Ứng dụng lâm sàng của từ tâm đồ

Ứng dụng lâm sàng của từ tâm đồ

Ứng dụng lâm sàng của từ
tâm đồ
Bởi:
ĐH Bách Khoa Y Sinh K50

Các ưu điểm của từ tâm đồ
Chúng ta biết rằng, hoạt động điện sinh học trong quả tim là nguyên nhân tạo ra 1 nguồn
dòng, với mật độ i(x,y,z,t). Như đã nói, cả điện trường lẫn từ trường đều được hình thành
bởi cùng nguồn này, và ngược lại, chúng tạo ra các hiện tượng điện sinh lý học: sự khử
cực và sự tái cực của các tế bào cơ tim.
Một câu hỏi logic được đặt ra ở đây là liệu có bất kì thông tin mới nào có thể nhận được
từ phép đo từ trường mà bằng phép đo điện trường chúng ta không có được? Khi câu hỏi
này xuất hiện, với những cơ sở lý thuyết đã biết, đó là điện trường và từ trường không
hoàn toàn độc lập với nhau, các nguyên nhân khác là nguyên lý cho việc sử dụng MCG.
Chúng có thể được chia theo các đặc điểm lý thuyết và kỹ thuật. Các đặc điểm lý thuyết
dựa trên các đặc tính phổ biến của từ trường sinh học, còn các đặc điểm kỹ thuật dựa
trên các đặc điểm của sự trang bị dụng cụ. Chúng sẽ được đề cập đến trong phần dưới
đây.
Các ưu điểm về mặt lý thuyết
Đầu tiên, bản chất của các trường đạo trình của điện và từ tương đối khác nhau, nhưng
đã được mô tả trong phần 12.9. Nói chính xác, đạo trình từ lý tưởng chỉ nhạy cảm với
các thành phần tiếp tuyến của các nguồn kích hoạt và do đó, nó có đáp ứng đặc biệt đối
với những bất thường trong sự kích hoạt (bởi vì các nguồn kích hoạt bình thường chủ
yếu là thành phần hướng tâm). Hơn nữa, các thành phần tiếp tuyến bị suy giảm trong
ECG do hiệu ứng Brody. Một nhân tố khác là tỉ số SNR đối với quá trình ghi nhận điện
và từ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác, vì thế sẽ có ưu điểm về mặt thực tế trong việc sử
dụng cái này so với cái khác, mặc dù có sự tương đồng về mặt phương pháp giữa chúng.
Hai là, độ từ thẩm của mô chính là độ từ thẩm của không gian tự do. Do đó, độ nhạy của
MCG không bị ảnh hưởng bởi điện trở suất cao của mô phổi. Chính vì điều này, chúng

ta có thể ghi lại độ hoạt động điện của mặt sau quả tim nhờ MCG từ phía sau của vùng
ngực. Điều đó khó có thể thực hiện được bằng các điện cực ECG đặt bên ngoài, nhưng
1/6


Ứng dụng lâm sàng của từ tâm đồ

lại có thể được với một điện cực đặt trong thực quản, tuy nhiên nó lại bất tiện cho bệnh
nhân. Một ứng dụng quan trọng khác của đặc điểm nổi bật này đó là ghi MCG cho thai.
Trong giai đoạn nhất định của quá trình mang thai, chúng ta gặp khó khăn rất lớn trong
việc ghi ECG thai do lớp mỡ cách điện trong bào thai.
Các ưu điểm về kỹ thuật
Ưu điểm đầu tiên đó là một sự khác biệt quan trọng, bộ dò từ không tiếp xúc với đối
tượng. Có một lợi thế đó là không cần có quá trình chuẩn bị bề mặt da và gắn điện cực
nữa. (trong trường hợp người bệnh bị bỏng da thì đây đúng là một ưu thế mấu chốt)
Thứ 2, đó là từ kế SQUID (Superconducting QUantum Interference Device- thiết bị can
nhiễu lượng tử siêu dẫn) luôn có khả năng đo các tín hiệu một chiều. Chúng xuất hiện
với sự lên xuống của đoạn S-T trong nhồi máu cơ tim. (Cohen et al., 1971; Cohen and
Kaufman, 1975). Những tín hiệu như vậy gây ra những khó khăn lớn để có thể đo được
về mặt điện. Mặc dù giá trị lâm sàng của chúng đã được chứng minh, nhưng cũng cần
lưu ý rằng do những khó khăn vấp phải trong việc thực hiện phép đo điện nên có ít sự
khảo sát đối với các điện thế một chiều.

