JPH04215084A - 電界又は磁界の界パターンを測定する方法 - Google Patents
電界又は磁界の界パターンを測定する方法Info
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- JPH04215084A JPH04215084A JP3046128A JP4612891A JPH04215084A JP H04215084 A JPH04215084 A JP H04215084A JP 3046128 A JP3046128 A JP 3046128A JP 4612891 A JP4612891 A JP 4612891A JP H04215084 A JPH04215084 A JP H04215084A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/025—Compensating stray fields
Landscapes
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、センサ装置と界を引
き起こす電流源の空間的位置を反復して算出するデータ
処理装置とにより、電界又は磁界の界パターンを測定す
る方法に関する。
き起こす電流源の空間的位置を反復して算出するデータ
処理装置とにより、電界又は磁界の界パターンを測定す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】地磁場に比べて10の数乗弱い磁界の測
定は特に生体磁気活動に関連して重要である。その際生
体組織内部の神経電流から出る外部界を相応のセンサに
より種々の位置で測定し、そのようにして測定された界
パターンから相応のデータ評価により等価なダイポール
の位置を算出することが問題となる。そのために必要な
測定装置は極めて高感度でなければならず、そのために
特殊な磁界勾配計が用いられ、これらの磁界勾配計が超
伝導量子干渉計(スクイド)と共に超伝導状態のもとに
ジュワー容器中に収容されている。こうして信頼のおけ
る測定を可能にするためには、特に外部妨害界をできる
だけ十分に遮蔽しなければならない。このために患者及
び測定装置は出入り可能な磁気遮蔽室中に収容される。 磁界分布をできるだけ速やかに求めることができるよう
に、例えば専門誌「エレクトロメディカ(Electr
omedica )」第57巻、1989年、第2〜7
ページに記載されているように多チャネル装置が開発さ
れている。
定は特に生体磁気活動に関連して重要である。その際生
体組織内部の神経電流から出る外部界を相応のセンサに
より種々の位置で測定し、そのようにして測定された界
パターンから相応のデータ評価により等価なダイポール
の位置を算出することが問題となる。そのために必要な
測定装置は極めて高感度でなければならず、そのために
特殊な磁界勾配計が用いられ、これらの磁界勾配計が超
伝導量子干渉計(スクイド)と共に超伝導状態のもとに
ジュワー容器中に収容されている。こうして信頼のおけ
る測定を可能にするためには、特に外部妨害界をできる
だけ十分に遮蔽しなければならない。このために患者及
び測定装置は出入り可能な磁気遮蔽室中に収容される。 磁界分布をできるだけ速やかに求めることができるよう
に、例えば専門誌「エレクトロメディカ(Electr
omedica )」第57巻、1989年、第2〜7
ページに記載されているように多チャネル装置が開発さ
れている。
【0003】しかし外から作用する妨害界だけが測定結
果を歪曲させるわけではない。おそらく多くの場合外部
磁界を引き起こしている調査中の生体電流源は隣接する
源の活動により付加重畳される。このバックグラウンド
活動は調査中の電流源の位置決めの際に誤差を招くおそ
れがある。このような事例は特に生体磁気的心臓活動(
心磁図)の場合に生じる。この種の重畳された界が十分
に知られているときには、調査される電流源の界を得る
ために、重畳された界を測定された界から差し引くこと
ができる。しかしこの種の一定の活動は特に心臓の刺激
電流の場合には与えられない。すなわち既知の時間帯中
のこの領域における電気生理的活動は、この時間帯での
空間的な界パターンがほぼ一定にとどまりしかし振幅係
数に関しては時間に関係して変化する例えばゆっくり増
減するような電界又は磁界を発生させる。この振幅係数
の時間的変化の推移は知られていない。この種の変化は
例えば、電気生理的活動が位置及び方向について安定し
ておりしかしイオン流の電流密度がゆっくり減少すると
きに生じる。例えばこのことは心房の再分極の場合に心
臓サイクルのP/Q間隔で起こる。この活動が所定の時
間帯(時間窓)の開始後に位置決めしようとする別の活
動の一定の界パターンと重なるときは、このバックグラ
ウンド界パターンを位置決めしようとする活動の開始前
