[发明专利]一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量方法和系统

说明书

一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量方法，包括步骤1，抑制地磁场干扰，调节两组补偿线圈的电流，控制第一组补偿线圈产生与地磁场三分量方向相反的磁场，控制第二组补偿线圈抑制环境磁场抖动；步骤2，测量轴方向磁场补偿，在原子磁力仪外围设置第三组补偿线圈，调节第三组补偿线圈的电流，以补偿原子磁力仪测量轴方向上的剩余磁场；步骤3，通过原子磁力仪中各通道的磁场信号和测量轴方向上的磁场信号做梯度，最终在无磁屏蔽环境下实现100fT/Hz^1/2的灵敏度。本发明还提供实施基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量方法的测量系统。本发明造价低廉，运行成本低，易于实现原子磁力仪在无磁屏蔽环境下高信噪比的心磁测量。

技术领域

本发明涉及生物医疗仪器领域，尤其涉及一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量方法和系统。

背景技术

心脏磁场的测量及研究对心血管疾病的防治具有重要意义，据《中国心血管病报告2018》中研究推算，中国心血管病现患者人数2.9亿，冠心病1100万，风湿性心脏病250万，先天性心脏病200万；心血管病死亡率居首位，高于肿瘤及其他疾病。

心磁图有助于冠心病的早期诊断及治疗后监测，对冠心病的诊断效果优于心电图和超声心动图。心磁信号的检测及心磁图的获取具有非接触和无创伤的特点，使其在胎儿心脏健康情况检测及冠心病检测等有着更好的应用前景。故心磁测量及心磁图的获取对心血管疾病的诊断与预测非常有意义。

心脏磁场信号非常微弱，成人最强心磁信号的峰值在10^-10T量级，约为地磁场强度的五十万分之一，测量难度非常大。目前主流测量技术依赖于灵敏度超高的SQUID磁力仪，然而SQUID磁力仪造价及工作成本太高难以普及。近年来，原子磁力仪发展迅速，国际上用原子磁力仪测量心磁取得了较大的进展。国内也相继报道过原子磁力仪成功测量心磁的研究。原子磁力仪的工作原理决定其造价及运行成本远低于SQUID磁力仪，但目前基于原子磁力仪的心磁测量仪要求在磁屏环境下工作。磁屏蔽室封闭的空间环境不利于在实际临床应用中采集被测试者数据，且磁屏蔽室造价较高，不利于深度推广应用于临床诊治。

发明内容

为克服上述问题，本发明的第一个方面提供一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量方法，用无屏蔽的原子磁力仪作为测量心磁信号的测量探头，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，抑制地磁场干扰，将原子磁力仪置于两组补偿线圈的中心区域，调节两组补偿线圈的电流，控制第一组补偿线圈产生X/Y/Z三维与地磁场三分量方向相反的磁场，实现测量区域DC地磁场的三方向均抑制在零场附近±10nT以内；控制第二组补偿线圈抑制环境磁场抖动，将磁场白噪声从几十pT/Hz^1/2，压制在10pT/Hz^1/2；

步骤2，测量轴方向磁场补偿，在原子磁力仪外围设置第三组补偿线圈，调节第三组补偿线圈的电流，以补偿原子磁力仪测量轴方向上的剩余磁场，并进一步抑制所述测量轴方向上的磁场噪声；

步骤3，通过原子磁力仪中各通道的磁场信号与测量轴方向上磁力仪的磁场信号做梯度，最终在无磁屏蔽环境下实现100fT/Hz^1/2的灵敏度。

本发明的第二个方面提供一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量系统，所述测量系统包括磁场补偿系统和设置于无磁移动床上用于测量心磁信号的原子磁力仪单元，其中原子磁力仪单元和无磁移动床均位于磁场补偿系统内；