JPH05184552A - 生体磁気計測装置 - Google Patents

生体磁気計測装置

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JPH05184552A
JPH05184552A JP4005195A JP519592A JPH05184552A JP H05184552 A JPH05184552 A JP H05184552A JP 4005195 A JP4005195 A JP 4005195A JP 519592 A JP519592 A JP 519592A JP H05184552 A JPH05184552 A JP H05184552A
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squid
living body
magnetic field
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pickup coil
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Toshiji Tominaka
利治 冨中
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人体の断層画像上に人体内の電流の流れてい
る活動部位及び磁性物質の蓄積部位を精度良く表示する
方法を提供する。 【構成】 MRI装置又はX線CT装置とSQUID磁
気計測装置とを組み合わせて、X線CT装置又はMRI
装置のマグネット内の人体の近傍にSQUIDセンサを
設置する。 【効果】 MRI装置又はX線CT装置によって得られ
た脳、心臓、肺などの断層像に直接的対応して電流ダイ
ポール又は磁化分布の位置を正確に表示することができ
る。MRI装置の場合磁場の人体に対する影響も合わせ
て測定できる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生体磁気計測装置に関
し、特に、核磁気共鳴で人体の断層像を撮影する磁気共
鳴イメージング装置(以下MRI装置と略称)またはX
線を用いて人体の断層像を撮影するX線CT装置によっ
て人体の断層画像を撮影する手段を備え、さらに人体の
各部、例えば脳、心臓、肺などから発生する磁場を計測
し、その活動部位及びその磁化分布から蓄積した粉塵又
は鉄の分布を推定する手段を備えた生体磁気計測装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】例えばSQUID(Superconducting Qua
ntum Interference Device) により人体の各部から発生
する磁場を計測するSQUID磁気計測装置において
は、磁気シールドルーム内のほぼゼロ磁場の空間内に設
置し、人体の各部から発生する磁場を計測し、人体内の
電流ダイポールを検出すると共に、肺などの人体の特定
部位に外部のコイルで磁場を印加してそれによる磁化も
検出している。また、一方において、MRI装置または
X線CT装置によって人体の断層画像を撮影している。
そこで、上記2つの計測における人体部位の位置関係を
求めて、断層画像上に電流ダイポールが生じている活動
部位または磁性体蓄積部位を表示することは診断上有効
である。
【0003】特開平3-60637号公報などに見られるごと
く、MRI装置またはX線CT装置のいずれか一方の装
置とSQUID磁気計測装置との両者に共通するコンピ
ュータを用いる方法により前記両者を組み合わせて構成
した脳磁計測装置においては、電流ダイポール分布を例
えば頭部断層画像上に表示できる利点があり、脳活動部
位診断の精度を向上させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、磁気
計測より求めた電流ダイポールなどの人体内の位置と断
層画像上の位置との関係について必ずしも十分な配慮が
なされているとはいい難い。例えば、人体の神経を流れ
る電流の断層画像上の位置を求めるためには、前記2つ
の計測における人体内の位置は互いに精度良く一致して
いなくてはならないが、従来の技術においては、断層画
像を得る場合とSQUIDによる人体内の電流ダイポー
ルまたは磁化分布を求める場合とで、それぞれの計測位
置に被検体である人体を移動させて計測する必要があっ
た。したがって、前記2つの計測間の移動によって人体
の2つの計測における位置関係にズレが生じ、人体の神
経を流れる電流の断層画像上での位置を求める上で精度
上の問題があった。
【0005】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、前記2つの計測の際に人
