JPH0461842A - 生体磁気計測法 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、生体内の微小な磁気を計測する生体磁気計
測法に関する。

【従来の技術】

生体に刺激を加えると、細胞膜をはさんで形成されてい
る分極が破綻し、活動電流が流れる。このような活動電
流は、脳、心臓、骨格筋、網膜などにみられ、それぞれ
脳波、心電図、筋電図、網膜電位図などと呼ばれている
。また、電流が流れることにともなって生じる磁界の記
録は、それぞれ脳磁図、心磁図、筋磁図、網膜磁図など
と呼ばれる。 生体内の磁気を計測する装置として、近年、５ＱＬＡＩ
Ｄ　（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｑｕａｎｔｕ
ｍ　ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ：超電導量
子干渉型デバイス）を用いたセンサが開発され、生体内
の微小な磁界の計測が容易になってきている（トリガー
別冊ｐ１５５−１６３．１９８７゜１２月、パリティ別
冊Ｎｏ、　１．　ｐ２６−３８．１９８６．メディカル
システムニュースｖｏ１．９　Ｎｏ、４第１００号ｐ２
６−２７．１９８８）。 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、通常デユワ−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。 このようなＳＱＵ　ＩＤセンサで生体内の磁気を計測す
る場合、その計測データは最終的に病巣に関連した生体
内の電流双極子の位置・大きさ・方向を推定することに
用いられ、推定された電流双極子は生体内部の構造を示
すＸ！ｉｃＴ像やＭＲ像などの断層像上に表示される。 したがって、磁気計測する場合のその測定点と生体との
位置関係、及び測定点と生体の断面を表す断層像との位
置関係を正確に求めることはきわめて重要である。 そこで、従来では、デユワ−に投光器を取り付けて光ビ
ームを生体に照射して位置関係を把握したり、あるいは
デユワ−を、検査室内で絶対座標を有する保持機構に取
り付けてテユワーの位置・方向を検査室基準の座標上で
求め、これと検査室内に座っている被検者の位置・方向
と関連付ける（”Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｂｉｏｍａｇ
ｎｅｔｉｃ　Ｒｏｂｏｔｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ”　ｉｎＢ
ｉｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ：　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　
Ｔｈｅｏｒｙ　１９８５）ということなどが行われてい
る。

【発明か解決しようとする課題】

しかしながら、投光器を用いる方法では、被検者に対す
るＳＱＵＩＤセンサの位置・方向の測定を正確に行うこ
とが難しいとともに、この位置関係の測定を短時間で行
うこともできないという問題がある。 また、デユワ−を検査室内で絶対座標を有する保持機構
に取り付ける方法では、検査室全体に保持フレームを設
けなければならず大がかりとなり、また測定データと病
巣との位置的関連付けも容易でないという問題がある。 この発明は、磁気測定点の位置・測定方向の生体及び生
体画像との関係を容易且つ正確に把握しながら磁気測定
を行うことができる、生体磁気計測法を提供することを
目的とする。

【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
測法においては、３次元座標入力装置の３次元の磁場を
発生する発信器を、その磁場を乱す要因から十分前して
固定し、ＳＱＵ　Ｉ　Ｄセンサを納めるデユワ−に着脱
自在に取り付けられた非磁性体に、ＳＱＵＩＤセンサの
測定位置・方向に関連するものとして施されたマークに
対して、３次元の磁場を受信する、点指定可能な受信器
を当てることにより上記発信器からの磁場による３次元
座標系での該マーク位置を入力することにより５ＱｔＪ
　Ｉ　Ｄセンサの測定位置・方向を求めるとともに、上
記デユワ−に機械的に固定された非磁性体固定棒の先端
に他の受信器を取り付けて、その受信器の上記発信器か
らの磁場による３次元座標系での位置を求めて該受信器
位置と上記ＳＱＵ　ＩＤセンサの測定位置・方向との位
置関係を求めておき、その後、上記非磁性体を取り外し
た上で、上記デユワ−に機械的に固定された非磁性体固
定棒の先端に取り付けられた他の受信器の、上記発信器
からの磁場による３次元座標系での位置関係を求めなが
ら、ＳＱＵ　Ｉ　Ｄセンサにより生体磁気計測を行い、
他方、上記３次元座標入力装置を用いて生体の位置関係
を求めるとともに、生体の指標が現れている断層像を得
て、該断層像データと上記生体磁気計測データ及びその
計測点とを関連付けることが特徴となっている。

