JPH0898821A

JPH0898821A - 生体磁気計測装置

Info

Publication number: JPH0898821A
Application number: JP6259540A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kondo; 泰志近藤; Keiichi Yoshida; 佳一吉田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】医用画像上における生体活動電流源の位置を
正確に捉える。【構成】被検体Ｍの頭部に装着された装着具２０には
多数の発信コイル２３が固着され、マルチチャネルＳＱ
ＵＩＤセンサ１は被検体Ｍの頭部に近接配備されてい
る。各発信コイル２３に電流が順次供給され、各発信コ
イル２３からの磁界がＳＱＵＩＤセンサ１で検出され
る。データ解析ユニット７は、この計測データからＳＱ
ＵＩＤセンサ１に対する各発信コイル２３の位置を求
め、これら位置から頭部の輪郭形状（第１の輪郭形状）
を求め、一方、光磁気ディスク６から入力した医用画像
から頭部の輪郭形状（第２の輪郭形状）を求める。第
１、第２の輪郭形状に基づき、ＳＱＵＩＤセンサ１の座
標系と医用画像の座標系との位置関係を把握し、医用画
像上に生体活動電流源を重ね合わせて出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁気センサで得られ
た生体活動電流源の、医用画像における位置を知るため
の手段を備えた生体磁気計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生体に刺激を加えると、細胞膜を挟んで
形成されている分極が破綻し、生体活動電流が流れる。
このような生体活動電流は、脳などにみられ脳波などと
呼ばれている。また、電流が流れることにともなって生
じる磁界の記録は脳磁図などと呼ばれている。

【０００３】生体内のこのような微小磁気を計測する装
置として、近年、ＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantu
m Interface Device：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。このＳＱＵＩＤセンサは、デュア
ーと呼ばれる収納容器内に、磁気センサが冷媒に浸漬し
て収納されている。

【０００４】また、このＳＱＵＩＤセンサで計測した計
測データに基づき、例えば、最小自乗法や最小ノルム法
などによって、ＳＱＵＩＤセンサ（デュアー内に収納さ
れた磁気センサ）を基準とした座標系における生体活動
電流源の位置、向き、大きさ等を推定することも行われ
ている。

【０００５】ところで、このような生体内の脳磁図は、
磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲＩ装置）で得られたＭＲＩ
画像やＸ線ＣＴ装置で得られたＸ線断層画像などの医用
画像と併用することにより、患部等の物理的位置を特定
することなどに使用できる。従って、ＳＱＵＩＤセンサ
を基準とした座標系における生体活動電流源の位置情報
と、医用画像との位置関係を正確に把握することが重要
である。

【０００６】そこで、ＳＱＵＩＤセンサを基準とした座
標系における生体活動電流源の、医用画像上における位
置を捉えるための方法として、従来、以下のような方法
が用いられている。

【０００７】まず、複数の指標点を決める。頭部の診断
では、両眉の中心点と、両耳の付け根の３箇所を指標点
としている。次に、ＳＱＵＩＤセンサを基準とした座標
系における各指標点の位置を得る。この位置の特定は、
例えば、小コイルを各指標点に装着し、各小コイルに順
次電流を流すことにより発生する磁界を、ＳＱＵＩＤセ
ンサで検出する方法や、ディジタイザ等を用いて、ＳＱ
ＵＩＤセンサの位置と各指標点の位置を計測し、これら
の位置関係に基づき求める方法等により行われている。

【０００８】そして、医用画像上における各指標点の位
置は医用画像を観察して特定し、この指標点を介して、
ＳＱＵＩＤセンサを基準した座標系と、医用画像を基準
とした座標系の位置関係を把握し、この位置関係に基づ
き、医用画像上における生体活動電流源の位置を捉え
る。

【０００９】また、ＭＲＩ画像上における生体活動電流
源の位置を把握する場合などでは、ＭＲＩ画像上に写し
出されるマーカ（ＮｉＣｌ等）を各指標点に装着してＭ
ＲＩ画像を撮像し、ＭＲＩ画像上における指標点の位置
を認識し易くして、ＭＲＩ画像上における生体活動電流
源の位置を捉えることも行われている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、医用画像を観察して指標点を特定する
方法では、医用画像上における指標点の特定が目測であ
り、その位置が正確でなく、ＳＱＵＩＤセンサを基準と
した座標系と医用画像を基準とした座標系の位置関係が
不正確となり、このような位置関係の不正確さは、正確
な診断を行う上で好ましくない。