体を移動する必要をなくし、断層画像上において電流ダ
イポールまたは磁性物質の蓄積部位を位置ずれなく正確
に表示することのできる生体磁気計測装置を得ることに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、核磁気共鳴で生体、例えば人体
の断層像を撮影するMRI装置またはX線を用いて生体
の断層像を撮影するX線CT装置と、生体の各部、例え
ば脳、心臓、肺などから発生する磁場を計測するSQU
ID磁気計測装置とについて、これら2つの装置から生
体の信号を検出する部分を一体化して組み合わせるとと
もに、MRI装置またはX線CT装置のいずれか一方の
装置と、SQUID磁気計測装置との2つの装置の計測
データを処理するコンピューターを共通化し、撮影した
生体の断層像を表示した断層画像上に電流ダイポール及
び磁化分布を表示して、活動部位または磁性体蓄積部位
を精密に計測可能とし、その部位を正確に知ることがで
きるようにしたものである。
【0007】また、撮影しようとする生体部位に応じて
SQUIDのピックアップ・コイルの位置を調節可能と
する手段を備えて、生体の各部の磁場を感度良好に計測
できるようにした。さらに、ピックアップコイルの近傍
に純水などの磁気共鳴物質を配置するか、あるいは、ピ
ックアップコイルの近傍に周囲とは異なった特徴的なX
線透過率または形状を持った物質を配置して、前者の場
合はMRI装置によって、そして後者の場合はX線CT
装置によって生体とSQUIDの検出部であるピックア
ップ・コイルとの位置関係を正確に計測できるようにし
た。
【0008】また、MRI装置のマグネット内の均一磁
場内でその感度が最も高くなるようにSQUIDを調整
するようにして、一定磁場を発生するマグネットを用い
たMRI装置と、生体の各部から発生する磁場を計測す
るSQUID磁気計測装置との組み合わせを可能とし
た。そのために、SQUID接合部の臨界電流値を上記
定磁場でのSQUIDの動作に最適な値にした。
【0009】また、MRI装置のマグネット内で一定磁
場下にある生体の近傍にSQUIDの検出部であるピッ
クアップ・コイルのみを置いて、SQUID本体は低磁
場の場所に置くことも有効な手段である。また、MRI
装置のマグネット付近の一定磁場下にSQUID部分を
設置できるように前記SQUIDに印加される磁場をほ
ぼ地磁気程度までに低減できる磁気シールドまたはコイ
ルを前記SQUID近傍に備えることも有効な手段とな
る。
【0010】
【作用】SQUID磁気計測装置とMRI装置またはX
線CT装置との計測部分を一体化しているために、生体
の断層画像を撮影したそのままの状態で生体を移動させ
ることなく、SQUIDを用いて生体の各部から発生す
る磁場を計測することができる。また、断層画像を撮影
するために、生体の撮影する部位をMRI装置の静磁場
コイルの中心部またはX線CT装置の中心部に移動する
必要があるが、撮影する生体部位に応じてSQUIDの
ピックアップ・コイルの位置を調節可能としうる手段に
より、SQUIDのピックアップ・コイルを生体各表面
に密着して生体内部の電流ダイポールまたは磁性体とピ
ックアップ・コイルとの距離を縮めることができ、また
向きも調節できることから、生体内から発生する微小な
磁場を感度良好に計測することができる。
【0011】この結果、てんかん、脳梗塞、心臓疾患に
おける患部位置同定、肺に入った粉塵による磁化の分布
測定、肝臓の中に蓄積した鉄による磁化の分布測定など
の位置を精度に求めることができる。また、肺内の磁化
の分布測定、肝臓の中に蓄積した鉄による磁化の分布測
定においては、MRI装置の静磁場コイルを利用して磁
化することができ、磁化分布測定に用いるSQUID磁
気計測装置を磁化させるための特別な静磁場コイルを省
略できる。
【0012】SQUIDセンサーを用いて生体の各部か
ら発生する磁場を計測するSQUID磁気計測装置は、
MRI装置のマグネット内のSQUIDの設置された場
所での磁場で最も感度が高くなるように調整されたSQ
UIDにより生体の各部からの磁場を計測すると高感度
に測定できる。そのために、SQUIDの接合部の臨界
電流は印加磁場が大きくなるにしたがって低下するが、
印加磁場下でのSQUIDの接合部の臨界電流IC を次
式が成り立つようにすればよい。
【0013】 ここで、Φo は磁束量子、LはSQUIDのインダクタ
ンスである。場合によっては、ピックアップ・コイルと
SQUIDとの間の距離を長くして、MRI装置のマグ
ネット内で一定磁場下にある生体近傍にSQUIDの検
出部であるピックアップ・コイルのみを置いて、SQU
ID本体は低磁場の場所に置くことがSQUID磁気計