【作　　用】

ＳＱＵＩＤセンサを納めるデユワ−に対して非磁性体を
着脱自在に取り付ける。そしてこの非磁性体に、ＳＱＵ
ＩＤセンサの測定位置・方向に関連したマークを施して
おく。ＳＱＵＩＤセンサは通常デユワ−先端に納められ
ているが、非磁性体を用いてデユワ−延長上にセンサを
表すマークを付け、そのマークの位置を検出し、その延
長距離を考慮すれば、センサの位置・方向を求めること
ができる。 ３次元座標入力装置の発信器はその磁場を乱す要因から
十分前して固定される。上記のようにＳＱＵＩＤセンサ
を表すマークはデユワ−から離れた位置に設けられてお
り、このマ゛−りに、３次元座標入力装置の点指定可能
な受信器を当てて該マーク位置を入力するとき、そのデ
ユワ−に３次元座標入力装置で用いる磁場に悪影響を与
えるようなものが取り付けられていたとしても、その悪
影響を避けることができる。 また、このデユワ−には非磁性体の固定棒が機械的に固
定されており、その先端に、３次元座標入力装置の受信
器が取り付けられ、その位置（上記発信器からの磁場に
よる３次元座標系での位置）が求められる。すると、上
記発信器からの磁場による３次元座標系で、この受信器
の位置と上記ＳＱＵＩＤセンサの位置・方向との関係を
求めることができる。この受信器はデユワ−に対して位
置関係が固定されているため、この受信器の位置・方向
を求めれば、ＳＱＵＩＤセンサの測定位置・方向が求め
られることになる。この受信器はデユワ−とは離れて取
り付けられているので、デユワ−に３次元座標入力装置
で用いる磁場に悪影響を与えるようなものが取り付けら
れていたとしても、その悪影響を避けることができる。 上記の非磁性体が取り外された上で、ＳＱＵＩＤセンサ
による生体の磁気計測が行われる。このとき、非磁性体
固定棒の先端に取り付けられた受信器の、上記発信器か
らの磁場による３次元座標系での位置関係が求められ、
その結果、ＳＱＵ　ＩＤセンサの位置関係が求められた
ことになる。すなわち、磁気計測の位置・方向が求めら
れる。 他方、上記３次元座標入力装置を用いることにより、生
体の、発信器からの磁場による３次元座標系での位置関
係が求められる。これにより、生体に対する磁気計測位
置・方向の把握が可能となる。 また、生体の断層像をＭＨＩ装置などを用いて撮影する
。このとき生体の指標が現れている断層像を得る。これ
により生体に関する位置関係を断層像上で捉えることが
可能となる。 したがって、この断層像データと上記生体磁気計測デー
タ及びその計測点とを正確に関連付けることができる。 その結果、断層像データと上記生体磁気計測データ及び
その計測点とを用いて算出される電流双極子などの精度
も向上する。

