[发明专利]一种基于可穿戴式心磁三维测量装置的三维成像方法

权利要求书

1.一种基于可穿戴式心磁三维测量装置的三维成像方法，其特征在于，所述可穿戴式心磁三维测量装置在室温下使用，为半开放式的磁屏蔽结构，所述可穿戴式心磁三维测量装置借助于磁屏蔽空间内可调节式背心固定的多个测量传感器，获得对应测量传感器位置的三维心磁信号，所述可调节式背心中各部分均为可拆卸式结构，可调节穿戴式背心的前胸部分、后背部分均采用PE材质制备，且在背心前后位置内置可拆卸隔热板，实现无磁隔热；

所述三维成像方法包括：

S10、按照预设幅值信息对传输的三维心磁信号筛选，获得筛选后的心磁信号；

S20、采用独立成分分解和经验模态分解方法对所述筛选后的心磁信号进行降噪和降维处理，获得重构的多通道心磁信号；

S30、基于重构的多通道心磁信号和预先采用正向求解方式获取的心脏至体外传感器位置的磁场传导的导联场矩阵L，采用逆向求解方式得到用于展示的心脏外膜表面的磁场分布；

其中，所述导联场矩阵L为采用预先建立的三维网格模型、被测试的人体模型中各介质对应的电势、电导率及源点位置信息获取的；所述三维网格模型为基于人体模型的CT影像建立的包括躯干、心脏和双肺区域的模型；

所述S30之前，所述方法还包括：

基于被测试的人体模型，获取CT影像及并基于CT影像建立包括躯干、心脏和双肺区域的三维网格模型；

基于所述三维网格模型，确定心外膜表面设置的源偶极子的位置信息，相邻边界面的电势和电导率，获取容积电流产生的磁场

根据公式(1)获取传感器所在位置的磁场以及根据公式(2)获取导联场矩阵L；

其中，为初级电流产生的磁场，为容积电流产生的磁场；

公式中，μ₀为真空中的磁导率，G为人体模型内部电导率分块连续的有界导体,Jⁱ为G内部的电流密度；v′表示源点所占的体积，为传感器位置，为源点即源偶极子的位置，位于不同介质的边界面S_k，S_k为第k个介质边界面，介质为躯干、心脏、双肺中的一种；k为介质之间的不同层，K＝1，…，N，N＝3，N为边界面的数目；表示边界面S_k上的电势，分别为S_k内外两侧的电导率，A为源点处的电偶极矩；

基于被测试的人体模型，躯干、心脏和双肺区域表面设置三个层次的电导率，且躯干外部空间电导率为0。

2.根据权利要求1所述的三维成像方法，其特征在于，所述S10包括：

在三维心磁信号中，选择幅值小于100PT的通道信号作为筛选后的心磁信号。

3.根据权利要求1所述的三维成像方法，其特征在于，所述S20包括：

S21、将筛选后的心磁信号中m路信号作为观测信号X进行主成分分析PCA的分解和白化处理，并按照Q％的贡献率选取前n个主成分，获得n维的心磁信号，n≤m；

S22、采用峭度阈值方式对n维的心磁信号进行识别，获得去除噪声主导独立信号源IC的信号主导IC；

S23、对所述信号主导IC进行经验模态分解EMD阈值化处理，获得重构后的多通道心磁信号。

4.根据权利要求3所述的三维成像方法，其特征在于，所述S21包括：

将观测信号X进行PCA分解，按照99％的贡献率选取前n个主成分，并对选取的前n个主成分进行PCA白化；

将观测信号和选择的前n个主成分形成白化矩阵V_n×m，m为观测信号X中信号的维度；并按照Z＝V X进行白化，Z为白化后的信号，得到的Z中各维度均不相关，且方差为1；

对Z进行ICA分解，得到n个相互独立的独立信号源IC，分离矩阵为W，n维分离信号为S＝W Z；

其中，ICA分解产生的IC的排列无序，且幅值具有不确定性。