【００１１】また、マーカを用いて画像上の指標点の位
置を認識する方法では、画像上における指標点の位置を
正確に認識することができる。しかし、マーカと小コイ
ルの付け替え作業が必要であり、この付け替えの際に、
マーカの装着位置と小コイルの装着位置とがずれること
があり、この際の装着位置のずれは、最終的に両座標系
の位置関係のずれとなり、その結果、両座標系の位置関
係を正確に把握できない。

【００１２】そこで、例えば、小コイルをマーカとして
用いると、装着のし直しを行わなくてもよくなるが、小
コイルを装着した状態で、ＭＲＩ画像を撮像すると、得
られたＭＲＩ画像にアーティファクトが生じるという別
異の問題が発生する。

【００１３】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、頭部の医用画像上における脳内の生
体活動電流源の位置を正確に捉える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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明は、被検体の頭部（脳）内の生体活動電流
源により生じる微小磁界を、前記被検体の頭部に近接配
備された磁気センサで計測し、計測データに基づいて前
記磁気センサを基準とした座標系における前記生体活動
電流源の位置を推定するとともに、医用画像撮像装置で
撮像された医用画像を基準とした座標系と、前記磁気セ
ンサを基準とした座標系との位置関係を把握し、前記医
用画像上の前記生体活動電流源の位置を得る生体磁気計
測装置において、（ａ）前記被検体の頭部の表面に配置
された多数個の発信器と、（ｂ）前記各発信器から発生
される位置合わせ信号に基づき、前記磁気センサを基準
とした座標系における前記各発信器の位置を得る発信器
位置特定手段と、（ｃ）前記発信器位置特定手段で得ら
れた前記磁気センサを基準とした座標系における前記各
発信器の位置に基づき、前記被検体の頭部の輪郭形状を
求める第１の輪郭特定手段と、（ｄ）前記医用画像撮像
装置で撮像された、前記被検体の頭部の医用画像を入力
する入力手段と、（ｅ）前記入力手段で入力された医用
画像から前記被検体の頭部の輪郭形状を求める第２の輪
郭特定手段と、（ｆ）前記第１、第２の輪郭特定手段で
求めた前記被検体の頭部の各輪郭形状に基づき、前記医
用画像を基準とした座標系と、前記磁気センサを基準と
した座標系との位置関係を把握する位置関係把握手段と
を備えたものである。

【００１５】

【作用】この発明の作用は次のとおりである。発信器位
置特定手段は、被検体の頭部の表面に配置された多数個
の発信器から発生される位置合わせ信号に基づき、磁気
センサを基準とした座標系における各発信器の位置を得
る。第１の輪郭特定手段は、発信器位置特定手段で得ら
れた磁気センサを基準とした座標系における各発信器の
位置に基づき、磁気センサを基準とした座標系における
被検体の頭部の輪郭形状を求める。一方、第２の輪郭特
定手段は、入力手段で入力された医用画像から、医用画
像を基準とした座標系における被検体の頭部の輪郭形状
を求める。そして、位置関係把握手段は、第１、第２の
輪郭特定手段で求めた、各座標系における被検体の頭部
の輪郭形状に基づき、医用画像を基準とした座標系と、
磁気センサを基準とした座標系との位置関係を把握す
る。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は、この発明の一実施例に係る生体磁気
計測装置の概略構成を示す図である。

【００１７】図中、符号１はマルチチャネルＳＱＵＩＤ
センサを示し、このマルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１
は、被検体Ｍの頭部に近接配備されている。マルチチャ
ネルＳＱＵＩＤセンサ１は、デュアー１ａ内に多数の磁
気センサＳ₁〜Ｓ_mが冷媒に浸漬して収納されて構成さ
れている。これらマルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１や
被検体Ｍは磁気シールドルームＭＳＲ内に配置される。

