JPH05154122A

JPH05154122A - 生体磁気イメージング装置

Info

Publication number: JPH05154122A
Application number: JP3319245A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyasu Nakajima; 善康中島; Takao Goto; 隆男後藤; Takehiko Hayashi; 武彦林
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 1993-06-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、測定で求められた生体電流源の位置
や等磁界マップと生体内画像との正確な位置合わせを行
なう生体磁気イメージング装置を提供する。【構成】生体磁気計測装置３は、被検者１の生体内の微
弱な磁気を計測し計測されたデータに基づき逆推定で生
体電流源の位置を求め、断層撮影装置７は、被検者１の
断層撮影を行ない生体断層画像を得る。生体断層画像と
電流源との位置合わせのためのマーカ１０は、断層撮影
装置７で検出可能な物質１２を挿入した容器１１または
検出可能な容器に磁界発生素子１３を少なくとも１つ含
み、表示手段８は、断層撮影装置７でマーカ１０を含む
よう断層撮影を行って得た生体断層画像に、生体磁気計
測装置３で推定されたマーカ１０内の磁界発生素子１３
の位置及び生体電流源位置とを画面上に重畳表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体内部の微弱な磁気
を計測する生体磁気計測装置により得られたデータに基
づき磁界を発生している電流源の位置を推定し、推定さ
れた電流源の位置をＭＲＩ（核磁気共鳴装置）などの画
像に重ねて表示することにより、生体内での電流源の位
置を示す生体磁気イメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＳＱＵＩＤ（superconducting qu
antam ieterference device）磁気センサーを用いて生
体より発生する非常に微弱な磁界を測定することが可能
となった。このＳＱＵＩＤとは、ジョセフソン接合を利
用した磁束計で超伝導リングの一部にジョセフソン接合
を設け、臨界電流まで電流が流れると超伝導が破れて常
伝導になるようにしておく。さらに、Ｌ（検出コイル）
とＣ（コンデンサー）からなるＬＣ共振回路をこれに組
み合せ、リングに加わる外部磁界に対応し磁束量子を周
期とした電圧信号を取り出すようにしてある。

【０００３】なお、ジョセフソン素子とは、２枚の超電
導体を絶縁薄膜を介して接合し、超電導状態におくと、
この接合部でトンネル効果による超電導電流が流れるこ
とを利用し、磁界の強さで接合部を超電導状態と常電導
状態を起し、論理動作をおこなせる素子である。

【０００４】また前記磁気センサーを複数有するマルチ
チャネル化の研究に伴い、測定データに基づき生体内部
の電流源を逆推定する研究や臨床応用の研究が進められ
ている。

【０００５】ところで、このような生体磁気計測装置に
よる測定により得られた等磁界マップや電流源の位置
と、ＭＲＩ（核磁気共鳴装置）やＸ線ＣＴ（コンピュー
タ・トモグラフィ）の画像とを併用することにより、生
体部位の物理的な位置が特定できることから、臨床にお
いては、より大きな効果を発揮できる。

【０００６】従って、生体磁気計測装置における磁気計
測のための前述した検出コイルＬと測定対象の相対的な
位置を正確に捉えることが重要となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
生体磁気イメージング装置によれば、生体内電流源によ
り発生する磁界を検出コイルＬに通過させ、該検出コイ
ルＬで磁界を電圧に変換して電圧データを得る。得られ
た電圧データに対して逆推定を行い、検出コイルＬと生
体内部の電流源との位置関係を求めるものであった。

【０００８】このため、検出コイルＬと被検者の測定対
象、例えば心臓との位置関係を正確に把握することがで
きなかった。よって、例えばＭＲＩ画像上に生体電流源
の正確な位置を表示できず、例えば病気の部位を特定で
きないから、医師等が誤診してしまうという問題があっ
た。

【０００９】本発明の目的は、測定により求められた生
体電流源の位置や等磁界マップとＭＲＩやＸ線ＣＴの生
体内画像との正確な位置合わせを行なうことができる生
体磁気イメージング装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決し目的を達成するために下記の構成とした。図１は第
１の発明の原理図である。

【００１１】生体磁気計測装置３は、被検者１の生体内
部の微弱な磁気を計測し計測されたデータに基づき逆推
定により生体内部の電流源の位置を求め、断層撮影装置
７は、被検者１の断層撮影を行ない生体断層画像を得
る。