に所定の時点で測定し、もしこの活動が一定にとどまっ
ているときは、測定しようとする界パターンから差し引
くことができる。しかし実際に起こるように、バックグ
ラウンド活動が測定しようとする活動を突き止めるため
の測定サイクルの期間中に一定にとどまっていないなら
ば、この単純な減算法は機能しない。
果を歪曲させるわけではない。おそらく多くの場合外部
磁界を引き起こしている調査中の生体電流源は隣接する
源の活動により付加重畳される。このバックグラウンド
活動は調査中の電流源の位置決めの際に誤差を招くおそ
れがある。このような事例は特に生体磁気的心臓活動(
心磁図)の場合に生じる。この種の重畳された界が十分
に知られているときには、調査される電流源の界を得る
ために、重畳された界を測定された界から差し引くこと
ができる。しかしこの種の一定の活動は特に心臓の刺激
電流の場合には与えられない。すなわち既知の時間帯中
のこの領域における電気生理的活動は、この時間帯での
空間的な界パターンがほぼ一定にとどまりしかし振幅係
数に関しては時間に関係して変化する例えばゆっくり増
減するような電界又は磁界を発生させる。この振幅係数
の時間的変化の推移は知られていない。この種の変化は
例えば、電気生理的活動が位置及び方向について安定し
ておりしかしイオン流の電流密度がゆっくり減少すると
きに生じる。例えばこのことは心房の再分極の場合に心
臓サイクルのP/Q間隔で起こる。この活動が所定の時
間帯(時間窓)の開始後に位置決めしようとする別の活
動の一定の界パターンと重なるときは、このバックグラ
ウンド界パターンを位置決めしようとする活動の開始前
に所定の時点で測定し、もしこの活動が一定にとどまっ
ているときは、測定しようとする界パターンから差し引
くことができる。しかし実際に起こるように、バックグ
ラウンド活動が測定しようとする活動を突き止めるため
の測定サイクルの期間中に一定にとどまっていないなら
ば、この単純な減算法は機能しない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、界
パターンが測定しようとする活動の開始前に所定の時点
で測定できるような生理的又は技術的な発生源のバック
グラウンド活動を、測定期間中のその振幅推移を考慮し
ながら、各測定時点で適切な量だけ全体量から差し引く
ことができるように規定することにある。
パターンが測定しようとする活動の開始前に所定の時点
で測定できるような生理的又は技術的な発生源のバック
グラウンド活動を、測定期間中のその振幅推移を考慮し
ながら、各測定時点で適切な量だけ全体量から差し引く
ことができるように規定することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題はこの発明に基
づき、バックグラウンド活動を補償するために、突き止
めようとする電流源の活動の開始前の時点t1 とt2
との間の時点t0 で測定された値から、バックグラ
ウンド活動の結果を示す信号ベクトルが形成され、この
信号ベクトルが時点t2 とt3 との間の時点tx
で測定された値のそれぞれ結果を示すベクトルからベク
トル的に重みづけして差し引かれ、それにより主として
突き止めようとする電流源の電流だけにより引き起こさ
れる信号ベクトルが形成され、その際バックグラウンド
界のベクトルの長さを変更する重みづけ係数が、調査さ
れる源パラメータと共に、調査される電流源のパラメー
タが最適に表示できるように、誤差最小化法により反復
して算定されることにより解決される。
づき、バックグラウンド活動を補償するために、突き止
めようとする電流源の活動の開始前の時点t1 とt2
との間の時点t0 で測定された値から、バックグラ
ウンド活動の結果を示す信号ベクトルが形成され、この
信号ベクトルが時点t2 とt3 との間の時点tx
で測定された値のそれぞれ結果を示すベクトルからベク
トル的に重みづけして差し引かれ、それにより主として
突き止めようとする電流源の電流だけにより引き起こさ
れる信号ベクトルが形成され、その際バックグラウンド
界のベクトルの長さを変更する重みづけ係数が、調査さ
れる源パラメータと共に、調査される電流源のパラメー
タが最適に表示できるように、誤差最小化法により反復
して算定されることにより解決される。
【0006】
【作用効果】この発明によれば、ベクトルの振幅減衰を
時間に関係して個々の測定点で算出する重みづけ係数を
バックグラウンド界のベクトルに割り付けることにより
、測定された界と測定しようとする電流源から出る界と
の間の界の差、従って後者の界自体のパターンを最善に
測定することができるということが達成される。
時間に関係して個々の測定点で算出する重みづけ係数を
バックグラウンド界のベクトルに割り付けることにより
、測定された界と測定しようとする電流源から出る界と
の間の界の差、従って後者の界自体のパターンを最善に
