断すると、ステップ88( ST88 )の処理として、完
成した演算子B=( b1,b2,…,bN )から、活動
電位振幅分布から電位・磁場分布を導く方程式( 式( 3
)参照 )を作成する。When it is judged in the process of step 82 that the numerical value i set in the storage area i is equal to the total number N of vertices, the completed operator B = (b1, From b2, ..., bN, the equation (Equation (3
) Reference) is created.
【0104】ステップ89( ST89 )の処理として、
その作成された方程式について線形最適化法で知られて
いる演算処理により推定行列G( f=Gbとなる行列G
)を計算する。As the processing of step 89 (ST89),
An estimation matrix G (f = Gb is obtained by the operation processing known in the linear optimization method for the created equation.
) Is calculated.
【0105】ステップ90( ST90 )の処理として、
得られた推定行列Gにより、方程式f=Gbを作成し、
最適化されたベクトルfを求め、この活動電位振幅分布
推定処理を終了するようになっている。このように第6
実施例によれば、前述した第1実施例と同様な効果を得
ることができ、さらに、複数種類のパラメータを組合わ
せて推定することにより、心臓の位置・向き・形状のよ
うに個人差があるパラメータと他のパラメータとを同時
に推定することができ、個人差に起因する逆問題の解の
不安定化を大幅に低減することができる。As the processing of step 90 (ST90),
An equation f = Gb is created from the obtained estimation matrix G,
The optimized vector f is obtained, and the action potential amplitude distribution estimation processing is ended. Like this
According to the embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above, and further, by estimating a plurality of types of parameters in combination, it is possible to obtain individual differences such as the position, orientation, and shape of the heart. One parameter and another parameter can be estimated at the same time, and the destabilization of the solution of the inverse problem due to individual differences can be significantly reduced.
【0106】なお、上述した第1実施例乃至第6実施例
においては、心臓における興奮伝播過程のシミュレーシ
ョンを使用して心電図又は心磁図から心臓内部における
電磁気現象を推定する逆問題を解くための組織内電磁気
現象診断装置について説明したが、この発明は対象組織
として心臓に限定されるものではなく、例えば脳及び神
経系組織にも適用できるものである。In the first to sixth embodiments described above, a tissue for solving an inverse problem of estimating an electromagnetic phenomenon in the heart from an electrocardiogram or a magnetocardiogram using a simulation of an excitation propagation process in the heart. Although the apparatus for diagnosing an internal electromagnetic phenomenon has been described, the present invention is not limited to the heart as a target tissue, but can be applied to, for example, brain and nervous system tissue.
【0107】脳の神経興奮伝播過程のシミュレーション
における脳モデルでは、解剖学的、生理学的に定義され
た部位に節点( 代表点 )を設定する。例えば大脳皮質に
関しては、Brodmannや以降の細分類による大脳皮質量野
に基いて設定する。運動野など機能的な局在がさらに明
確な部位については、判っている範囲で細かく設定する
のが良い。大脳基底核、脳間、小脳に対しても同様に節
点( 代表点 )を設定する。これらの節点間を辺で接続
し、神経投射を表現する。In the brain model in the simulation of nerve excitement propagation process of the brain, nodes (representative points) are set at anatomically and physiologically defined sites. For example, for the cerebral cortex, it is set based on the cerebral cortex volume field by Brodmann and the subsequent subclassification. For areas where functional localization is more clear, such as the motor cortex, it is better to make detailed settings within the known range. Nodes (representative points) are similarly set for the basal ganglia, interbrain, and cerebellum. Edges connect these nodes to represent neural projections.
【0108】各辺には興奮伝導の向きを定義し、逆方向
へは伝導しないものとする。各節点間の興奮伝導所要時
間は、神経繊維を伝導する所要時間にシナプスでの興奮
伝導所要時間を加えたものとする。The direction of excitatory conduction is defined on each side, and the opposite direction is assumed not to be conducted. The time required for excitatory conduction between nodes is the time required for conducting nerve fibers plus the time required for excitatory conduction at synapses.
【0109】このように構成した脳モデル( 有効グラフ
)に、初期興奮点を設定し、グラフ理論で知られている
ダイクストラ法を使用して、全ての他の節点の興奮開始
時刻( 興奮到達時刻 )を決定する。磁場は各節点から発
生するものとし、求められた興奮開始時刻から予め設定
した波形で頭蓋骨外に発生するものとして計算する。The brain model configured in this way (effective graph
), Set the initial excitement point, and use the Dijkstra method known in graph theory to determine the excitement start time (excitation arrival time) of all other nodes. It is assumed that the magnetic field is generated from each node and that it is generated outside the skull with a preset waveform from the obtained excitation start time.