【００１２】マーカ１０は、断層撮影装置７で検出可能
な物質１２を挿入した容器１１または検出可能な容器
に、磁界を発生する素子１３を少なくとも１つ含む生体
断層画像と電流源との位置合わせのためのものである。
表示手段８は、断層撮影装置７によりマーカ１０を含む
よう断層撮影を行って得られた生体断層画像に生体磁気
計測装置３により推定されたマーカ１０内の磁界を発生
する素子１３の位置及び生体内部の電流源位置とを画面
上に重畳表示するよう構成した。

【００１３】より好適には以下のようにするのがよい。
すなわち、マーカ１０は、磁界を発生する素子１３を含
む容器１１が球形であるようにする。

【００１４】また、マーカ１０は、磁界を発生する素子
１３を含む容器１１が三角柱または円柱であるようにす
る。さらに、マーカ１０は、磁界を発生する素子１３を
含む容器１１が三角錐または円錐であるようにする。

【００１５】また、マーカ１０を、複数配置するよう構
成する。さらに、マーカ１０をベルト２１により被検者
１に装着するよう構成する。またさらに、マーカ１０を
ベッド２に取り付けるよう構成する。また、磁界を発生
する素子１３は、容器１１より取り出し可能である。

【００１６】

【作用】本発明によれば、次のような作用を呈する。マ
ーカ１０を被検者１またはベッド２に付け、被検者１が
ベッド２に寝た状態で、マーカ１０を含むようにして断
層撮影装置７により断層撮影を行い生体断層画像のデー
タを取り込む。次にそのままの状態で、生体磁気計測装
置３によりマーカ１０内の磁気を発生する素子１３の位
置を推定する。よって、生体断層画像とマーカ１０、生
体電流源とマーカ１０のそれぞれの位置関係を知ること
ができるから、生体断層画像と生体電流源とをより正確
に位置合わせできる。

【００１７】また、容器１１が球，円柱，三角柱，円
錐，三角錐であっても前記同様の効果を有する。また、
マーカ１０を複数配置すれば、さらに生体断層画像と生
体電流源とをより正確に位置合わせできる。

【００１８】また、マーカ１０をベルト２１により被検
者１に装着したり、マーカ１０をベッド２に取り付ける
ことで、被検者１をより固定できるから、さらにまた生
体断層画像と生体電流源とを正確に位置合わせできる。

【００１９】また、磁界を発生する素子１３は、容器１
１より取り出し自由な構成とすることで、ＭＲＩでの撮
影の際には、容器１１より磁界を発生する素子１３を取
り出すようにすれば、素子１３の影響で画像に現れるア
ーチファクトを防止できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を説明する。
図２は本発明の実施例１として心磁界測定のための構成
図である。図２において、マーカ１０は、例えばＭＲＩ
画像と生体電流源との位置合わせを行うための基準とな
るものであって、次のように構成される。

【００２１】容器１１は例えば材質がアクリルで、直径
４ｃｍの球からなり、台１４に取り付けられている。容
器１１の中には、後述するＭＲＩ装置７が検出可能な硫
酸銅の水溶液１２が満たされ、容器１１の中心には、磁
界を発生する素子として例えば非磁性体の銅からなる長
さ１ｃｍの電流双極子１３が配置されている。磁界を発
生する電流双極子１３は、容器１１より取り出し可能な
構成となっている。

【００２２】また、電源１６と電流双極子１３とは、引
出し線１７により台１４，支持棒１５を介して接続さ
れ、電源１６より電流双極子１３に電流が流れるように
なっている。

【００２３】図３はマーカ１０を被検者１に装着した側
面図、図４はマーカ１０を被検者１に装着した正面図で
ある。図３及び図４に示すように被検者１の肩から胸に
わたってクロスする如くベルト２１がかけられており、
このベルト２１のクロス点でマーカ１０は固定されてい
る。

【００２４】図５はマーカ１０を備えた生体イメージン
グ装置の概略構成ブロック図である。生体イメージング
装置は、次のように構成される。ベッド２は、マーカ１
０を装着した被検者１を載置するものであり、生体磁気
計測装置３は、被検者１の生体内部の微弱な磁気を計測
し計測されたデータに基づき逆推定により生体内部の電
流源の位置を求める。