【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。まず、この実施例で採用した生体磁気計測の
全体システムは第４図に示すようになっており、ＳＱＵ
ＩＤセンサ１と、データ収集装置２と、コンピュータ３
と、３次元座標入力装置４と、断層像を撮影するＭＨＩ
装置５と、コンピュータ３に接続された表示装置ｆ３１
及び記録装置３２とから構成される。 このＳＱＵＩＤセンサ１は第１図及び第２図に示すよう
なデユワ−１１に納められており、その検出コイル１２
により磁気が測定される。したがって、この検出コイル
１２の位置及び方向が磁気計測位置・方向であり、それ
を正確に把握することが重要である。ここでは、３次元
座標入力装置４を用いてこの位置・方向の入力を行うよ
うにしている。この３次元座標入力装置４は、発信器４
１と、受信器４２〜４４とを備えている。発信器４１は
相互に直交する３つのコイルを備えており、これら各コ
イルから磁場を発生することにより、相互に直交する３
方向の磁場が形成される。他方、受信器４２〜４４も相
互に直交する３つのコイルを備え、この受信器４２〜４
４が、上記発信器４１からの磁場中に置かれることによ
り、各コイルに電圧が誘導されるようになっている。こ
の受信器４２〜４４の各コイル出力により発信器４１か
ら受信器４２〜４４までの３次元的な距離を知ることが
できる。つまり発信器４１が形成する直交３軸方向の磁
場による３次元座標系での、受信器４２〜４４の位置が
算出される。 デユワ−１１には、通常アルミニウム箔などが巻き付け
られ、ＳＱＵＩＤセンサへのノイズの混入を防ぐように
しているが、このアルミニウム箔は発信器４１からの磁
場を乱す要因となる。そこで、これらの磁場を乱す要因
から十分に離れた、良好な環境のもとに発信器固定台４
５を配置して、この固定台４５上に発信器４１を固定す
る。この固定台４５は非磁性体より構成される。 他方、第２図に示すように、デユワ−１１の先端に非磁
性体の円筒１３を取り付け、その外周面に、デユワ−１
１内部の内部の検出コイル１２の位置・方向を表すマー
クを施す。そして、このマーク（ここでは６点）をスタ
イラス型受信器４２で指示してそのマーク位置を入力す
る。検出コイル１２の位置・方向を表すマークは、デユ
ワ−１１の外周面に直接設けて、これをスタイラス型受
信器４２で指示してもよいが、そうするとデユワ−１１
に巻き付けられたアルミニウム箔などの悪影響を受ける
ことになるので、これらのマークを所定の距離（これは
円筒１３の長さを計ることにより知ることができる）だ
け延長させた位置に設けてその悪影響を避けるようにし
ている。円筒１３上のマーク位置の入力がなされれば、
既知の円筒１３の長さにより、検出コイル１２の位置・
方向を算出することが可能となる。 また、デユワ−１１には、第１図に示すように、受信器
固定棒４６などの適当な機械的連結手段が固定されてお
り、その先端にデユワ−標準受信器４３が固定されるこ
とにより、デユワ−標準受信器４３がデユワ−１１に対
して機械的に連結されている。この受信器４３の出力に
より受信器４３の、発信器４１からの磁場座標系におけ
る３次元的な位置の入力ができる。すると、発信器４１
からの磁場による３次元座標系を媒介にして受信器４３
に対するＳＱＵＩＤセンサの検出コイル１２の位置関係
が分かることになる。こうしてデユワ−標準受信器４３
の位置を媒介として、検出コイル１２の位置が把握でき
るようになった後、上記の円筒１３は取り外される。 つぎにデユワ−１１を３次元座標入力用磁場に悪影響が
生じないほどに遠ざけた上で、第３図に示すように被検
者６の頭部の特徴点（たとえばｌＮｌ０Ｎ、左右耳上部
付は根の３点、左側頭部測定時にはＮＡＳＩＯＮ、ｌＮ
ｌ０Ｎ、左右耳上部付は根など）を、スタイラス型受信
器４２で指定し、頭部の位置関係を把握する。すなわち
、発信器４１からの磁場による３次元座標系に対する、
頭部３次元座標系の位置関係の入力がなされる。 そして、頭部の所定位置に頭部標準受信器４４を取り付
け、この受信器４４の、発信器４１からの磁場による３
次元座標系における位置関係を入力する。すると、発信
器４１からの磁場による３次元座標系を媒介にして、頭
部３次元座標系での標準受信器４４の位置関係が分かる
ことになる。これにより、頭部標準受信器４４の位置関
係さえ検出すれば、頭部全体の位置関係、つまり頭部３
次元座標系の、発信器４１からの磁場による３次元座標
系における位置関係（頭部の移動・回転などの位置関係
）の把握ができることになる。 そこで、第１図に示すように被検者６の頭部を位置決め
し、頭部標準受信器４４の位置関係を入力する。その後
、被検者６の頭部は動かさないようにして、デユワ−１
１を被検者６の頭部に接近させて、デユワ−１１を移動
させながら多数の計測点において脳磁界の計測を行う。 この各計測点でのＳＱＵＩＤセンサのコイル１２の位置
・方向は、デユワ−標準受信器４３について検出した位
置関係から、発信器４１からの磁場による３次元座標系
におけるものとして、求めることができる。 そのため、この発信器４１からの磁場による３次元座標
系を媒介として頭部座標系における、脳磁界計測の位置
・方向を正確に把握できることになる。 一方、この脳磁計測に先立ち、あるいは脳磁計測の後に
、ＭＲＩ装置５を用い、頭部のサジタル像、トランスバ
ース像、コロナル像などのＭＲ像を撮影する。これらの
画像上には、頭部特徴点（ＮＡＳＩＯＮ−ｌＮｌ０Ｎ、
左右耳上部付は根の４点）が現れるため、これらの特徴
点を媒介として、ＭＲ像の、頭部３次元座標系における
位置関係が求められる。なお、ＮＡＳ　ＩＯＮについて
は、ＭＲ像に現れるような指標を頭部に取り付けた上で
、ＭＲ撮像を行い、その指標像が現れたＭＲ像を用いる
ようにすることもできる。脳磁計測に先だってＭＲ像を
得たときは、このＭＲ像上に、上記のようにして位置関
係が求められたＳＱＵ　Ｉ　Ｄセンサ計測点を表示して
、計測点が正常であることを確認することが好ましい。 これらの位置関係把握によって、脳磁計測データは、Ｍ
Ｒ像に位置的に正確に関連付けられることなる。すなわ
ち、ＳＱＵＩＤセンサ１による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に取り込まれるとと
もに、３次元座標入力装置４からの位置関係を表すデー
タもコンピュータ３に取り込まれ、さらにＭＨＩ装置ら
からのＭＲ像もコンピュータ３に取り込まれており、脳
磁計測データが位置関係を表すデータの媒介によりＭＲ
像に関連付けられるわけである。そこで、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、ＭＲ像がら作成した頭部に
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
で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、算出することができる。こうし
て求められた電流双極子は、ＭＲ像上に矢印などのマー
クにより表示される。 したがって、この実施例では、大がかりなシールド装置
を用いることなく、生体に対するＳＱＵＩＤセンサの位
置・方向を正確且つ容易に把握することができ、生体磁
気計測データを生体の断層像に正確に関連付けることが
でき、その結果、生体磁気計測データ及び断層像データ
を用いて算出される電流双極子などの精度か向上し、病
巣のより正確な診断に役立つ。すなわち、生体に対する
ＳＱＵ　Ｉ　Ｄセンサの位置関係を３次元座標入力装置
を用いて捉えるにしても、この３次元座標入力装置では
３次元磁場を発生する発信器及びその３次元磁場を検出
する受信器を使用するため、この磁場に悪影響を与える
ようなものを近くに置くことができない。そこで、たと
えばＳＱＵＩＤセンサへのノイズの混入を防ぐためのシ
ールドを設ける場合には、デユワ−だけを覆うものでは
なく、磁気計測システムの全体（つまり検査室の全体）
を覆うようなものとする必要があり、非常に大がかりな
シールドシステムが必要となる。これに対して、上記実
施例では、３次元座標入力装置の発信器及び受信器の取
り付は位置等を工夫しているので、良好な磁場環境で用
いることができ、大がかりなシールドシステムを使用す
ることなく、正確な位置関係の把握が容易に行える。

