心磁図

心磁図とは

心磁図（Magnetocardiography、略称: MCG）は、心筋の電気的な活動から生じる微弱な磁場を高精度の磁気センサーで測定し、そのデータを視覚化する技術です。この方法は心臓病の診断や研究において非常に重要な役割を果たしています。

概要

心臓が拍動する際に発生する微小な電流により、心臓周辺には微弱な生体磁場が生じます。この磁場は周囲の磁気雑音に対して非常に敏感であるため、心磁図を測定する際には、通常、専用の磁気シールドルームが必要です。心臓から発生する磁場の強度は、一般的に地磁気の約百万分の一、最大で100ピコテスラ（pT）という極めて小さい値です。

従来は超伝導量子干渉素子（SQUID）を利用して心磁図を取得していましたが、最近ではトンネル磁気抵抗効果素子や光ポンピング磁力計、さらにフラックスゲート磁力計など、冷却が不要な新しい技術も開発されています。このような新技術によって、より高精度で、かつ効率的な測定が可能になっています。

1963年、BauleとMcFeeは、対向させた200万回巻いたコイルを用いて、心磁図の測定に成功しました。その後、1967年にはマサチューセッツ工科大学のディビッド・コーエンが、磁気シールドルームを利用し、巻数の少ない磁束検出コイルと電子増幅器を組み合わせて心臓や脳から発生する磁場を計測しました。

磁場のシールド

心臓から放出される磁場は数ピコテスラという微弱な強度のため、外部の磁場や地磁気を遮蔽する必要があります。超伝導量子干渉素子を利用する場合、外部の電磁雑音を除去するための大掛かりな装置が必要ですが、トンネル磁気抵抗効果を利用することでダイナミックレンジを相対的に拡大し、ノイズを効果的に取り除くことが可能になります。これにより、センサーのウェアラブル化が進み、運動時の生体磁場の高解像度測定や長時間測定が可能になるなど、多くの応用が期待されています。

この新しい測定技術は、不整脈の診断精度向上や長時間の心臓異常の検出、狭心症・心筋梗塞の早期発見など、従来の心電図や心磁計では実現できなかったさまざまな状況での計測を実現しています。

心電図との比較

心電図も心磁図も心筋の活動を計測していますが、両者には重要な違いがあります。電場は体の構造や皮膚の抵抗に影響を受けやすいのに対し、磁場はその影響を受けにくいため、心磁図はより高い空間分解能を持っています。

電場と磁場は直交する関係にあり、感度が最も高い方向は通常はそれぞれの場が最大になる方向と直交しています。この特性により、心磁図は心疾患の診断において非常に有用な手段となっています。

結論

心磁図の技術は、今後の心疾患の診断や治療における重要なツールとなるでしょう。新たなセンサー技術の進展により、より精密な測定と診断が可能になり、多くの患者にとっての利益が期待されます。

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