JPH02249530A - 生体活動電流表示法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、ＭＲｒ装置（核磁気共鳴映像袋ＵやＸ＊Ｃ
Ｔ装置等によって得た断層像に生体活動電流に係る電流
双極子を重畳表示する方法に関すＢ、従来技術 生体に刺激を与えると、細胞膜を挟んで形成されている
分極がこわれ生体活動電流が流れる。この生体活動電流
は、脳や心臓において現れ、脳波。

心電図として記録される。また、生体活動電流によって
生じる磁界は、脳磁図、心磁図として記録される。

近年、生体内の微小な磁界を計測する装置として、５Ｑ
ＵＩＤ（超電導量子干渉計）を用いたセンサが開発され
た。

このセンサを頭部の外側に置き、脳内に生じた生体活動
電流による微小磁界をそのセンサで無侵襲に計測するこ
とができる。このような計測を多数の測定点で行い、得
られたデータとその補間データとを頭部表面の展開図上
にプロットすると、第７図に示すような等磁界地図が得
られる。なお、電位計測の場合には同様な等電位地図が
得られる。

第７図の等磁界地図は、磁界強度の最高レベル（実線で
示す山部）と最低レベル（破線で示す谷部）とが１つず
つ現れたもので、これは電流双極子が単一の場合に相当
する。このように電流双極子が単一である場合には、脳
内の電流双極子の位置、方向、大きさを推定するに当た
ってビオ・サバールの法則が適用でき、同図で矢印で示
すように電流双極子を局在化することができる。

Ｃ３発明が解決しようとする課題 しかし、多くの場合において、等磁界地図や等電位地図
のパターンは複雑で、最高レベルと最低レベルの組みが
幾つも現れるため、ビオ・サノイールの法則が適用でき
ない。すなわち、等磁界地図や等電位地図では、磁界や
電位の分布についての全体的な大まかな傾向を把握する
ことはできても、電流双極子の発生部位を局在化するこ
とができないのが実情である。

また、第７図の場合のように電流双極子を局在化できた
としても、それはあ（まで等磁界地図や等電位地図の上
での相対的位置関係を知ることができるに過ぎず、脳内
での実際的な位置を視覚的に直接的に把握することがで
きないという問題があった。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、ビオ・サバールの法則が適用できないような条件
下であっても、生体活動電流に係る電流双極子を局在化
することができるとともに、生体内での実際的な位置を
視覚的に直接的に把握できるようにすることを目的とす
る。

０８課題を解決するための手段 この発明は、このような目的を達成するために、次のよ
うな構成をとる。

すなわち、この発明の生体活動電流表示法は、生体内で
仮想した任意の位置の生体活動電流についての磁界また
は電位の分布の多数のシミュレーションデータを予め収
集しておき、被検体について実際に計測した磁界または
電位の分布の実測データと前記価々のシミュレーション
データとの二乗平均誤差を算出し、これらそ数の二乗平
均誤差のうち最小の二乗平均誤差を求め、この最小二乗
平均誤差に対応した１つのシミュレーションデータがも
つ位置において断層像に重畳させた状態で生体活動電流
を示゛すマークを表示することを特徴とするものである
。

８８作用 この発明の構成による作用は、次のとおりである。

すなわち、多数のシミュレーションデータと実測データ
との二乗平均誤差の最小値に対応した１つのシミュレー
ションデータは、実測データに対応した生体活動電流の
発生部位に最も近い位置のデータを有しているから、ビ
オ・サバールの法則が適用できないような条件下にあっ
ても、生体活動電流に係る電流双極子の局在化が可能と
なる。

そして、二乗平均誤差最小値のシミュレーションデータ
がもつ位置において断層像に重畳して生体活動電流を示
すマークを表示するから、生体内での電流双極子の実際
的な位置の視覚的、直接的な把握が可能となる。

Ｆ、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

■　生体内微小磁界を同時に複数点で計測できるマルチ
チャンネル５ＱｔＪＩＤセンサを用いて、脳内に想定し
た仮想の電流双極子によって形成される磁界分布のデー
タを予め収集しておく。その収集は次のように行う。

第１図に示すように、直交座標系で表される任意の位置
Ｐｉ　　（Ｘ＋、）’ｉ＋　　Ｚｒ　）に、任意の大き
さＩｊ、任意の方向φヶの仮想の電流双極子Ｍ、Ｊｋを
想定する。

マルチチャンネル５ＱＵＩＤセンサ１のチャンネル数を
ｎとして、電流双極子ＭｉＪｋによる磁界を各チャンネ
ルごとに計測したデータをＢｌｊｊｋ。

Ｂ□ｊｋ＋　　Ｂ□０・・・・Ｂ　ａｉｊｋとし、この
磁界分布のシミュレーションデータをσ！Ｊｋとして第
２図のようにファイル２に格納しておく。

このシミュレーションデータσｉｎｋをより詳しく説明
すると、 ■　位置Ｐｔおよび大きさＴ、が同一で、ｋ（＝１．２
・・・・Ｗ）をパラメータとして、方向φ、がφ１．φ
２・・・・φ、のように異なるすべてのシミュレーショ
ンデータ、 ■　位置Ｐ、および方向φアが同一で、ｊ　（＝１．２
・・・・Ｖ）をパラメータとして、大きさＩ。

