JPH04303416A - 生体磁気計測装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、人間の脳や心臓など
において発生する磁界を計測することによって、脳や心
臓の活動部位の推定などを行う生体磁気計測装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、微小な磁気を計測するセンサ
として、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｑｕａｎｔｕｍ　　ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉ
ｃｅ：超電導量子干渉型デバイス）センサが知られてい
る。このＳＱＵＩＤは超電導状態を維持するため液体ヘ
リウムで冷却する必要があり、通常デュワーと呼ばれる
容器中に満たされた液体ヘリウム中に浸されている。

【０００３】このＳＱＵＩＤセンサを用いることにより
、人体から発生する微小な磁気を多数の測定点において
計測することができる。一方、人体内部の構造はＭＲＩ
装置やＸ線ＣＴ装置などの断層撮影装置を用いれば知る
ことができる。そこで、磁界計測点と生体との位置関係
が分かれば、これらより人体内部のどこで電流が発生し
たかを推定することが可能となる。具体的には内部構造
を表すデータより生体近似の適当なモデルを作り、その
モデルについて複数の電流ダイポールの位置・大きさ・
方向を仮定し、それら電流双極子群が上記磁界の計測点
に作る磁界分布と上記の計測データとの差が最小になる
ような電流ダイポール群を求める。こうして求めた電流
ダイポール群の各位置・大きさ・方向をＭＲ画像などの
上に表示すれば、人体内部での活動電流の分布を知るこ
とができる。

【０００４】このような生体磁気計測においては、測定
対象となる生体に対してどの位置にどの方向からＳＱＵ
ＩＤセンサをあてて、どの位置・方向で磁気を計測した
かを正確に把握することは非常に重要である。生体とＳ
ＱＵＩＤセンサとの位置関係把握のため、従来ではたと
えば、人体の頭部に３次元磁場発生器を取り付け、この
磁場をＳＱＵＩＤセンサにより計測してその３次元磁場
発生器の取り付け位置を求めることにより、頭部とＳＱ
ＵＩＤセンサとの位置関係を捉えることなどが考えられ
ている（Ｓ．Ａｈｌｆｏｒｓ，ｅｔ　ａｌ．，”ＭＡＧ
ＮＥＴＯＭＥＴＥＲ　ＰＯＳＩＴＩＮ　ＩＮＤＩＣＡＴ
ＯＲ　ＦＯＲ　ＭＵＬＴＩＣＨＡＮＮＥＬ　ＭＥＧ”，
Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｂｉｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ，
Ｅｄｉｔｅｄ　ｂｙ　Ｓ．Ｊ．Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ　
ｅｔ　ａｌ．，Ｐｌｅｎｕｍ　Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ　Ｙ
ｏｒｋ，ｐｐ６９３−６９６，１９８９）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の場合、磁場発生器の位置を計測するとともに、こ
の磁場発生器が頭部のどこに取り付けられているかを別
に計測する必要があり、上記の文献でも磁場発生器の頭
部特徴点に対する位置関係を他の３次元ディジタイザー
で求めている。そのため、位置関係の計測に時間が長く
かかるとともに、不正確であるという問題がある。すな
わち、磁場発生器を頭部に固定する際、脳波電極を用い
ているので、長時間の間くり返し検査する場合などでは
、かならずしも頭部の同じ位置に固定することができず
、装着位置の再現性に乏しいからである。