Những nhược điểm của MCG
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc ECG được sử dụng phổ biến hơn MCG. Một nguyên
nhân quan trọng đó là tính dễ ứng dụng. lấy ví dụ, nếu chỉ quan tâm đến nhịp tim thì
ECG thể hiện đơn giản hơn nhiều. Nguyên nhân nữa đó là việc đo MCG tại thời điểm
hiện tại gặp nhiều rắc rối về mặt công nghệ và đòi hỏi thiết bị phức tạp và đắt tiền. Cụ
thể, thiết bị này gồm có một từ kế SQUID, heli lỏng và một môi trường ít nhiễu. Nhờ
sự phát triển của công nghệ thiết bị SQUID, hiện nay đã không còn cần một căn phòng

được cách ly với bên ngoài trong MCG (trong tương lai gần, sẽ có thể thao tác các thiết
bị SQUID ở nhiệt độ của nitơ lỏng, nhờ đó chi phí hoạt động sẽ giảm đi đáng kể).

Ứng dụng lâm sàng
Ứng dụng lâm sàng của MCG có thể dựa trên lý thuyết (điện từ trường sinh học) hoặc
các đặc điểm kĩ thuật của phương pháp đo. Những lợi ích về mặt kĩ thuật chính của
MCG được đề cập trong phần 20.2.1. Các điểm nổi bật về mặt lý thuyết gồm có sự phân
bố độ nhạy khác biệt của MCG đối với các nguồn điện sinh học của tim.
Một số nghiên cứu về chất lượng chẩn đoán của MCG đã được công bố. Để có cái nhìn
tổng quan về các nghiên cứu trên, có thể tìm đọc bài viết của Siltanen (1989). Cơ thể
những người bệnh với các nhóm bệnh tim đã được khảo sát bằng ECG, bao gồm nhồi
máu, phình đại và hụt dẫn. Trong hầu hết các nghiên cứu, MCG thu được với phương
pháp ánh xạ bằng cách chỉ ghi lại các thành phần x của cường độ từ trường của tim tại
một vài điểm ghi ở phía trên ngực mà không cần sử dụng bản chất vector của cường độ
2/6


Ứng dụng lâm sàng của từ tâm đồ

từ trường (Cohen và McCaughan, 1972; Saarinen và các cộng sự, 1978). Ngoài ra cũng
có nhiều báo cáo liên quan đến việc ghi lại cả ba thành phần của trường vector từ của
tim với phương pháp ánh xạ này (Cohen và Chandler, 1969; Rosen và Inouye, 1975;
Seppänen và các cộng sự, 1983; Shirae, Furukawa, và Katayama, 1988; Sakauchi và các
cộng sự, 1989). Trong phương pháp ánh xạ, số lượng điểm đo thường là 30-40. Nếu tín
hiệu được ghi với từ kế đơn kênh (như vẫn thường được thực hiện do có kích thước của
lưới đo lớn) và giả sử chúng ta có 1’ dành cho việc định vị từ kế, thêm 1’ nữa cho việc
thu thập dữ liệu thì dẫn tới thời gian ghi tổng cộng cho mỗi bệnh nhân sẽ mất hơn 1h.
Bằng cách sử dụng phương pháp ánh xạ cho những bất thường liên quan đến tim, chất
lượng chẩn đoán của MCG, xét trung bình, cũng giống với ECG.
Ở đây, chúng tôi tổng kết một cách ngắn gọn kết quả thu được của một nghiên cứu, được