【００２５】制御装置５は、ベッド２、デュワ台３ａを
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に移動制御するものであって、これら
の移動量をデータ処理装置６に出力するものである。Ｍ
ＲＩ装置７は、被検者１の断層撮影を行ない生体断層画
像を得るものであって、静磁場及び傾斜磁場中に配置さ
れた被検者に対して外部より高周波信号を与えることに
より、該被検者の生体内で核磁気共鳴現象を生ぜしめ、
生体からの信号を処理してＭＲＩ画像を作成する。ＭＲ
Ｉ装置７での撮影の際には、磁界を発生する電流双極子
１３を、容器１１より取り出すようにすれば、電流双極
子１３１３の影響で画像に現れるアーチファクトを防止
できる。

【００２６】データ処理装置６は、ＭＲＩ装置７により
マーカ１０を含むよう断層撮影を行って得られたＭＲＩ
画像，生体磁気計測装置３により推定されたマーカ１０
内の磁界を発生する電流双極子１３の位置及び生体内部
の電流源位置とを表示装置８の画面上に表示すべくデー
タを処理する。

【００２７】図６はＸーＹ平面における電流双極子１３
及び心磁界の位置を示す図、図７はＸーＺ平面における
電流双極子１３及び心磁界の位置を示す断層画像図であ
る。次に前記図面を参照してマーカ１０を備えた生体イ
メージング装置の動作を説明する。

【００２８】まず、マーカ１０を被検者１に装着した状
態で、図６に示すようにマーカ１０がＭＲＩデータ取り
込み範囲Ｒに入るように設定し、ＭＲＩ装置７により被
検者１に対して高周波信号を照射して核磁気共鳴現象を
生ぜしめ、得られたマーカ１０を含むＭＲＩ画像のデー
タをデータ処理装置６に取り込む。

【００２９】次に生体計測装置３の測定範囲内にマーカ
１０が入るように設定し、電流双極子１３に電源１６か
ら生体信号より高い周波数、例えば１ＫＨｚの電流を流
すことにより、その電流による磁界を測定して、図６に
示すように電流双極子１３の位置（Ｘ１，Ｙ１）を逆推
定する。

【００３０】次に電流双極子１３の位置（Ｘ１，Ｙ１）
を推定した後、電流を停止し、心臓１ａにおける心磁界
を測定する。もし、心臓１ａが測定範囲内に入らない場
合には、制御装置５によりベッド２もしくはデュワー３
ａをＸ軸またはＹ軸方向に移動して心臓１ａの上へ検出
コイルＬのアレイ部分を持っていく。なお、このときの
移動した距離データは、制御装置５に記録される。

【００３１】次に心臓１ａの生体電流源２３を推定す
る。検出コイルＬの位置から生体電流源２３の位置を推
定する逆推定のアルゴリズムには例えば最小二乗法を用
いる。電流双極子１３と生体電流源２３との位置関係
（△Ｘ１，△Ｙ１）は、ベッド２もしくはデュワー３ａ
の移動距離と生体電流源２３の逆推定値から求めること
ができる。

【００３２】次にＭＲＩ画像データの中にマーカ１０が
写っていて、しかも球からなる容器１１の一番直径の大
きい画像を例えば図７に示すようにＸーＺ平面断層画像
の中から見つければ、その面Ｐ１が電流双極子１３の存
在する面であり、画像データと電流双極子１３との位置
が関係付られる。

【００３３】従って、その面Ｐ１から電流双極子１３と
生体電流源２３との距離分（Ｚ１ーＺ２＝△Ｚだけ離れ
た面Ｐ２が生体電流源２３のある位置の画像となる。よ
って、ＭＲＩ画像とマーカ１０、生体電流源とマーカ１
０のそれぞれの位置関係を知ることができるから、ＭＲ
Ｉ画像と生体電流源とをより正確に位置合わせできる。

【００３４】なお、ＸーＺ平面に関する断層画像につい
て説明したが、その他の面の断層画像であっても、電流
双極子１３を切り出した面を基準として考えれば、生体
電流源２３の存在する他の面の切口も見ることができ
る。

【００３５】図８は本発明の実施例２として三角柱のマ
ーカ１０ー２を示す図である。三角柱のマーカ１０ー２
の柱方向に沿い中心近傍には、引出し線１７に接続され
た電流双極子１３が配置され、外部からの図示しない電
源により電流が流れるようになっている。