【０００６】この発明は、上記に鑑み、磁気センサと被
測定生体との位置関係を、短時間でより容易に、且つ正
確にとらえながら生体の磁気計測を行うことができる生
体磁気計測装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による生体磁気計測装置においては、被測
定生体にフレームを取り付ける。このフレームには、被
測定生体の特徴点を指す指標と、磁場発生器とが固定さ
れている。これらはいずれもフレームに固定されている
ため、それらの間の位置関係は固定である。そこで、あ
らかじめこれらの間の位置関係を測定しておく。その後
、生体に取り付けられたフレームに固定されている磁場
発生器より磁場を発生し、その磁場を磁気センサで測定
することにより磁気センサに対する磁場発生器の位置関
係をとらえた上で、磁気センサで生体の磁気を測定する
。磁場発生器の位置がわかることにより生体の特徴点の
位置がわかるので、磁気センサと生体との位置関係を正
確にとらえることができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。この実施例では図１に示す
ようにして、ＳＱＵＩＤセンサ１のデュワー１１に内蔵
された検出コイル（ここでは１次微分型検出コイル）に
よって被検者の頭部の生体磁気計測を行うが、このＳＱ
ＵＩＤセンサ１を用いて被検者の頭部とＳＱＵＩＤセン
サ１との位置関係も検出する。すなわち、頭部に装着さ
れたフレーム４４に固定された磁場発生器４１からの磁
場をＳＱＵＩＤセンサ１により計測する。

【０００９】このフレーム４４は非磁性体よりなり図２
に示すように３つの突起４５を有している。このフレー
ム４４は実際に磁気計測する被検者に固有に作られるこ
とが望ましい。このように各被検者に専用のものとして
作ると、フレーム４４の内側面が体表面に密着すること
となり、フレーム４４を被検者に装着すればその突起４
５の先端がかならずその被検者の特徴点を指すようにで
きる。このフレーム４４は固定用ベルト４６により被検
者頭部に着脱自在に装着される。突起４５は頭部特徴点
、ここでは鼻根及び左右の耳のつけ根の３点を指す指標
として機能する。フレーム４４の内側面形状と頭部表面
形状とが一致することにより、頭部への装着時に突起４
５の先端が特徴点を指すようにすることが容易になる。 このことは、ずれたときや再装着時にフレーム４４の位
置合わせが容易になることを意味しており、再現性が良
好になる。

【００１０】磁場発生器４１は、互いに直交する３つの
磁場発生コイルを備え、図４に示すように磁場発生制御
装置４に接続されて、直交３軸方向の、相互に識別可能
な（たとえば周波数を変えたり、時分割したりすること
によって）３次元の磁場を発生する。この磁場がＳＱＵ
ＩＤセンサ１の検出コイル１２によって測定される。

【００１１】この磁場発生器４１と突起４５の先端、つ
まり点指定点との位置関係は固定したものである。この
突起４５のそれぞれの先端位置（点指定点）は、次のよ
うにしてあらかじめ求めておく。図３に示すように、突
起４５の先端の点指定点が、ＳＱＵＩＤセンサ１のデュ
ワー１１について一定の点０となるようにし、この先端
位置を動かさないようにしてフレーム４４を点０を中心
に回転運動させる。すると、各磁場発生器４１は点０を
中心とする球面上に動くことになる。そこで、この回転
運動中に磁場発生器４１から磁場を発生させてＳＱＵＩ
Ｄセンサ１でその磁場を計測する。これにより、発生す
る３次元磁場の原点位置及びその軌跡を求め、軌跡が球
面であると近似して、その球の中心を求める。こうして
求めた球の中心は、突起４５の先端位置（点指定点）で
あり、３つの磁場発生器４１の原点位置を基準とする３
次元座標系での、上記点０に位置した点指定点の座標が
求められる。これを３つの突起４５について繰り返せば
、３つの磁場発生器４１の原点位置を基準とする３次元
座標系での、３つの点指定点（３つの突起４５の先端位
置）の座標が求められることになる。

【００１２】このようにフレーム４４における磁場発生
器４１と点指定点との位置関係を求めた後、フレーム４
４を、それらの突起４５の先端が頭部特徴点を指すよう
にして、被検者頭部に装着する。こうして図１に示した
ような状態となり、この状態で、頭部あるいはデュワー
１１が動かされて多数の測定点で頭部からの磁気の計測
が行われる。