【0110】この際、神経伝導路は常に全てが有効にな
るわけではなく、脳のある期間の活動に関連しないと考
えられる伝導路は無視するか、あるいは興奮伝導所要時
間に十分大きい値を設定しておく。At this time, not all the nerve conduction paths are always effective, and the conduction paths which are considered not to be related to the activity of the brain for a certain period are ignored or a sufficiently large value is set for the excitation conduction time. I'll do it.
【0111】脳モデルに対するダイクストラ法は、前述
した第1実施例で説明した方法とほとんど同じである
が、ある節点naに隣接する節点として、辺で直接接続
された節点のうち、節点naからそれらの節点へ伝導す
るように伝導方向が定義された節点のみを考える点のみ
が異なる。The Dijkstra method for the brain model is almost the same as the method described in the first embodiment described above. However, as a node adjacent to a certain node na, among nodes directly connected by an edge, those The only difference is that only the nodes whose conduction direction is defined to be conducted to the nodes of are considered.
【0112】以上説明した脳の興奮伝播過程のシミュレ
ーションを使用して、実際に測定して得た脳磁場との比
較から脳内の神経活動を推定することができる。すなわ
ち、まず脳のある期間の活動に対応する一連の磁場分布
の時系列を考える。一例としては、聴覚刺激に対する反
応を刺激に同期して加算平均した聴覚誘発磁場があげら
れるが、他に複雑な組合わせによる誘発磁場や自発磁場
などを考察するすることもできる。上記シミュレーショ
ンから得られた磁場分布とこれらの測定した磁場分布(
の時系列 )の差がなるべく小さくなるように、パラメー
タとして、初期興奮点、各節点から発生する磁場の波
形、シナプスでの興奮伝導所要時間、神経伝導路での興
奮伝導所要時間、有効となる伝導路の組等を修正し、こ
れらの値を推定( 最適化 )する。この最適化について
も、一般的に知られている各種最適化アルゴリズムを使
用することができる。Using the simulation of the brain's excitement propagation process described above, the neural activity in the brain can be estimated from the comparison with the actually measured cerebral magnetic field. That is, first consider a time series of a series of magnetic field distributions corresponding to the activity of the brain during a certain period. An example is an auditory evoked magnetic field in which the response to an auditory stimulus is added and averaged in synchronization with the stimulus, but other evoked magnetic fields or spontaneous magnetic fields due to complicated combinations can be considered. The magnetic field distributions obtained from the above simulations and these measured magnetic field distributions (
(Time series) of the initial excitation point, the waveform of the magnetic field generated from each node, the time required for excitatory conduction at the synapse, and the time required for excitatory conduction at the nerve conduction path are effective parameters. Correct the set of conduction paths, etc. and estimate (optimize) these values. Also for this optimization, various generally known optimization algorithms can be used.
【0113】[0113]
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
心臓、脳や神経系等の組織の興奮伝播のシミュレーショ
ンにおいて興奮伝導速度や導電率の非等方性を表現が容
易であり、しかも短時間でシミュレーションを行うこと
ができ、このシミュレーションを使用することにより、
実際に測定された体表面の電位又は磁場から組織内の電
磁気活動を推定する逆問題を解くことができる組織の興
奮伝播過程のシミュレーション方法及びこの方法を使用
した組織内電磁気現象診断装置を提供できる。As described above in detail, according to the present invention,
It is easy to express the anisotropy of excitatory conduction velocity and conductivity in the simulation of excitement propagation in tissues such as heart, brain and nervous system, and the simulation can be performed in a short time. Due to
Provided is a method for simulating a tissue excitement propagation process capable of solving an inverse problem of estimating electromagnetic activity in a tissue from an actually measured potential or magnetic field on the body surface, and an apparatus for diagnosing an electromagnetic phenomenon in a tissue using this method. .
【図1】この発明の一実施例において、組織内電磁気現
象診断装置で使用される興奮伝播過程ミュレーションで
構築される心臓モデルの基本となる、四面体分割モデル
の心臓モデルの右心室及び左心室を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a right ventricle and a left ventricle of a heart model of a tetrahedral division model, which is a basis of a heart model constructed by an excitation propagation process simulation used in an apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue in one embodiment of the present invention. The figure which shows a ventricle.
【図2】同実施例の四面体分割モデルの心臓モデルの心
室全体を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an entire ventricle of a heart model of the tetrahedral segmentation model of the embodiment.
【図3】同実施例の四面体分割モデルの心臓モデルから
ネットワークによる心臓モデルを構築する細分化を説明
するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining subdivision of constructing a heart model by a network from the heart model of the tetrahedral segmentation model of the same embodiment.