thực hiện tại Học viện Ragnar Granit với sự hợp tác của Bệnh viện Đại học Tampere, là
nơi nghiên cứu chất lượng chẩn đoán MCG sử dụng hệ thống đạo trình đơn điểm (Oja,
1993). Có tổng cộng 526 đối tượng được lựa chọn, trong đó có 290 người khỏe mạnh
và 236 người có các rối loạn hoạt động tim, bao gồm các chứng nhồi máu cơ tim, phình
đại tâm thất trái, hụt dẫn tâm thất và hội chứng Wolf-Parkinson-White. Phép phân tích
thống kê biệt số tuyến tính bậc thang đã được dùng để đánh giá chất lượng chẩn đoán
của VECG (sử dụng hệ thống đạo trình Frank) và VMCG được thực hiện.
Sự sai khác của VMCG trong các đối tượng bình thường và ảnh hưởng của thể chất được
nghiên cứu đầu tiên bởi Nousiainen và các cộng sự (Nousiainen, 1991; Nousiainen, Oja,
và Malmivuo, 1994ab). Và kết quả của nghiên cứu này đã hình thành nên cơ sở cho việc
đánh giá kết quả của quá trình chẩn đoán của VMCG.
Chất lượng chẩn đoán của VECG và VMCG lần đầu tiên được so sánh về khả năng phân
biệt giữa 5 nhóm, gồm (1) các đối tượng khỏe mạnh; và các bệnh nhân với (2) chứng
nhồi máu cơ tim vách trước, (3) nhồi máu cơ tim dưới, (4) nhồi máu cơ tim bên, và (5)
chứng phì đại tâm thất trái. Khi sử dụng VECG, các kết quả nhận được là tối ưu khi tổng
cộng 30 thông số từ vector QRS và đoạn ST-T được sử dụng. Trong VMCG, các kết
quả tối ưu nhận được với việc sử dụng 11 thông số từ vector QRS và 2 từ đoạn ST-T.
Trong những điều kiện như trên, độ nhạy (ví dụ như phần trăm phân loại chính xác) của
VECG và VMCG là như nhau, bằng 73.7%.
Chúng ta có thể tăng tốc độ phân loại 5 nhóm đã nói ở trên một cách đáng kể khi chọn
1 phần trong 30 thông số từ ECG và phần còn lại từ MCG. Với sự kết hợp này, tốc độ
phân loại chính xác lên tới 81.4%. Sự cải thiện chất lượng chẩn đoán này dựa trên cơ
sở thực tế là các đạo trình MCG độc lập với các đạo trình ECG. Do đó, mặc dù ECG và
MCG đều có cùng chất lượng chẩn đoán và số lượng bệnh nhân được chẩn đoán chính
xác là như nhau, nhưng những nhóm phân loại lại không giống nhau. Bằng việc kết hợp
ECG và MCG, được gọi là EMCG (electromagnetocardiogram-điện từ tâm đồ), chúng
ta có thể kết hợp các nhóm bệnh nhân được chẩn đoán đúng, như minh họa trong hình
20.23.

3/6

Ứng dụng lâm sàng của từ tâm đồ

Trên cơ sở của nghiên cứu này và các bài viết về những nghiên cứu khác hiện có, chúng
ta có thể rút ra những kết luận liên quan đến chất lượng chẩn đoán của MCG như sau:
1. mặc dù phép đo MCG đơn điểm chỉ thực hiện ở một vị trí duy nhất, so với 30-40 điểm
đo trong phương pháp ánh xạ, chất lượng của phương pháp này ít nhất cũng tốt như chất
lượng của hệ thống ánh xạ. 2. không có chênh lệch nào đáng kể giữa chất lượng chẩn
đoán của MCG khi so sánh với ECG của Frank. 3. các cách phân loại chẩn đoán của
ECG và MCG không giống nhau. (nghĩa là các đối tượng cá thể được phân loại trong
từng nhóm không hề như nhau ở cả 2 phương pháp mặc dù số lượng các bệnh nhân được
chẩn đoán đúng là bằng nhau.) 4. chất lượng chẩn đoán của EMCG tốt hơn ECG hoặc
MCG riêng lẻ, mặc dù EMCG sử dụng cùng một số lượng các thông số như trong ECG
hoặc MCG. Trong điều kiện tốt nhất, EMCG, bằng cách kết hợp dữ liệu điện và từ, có
thể giảm số lượng bệnh nhân bị phân loại sai xuống còn khoảng một nửa.