測定することができるということが達成される。
【0007】
【実施例】次に心磁図測定装置とこの発明に基づく方法
による測定に関する線図との一実施例を示す図面により
、この発明を詳細に説明する。
による測定に関する線図との一実施例を示す図面により
、この発明を詳細に説明する。
【0008】図1に示す装置は、患者2が横たわる患者
横臥台1及び患者の上方に配置されたジュワー容器4か
ら成り、このジュワー容器は多チャネル磁界勾配計装置
及び磁界勾配計に付設された直流スクイドを内蔵する。 患者横臥台1及びジュワー容器4は外部磁界が作用しな
いように遮蔽室7中に収容されている。電子装置8はス
クイド/磁界勾配計5の制御と給電とに役立つ。等価な
ダイポール10から放出され患者の身体を囲む磁界11
の種種の測定位置での時間的推移を表しスクイド/磁界
勾配計により求められた測定値の信号評価は、所定の反
復計算法に基づきコンピュータ9中で行われる。
横臥台1及び患者の上方に配置されたジュワー容器4か
ら成り、このジュワー容器は多チャネル磁界勾配計装置
及び磁界勾配計に付設された直流スクイドを内蔵する。 患者横臥台1及びジュワー容器4は外部磁界が作用しな
いように遮蔽室7中に収容されている。電子装置8はス
クイド/磁界勾配計5の制御と給電とに役立つ。等価な
ダイポール10から放出され患者の身体を囲む磁界11
の種種の測定位置での時間的推移を表しスクイド/磁界
勾配計により求められた測定値の信号評価は、所定の反
復計算法に基づきコンピュータ9中で行われる。
【0009】さて測定される磁界パターンはしばしば、
空間的に位置決め可能な単一の電流源により発生させら
れるとは限らない。むしろ電流源を位置決めしようとす
る活動が例えば先駆活動から由来する可能性のある別の
活動に重畳し、先駆活動が比較的大きい組織複合体にわ
たり拡散し増大又は減衰する振幅をもって伝わり、位置
決めしようとする電流源の界に付加重畳するということ
が起こる。この種のバックグラウンド界は、評価が電流
源の誤った位置決めを招くように関心のある界パターン
に作用するおそれが大きい。
空間的に位置決め可能な単一の電流源により発生させら
れるとは限らない。むしろ電流源を位置決めしようとす
る活動が例えば先駆活動から由来する可能性のある別の
活動に重畳し、先駆活動が比較的大きい組織複合体にわ
たり拡散し増大又は減衰する振幅をもって伝わり、位置
決めしようとする電流源の界に付加重畳するということ
が起こる。この種のバックグラウンド界は、評価が電流
源の誤った位置決めを招くように関心のある界パターン
に作用するおそれが大きい。
【0010】図2には、心臓活動に由来する外部磁界(
心磁図)の磁界勾配計のうちの一つの位置で測定された
時間的推移が示されている。ここで曲線の一部(時間窓
)だけを考察しよう。時間窓は時点t1 と共に始まり
時点t3 で終わる。時点t1 で減衰しつつある活動
S1 は心臓サイクルのP/Q間隔での心房の再分極に
由来する。これは磁界パターンがこの時間帯でほぼ一定
にとどまりしかし振幅係数については変化するすなわち
ゆっくり増減するような活動である。振幅係数のこの時
間的変化は知られていない。この変化は例えば、電気生
理的活動が位置及び方向において安定しておりしかしイ
オン流の電流密度がゆっくりと減少するときに生じる。 この活動S1 の振幅は相応に減衰する。時点t2 で
、位置決めしようとする心室活動S2 が始まる。両活
動は窓期間全体にわたり重畳する。その際時点tでセン
サにより測定される信号はベクトル表示で次のように記
述することができる。 ‖SN(M)(t)=SN(Q)(t)+SN(B)(
t)+SN(R)(t)‖これに起因する位置決め誤差
を避けるために、活動S1 を活動S2 から差し引か
なければならない。このためにまず活動S1 はまだこ
の活動だけが発生している時点t0 で測定される。時
間にわたるこの活動の振幅は一定でないので、次式に基
づく減算すなわち、‖SN(M)(tx)−[SN(Q
i)(tx)+SN(B)(t0)+SN(R)(t)
]‖=0は目的を達成しない。おそらくこのためには、
バックグラウンド信号のベクトルSN (B)にそれぞ
れの測定時点tx で掛けなければならない重みづけ係
数Wの導入が必要である。そして式はベクトルSN (
R)(t)を無視して次のようになる。 ‖SN(M)(tx)−[SN(Qi)(tx)+W(
tx)×SN(B)(t0)]‖= 最小これらの式に
おいて、 SN (M)(t)=時点tでのN個のセンサの測定信
号S1 +S2 のベクトルSN (Q)(t)=時点
tでのN個のセンサの全信号における調査中の電流源の
信号S2 のベ
クトルSN (B)(t)=時点tでのN個のセンサの
バックグラウンド活動S1 のベク
トルSN (R)(t)=時点tで
のN個のセンサのノイズ成分のベクトルW(t)