【図4】同実施例の組織内電磁気現象診断装置の要部回
路構成を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a main part of the tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device of the embodiment.
【図5】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行われ
る興奮伝播過程シミュレーション処理の流れを示す図。FIG. 5 is a diagram showing a flow of excitement propagation process simulation processing performed in the tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device of the embodiment.
【図6】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行われ
る興奮伝播過程シミュレーション処理で使用するダイク
ストラ法による興奮到達時刻の算出を説明するための
図。FIG. 6 is a diagram for explaining calculation of excitement arrival time by the Dijkstra method used in the excitement propagation process simulation process performed in the tissue electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus of the embodiment.
【図7】同実施例の組織内電磁気現象診断装置の要部機
能構成を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of essential parts of the tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device of the embodiment.
【図8】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行われ
る心臓形状最適化処理の流れを示す図。FIG. 8 is a diagram showing a flow of heart shape optimization processing performed by the intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus of the embodiment.
【図9】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行われ
る心臓形状最適化処理における心臓の位置・向き・形状
のパラメータを示す図。FIG. 9 is a view showing parameters of the position, orientation, and shape of the heart in the heart shape optimization process performed by the intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus of the embodiment.
【図10】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行わ
れる刺激伝導系分布最適化処理の流れを示す図。FIG. 10 is a diagram showing a flow of stimulation conduction system distribution optimization processing performed by the intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus of the embodiment.
【図11】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行わ
れる興奮伝導速度分布最適化処理の流れを示す図。FIG. 11 is a diagram showing the flow of an excitation conduction velocity distribution optimization process performed by the intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus of the embodiment.
【図12】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行わ
れる活動電位振幅分布最適化処理の流れを示す図。FIG. 12 is a diagram showing a flow of action potential amplitude distribution optimizing processing performed by the intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device of the embodiment.
【図13】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行わ
れる導電率最適化処理の流れを示す図。FIG. 13 is a diagram showing a flow of a conductivity optimizing process performed in the tissue electromagnetic phenomenon diagnosing apparatus of the embodiment.
【図14】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行わ
れる複数種類パラメータ最適化処理の流れを示す図。FIG. 14 is a diagram showing the flow of a multi-type parameter optimization process performed by the tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device of the embodiment.
【図15】同実施例の組織内電磁気現象診断装置で行わ
れる活動電位振幅分布推定処理の流れを示す図。FIG. 15 is a diagram showing the flow of action potential amplitude distribution estimation processing performed by the intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic apparatus of the embodiment.
1…CPU、 21…心臓モデル設定部、 22…興奮伝播過程シミュレーション部、 23…電位・磁場計算部、 24…心電図・心磁図作成表示部、 25…最適化処理部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CPU, 21 ... Heart model setting part, 22 ... Excitation propagation process simulation part, 23 ... Potential / magnetic field calculation part, 24 ... Electrocardiogram / magnetocardiogram preparation display part, 25 ... Optimization processing part.
Claims (15)
ら近傍の節点へ辺を接続して構成されたネットワークに
よりモデル化し、ネットワークの各辺に対して興奮伝播
所要時間を設定し、ダイクストラ法により各節点におけ
る興奮到達時刻を算出して、前記組織の興奮伝播過程を
シミュレートすることを特徴とする組織の興奮伝播過程
のシミュレーション方法。1. A Dijkstra method in which an organization is modeled by a network constituted by connecting a plurality of nodes and an edge from each of these nodes to a neighboring node and setting an excitement propagation time for each edge of the network. A method for simulating the excitement propagation process of an organization, wherein the excitement arrival time at each node is calculated to simulate the excitement propagation process of the organization.
節点へ接続されたネットワークによりモデル化し、ネッ
トワークの各辺に対して興奮伝播所要時間を設定し、ダ
イクストラ法により各節点における興奮到達時刻を算出
して、前記組織の興奮伝播過程をシミュレートするシミ
ュレーション手段と、 前記シミュレーション手段によるシミュレートにおける
組織の形状、興奮伝導特性又は電気的性質等に関する各
種パラメータを設定するパラメータ設定手段と、 前記シミュレーション手段によりシミュレートした結果
に基いて組織の電位図又は磁場図の少なくとも一方を作
成する電磁場図作成手段と、 この電磁場図作成手段により作成された電位図又は磁場
図の少なくとも一方と実際に測定された電位図又は磁場
図とを比較して、両者の差がなるべく小さくなるように
最適化手法を使用して前記パラメータ設定手段により設
定された各種パラメータを最適化する最適化手段とを設
けたことを特徴とする組織内電磁気現象診断装置。2. An organization is modeled by a plurality of nodes and a network connected from each node to a neighboring node, an excitement propagation time is set for each side of the network, and an excitement arrival time at each node is set by the Dijkstra method. A simulation means for simulating the excitement propagation process of the tissue, and a parameter setting means for setting various parameters relating to the shape of the tissue, the excitatory conduction characteristic or the electrical property in the simulation by the simulation means, Electromagnetic field map creating means for creating at least one of the electrogram or magnetic field map of the tissue based on the result simulated by the simulation means, and actual measurement with at least one of the electrogram or magnetic field map created by this electromagnetic field map creating means Compared with the electrogram or magnetic field diagram, the difference between An apparatus for diagnosing an electromagnetic phenomenon in tissue, comprising: an optimizing means for optimizing various parameters set by the parameter setting means by using an optimizing method so as to be as small as possible.