Cơ sở cho việc tăng chất lượng chẩn đoán bằng phép đo từ sinh học
Ý tưởng cơ bản đằng sau việc tăng chất lượng chẩn đoán khi áp dụng phép ghi điện từ
tâm đồ (mục 4 ở trên) là nền tảng của việc ứng dụng các phương pháp từ sinh học cho
chẩn đoán lâm sàng nói chung và được nói rõ hơn ở phần dưới đây.
Nếu các đạo trình MCG là sự kết hợp tuyến tính của các đạo trình ECG (như trường
hợp trong hình 20.3), thì các nhóm bệnh nhân được chẩn đoán đúng phải là như nhau
trong cả 2 lần kiểm tra. Như trường hợp được minh họa bởi Willems và Lesaffre (1987),
những người đã chỉ ra rằng ECG 12 đạo trình và VCG Frank có cùng chất lượng chẩn
đoán. Việc kết hợp những hệ thống đạo trình này không làm tăng chất lượng chẩn đoán.
Điều đó là tất nhiên, bởi vì một trong số những hệ thống đạo trình này là một sự tổ hợp
tuyến tính của hệ thống khác.
Nhưng, theo như lý thuyết của Helmholtz chỉ ra, các đạo trình ECG và MCG là độc lập
về mặt toán học. Do đó, các cơ thể người bệnh được chẩn đoán đúng với cả 2 phương

pháp có số lượng như nhau, nhưng không giống nhau. Bởi vậy với sự kết hợp của các tín
hiệu ECG và MCG, chúng ta có thể liên kết các nhóm bệnh nhân được chẩn đoán đúng
và tăng được chất lượng chẩn đoán mà thậm chí không cần tăng số lượng các thông số
trong quá trình chẩn đoán. Điều này là kết quả của một thực tế, đó là trong phương pháp
kết hợp, chúng ta có 3 + 3 = 6 đạo trình độc lập nếu cả ECG và MCG đều dựa trên mô
hình lưỡng cực.
Nguyên lý này được minh họa trong hình 20.23, trong đó toàn bộ dân số được biểu thị
bởi vòng tròn lớn. giả sử rằng các bệnh nhân chẩn đoán đúng với ECG có thể được biểu
thị bằng 1 vòng tròn nhỏ hơn ở bên trong, và những người được chẩn đoán đúng với
MCG có thể được biểu thị bằng 1 vòng tròn tương tự. Nếu các hệ thống ECG và MCG
có số lượng các phép đo độc lập bằng nhau (ví dụ, cả 2 đều dựa trên mô hình lưỡng cực),

4/6


Ứng dụng lâm sàng của từ tâm đồ

chất lượng chẩn đoán của chúng là tương đương nhau, và do đó diện tích của các vòng
tròn biểu thị cho số bệnh nhân được chẩn đoán đúng với từng hệ thống là như nhau.
Bởi vì chúng ta không biết những bệnh nhân nào được chẩn đoán đúng với ECG mà lại
bị sai với MCG, hoặc ngược lại, với từng hệ thống chẩn đoán riêng rẽ dùng ECG và
MCG, chúng ta không thể tăng chất lượng chẩn đoán tổng cộng. (nếu chúng ta có thể
biết những bệnh nhân nào được chẩn đoán đúng, bệnh nhân nào bị chẩn đoán sai, thì
chất lượng chẩn đoán dĩ nhiên sẽ là 100%!). Chất lượng chẩn đoán tổng cộng chỉ có thể
tăng lên nếu quá trình chẩn đoán bao gồm cả tín hiệu điện và từ trong việc hình thành
phép đo điện từ tâm đồ (EMCG). Chất lượng chẩn đoán của hệ thống kết hợp do đó sẽ
là vùng được bao bởi cả 2 vòng tròn ECG và MCG.
Đây là nguyên lý cơ bản đằng sau việc tăng chất lượng chẩn đoán, đạt được với một
phương pháp từ sinh học cộng với chất lượng của một phương pháp điện sinh học.
Nguyên lý này không những chỉ có thể ứng dụng với phép đo từ tâm đồ mà còn có thể

được ứng dụng với phép đo từ não đồ và cả trong những lĩnh vực khác liên quan đến từ
sinh học.

