JPH03272738A

JPH03272738A - 脳磁計測装置

Info

Publication number: JPH03272738A
Application number: JP2173164A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shibata; 芝田　健治; Shigeki Kajiwara; 茂樹梶原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-06-30
Publication date: 1991-12-04
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2797665B2

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】

〔産業上の利用分野］この発明は、人間などの脳において発生する磁界を計測
し、脳の活動部位を推定する装置に関する。

【従来の技術１ □来より、人間の脳において発生する磁界を計測するこ
とにより脳活動部位の位置を求めることが研究されてお
り、てんかんの位置推定、自発脳磁（とくにα波）の研
究、誘発脳磁の研究等、臨床医療に応用されている。脳磁界は、ＳＱＵＩＤ　（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉ
ｎｇ　ＱｕａｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　　Ｄ
ｅｖｉｃｅ：超電導量子干渉型デノくイス）センサを用
いて計測される。多数の測定点において脳磁界の測定を
行うとともに、その磁界計測点と頭部との関係を求め、
等磁界地図を作成する。他方、ＭＲＩ装置などを用いて
得た頭部画像を撮影し、その頭部画像より頭部に近似す
るモデルを作成する。そしてそのモデルについて複数の
電流双極子の位置・大きさ・方向を仮定し、それら電流
双極子群が上記脳磁界の計測点に作る磁界分布と上記の
等磁界地図との差が最小になるような電流双極子群を求
める。こうして求めたｔ流双極子群の各位置・方向をＭ
Ｒ両画像どの上に表示する。この場合、電流双極子は胴衣構造上に求めることができ
れば脳活動部位のより正確な把握ができる。そのため、
測定のために位置決めされたＳＱＵＩＤセンサの脳裏構
造全体に対する位置関係を知ることが必要となる。従来
では、ＭＲ精密スライス画像から胴衣３次元画像を作り
、この像の上でＳＱＵＩＤセンサの位置・方向を求める
ことが考えられている。【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＲ，精密スライス画像がら胴衣３次元
画像を作る場合、脳表面の輪郭抽出が必要であるが、精
密スライス画像上での脳表面の輪郭抽出は簡単なしきい
値処理では求められないため、オフラインでマニュアル
による輪郭抽出作業が必要となって多大の時間と労力を
費やさなければならないという問題がある。この発明は、時間や労力をかけることなく、胴衣構造に
対する５ＱＵＩ　Ｄセンサ位置・方向を把握でき、脳裏
構造上での脳活動部位の位置を捉えることを容易にする
、脳磁計測装置を提供することを目的とする。

【Ｎ題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この発明による脳磁計測装置
においては、ＳＱＵＩＤセンサと、該ＳＱＵＩＤセンサ
の頭部座標系に関する３次元的な位置・方向を入力する
装置と、頭部の内部を撮像するＭＲＩ装置と、該ＭＲＩ
装置で得たデータより作成した頭部の近似モデルを用い
て上記ＳＱＵＩＤセンサから得た脳磁界測定データ及び
上記の位置関係データより電流双極子を算出する演算装
置と、該電流双極子及び上記ＳＱＵＩＤセンサを、上記
ＭＲＩ装置で得た脳裏構造画像上に表示する装置とが備
えられている。

【作　　用】

ＳＱＵＩＤセンサにより脳磁界の測定が行われ、同時に
その測定点、つまりＳＱＵＩＤセンサの頭部座標系に関
する３次元的な位置・方向が入力される。他方、ＭＲＩ装置により、頭部の内部が撮像される。ＭＲＩ装置によって得たマルチスライスＭＲ像データよ
り頭部の近似モデルが作成され、上記の脳磁界測定デー
タとその測定点データを用いて、その近似モデル上で電
流双極子が算出される。この電流双極子及びＳＱＵＩＤセンサは、ＭＲＩ装置に
よって撮像した脳裏構造画像上に表示される。そこで、電流双極子及びＳＱＵＩＤセンサの、脳裏構造
画像に対する位置関係の把握が可能になる。このように、電流双極子が脳裏構造画像上に表示される
ので、脳活動部位の把握が正確にできる。