【００１３】図４は生体磁気計測装置のシステム全体を
示すものである。この図に示すようにＳＱＵＩＤセンサ
１によって計測されたデータはデータ収集装置２によっ
て収集された後コンピュータ３に取り込まれる。磁場発
生制御装置４はコンピュータ３によってコントロールさ
れており、頭部とデュワー１１との位置関係が変更され
たとき、磁場発生器４１から磁場が発生させられ、その
磁場をＳＱＵＩＤセンサ１で測定して磁場発生器４１を
基準とした座標系の位置及び方向角度を求める。磁場発
生器４１からの１軸方向の磁場を磁気ダイポールとみな
せる。そこでこの１軸方向の磁場をＳＱＵＩＤセンサ１
の多数の検出コイル１２によってマルチチャンネル同時
計測し、ＳＱＵＩＤセンサ１の３次元座標系における検
出コイル１２の位置及び方向が既知であるとき、その磁
気データより、その磁気ダイポールの位置及び方向を最
少二乗法を用いて推定することができる。

【００１４】こうしてＳＱＵＩＤセンサ１に対する磁場
発生器４１の座標系の位置・方向、つまり頭部座標系の
位置・方向が求められた後、ＳＱＵＩＤセンサ１によっ
て頭部からの磁界が計測されるため、頭部に対して位置
的に関係づけられた磁束密度分布データがコンピュータ
３に取り込まれることになる。

【００１５】他方、ＭＲＩ装置５（あるいは図示しない
Ｘ線ＣＴ装置）により被検者の頭部の断層像を撮影する
。この撮影は上記の磁気計測の前でも後でもよく、得ら
れた画像データはオンラインあるいはオフラインでコン
ピュータ３に送られる。この撮影時にはＭＲ画像（ある
いはＸ線ＣＴ画像など）でも写るような指標を頭部特徴
点につけておく。こうして得られた指標像の現れた画像
データと、上記の磁場発生器４１を基準にした座標系に
おいて求められた点指定点座標及び磁気計測時に求めら
れた磁場発生器４１の座標系の位置・方向データより、
断層像の上でどの位置・方向から磁気計測されたかを正
確に知ることができ、上記の磁束密度分布データを断層
像データと位置的に正確に関連付けることができる。

【００１６】コンピュータ３はこの断層像データから頭
部の適当な近似モデルを作成し、電流双極子の算出を行
う。すなわち、その頭部近似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
近似モデル上で作る磁束密度分布と計測した磁束密度分
布との二乗誤差が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、この電流双極子の
大きさ・位置・方向が算出される。上記のように、計測
した磁束密度分布が正確に近似モデルに対して位置決め
されるため、電流双極子の算出精度を向上させることが
できる。こうして算出された電流双極子はたとえば矢印
などで表示することとし、この矢印をＣＴ像やＭＲ像な
どの断層像の上に重ねた状態で、コンピュータ３に接続
された表示装置３１において表示する。また、この求め
られた電流双極子の大きさ・位置・方向は断層像データ
とともに記録装置３２で記録される。

【００１７】なお、上記では被検者の頭部の磁気計測を
行う場合を例として説明したが、このような脳磁計測に
限らず、心磁計測などに適用することもできる。

【００１８】

【発明の効果】以上、実施例について説明したように、
この発明の生体磁気計測装置によれば、生体の特徴点を
指す指標と磁場発生器とが固定されたフレームを生体に
装着するため、磁場発生器の生体に対する位置関係が安
定しており、位置の再現性が高いので、生体と磁気セン
サとの位置関係を正確に捉えることができる。また、そ
の位置関係は、生体に装着されたフレームに取り付けら
れた磁場発生器からの磁場を、生体の磁場を測定する磁
気センサを用いて測定することによって求めるので、別
の３次元ディジタイザーなどを用いる必要がなく、検査
時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の模式図。

【図２】フレームを表す模式的な斜視図。

【図３】突起先端位置を求めるための動作を示す模式図
。

【図４】同実施例の全体のブロック図。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被測定生体に装着され、その生体の特
   徴点を指す指標及びこの指標に対して位置関係が固定し
   ておりその位置関係があらかじめ求められている磁場発
   生器を有するフレームと、上記の磁場発生器からの磁場
   及び生体からの磁場を計測する磁気センサとを備えるこ
   とを特徴とする生体磁気計測装置。