がＴ＋、Ｉｔ・・・・Ｉｖのように異なるすべてのシミ
ュレーションデータ、 ■　大きさＩｊおよび方向φ、が同一で、１（−１，２
・・・・Ｕ）をパラメータとして、位置Ｐ１がＰｌ、Ｐ
ｌ・・・・Ｐ、のように異なるすべてのシミュレーショ
ンデータ の群からなっている。

このシミュレーションデータσｊｊｋは、ｉのパラメー
タ数ｕ、ｊのパラメータ数ｖ、にのパラメータ数Ｗを掛
は算した数（ｕＸｖＸｋ）個だけある。

■　第３図に示すように、被検者の頭部における３つの
特徴点（鼻根、耳介前方切痕、外後頭隆起点）に付けた
小コイル３ａ、３ｂ、３ｃに電流を流すことによって生
じた磁界をマルチチャンネル５ＱＵＩＤセンサ１で検出
し、このセンサｌを基準とする座標系における小コイル
３ａ、３ｂ。

３ｃの位置データを得る。

一方、ＭＲＩ装置またはＸ　４１　ＣＴ装置によって得
た頭部の正面断層像と側面断層像とに対して、ビデオカ
メラで撮影した小コイルを含む状態の正面撮影像と側面
撮影像とを、大きさを揃えて重ね合わせる。これによっ
て、断層像上での小コイルの位置データが得られる。

そして、センサ１で得られた小コイルの位置データと断
層像上での小コイルの位置データとが一致するように位
置データ相互間の謂整を行う。これにより、センサ１を
基準とした座標系における頭部の位置を把握できる状態
となる（本出願人による昭和６３年９月３０日付は特許
願（３）「マルチチャンネル５ＱＵＩＤセンサと被検体
との位置関係測定法１参照）。

■　ｎチャンネルの５ＱＵＩＤセンサ１によって磁界分
布データＢ、、　Ｂｘ、Ｂ、・・・・Ｂ７を実測し、第
４図のようにファイル４に格納する。

そして、この実測データＢ＋　、Ｂｚ　、Ｂｙ・・・・
Ｂ、ｌと、１つずつのシミュレーションデータσ１ｊｋ
（＝Ｂ目１．８２目１．Ｂ、目、・・・・Ｂ　＋＋１ｊ
ｋ）との二乗平均誤差Δ五、を算出する。

Σ（Ｂａ＋３ｍ　　Ｂａｒ　　）　” Δｉｊｋ　　＝ Σ　Ｂ、！ この二乗平均誤差Δ１．３も、（ｕＸｖＸｋ）個だけあ
る。

次に、この（ｕＸｖＸｋ）個の二乗平均誤差Δ正、１の
うちの最小値Δ１ｊ□、Ｉ０）を求め、（ｕＸｖＸｋ）
個あるシミュレーションデータσ目つのうち最小値Δム
Ｊｋ（＋ａｉ１に対応するシミュレーションデータσ１
ｎｋ（。ｋｊｌを割り出す。

前述したように個々のシミュレーションデータσ直□に
は、仮想の電流双極子Ｍ　１　ｊｋの位置ＰＬ（ｘ＋、
ｙ五１２り、大きさＩＪ、方向φつが１対１で対応して
いるから、二乗平均誤差の最小値Δ１ｋ（、、Ｒ１に対
応したシミュレーションデータσ１．□。、１．にも、
電流双極子についての唯一の位置Ｐｉ（。、ｊ、（χ、
。ｂｊｌ＋ｙｉ（。ｋＪｌ＋　　Ｚ□。、ｊ、）、唯一
の大きさｒ　ｊ　ｆｏｂｊｌ、唯一の方向φ１゜ｂｊ）
が対応する。

この位Ｉ　Ｐ　＋　（。５ハにおいて大きさＩｊ（。ｂ
ｊｌ、方向φｋ（・ＩＪＩをもつ電流双極子ＭＢ、（。

ｂｊ）が、計測された磁界分布データに対応した電流双
極子である。

■　ＭＲＩ装置またはＸ線ＣＴ装置によって得られた断
層像をデイスプレィに表示し、その断層像に重畳させる
状態で、前記の位Ｗ　Ｐ　１　（。あわ、大きさＩＪ（
。ｂＪｌ、方向φ□。ｂｊ）の条件を満たす生体活動電
流に係る電流双極子Ｍ、ｊｋ（。ｂｊｌを示すマークを
表示する。