【実　施　例】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する６第１図に示すように、この発明の一実施例に
かかる脳磁計測装置は、ＳＱＵＩＤセンサ１と、データ
収集装置２と、コンピュータ３と、３次元座標入力装Ｗ
４と、ＭＲＩ装置５と、ＣＲＴデイスプレーなどの表示
装置ｆ３１と、磁気ディスク、光ディスク等の記録装置
ｆ３２とがら構成される。第２図の動作フローチャートを参照しながら説明すると
、まず最初のステップで、ＭＲＩ装Ｎ５により被検者の
頭部のマルチスライス撮像が行われ、また脳裏構造撮影
が行われる。これらの画像データはコンピュータ３に取
り込まれる。マルチスライス画像のデータは頭部の３次元的な構造を
表すため、コンピュータ３ではこれを用いて頭部の近似
モデルが作成される。他方、脳裏構造撮影は、Ｔ２強調を利用した撮像法によ
り行われ、第４図に示すような胴衣構造を表すトランス
バース像、サジタル像、コロナル像が得られる。これら
トランスバース像、サジタル像、コロナル像の各スライ
ス位置は第３図ＡＢに示されるようなものである。スラ
イス厚さＤはたとえば６〜８ｃｍとする。なお、このＴ
２強調を利用した紀要構造撮像法については、「高速Ｔ
２撮影法（ＳＴＥＲＦ）を用いた胴衣撮像法」（８医雑
誌Ｖｏ１．９　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ−２ｐ１０５１９
８９）、ｒＭＲＩによる紀要構造撮像法の考案」　（８
医雑誌ｖＱｌ、９　Ｎｏ、３ρ２１５−２２４１９８９
）などに詳しい。つぎに５ＱｔＪ　Ｉ　Ｄセンサ１を用いて頭部各側定点
における脳磁界の測定を行う。その各測定点つまりＳＱ
Ｕ　Ｉ　Ｄセンサのコイルの、頭部座標系における３次
元位置・方向を入力する。そのため、３次元座標入力共Ｎ４を用いる。この３次元
座標入力装置は、発信器側で３軸直交コイルを用いて直
交３軸方向に磁場を形威し、その磁場中に３軸直交コイ
ルを有する移動可能な受信器を置いて３軸方向の磁場強
度を計測することにより、発信器によって形成された磁
場による直交３次元座標（発信器座標〉における受信器
位置を求めることを原理とするものである。たとえばこの発信器をＳＱＵ　ＩＤセンサ１が収納され
たデユワ−の外側面の適当な位置に取り付け、移動可能
な受信器をセンサのコイルに対応した位置に置くことに
よって発信器座標におけるコイル位置・方向の入力を行
う。すなわち、あらかじめデユワ−内部のセンサのコイ
ルの位置及び方向を表すようなマーク等を、デユワ−外
側面において設けておいて、その位置に受信器を置くこ
とによりコイル位置・方向の入力を行うのである。さらに、ＭＲ画像上に現れる頭部特徴点（ＮＡＳＩＯＮ
、Ｉ　Ｎ　Ｉ　ＯＮ、左右耳上部付は根など〉を通る直
交３軸により頭部座標系を構成するものとし、これらの
特徴点に受信器を置くことにより、発信器座標における
特徴点の位置の入力を行う。これらの入力データはコンピュータ３に取り込まれ、発
信器座標系を媒介として、頭部座標系における測定点座
標（コイルの位置・方向）が求められることになる６ま
た、特徴点はＭＲ画像上に現れるため、ＭＲ動画像頭部
座標系で表現されるとも言えるので、ＭＲ画像上に対す
るコイル位置・方向も把握できることになる。こうして測定点の位置関係が把握された上で、ＳＱＵＩ
Ｄセンサ１による脳磁界の計測が行われ、そこで得られ
た脳磁計測データはデータ収集装置２を介してコンピュ
ータ３に取り込まれ、コンピュータ３では電流双極子の
算出が行われる。この電流双極子はたとえば、先に作成
した頭部に近似する適当なモデル上に電流双極子の大き
さ・位置方向を仮定し、この仮定した電流双極子が近似
モデル上て作る磁束密度分布と計測した磁束密度分布と
の２乗誤差か最小になるような電流双極子の大きさ・位
置・方向を求めることによって、算出することができる
。こうして求められた電流双極子、及びセンサ（コイル）
は大脳皮質近似モデルへ投影された上、第４図のように
脳表構造画像上に表示される。この例では５ＱＵＩ　Ｄ
センサとして７チヤンネルの検出コイルを有するものが
使用されており、７つのコイルの位置が算出され、その
像が第４図の点線のように編構造画像上に表示されてい
る。ここではセンサのコイル（円とは限らず正方形や長
方形などがある）をＭＲスライス面に投影した像として
表示されており、これにより方向が分かる。ＭＲ動画像白黒画像で表示し、コイルの投影像をカラー
で表示すれば、その位置・方向の把握はより容易となる
。この場合の５ＱＵＩ　Ｄセンサのセツティング位置は
、右手首刺激の誘発脳磁計測のためのものである。この
第４図ではコイルの像のみが表示されているが、電流双
極子は矢印なとのマークにより表示される。ここで、脳表構造画像上へのセンサ（コイル）の画像の
投影について、第５図及び第６図に示すようなサジタル
像への投影を例にして詳しく説明する。まず、第５図で
示すように、マルチスライスのＭＲ動画像り大脳皮質に
近似する球（あるいは楕円）などの適当なモデル５１を
、頭部座標系（ｘ−ｙ−ｚ）において作成しておいて、
センサ５３（正確にはその先端に配置されたコイル）を
このモデル５１上に投影する。センサ（コイル）５３の
位置・方向は上で述べたように頭部座標系において求め
られているので、これが可能となる。モデル５１上での投影点５４は、つぎに服喪構造画像（
この場合スライス面５２のサジタル像）上の点５５に投
影される。このようにセンサ５３の投影されたサジタル
像は第６図のようになる。第６図で点線が投影されたコ
イル形状を表す。この服喪構造画像では、上記したようにスライス面５２
の厚さが比較的厚く、これが１枚の画像として現れるた
め、その厚さ方向の位置情報を持たない。そこで、第７
図に示すように、このセンサ（コイル）５３の画像をサ
ジタル像のスライス面５２上に表示するとき、センサ（
コイル）５３に関するスライス面５２内の２次元位置情
報を使用して投影するならば、センサ（コイル）５３の
方向がスライス面５２に対して傾いていることが無視さ
れ、第８図に示すように紀要構造画像に対するセンサ（
点線で示す〉の位置がずれてしまうという不都合がある
。このことは電流双極子を表示する場合でも同様である
。上記の第５図及び第６図で説明したように表示すること
により、この位置すれという不都合が解消され、厚さ方
向の位置情報を持たない紀要構造画像上に３次元的な位
置情報を与え、センサ（コイル）及び電流双極子の表示
を正確に行うことができる。したがって、立体画像や３
方向画像を用いなくても、１方向の紀要構造画像のみで
も、センサ及び電流双極子の位置関係を正確に捉えるこ
とが可能となる。このように脳活動部位と紀要構造との
３次元的位置関係が明確になるため、とくに誘発脳磁の
解明に役立つ。