測装置の感度を高める上で有効なこともある(但し、ピ
ックアップ・コイルとSQUIDとの間の距離を長くす
ることは測定時のノイズを若干増加させる)。これはS
QUIDを磁場中におくと測定におけるノイズを増加せ
ざるをえないからであるまた、ピックアップ・コイルの
近傍に磁気共鳴物質を配置し、生体とピックアップ・コ
イルの近傍の前記磁気共鳴物質との両方からの磁気共鳴
による信号を同時に検出すると、ピックアップ・コイル
と生体の各部との位置関係を非常に高精度に求めること
ができる。それによって、SQUID磁気計測装置によ
り計測された生体内の電流ダイポールまたは磁化分布を
MRI装置で計測された生体の断層像の上に正確に重ね
合わせることができ、高精度の生体機能情報を得ること
ができる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参酌しつつ、本発明の一実施例
を説明する。図1に本発明の生体磁気計測装置のブロッ
ク図を示す。本発明の生体磁気計測装置は、SQUID
磁気計測装置、MRI装置(またはX線CT装置)、コ
ンピュータ、CRTなどの表示装置およびハードディス
クなどの記録装置から構成される。
【0015】図2は本発明の生体磁気計測装置の構成
図、図3は本発明のMRI装置のマグネットとSQUI
Dセンサとの構成図を示す。図2、3に示すように、S
QUID磁気計測装置は、クライオスタット3内に設置
されたSQUID1及びピックアップ・コイル2、並び
に室温部に置かれた発振器、プリアンプ、検出器などか
らなるSQUIDエレクトロニクスで構成される。これ
によって、生体、例えば人体のある部位から発生してい
る磁場の微小な変化を電圧の変化として検出できる。
【0016】数個から数十個のSQUIDを同時に動作
させて、各SQUIDからの電圧出力をコンピュータに
入力して逆問題を解いて電流ダイポールまたは磁化分布
を求めることができる。そのために、コンピュータには
電流ダイポール又は磁化分布作成のためのプログラムを
組み込んでいる。他方、MRI装置は、静磁場コイル
4、傾斜磁場コイル、RFコイルなどのコイル系、及び
それらの駆動源である静磁場コイル4の電源、傾斜磁場
コイルの電源、RFコイルの入力装置である発振器及び
RFアンプ、RFコイルの出力装置である受信機及び検
出器から構成されている。前記MRI装置は、静磁場コ
イル4を通電して静磁場を発生させ、傾斜磁場コイル及
びRFコイルを作動させて、人体の断層画像を得ること
ができる。そのために、コンピュータには断層画像作成
のためのプログラムを組み込んでいる。
【0017】それで、人体を診断する部位をMRI装置
の静磁場コイル4内に置き、またSQUID磁気計測装
置のピックアップ・コイル2を前記部位の体表面に設置
する。まず、MRI装置によって人体部位の断層像を撮
影し、次にSQUID磁気計測装置を作動して電流ダイ
ポール又は磁化分布を求める。また、静磁場コイル4の
通電時にその磁場の影響でSQUIDを作動できない場
合には、MRI装置の静磁場コイル4を消磁してからS
QUID磁気計測装置を動作させてもよい。ここで、M
RI装置とSQUID磁気計測装置の動作順序は逆でも
構わない。
【0018】図3に示すように、SQUID磁気計測装
置のSQUID1及びピックアップ・コイル2はクライ
オスタット3内に設置され、ピックアップ・コイル2は
MRI装置の静磁場コイル4の中心近傍に置いて、上述
のようにMRI装置及びSQUID磁気計測装置を動作
することができる。それで、MRI装置によって人体各
部の断層像撮影後、引き続きこの部位からの発生磁場を
SQUID磁気計測装置によって測定する。
【0019】図4に示す計測手順についてのフローチャ
ートに基づいて本発明の生体磁気計測装置の動作を説明
する。MRI装置(またはX線CT装置)により被検者
の脳、心臓、肺などの対象部分の断層像が撮影されコン
ピュータに取り込まれる。この時、対象部分近傍に設置
された複数個のSQUIDセンサのピックアップ・コイ
ルの位置も測定する。次に、SQUID磁気計測装置に
よる対象部分近傍の磁場を計測する。このデータがコン
ピュータに送られて対象部分内の電流ダイポールまたは
磁化分布が求められる。これは発生磁場から、その源に
なっている生体内の電流ダイポールまたは磁化分布を求
める、いわゆる逆問題でありSQUID及びそれに接続
されるピックアップ・コイルの数を増やすにしたがい電
流タイポールまたは磁化分布の位置、強度、方向を求め
る精度が向上する。
【0020】こうして求められた電流ダイポールまたは
磁化分布の位置は、次のステップにおいて対象部分の断
層像上に表示される。したがって、本実施例によれば
脳、心臓などの活動部位または肺などの磁性物質の蓄積