Minh hoạ nguyên lý tăng chất lượng chẩn đoán bằng việc sử dụng các phép đo từ sinh học.

5/6


Ứng dụng lâm sàng của từ tâm đồ

(A) Nếu các phương pháp điện và từ (ECG và MCG) dựa trên các mô hình nguồn có
cùng số lượng biến độc lập, thì số bệnh nhân được chẩn đoán đúng là bằng nhau trong
cả 2 phương pháp. Sự phân bố độ nhạy của các hệ thống đó càng chênh lệch thì sự sai
khác về số lượng bệnh nhân được chẩn đoán đúng càng lớn. Vì chúng ta không biết bệnh
nhân nào được chẩn đoán đúng với từng phương pháp nên chất lượng chẩn đoán tổng
cộng không thể tăng lên bằng cách sử dụng riêng rẽ 2 phương pháp.
(B) Nếu quá trình chẩn đoán dựa trên sự kết hợp dữ liệu về cả mặt điện và từ (EMCG),
số bệnh nhân được chẩn đoán đúng sẽ tăng lên, vùng được bao bởi cả 2 phương pháp.

Những kết luận tổng quát về phép đo từ tâm đồ
Dựa trên cơ sở lý thuyết về điện từ trường sinh học và những bài viết hiện nay trong lĩnh
vực nghiên cứu MCG, chúng ta có thể đưa ra những kết luận tổng quát sau về ứng dụng
của phép đo từ não đồ (Malmivuo, 1976):
1. MCG đo đặc tính hoạt động điện của cơ tim. Do đó, trên nền tảng về mặt giá cả, nếu
chỉ sử dụng 1 trong 2 phương pháp trên khi các quá trình ghi dữ liệu mặt điện hoàn
thành, ECG có thể được sử dụng, trừ khi có những nguyên nhân kĩ thuật phải chọn MCG
(ví dụ, với những bệnh nhân bị bỏng da, ghi các trường DC...). 2. ECG đo trường điện
thế, là một trường vô hướng. Do đó, một phép đo tại một điểm đo là đủ. MCG đo từ
trường, là trường vector. Do đó, các phép đo MCG phải mô tả được 1 vector, cần 3 phép
đo trực giao tại từng điểm đo để thu được toàn bộ thông tin có thể có (Malmivuo, 1976;

Oostendorp, van Oosterom, và Huiskamp, 1992). 3. Trong MCG, chúng ta quan tâm đến
hoạt động điện trong toàn bộ cơ tim chứ không chỉ ở trên bề mặt. Do đó, để bù lại hiệu
ứng lân cận, các phép đo MCG cần thực hiện một cách đối xứng, ở cả đằng trước và
đằng sau của ngực. Thật ra, phép đo MCG từ phía sau làm tăng lượng thông tin thu được
ở phía sau của tim, mà ở đó độ nhạy của toàn bộ đạo trình ECG thấp do hiệu ứng cách
ly của phổi. (Như đã chú ý trong các phần trước, trong phép đo MEG, chúng ta chủ yếu
quan tâm đến hoạt động điện trên vỏ não. Do đó, phép đo đơn cực thích hợp trong việc
đo MEG hơn.) 4. Trên cơ sở các bài viết hiện nay về MCG, phép đo đơn điểm không
đối xứng có vẻ có cùng chất lượng chẩn đoán với phương pháp ánh xạ thành phần x của
từ trường tại phần phía trước của ngực. 5. Sự kết hợp giữa các phép đo điện và từ (ví dụ,
ECG và MCG) đưa tới chất lượng chẩn đoán tốt hơn từng phương pháp đo riêng rẽ với
cùng số lượng thông số chẩn đoán, bởi vì số các phép đo độc lập tăng gấp đôi.

6/6