【発明の効果】

この発明の脳磁計測装置によれば、時間や労力をかける
ことなく、紀要構造に対する５ＱｔＪ　Ｉ　Ｄセンサ及
び算出された電流双極子の位置関係を正確に把握できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる全体システムを示
すブロック図、第２図は第１図の動作を説明するための
フローチャート、第３図Ａ、Ｂは紀要構造を表す断層像
のスライス面を示す図、第４図は紀要構造を表す各断層
像を示す図、第５図は上記実施例におけるセンサのサジ
タル像への投影を説明するための説明図、第６図は第５
図に基づくサジタル像への表示例を示す図、第７図は参
考例におけるセンサのサジタル像への投影を説明するた
めの説明図、第８図は第７図に基づくサジタル像ｌ＼の
表示例を示す図である。１・・・ＳＱＵＩＤセンサ、２・・・データ収集装置、
３・・・コンピスータ、４・・・３次元座標入力装置、
５・・ＭＲＩ装置、３１・・・表示装置、３２・・・記
録装置、５１・・・大脳皮質近似モデル、５２・・・サ
ジタル像のスライス面、５３・・・ＳＱＵ　Ｉ　Ｄセン
サ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳＱＵＩＤセンサと、該ＳＱＵＩＤセンサの頭部
座標系に関する３次元的な位置・方向を入力する装置と
、頭部の内部を撮像するＭＲＩ装置と、該ＭＲＩ装置で
得たデータより作成した頭部の近似モデルを用いて上記
ＳＱＵＩＤセンサから得た脳磁界測定データ及び上記の
位置関係データより電流双極子を算出する演算装置と、
該電流双極子及び上記ＳＱＵＩＤセンサを、上記ＭＲＩ
装置で得た脳表構造画像上に表示する装置とを備えるこ
とを特徴とする脳磁計測装置。