=ベクトルSN (B)(t)の長さに対す
る重みづけ係数Qi (tx ) =電流源及び
従って時点tx でのその信号を一義的に決定する
パラメータである。 この式は、バックグラウンド界が固有のバックグラウン
ド活動SN (B)と全般的なノイズ成分SN (R)
とを加えて合成されているので、ゼロにはならない。
心磁図)の磁界勾配計のうちの一つの位置で測定された
時間的推移が示されている。ここで曲線の一部(時間窓
)だけを考察しよう。時間窓は時点t1 と共に始まり
時点t3 で終わる。時点t1 で減衰しつつある活動
S1 は心臓サイクルのP/Q間隔での心房の再分極に
由来する。これは磁界パターンがこの時間帯でほぼ一定
にとどまりしかし振幅係数については変化するすなわち
ゆっくり増減するような活動である。振幅係数のこの時
間的変化は知られていない。この変化は例えば、電気生
理的活動が位置及び方向において安定しておりしかしイ
オン流の電流密度がゆっくりと減少するときに生じる。 この活動S1 の振幅は相応に減衰する。時点t2 で
、位置決めしようとする心室活動S2 が始まる。両活
動は窓期間全体にわたり重畳する。その際時点tでセン
サにより測定される信号はベクトル表示で次のように記
述することができる。 ‖SN(M)(t)=SN(Q)(t)+SN(B)(
t)+SN(R)(t)‖これに起因する位置決め誤差
を避けるために、活動S1 を活動S2 から差し引か
なければならない。このためにまず活動S1 はまだこ
の活動だけが発生している時点t0 で測定される。時
間にわたるこの活動の振幅は一定でないので、次式に基
づく減算すなわち、‖SN(M)(tx)−[SN(Q
i)(tx)+SN(B)(t0)+SN(R)(t)
]‖=0は目的を達成しない。おそらくこのためには、
バックグラウンド信号のベクトルSN (B)にそれぞ
れの測定時点tx で掛けなければならない重みづけ係
数Wの導入が必要である。そして式はベクトルSN (
R)(t)を無視して次のようになる。 ‖SN(M)(tx)−[SN(Qi)(tx)+W(
tx)×SN(B)(t0)]‖= 最小これらの式に
おいて、 SN (M)(t)=時点tでのN個のセンサの測定信
号S1 +S2 のベクトルSN (Q)(t)=時点
tでのN個のセンサの全信号における調査中の電流源の
信号S2 のベ
クトルSN (B)(t)=時点tでのN個のセンサの
バックグラウンド活動S1 のベク
トルSN (R)(t)=時点tで
のN個のセンサのノイズ成分のベクトルW(t)
=ベクトルSN (B)(t)の長さに対す
る重みづけ係数Qi (tx ) =電流源及び
従って時点tx でのその信号を一義的に決定する
パラメータである。 この式は、バックグラウンド界が固有のバックグラウン
ド活動SN (B)と全般的なノイズ成分SN (R)
とを加えて合成されているので、ゼロにはならない。
【0011】この過程は図3に示されている。測定値ベ
クトルSN (M)は測定値部分空間MR1 中の一点
を示す。すべての測定値空間は図示の三つのセンサG1
、G2 、G3 のそれぞれの信号により展開されて
次元Nを有し、ここでNはセンサの数を表す。実際はセ
ンサの数ははるかに多く例えば37である。この所定の
モデル電流源(例えば電流ダイポール)の信号SN (
Q)はすべての源パラメータQi の変化のもとに、測
定値部分空間中の例として十字印により示され離散した
点だけを描くことができる。探究戦略は電流源のすべて
の起こり得る信号ベクトルSN (Q)のうちの実際の
測定値SN (M)に最も近い信号ベクトルを求めるこ
とである。もし電流源に対する解をバックグラウンド界
SN (B)に関する補正無しに求めると、確かに測定
値部分空間MR1 での解が得られる。しかしながらこ
の解は誤差を含む源測定位置を招く。バックグラウンド
界SN (B)の減算により、新しい補正された測定信
号SN (M)−SN (B)の付近の解従って測定値
部分空間MR2 中の解を求めるように探究戦略が導か
れる。その際補正ベクトルSN (B)の長さに対する
重みづけ係数Wは、合成ベクトルWSN (B)が正し
い解にできるだけ近づくように反復して最適化される。
クトルSN (M)は測定値部分空間MR1 中の一点
を示す。すべての測定値空間は図示の三つのセンサG1
、G2 、G3 のそれぞれの信号により展開されて
次元Nを有し、ここでNはセンサの数を表す。実際はセ
ンサの数ははるかに多く例えば37である。この所定の
モデル電流源(例えば電流ダイポール)の信号SN (
Q)はすべての源パラメータQi の変化のもとに、測
定値部分空間中の例として十字印により示され離散した
点だけを描くことができる。探究戦略は電流源のすべて
の起こり得る信号ベクトルSN (Q)のうちの実際の
測定値SN (M)に最も近い信号ベクトルを求めるこ
とである。もし電流源に対する解をバックグラウンド界
