Improvements for Electrocardiography During Magnetic Resonance Imaging

Abstract

Magneettikuvaus (MRI) tarjoaa loistavan kuvanlaadun vaarantamatta potilaan terveyttä. Siitä huolimatta potilaan monitorointi voi olla tarpeellista MRI kuvausten aikana lukuisista eri syistä. Esimerkiksi MRI laitteen ahtaus voi aiheuttaa ahdistusta osalle potilaista, jolloin potilas on usein sedatoitava. Valitettavasti sedaatio voi aiheuttaa muita komplikaatioita ja on aina riski potilaan terveydelle. Sydänkuvauksissa tarvitaan myös luotettava sydämenlyönnintunnistus, jotta kuvaus voidaan synkronoida sydämen vaiheen kanssa. Synkronointi voidaan toteuttaa riittävän hyvälaatuisen elektrokardiografisen (EKG) signaalin avulla.

MRI:n aikana potilas altistetaan voimakkaalle magneettikentälle, lisäksi kuvaus vaatii myös magneettisten gradienttien, eli väliaikaisten paikan funktiona muuttuvien magneettikenttien sekä suurtehoisten radiotaajuisten pulssien käyttöä. Näiden vaikutus EKG mittaukseen on huomattava ja ne voivat pilata signaalin lähes käyttökelvottomaksi. Yleisiä havaittuja häiriöitä ovat esimerkiksi äkilliset potilaan DC-tason vaihtelut sekä nopeiden gradienttikenttien aiheuttamat jännitepiikit. Joidenkin häiriöiden morfologia ja taajuussisältö ovat hyvin samankaltaisia kuin mitatun EKG signaalin, jolloin aiemmat sydämenlyönnin tunnistamiseen tarkoitetut algoritmit eivät enää toimi luotettavasti.

Nopeiden gradienttihäiriöiden poistoon on olemassa toimivia menetelmiä, mutta tämä tutkimus osoittaa, että vain signaalin aikakäyttäytymiseen keskittyvät yksidimensioiset suodattimet eivät ole riittäviä hitaampien häiriöiden poistoon. Ehdotettu ratkaisu on käyttää monikanavaisia menetelmiä, kuten riippumattomien komponenttien analyysiä tai muita piirteenirrotusmenetelmiä. Näiden avulla voidaan etsiä kanavayhdistelmä, joka tarjoaa maksimaalisen ECG signaalin samalla vaimentaen häiriökomponentteja mahdollisimman paljon.

Tulokset osoittavat, että käytetyt menetelmät parantavat sekä signaalikohinasuhdetta, että sykelaskennan luotettavuutta. Lisäparannuksia voidaan todennäköisesti saavuttaa pienillä muutoksilla mittauselektroniikkaan sekä algoritmeihin, jotka poistavat nopeita gradienttihäiriöitä.