【００１８】被検体Ｍの頭部には装着具２０が装着され
ている。この装着具２０はキャップ部２１と固定部２２
とからなり、各部２１、２２に、発信器としての多数個
の発信コイル２３が予め固着されている。

【００１９】各発信コイル２３は、例えば、図２（ａ）
に示すように、セラミック板等の基板３１に金属を印刷
してコイル部３２を形成したコイルや、図２（ｂ）に示
すように、ボビン３３に金属ワイヤ３４を巻回して形成
されたコイルで構成される。なお、図２（ａ）の構成の
コイルを用いた場合には、コイル部３２をより真円に近
い形状に構成でき、また、複数個の発信コイル２３の各
コイル部３２の形状を揃えることができるので、後述す
る発信コイル２３の位置検出の計算を容易にかつ正確に
行うことができ、また、図２（ａ）の構成のコイルは図
２（ｂ）の構成のコイルよりもかさばらない。従って、
発信コイル２３としては、図２（ａ）の構成のコイルを
用いるのが好ましい。

【００２０】キャップ部２１と固定部２２は、例えば、
シリコンゴムなどの伸縮性がある材料で作られており、
キャップ部２１を頭に装着し、固定部２２を顎にかけて
固定して装着具２０が被検体Ｍの頭部に装着される。こ
れにより、被検体Ｍの頭部の表面には多数個の発信コイ
ル２３が配置された状態になる。また、各発信コイル２
３には、電流供給制御ユニット２から個別に電流が供給
されるように構成されている。そして、この電流供給制
御ユニット２から、各発信コイル２３に１個ずつ、電流
を順次個別に供給されていき、各発信コイル２３から生
じる磁界を、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１の磁気
センサＳ₁〜Ｓ_mで検出する。この各発信コイル２３か
らの磁界の計測データは、データ変換ユニット３でディ
ジタルデータに変換されて後、データ収集ユニット４に
集められる。

【００２１】また、被検体Ｍには、刺激装置５から電気
的刺激（あるいは音、光刺激など）が与えられ、この刺
激により、被検体Ｍの脳内に発生した生体活動電流源に
より生じる微小磁界も、マルチチャネルＳＱＵＩＤセン
サ１の磁気センサＳ₁〜Ｓ_mで検出され、データ変換ユ
ニット３でディジタルデータに変換された後、データ収
集ユニット４に集められる。

【００２２】また、光磁気ディスク６には、ＭＲＩ装置
やＸ線ＣＴ装置等の医用画像撮像装置で撮像された被検
体Ｍの頭部の医用画像が記憶されている。

【００２３】データ解析ユニット７は、データ収集ユニ
ット４に集められた各種の計測データや、光磁気ディス
ク６に記憶された医用画像を用いて、次のような処理を
行う。

【００２４】（１）データ収集ユニット４で集められた
各発信コイル２３からの磁界の計測データに基づき、後
述するように、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１を基
準とした座標系における各発信コイル２３の位置を求め
たり、被検体Ｍの頭部の輪郭形状（第１の輪郭形状）を
求める。

【００２５】（２）脳内の生体活動電流源により生じる
微小磁界を計測したデータなどに基づき、生体活動電流
源の位置、向き、大きさを推定する。

【００２６】（３）光磁気ディスク６に予め記憶された
医用画像を読み出して、後述するように被検体Ｍの頭部
の輪郭形状（第２の輪郭形状）を求める。

【００２７】（４）第１、第２の輪郭形状に基づき、マ
ルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１を基準とした座標系と
医用画像を基準とした座標系との位置関係を把握する。

【００２８】（５）上記両座標系の位置関係に基づき、
頭部の医用画像上における脳内の生体活動電流源の位置
を求め、生体活動電流源を医用画像上に重ね合わせた画
像をカラーモニタ８に表示したり、カラープリンタ９に
印字出力する。

【００２９】なお、このデータ解析ユニット７は、この
発明における発信器位置特定手段、第１の輪郭特定手
段、第２の輪郭特定手段、位置関係把握手段に相当す
る。

【００３０】また、データ解析ユニット７は、被検体Ｍ
の頭部の医用画像を、上述したように光磁気ディスク６
から読み出して入力する。すなわち、この光磁気ディス
ク６は、この発明における入力手段を構成する。