【００３６】このような三角柱のマーカ１０ー２を用い
ても、ＭＲＩ画像とマーカ１０ー２、生体電流源とマー
カ１０ー２のそれぞれの位置関係を知ることができるか
ら、ＭＲＩ画像と生体電流源とをより正確に位置合わせ
できる。

【００３７】図９は本発明の実施例３として円柱のマー
カ１０ー３を示す図である。円柱のマーカ１０ー３の柱
方向に沿い中心近傍には、引出し線１７に接続された電
流双極子１３が配置され、外部からの図示しない電源に
より電流が流れるようになっている。

【００３８】このような円柱のマーカ１０ー３を用いて
も、同様な効果が得られる。図１０は本発明の実施例４
として円錐のマーカ１０ー４を示す図である。円錐のマ
ーカ１０ー４の中の中心近傍には、引出し線１７に接続
された電流双極子１３が配置されており、同様な効果が
得られる。

【００３９】図１１は本発明の実施例５としてマーカ１
０ー５を示す図である。マーカ１０ー５は、容器１１ー
１が球からなり、この球の内面の厚みが半周毎に変化す
るように構成されている。容器１１ー１の中心付近に
は、引出し線１７に接続された電流双極子１３が配置さ
れている。

【００４０】図１１に示す構成であれば、図７に示すよ
うなＭＲＩ画像の切り口が、Ｘ軸，Ｚ軸に関して曲がっ
ている場合であっても、軸からのずれを知ることがで
き、より正確に位置関係を把握できる。さらに、水準器
を取り付けると、常に同じ状態でマーカ１３を身体に装
着することができる。

【００４１】図１２はマーカ１０をベッド２に取り付け
た実施例を示す図である。図１２に示すように被検者１
の脇腹１ｂに２つのマーカ１０を配置して２つのマーカ
１０をベッド２に取り付ける。２つのマーカ１０を脇腹
１ｂに挟むので、被検者１が固定され易くなる。また、
マーカ１０は溶液部分が球であればよく、外形はどのよ
うな形であってもよい。

【００４２】従って、マーカ１０を、被検者１を固定し
やすい形状にすれば、さらに画像と電流源との位置関係
をよく把握できる。図１５は左右のマーカ１０の球の高
さを変化した実施例のＸーＺ平面図、図１６は左右のマ
ーカ１０の球の高さを変化した実施例のＹーＺ平面図、
図１７は左右のマーカ１０の球の高さを変化した実施例
のＸーＹ平面図である。図１５ないし図１７に示すよう
に、２つのマーカ１０，１０ー１のうち、マーカ１０の
みに電流双極子１３が配置されている。

【００４３】図に示すように左右のマーカ１０，１０ー
１の球の高さを変えるかまたは大きさを変えれば、ＭＲ
Ｉ画像の切口３５がＸ軸，Ｚ軸に平行でなかった場合
に、左右のマーカ１０，１０ー１の切口から平行でない
ことを認識でき、ズレを計算できる。マーカの一方を疑
似的に生体電流源と考えれば、装置のテストを容易に行
える。

【００４４】図１３はマーカ１０をベッド２に支持棒３
１で固定した実施例の側面図、図１４はマーカ１０をベ
ッド２に支持棒３１で固定した実施例の正面図である。
図１３に示すようにベッド２には支持棒３１が取り付け
られ、この支持棒３１にはアーム３２が取り付けられて
いる。このアーム３２の先端には、マーカ１０が取り付
けられており、このマーカ１０は被検者１の胸に固定さ
れている。

【００４５】マーカ１０は、アーム３２が上下移動する
ことにより、被検者１の胸の厚みに応じて高さを変える
ことができる。ＭＲＩ装置７のベッドと生体磁気計測用
のベッドとして共通に使用できるようにすれば、作業の
効率が良いだけでなく、マーカ１０の位置ズレもなくな
るという効果を有する。

【００４６】なお、上記では、被検者１の内部組織の３
次元データをＭＲＩ装置７から得ているが、マーカ１０
の材質を変えることにより、例えばＮｉなどによりＸ線
ＣＴ装置からの３次元データを用いることもできる。