SN (B)に関する補正無しに求めると、確かに測定
値部分空間MR1 での解が得られる。しかしながらこ
の解は誤差を含む源測定位置を招く。バックグラウンド
界SN (B)の減算により、新しい補正された測定信
号SN (M)−SN (B)の付近の解従って測定値
部分空間MR2 中の解を求めるように探究戦略が導か
れる。その際補正ベクトルSN (B)の長さに対する
重みづけ係数Wは、合成ベクトルWSN (B)が正し
い解にできるだけ近づくように反復して最適化される。
【図1】心磁図測定装置の一例を示す斜視図である。
【図2】図1に示すスクイド/磁界勾配計の一つから得
られた信号の時間的推移を示すグラフである。
られた信号の時間的推移を示すグラフである。
【図3】この発明に基づく方法による測定値信号、源信
号及びバックグラウンド信号の合成の一実施例を幾何学
的に示すベクトル線図である。
号及びバックグラウンド信号の合成の一実施例を幾何学
的に示すベクトル線図である。
10 電流源
B バックグラウンド活動
Qi 源パラメータ
SN (B)(t) バックグラウンド界の信号ベク
トルSN (M)(t) 測定値の結果を示す信号ベ
クトルSN (Q)(t) 突き止めようとする電流
源の界の信号ベクトル W 重みづけ係数
トルSN (M)(t) 測定値の結果を示す信号ベ
クトルSN (Q)(t) 突き止めようとする電流
源の界の信号ベクトル W 重みづけ係数
Claims (1)
- 【請求項1】 センサ装置と、突き止めようとする電
流源により形成されかつバックグラウンド活動と合成さ
れた界の時間的振幅推移及び空間的分布に基づき、界を
発生させる電流源の空間的位置を反復して算出するため
のデータ処理装置とにより、電界又は磁界の界パターン
を測定する方法であって、二つの時点t1 とt3 と
の間の所定の時間窓内の所定の時点tx で得られた測
定値がベクトルによる測定値空間を形成するものにおい
て、バックグラウンド活動(B)を補償するために、突
き止めようとする電流源(10)の活動の開始前の時点
t1 とt2 との間の時点t0 で測定された値から
、バックグラウンド活動(B)の結果を示す信号ベクト
ル(SN (B)(t0 ))が形成され、この信号ベ
クトルが時点t2 とt3 との間の時点tx で測定
された値のそれぞれ結果を示すベクトル(SN (M)
(tX ))からベクトル的に重みづけして差し引かれ
、それにより主として突き止めようとする電流源(10
)の電流だけにより引き起こされる信号ベクトル(SN
(Q))が形成され、その際バックグラウンド界(B)
のベクトル(SN (B)(t0 ))の長さを変更す
る重みづけ係数(W)が、調査される源パラメータ(Q
i )と共に、調査される電流源(10)のパラメータ
が最適に表示できるように、誤差最小化法により反復し
て算定されることを特徴とする電界又は磁界の界パター
ンを測定する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP90103479A EP0443069A1 (de) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | Verfahren zur Messung des Feldmusters elektrischer oder magnetischer Felder mit Hilfe einer Sensoranordnung |
EP90103479.3 | 1990-02-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04215084A true JPH04215084A (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=8203682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3046128A Pending JPH04215084A (ja) | 1990-02-22 | 1991-02-18 | 電界又は磁界の界パターンを測定する方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5136242A (ja) |
EP (1) | EP0443069A1 (ja) |
JP (1) | JPH04215084A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006520892A (ja) * | 2003-03-14 | 2006-09-14 | エレクタ ニューロマグ オイ | 磁場のマルチチャネル測定値を処理するための方法とシステム |
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