【００３１】なお、医用画像をデータ解析ユニット７に
入力するためには、例えば、通信回線１０を介して医用
画像撮像装置等から直接伝送するように構成してもよ
い。

【００３２】次に、上述の構成を有する実施例装置の動
作について説明する。まず、マルチチャネルＳＱＵＩＤ
センサ１（デュアー１ａに収納された磁気センサＳ₁〜
Ｓ_m）を基準とした座標系における各発信コイル２３の
位置を特定する。これは、電流供給制御ユニット２が、
各発信コイル２３に１個ずつ、電流を順次個別に供給
し、これにより、各発信コイル２３から順次個別に発生
される磁界を、電流供給タイミングに応じて、マルチチ
ャネルＳＱＵＩＤセンサ１内の各磁気センサＳ₁〜Ｓ_m
で計測し、データ変換ユニット３を経てデータ収集ユニ
ット４で収集される。そして、データ収集ユニット４に
収集された、各発信コイル２３からの磁界の計測データ
は、データ解析ユニット７に取り込まれる。データ解析
ユニット７では、最小自乗法等によって、各発信コイル
２３の位置を求める。この手順（最小自乗法による各発
信コイル２３の位置の特定手順）を図３に示す。

【００３３】例えば、第ｉ番目（ｉは、１〜発信コイル
２３の個数の自然数）の発信コイル２３の位置は、ま
ず、その発信コイル２３の初期位置を仮想的に決め（ス
テップＳ２）、次に、各磁気センサＳ₁〜Ｓ_mが、仮想
的に決めた位置に位置された発信コイル２３からの磁界
を計測したと仮定した場合の仮想的な計測データを計算
で求め（ステップＳ３）、この計算で求めたデータと、
実測データ（各磁気センサＳ₁〜Ｓ_mが第ｉ番目の発信
コイル２３から実際に計測した磁界データ）との自乗誤
差を求め（ステップＳ４）、第ｉ番目の発信コイル２３
の仮想的な位置を、自乗誤差が小さくなる方向へ移動し
（ステップＳ５）、自乗誤差が予め決めておいた終了判
定値以下であれば、その位置を第ｉ番目の発信コイル２
３の位置とし、一方、自乗誤差が終了判定値よりも大き
ければ、上記ステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返す（ス
テップＳ６）。このようにして、第ｉ番目の発信コイル
２３の位置を求め、同様に、全発信コイル２３の位置を
求める（ステップＳ１、Ｓ７、Ｓ８）。なお、各発信コ
イル２３のコイル部が真円に近く、各発信コイル２３の
コイル部の形状が揃っていると、上記ステップＳ３の計
算が容易で正確になる。

【００３４】このようにして求められた各発信コイル２
３の位置は、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１（磁気
センサＳ₁〜Ｓ_m）を基準とした座標系における位置で
ある。

【００３５】次に、データ解析ユニット７は、これら各
発信コイル２３の位置に基づき、以下のような手順で、
被検体Ｍの頭部の輪郭形状を求める。なお、この実施例
では、被検体Ｍの頭部の輪郭形状（第１の輪郭形状）を
楕円球とし、各発信コイル２３の位置にフィットする楕
円球（第１の輪郭形状）を以下のような方法で計算によ
り求める。

【００３６】すなわち、マルチチャネルＳＱＵＩＤセン
サ１（磁気センサＳ₁〜Ｓ_m）を基準とした座標系をｘ
ｙｚ座標系とし、求める楕円球の中心を（ｘ₀，ｙ₀，
ｚ₀）としたとき、楕円球は次の方程式で表すことがで
きる。

【００３７】

【数１】

【００３８】ここで、ａ、ｂ、ｃは、楕円球のｘ、ｙ、
ｚ方向の径である。また、各発信コイル２３の位置をそ
れぞれＰ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）とすると、各発信コイル
２３の位置にフィットする楕円球は、次の評価関数ｅを
最小にする、中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）、各径ａ、ｂ、
ｃで表される楕円球である。

【００３９】

【数２】

【００４０】なお、評価関数ｅの式中のｎは、発信コイ
ル２３の個数である。ここで、上記評価関数ｅは、非線
型であるので、最小自乗近似により評価関数ｅを最小に
する、中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）、各径ａ、ｂ、ｃを求
める。この手順を図４に示す。