部位を電流ダイポール分布または磁化分布として対象部
分の断層像上に正確に表示することができ、生体内の活
動部位または磁性物質の蓄積部位を正確に知ることがで
きる効果がある。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、MRI装置またはX線
CT装置によって得られた脳、心臓、肺などの断層像に
直接的に対応して電流ダイポールまたは磁化分布の位置
を正確に重ね合わせて表示することができるので、生体
内の活動部位または磁性物質の蓄積部位を精密に計測す
ることができ、その部位を正確に知ることができる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す生体磁気計測装置のブ
ロック図。
【図2】本発明の一実施例を示す生体磁気計測装置の構
成図。
【図3】MRI装置のマグネットとSQUIDセンサと
の構成図。
【図4】本発明の動作原理を説明するフローチャート。
【符号の説明】
1 SQUIDセンサ 2 ピックアップ・コ
イル 3 クライオスタット 4 MRIのマグネッ
───────────────────────────────────────────────────── 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 G01R 33/28 33/035 ZAA 8203−2G

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生体の断層像を撮影する撮像手段と、生
    体から発生する磁場を感知するピックアッップ・コイル
    と、前記ピックアップ・コイルにより前記磁場を計測す
    るSQUIDと、前記撮像手段および前記SQUIDか
    らのデータを処理する処理手段と、前記処理手段からの
    画像データにより生体の断層画像を表示するとともに、
    前記断層画像上に生体内に誘起された電流ダイポールお
    よび磁化分布をも表示する表示手段とを備えた生体磁気
    計測装置において、前記ピックアップ・コイルは断層像
    を撮影する撮像手段内であって、かつ、生体の測定部位
    表面に隣接して設置させたことを特徴とする生体磁気計
    測装置。
  2. 【請求項2】 断層像を撮影する撮像手段内に入った生
    体に対して、撮影する生体部位との相対位置関係に応じ
    てSQUIDのピックアップ・コイルの位置を調節可能
    とする手段を備えたことを特徴とする、請求項1に記載
    の生体磁気計測装置。
  3. 【請求項3】 SQUIDのピックアップ・コイルの近
    傍に磁気共鳴物質を配置し、前記磁気共鳴物質と生体と
    の磁気共鳴による信号を検出することにより、前記ピッ
    クアップ・コイルと生体との位置関係を計測するように
    したことを特徴とする、請求項1または2に記載の生体
    磁気計測装置。
  4. 【請求項4】 SQUIDのピックアップ・コイルの近
    傍に周囲とは異なった特徴的なX線透過率または形状を
    備えた物質を配置し、X線CT装置によって前記ピック
    アップ・コイルと生体の位置関係を計測するようにした
    ことを特徴とする、請求項1または2に記載の生体磁気
    計測装置。
  5. 【請求項5】 SQUIDに接続したピックアップ・コ
    イルのみを生体の近傍に配置するとともに、前記SQU
    IDは撮影する生体部位に印加した磁場よりも低い磁場
    の箇所に設置することを特徴とした、請求項1、2また
    は3に記載の生体磁気計測装置。
  6. 【請求項6】 SQUIDに印加される磁場をほぼ地磁
    気程度までに低減可能な磁気シールドまたはコイルを前
    記SQUID近傍に配備することを特徴とする請求項
    1、2、3または5に記載の生体磁気計測装置。
  7. 【請求項7】 地磁気以上に強い定磁場中での感度が最
    も高くなるように、SQUIDを調整することを特徴と
    する請求項1、2、3または5に記載の生体磁気計測装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4819296B2 (ja) * 2000-08-29 2011-11-24 カーディオマグ イメージング、 インコーポレイテッド Mcgにおける虚血の識別、定量、および部分的位置判定
JPWO2016175020A1 (ja) * 2015-04-30 2018-02-22 国立大学法人 東京医科歯科大学 生体情報計測装置
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