この電流双極子を示すマークの表示の仕方として、次の
ようなものがある。

（ａ）　　スライス断層像上への表示 スライス面がｘ−ｙ平面に沿ったものであるとする。第
５図に示すように、２方向での複数のスライス面のうち
、Ｚｌ（。５、）に対応するスライス面を選択し、その
スライス断層像５をデイスプレィに表示する。

そして、ｘ−ｙ平面において座標値（Ｘ２．。、４．。

ｙＨｏｂｊｌ　）の位置に・　■ｊ　（ａｂＪ）をｘ−
ｙ平面に投影した大きさ、および、方向φ、。ｂｉ＞で
、電流双極子Ｍ　＋　ｊｋ（０ｂｊｌを示す矢印のマー
ク６をスライス断層像５に重畳して表示する。なお、マ
ーク６に特定の色を付けて強調表示してもよい。

Φ）三次元断層像上への表示 第６図に示すように、頭蓋の三次元表面表示における切
削表示された三次元断層像７ａ、７ｂ。

７Ｃにおいて・座標値（Ｘ　ｌ　ｊｏｂハ＋　　７　ｉ
　（ｏｂｊｌ　＋２直（。、Ｊ、）の位置に、大きさＩ
。ｏｂｊｌ、および、方向φ５（。、ハで矢印のマーク
６を重畳表示してもよい。

以上のように、生体活動電流に係る電流双極子を断層像
上に重畳した状態で局在化することができ、生体活動電
流を視覚的に直接的に把握できるため、診断の正確さ、
治療１手術の安全を期することができる。特に、焦点性
てんかんの患部把握に有効である。

また、脳機能の研究分野において、身体の各部と脳のど
の部位とが対応しているかの研究や、心理学の分野にお
いて、α波が脳内のどの部位に発生しやすいかの研究等
にも有効である。

なお、電流双極子の位置だけ判ればよくて大きさ、方向
まで示す必要のないときは、マーク６としては、矢印に
代えて点表示としてもよい。

また、頭蓋表面から電流双極子までの距離やその他の数
値を重畳表示するようにすれば、−層患部位置の把握を
行いやすい。

上記実施例では、マルチチャンネル５ＱＵＩＤセンサに
よって生体活動電流で生じる磁界を計測したが、これに
代えて、電位計測によって直接的に生体活動電流を計測
してもよい。

Ｇ１発明の効果 この発明によれば、次の効果が発揮される。

すなわち、生体内の任意の位置で仮想した生体活動電流
について収集した多数のシミュレーションデータと実測
データとの二乗平均誤差の最小値を求め、その最小値に
対応した１つのシミュレーションデータがもつ位置にお
いて断層像に重畳させて生体活動電流を示すマークを表
示するもので、前記の最小値に対応したシミュレーショ
ンデータは、実測データに対応した生体活動電流の発生
部位に最も近い位置のデータを有しているから、ビオ・
サバールの法則が適用できないような条件下にあっても
、生体活動電流を局在化することができるとともに、断
層像に対する重畳表示によって、生体内での生体活動電
流の実際的な位置を視覚的に直接的に把握することがで
き、その結果として、診断の正確さ、治療２手術の安全
を期することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の実施例に係り、第１図
は仮想の電流双極子をマルチチャンネル５ＱｔＪＩＤセ
ンサで計測する様子を示す図、第２図は得られたシミュ
レーションデータを格納したファイルを示す図、第３図
はマルチチャンネル５ＱＵＩＤセンサに係る位置と断層
像に係る位置との整合性をとることを示す図、第４図は
実測データを格納したファイルの図、第５図はスライス
断層像上へのマークの重畳表示の状態の説明図、第６図
は三次元断層像上へのマークの重畳表示の状態の説明図
である。また、第７図は従来例に係る等磁界地図を示す
図である。 Ｍ、ｊ、・・・仮想の電流双極子 σｉｊｋ・・・シミュレーションデータΔ、ハ・・・二
乗平均誤差 Δ１ｊｋ（ｓｌｎ＋・・・二乗平均誤差の最小値５・・
・スライス断層像 ６・・・生体活動電流を示すマーク ？ａ、７ｂ、７ｃ・・・三次元断層像 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体内で仮想した任意の位置の生体活動電流につ
   いての磁界または電位の分布の多数のシミュレーション
   データを予め収集しておき、被検体について実際に計測
   した磁界または電位の分布の実測データと前記個々のシ
   ミュレーションデータとの二乗平均誤差を算出し、これ
   ら多数の二乗平均誤差のうち最小の二乗平均誤差を求め
   、この最小二乗平均誤差に対応した１つのシミュレーシ
   ョンデータがもつ位置において断層像に重畳させた状態
   で生体活動電流を示すマークを表示することを特徴とす
   る生体活動電流表示法。