【発明の効果】

この発明の生体磁気計測法によれば、大がかりなシール
ドシステムを用いることなく、生体に対するＳＱＵ　Ｉ
Ｄセンサの位置・方向が正確・容易に把握でき、生体磁
気計測データを生体の断層像に正確に関連付けることが
できる。そのため生体磁気計測データ及び断層像データ
を用いて算出される電流双極子などの精度も向上し、病
巣の診断に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の模式図、第２図はデユワ
−先端付近の模式的な斜視図、第３図は頭部特徴点の入
力を示す模式的な斜視図、第４図はシステム構成例を示
すブロック図である。 １・・・ＳＱＵＩＤセンサ、２・・・データ収集装置、
３・・・コンピュータ、４・・・３次元座標入力装置、
５・・・ＭＨＩ装置、６・・・被検者、１１・・・デユ
ワ−１２・・・検出コイル、１３・・・非磁性体円筒、
３１・・・表示装置、３２・・・記録装置、４１・・・
３次元座標入力装置の発信器、４２・・・３次元入力装
置のスタイラス型受信器、４３・・・３次元座標入力装
置のデユワ−標準受信器、４４・・・３次元座標入力装
置の頭部標準受信器、４５・・・発信器固定台、４６・
・・受信器固定棒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元座標入力装置の３次元の磁場を発生する発
   信器を、その磁場を乱す要因から十分離して固定し、Ｓ
   ＱＵＩＤセンサを納めるデュワーに着脱自在に取り付け
   られた非磁性体にＳＱＵＩＤセンサの測定位置・方向に
   関連したマークを施しておいて、該マークに対して、３
   次元の磁場を受信する、点指定可能な受信器を当てるこ
   とにより上記発信器からの磁場による３次元座標系での
   該マーク位置を入力し、その後、該非磁性体を取り外し
   た上で、上記デュワーに機械的に連結された非磁性体固
   定棒の先端に取り付けられた他の受信器により、デュワ
   ーの、上記発信器からの磁場による３次元座標系での位
   置関係を求めながらＳＱＵＩＤセンサにより生体磁気計
   測を行い、他方、上記３次元座標入力装置を用いて生体
   の位置関係を求めるとともに、生体の指標が現れている
   断層像を得て、該断層像データと上記生体磁気計測デー
   タ及びその計測点とを関連付けることを特徴とする生体
   磁気計測法。