【００４７】このＸ線ＣＴ装置とは、例えばＸ線源が被
検者の周りを回転しながら該Ｘ線源から被検者に対して
Ｘ線を微小角度ごとに照射し、該被検者を透過した透過
Ｘ線を複数に併設されたＸ線検出器により検出して各角
度ごとの投影データを求め、各投影データに対してバッ
クプロパゲーションを行うことにより、各逆投影データ
を求め、この各逆投影データに基づきコンピュータによ
り画像を再構成して断層画像を得るものである。

【００４８】またマーカ１０の形は断層画像を作成した
場合に、その切口から容器１１のどこを切ったか判断で
きるものであれば、どんな形でもよい。磁界を発生する
素子は非磁性体であればよく、電流双極子１３の他に検
出コイルにより磁界を発生するようにしてもよい。

【００４９】このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形実施できるのはもちろんである。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、検出コイルの位置と被
検者の正確な位置関係が把握できるから、生体電流源の
位置を確定することができるので、病気の部位を特定で
きる。よって、生体磁気イメージング装置の性能を大幅
に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の原理図である。

【図２】本発明の実施例１として心磁界測定のための構
成図である。

【図３】マーカを被検者に装着した側面図である。

【図４】マーカを被検者に装着した正面図である。

【図５】マーカを備えた生体イメージング装置の概略構
成ブロック図である。

【図６】ＸーＹ平面における電流双極子及び心磁界の位
置を示す図である。

【図７】ＸーＺ平面における電流双極子１３及び心磁界
の位置を示す断層画像図である。

【図８】本発明の実施例２として三角柱のマーカを示す
図である。

【図９】本発明の実施例３として円柱のマーカを示す図
である。

【図１０】本発明の実施例４として円錐のマーカを示す
図である。

【図１１】本発明の実施例５としてのマーカを示す図で
ある。

【図１２】マーカをベッドに取り付けた実施例を示す図
である。

【図１３】マーカをベッドに支持棒で固定した実施例の
側面図である。

【図１４】マーカをベッドに支持棒で固定した実施例の
正面図である。

【図１５】左右のマーカ１０の球の高さを変化した実施
例のＸーＺ平面図である。

【図１６】左右のマーカ１０の球の高さを変化した実施
例のＹーＺ平面図である。

【図１７】左右のマーカ１０の球の高さを変化した実施
例のＸーＹ平面図である。

【符号の説明】

１・・被検者１ａ・・心臓２・・ベッド３・・生体磁気計測装置３ａ・・デュワ５・・制御装置６・・データ処理装置７・・ＭＲＩ装置８・・表示装置１０・・マーカ１１・・容器１２・・水溶液１３・・電流双極子１４・・台１５，３１・・支持棒１６・・電源１７・・引出し線２１・・ベルト２３・・生体電流源３２・・アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｎ 27/72 9118−2Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検者（１）の生体内部の微弱な磁気を
計測し計測されたデータに基づき逆推定により生体内部
の電流源の位置を求める生体磁気計測装置（３）と、前記被検者（１）の断層撮影を行ない生体断層画像を得
る断層撮影装置（７）と、この断層撮影装置（７）で検出可能な物質（１２）を挿
入した容器（１１）または検出可能な容器に、磁界を発
生する素子（１３）を少なくとも１つ含む前記生体断層
画像と電流源との位置合わせのためのマーカ（１０）
と、前記断層撮影装置（７）により前記マーカ（１０）を含
むよう断層撮影を行って得られた生体断層画像に前記生
体磁気計測装置（３）により推定された前記マーカ（１
０）内の磁界を発生する素子（１３）の位置及び生体内
部の電流源位置とを画面上に重畳表示する表示手段
（８）とを備えたことを特徴とする生体磁気イメージン
グ装置。
【請求項２】前記マーカ（１０）は、磁界を発生する
素子（１３）を含む容器（１１）が球形であることを特
徴とする請求項１記載の生体磁気イメージング装置。
【請求項３】前記マーカ（１０）は、複数配置される
ことを特徴とする請求項１または２記載の生体磁気イメ
ージング装置。
【請求項４】前記マーカ（１０）は、ベッドに取り付
けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
か記載の生体磁気イメージング装置。
【請求項５】前記磁界を発生する素子（１３）は、前
記容器（１１）より取り出しが可能であることを特徴と
する請求項１ないし請求項４のいずれか記載の生体磁気
イメージング装置。