置において、前記パラメータ設定手段により設定される
組織の形状に関するパラメータ以外のパラメータを固定
にして、前記最適化手段は、前記組織の形状に関するパ
ラメータを最適化することを特徴とする組織内電磁気現
象診断装置。3. The intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device according to claim 2, wherein parameters other than the parameters relating to the shape of the tissue set by the parameter setting means are fixed, and the optimizing means relates to the shape of the tissue. An apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue, characterized by optimizing parameters.
置において、前記パラメータ設定手段により設定される
刺激伝導系分布のパラメータ以外のパラメータを固定に
して、前記最適化手段は、前記刺激伝動系分布のパラメ
ータを最適化することを特徴とする組織内電磁気現象診
断装置。4. The intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device according to claim 2, wherein parameters other than the parameters of the stimulation conduction system distribution set by the parameter setting means are fixed, and the optimizing means sets the stimulation transmission system. An apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue, characterized by optimizing distribution parameters.
置において、前パラメータ設定手段により設定される活
動電位振幅分布のパラメータ以外のパラメータを固定に
して、前記最適化手段は、前記活動電位振幅分布のパラ
メータを最適化することを特徴とする組織内電磁気現象
診断装置。5. The apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue according to claim 2, wherein parameters other than those of the action potential amplitude distribution set by the previous parameter setting means are fixed, and the optimizing means sets the action potential amplitude. An apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue, characterized by optimizing distribution parameters.
置において、前記パラメータ設定手段により設定される
導電率分布のパラメータ以外のパラメータを固定にし
て、前記最適化手段は、前記導電率分布のパラメータを
最適化することを特徴とする組織内電磁気現象診断装
置。6. The apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue according to claim 2, wherein parameters other than the parameters of the conductivity distribution set by the parameter setting means are fixed, and the optimizing means sets the conductivity distribution. An apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue, characterized by optimizing parameters.
置において、第1の状態の組織の電位図又は磁場図の少
なくとも一方に対して、前記パラメータ設定手段により
所定のパラメータ以外のパラメータを固定にして、前記
最適化手段は、所定のパラメータを最適化し、第2の状
態の組織の電位図又は磁場図の少なくとも一方に対し
て、前記最適化された所定のパラメータの値を前記パラ
メータ設定手段により固定にして、前記最適化手段は、
所定のパラメータ以外のパラメータを最適化することを
特徴する組織内電磁気現象診断装置。7. The intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device according to claim 2, wherein the parameter setting means fixes a parameter other than a predetermined parameter to at least one of the electrogram and the magnetic field diagram of the tissue in the first state. Then, the optimizing means optimizes the predetermined parameter, and the value of the optimized predetermined parameter is set to the parameter setting means with respect to at least one of the electrogram or the magnetic field diagram of the tissue in the second state. Fixed by, the optimization means,
A device for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue, which is characterized by optimizing parameters other than predetermined parameters.
置において、安静時の組織の電位図又は磁場図の少なく
とも一方に対して、前記パラメータ設定手段により設定
される組織の形状に関するパラメータ以外のパラメータ
を固定にして、前記最適化手段は、組織の形状に関する
パラメータを最適化し、負荷時の組織の電位図又は磁場
図の少なくとも一方に対して、前記最適化された組織の
形状に関するパラメータの値を前記パラメータ設定手段
により固定し、前記最適化手段は、組織の形状に関する
パラメータ以外のパラメータを最適化することを特徴す
る組織内電磁気現象診断装置。8. The intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device according to claim 7, wherein at least one of a potential diagram and a magnetic field diagram of the tissue at rest is other than the parameter relating to the shape of the tissue set by the parameter setting means. With the parameter fixed, the optimizing means optimizes the parameter relating to the shape of the tissue, and with respect to at least one of the electrogram or the magnetic field diagram of the tissue under load, the value of the parameter relating to the optimized tissue shape. Is fixed by the parameter setting means, and the optimizing means optimizes parameters other than the parameters relating to the shape of the tissue.
