心磁图检测技术是一种无创伤、准确度较高的新型技术,原理是采集心脏兴奋时体表磁场变化,在冠心病、心律失常等心脏疾病的诊断上有重要作用。本文的主要研究内容是利用个体化的生理模型仿真出体表磁场分布,即心磁正问题,为后续的心磁图反演出心脏活动提供先验知识,也为深入理解心脏病理发生机制提供帮助。同时,心磁正逆问题的仿真研究最终都是为了利用真实心磁图的诊断出心脏的电生理活动,所以真实心磁图的测量是十分有必要的,因此本文还涉及了部分真实心磁图测量工作。本文的研究工作如下:(1)建立个体化的生理模型,由模型的数学描述和几何模型组成。生理模型的数学描述中,一是心脏源模型,采用修正后的扩散方程建立心脏电生理扩散模型;二是心磁场模型,以准静态Maxwell方程组为基础,将心脏源模型中的跨膜电位转化为心脏源电流密度来计算体表磁场投影。对于生理模型的几何模型,我们利用真实人体的磁共振影像(MRI)影像,相关图像分割算法和体绘制算法重建出个体化的三维几何模型。(2)开展数值计算与仿真。仿真计算建立好生理模型后,采用伽辽金有限元法,在COMSOL Multiphysics软件计算平台上进行数值计算,仿真模拟出心脏TMP的分布图以及体表磁感应强度分布图。为验证有限元法计算心磁正问题的准确性,本文还设计了简化的心脏源模型和简化几何的心磁场模型,分别求出数值解,并与相应的解析解进行误差分析。(3)真实心磁信号的重建。本文的一部分工作,就是采用相关算法,将磁力仪单个通道测到的原始信号重建成心磁信号,与此同时测量周期可从5ms降为2ms,提高了心磁信号的时间分辨率以获得涵盖更多生理信息的心磁图。在未来的研究中,若将每个通道测到的原始信号重建成心磁信号,再将每个通道的心磁信号汇总可绘制出二维的真实心磁分布图。