Biomagnetic recording as a tool to analyse bioelectric currents

• Autorzy: Burghoff M.

Warianty tytułu

PL

Zapis biomagnetyczny jako narzędzie analizy prądów bioelektrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Many processes in the human body are associated with bioelectric currents. Examples are activation of muscles, stimulus propagation in nerves and signal processing in the brain. These currents create magnetic fields which can be measured non-invasively. These biomagnetic fields are very weak and can be measured only with extremely sensitive magnetic sensors. Superconducting Quantum Interference Devices (SQUID) are able to record magnetic fields down to the fT-range and with a time resolution of 1 ms and better. To exclude external magnetic disturbances which are some orders larger than biomagnetic fields, magnetically shielded rooms consisting of mumetal layers can be used. The paper will give an introduction into the equipment necessary for biomagnetic recording as well as into the tools for signal processing to estimate the parameters of the current flowing in the body. The utility of the biomagnetic method will be demonstrated by the example of the detection of action currents propagating in peripheral nerves.

PL

Prądy bioelektryczne towarzyszą wielu procesom zachodzącym w ciele człowieka, jak np. aktywacja mięśni, propagacja pobudzenia w nerwach czy przetwarzanie sygnałów w mózgu. Prądy te generują bardzo słabe pola elektromagnetyczne, które mogą być mierzone nieinwazyjnie jedynie za pomocą wysoce czułych sensorów magnetycznych. Czujniki SQUID są zdolne do rejestracji pól magnetycznych w zakresie do fT i z rozdzielczością 1 ms lub lepszą. Zewnętrzne zakłócenia magnetyczne, przewyższające pola biomagnetyczne o kilka rzędów, są tłumione w pomieszczeniach ekranowanych magnetycznie za pomocą warstw mu-metalu. W artykule przedstawiono aparaturę, która jest konieczna podczas rejestracji sygnałów biomagnetycznych, jak również narzędzia przetwarzania tych sygnałów pozwalające na estymację parametrów prądów płynących w ciele człowieka. Praktyczne zastosowanie omówionych metod zademonstrowano na przykładzie detekcji prądów pobudzenia rozprzestrzeniających się w nerwach peryferyjnych.

Słowa kluczowe

EN

biomagnetism; SQUID; electrical dipole; volume conductor

PL

biomagnetyzm; SQUID; dipol elektryczny

• Wydawca: Komitet Metrologii i Aparatury Naukowej PAN
• Czasopismo: Metrology and Measurement Systems
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 11, nr 4
• Strony: 307--319
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Burghoff M.

• Physikalish-Technische Bundesanstalt, Berlin, Germany, Laboratory for Bioelectricity and Biomagnetism

Bibliografia

• 1. Bork J., Hahlbohm H.-D-., Klein R., Schnabel A.: The 8-layeredmagnetically shielded room of the PTB: design and construction. Biomag 2000, Helsinki, 2000.
• 2. Burghoff M., Curio G., Haberkorn W., Mackert B.-M., Trahms L.: Quellenbildgebung aus biomagnetischen Feldern peripherer Nerven. Biomed. Engineering, vol. 39 (Suppl.), 1994, pp. 123-124.
• 3. Burghoff M., Haberkorn W., Mackert B.-M., Curio G.: Analysis of magnetic fields recorded from stimulated leg nerves. J. of Clinical Eng., 1997, vol. 22, pp. 158-162.
• 4. Drung D.: The PTB 83-SQUID System for biomagnetic applications in a clinic. IEEE Trans. on Appl. Supercond., 1995, vol. 2, pp. 2112-2117.
• 5. Drung D.: High-Tc and low-Tc dc SQUID electronics. Supercond. Sci. Techn., 2003, vol. 16, pp. 1320-1336.
• 6. Gräbe T., Burghoff M., Steinhoff U., Mackert B.-M., Curio G.: Identification of signal components by stochastic modelling in measurements of evoked magnetic fields from peripheral nerves. Advanced Mathematical Tools in Metrology III, P. Ciarlini, M.G. Cox, F. Pavese and D. Richter (Eds.), World Scientific Publishing Company, Singapore, 1997, pp. 178-185.
• 7. Haberkorn W., Burghoff M., Trahms L.: Multipolquellenanalyse biomagnetischer Felder. Biomed. Engineering, vol. 37 (Suppl. 2), 1992, pp. 156-157.
• 8. Lütkenhöner B., Hoke M., Pantev Ch.: Possibilities and Limitations of Weighted Averaging. Biol. Cybern., 1985, pp. 409-416.
• 9. Wübbeler G., Ziehe A., Macken B.-M., Müller K.R., Trahms L., Curio G.: Independent component analysis of non-invasively recorded cortical dc-fields in humans. IEEE Trans. on Biomed. Eng., 2000, vol. 47, no. 5, pp. 594-599.