置において、安静時の組織の電位図又は磁場図の少なく
とも一方に対して、前記設定手段により設定される組織
の形状に関するパラメータ又は刺激伝導系分布のパラメ
ータ以外のパラメータを固定にして、前記最適化手段
は、組織の形状に関するパラメータ又は刺激伝導系分布
のパラメータを最適化し、負荷時の組織の電位図又は磁
場図の少なくとも一方に対して、前記最適化された組織
の形状に関するパラメータ及び刺激伝導系分布のパラメ
ータの値を前記パラメータ設定手段により固定にして、
前記最適化手段は、組織の形状に関するパラメータ及び
刺激伝導系分布のパラメータ以外のパラメータを最適化
することを特徴とする組織内電磁気現象診断装置。9. The intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device according to claim 7, wherein a parameter relating to the shape of the tissue or stimulation conduction set by the setting means with respect to at least one of the electrogram and the magnetic field diagram of the tissue at rest. By fixing parameters other than system distribution parameters, the optimizing means optimizes parameters relating to the shape of the tissue or parameters of the stimulus conduction system distribution, and with respect to at least one of the electrogram or magnetic field diagram of the tissue under load. , Fixing the value of the parameter related to the shape of the optimized tissue and the parameter of the stimulation conduction system distribution by the parameter setting means,
The apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue, wherein the optimizing means optimizes parameters other than the parameters relating to the shape of the tissue and the parameters of the stimulation conduction system distribution.
装置において、前記パラメータ設定手段により設定され
る各種パラメータのうち複数のパラメータ以外のパラメ
ータを推定固定し、前記最適化手段は、前記複数のパラ
メータを同時に最適化することを特徴とする組織内電磁
気現象診断装置。10. The apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue according to claim 2, wherein parameters other than a plurality of parameters among various parameters set by the parameter setting means are estimated and fixed, and the optimizing means sets the plurality of parameters. An apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue, which is characterized by simultaneously optimizing parameters.
断装置において、前記最適化手段により同時に最適化す
る複数のパラメータを、興奮伝導速度分布のパラメータ
と、組織の形状のパラメータ又は刺激伝導系分布のパラ
メータのいずれか一方とであることを特徴とする組織内
電磁気現象診断装置。11. The apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue according to claim 10, wherein a plurality of parameters simultaneously optimized by the optimizing means are parameters of excitation conduction velocity distribution, tissue shape parameters or stimulation conduction system distribution. And an electromagnetic phenomenon diagnosing device in a tissue.
断装置において、前記最適化手段により同時に最適化す
る複数のパラメータを、活動電位振幅分布のパラメータ
と、組織の形状のパラメータ又は刺激伝導系分布のパラ
メータのいずれか一方とであることを特徴とする組織内
電磁気現象診断装置。12. The apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue according to claim 10, wherein a plurality of parameters simultaneously optimized by the optimizing means are parameters of action potential amplitude distribution, tissue shape parameters or stimulation conduction system distribution. And an electromagnetic phenomenon diagnosing device in a tissue.
断装置において、前記最適化手段により同時に最適化す
る複数のパラメータを、導電率分布のパラメータと、組
織の形状のパラメータ又は刺激伝導系分布のパラメータ
のいずれか一方とであることを特徴とする組織内電磁気
現象診断装置。13. The intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnosing device according to claim 10, wherein a plurality of parameters simultaneously optimized by the optimizing means include a conductivity distribution parameter, a tissue shape parameter, and a stimulation conduction system distribution. A device for diagnosing an electromagnetic phenomenon in a tissue, which is one of the parameters.
シミュレーション方法において、前記組織は、心臓、脳
又は神経系組織であることを特徴とする組織の興奮伝播
過程のシミュレーション方法。14. The method of simulating the excitement propagation process of tissue according to claim 1, wherein the tissue is a heart, brain, or nervous system tissue.
装置において、前記組織は心臓、脳又は神経系組織であ
ることを特徴とする組織内電磁気現象診断装置。15. The apparatus for diagnosing electromagnetic phenomenon in tissue according to claim 2, wherein the tissue is heart, brain or nervous system tissue.
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JP9879195A JPH08289877A (en) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | Simulation method for excitation propagation process of tissue and intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic device |
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Publications (1)
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JP9879195A Pending JPH08289877A (en) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | Simulation method for excitation propagation process of tissue and intra-tissue electromagnetic phenomenon diagnostic device |
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