【００４１】まず、中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）、各径
ａ、ｂ、ｃの初期値を設定する（ステップＳ１１）。初
期値としては、各発信コイル２３で囲まれる領域内に楕
円球の中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）を設定し、各発信コイ
ル２３が楕円球の中に位置するように大きめの楕円球の
径ａ、ｂ、ｃを設定する。

【００４２】次に、中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）、径ｂ、
ｃを設定した値にし、径ａの値を設定値から増減させ、
評価関数ｅが最小となる径ａの値を求める（ステップＳ
１２）。

【００４３】次に、中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）、径ｃを
設定した値、径ａを上記ステップＳ１２で求めた値にし
て、径ｂの値を設定値から増減させ、評価関数ｅが最小
となる径ｂの値を求める（ステップＳ１３）。

【００４４】次に、中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）を設定し
た値、径ａを上記ステップＳ１２で求めた値、径ｂを上
記ステップＳ１３で求めた値にして、径ｃの値を設定値
から増減させ、評価関数ｅが最小となる径ｃの値を求め
る（ステップＳ１４）。

【００４５】次に、径ａを上記ステップＳ１２で求めた
値、径ｂを上記ステップＳ１３で求めた値、径ｃを上記
ステップＳ１４で求めた値にして、中心（ｘ₀，ｙ₀，
ｚ₀）を設定値から移動させ、評価関数ｅが最小となる
中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）の座標値を求める（ステップ
Ｓ１５）。なお、中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）の移動は、
例えば、ｘ、ｙ、ｚの各軸の正負の６方向と、この６方
向の各々の合成ベクトルの８方向との１４方向について
行う。また、この移動方向をさらに細かく採って、中心
（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）の座標値の特定を行えば、より正
確に各発信コイル２３の位置にフィットする楕円球の中
心を（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）を決めることができる。

【００４６】そして、上記ステップＳ１２〜Ｓ１５で求
めた径ａ、ｂ、ｃ、中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）の評価関
数ｅが、前回求めた評価関数ｅよりも大きければ、前回
求めた中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）、径ａ、ｂ、ｃが、評
価関数ｅを最小にするものでるとして処理を終了し、一
方、今回新たに求めた評価関数ｅが、前回求めた評価関
数ｅよりも小さければ、最小の評価関数ｅがまだ求まっ
ていないので、上記ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理を繰
り返す（ステップＳ１６）。なお、第１回目の処理で
は、中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）、径ａ、ｂ、ｃを、ステ
ップＳ１１で設定した初期値にしたときの評価関数ｅ
を、前回の評価関数ｅとして用いる。

【００４７】なお、２回目以降の処理では、前回の処理
で決めた、径ａ、ｂ、ｃの値、中心（ｘ₀，ｙ₀，
ｚ₀）の座標値を設定値として処理する。

【００４８】そして、最終的に得られた、評価関数ｅを
最小にする中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）、径ａ、ｂ、ｃに
より表される楕円球が、各発信コイル２３の位置にフィ
ットした楕円球となる。

【００４９】ところで、上述の処理では、楕円球のｘｙ
ｚ軸と、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１（磁気セン
サＳ₁〜Ｓ_m）を基準とした座標径のｘｙｚ軸とが一致
した場合、例えば、被検体Ｍの頭部の頭頂にマルチチャ
ネルＳＱＵＩＤセンサ１を近接配備し、その方向から各
発信コイル２３からの磁界データを計測した場合には、
被検体Ｍの頭部の輪郭形状を表す楕円球が求められる。
しかしながら、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１の被
検体Ｍの頭部に対する配置位置は、頭部の斜め方向に配
置されることなどもあり、このような場合には、楕円球
のｘｙｚ軸と、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１（磁
気センサＳ₁〜Ｓ_m）を基準とした座標径のｘｙｚ軸と
が一致しなくなり、被検体Ｍの頭部の輪郭形状を表す楕
円球が求められない。従って、このような場合には、楕
円球をｘｙｚ軸に回転させてやる必要がある。

【００５０】ここで、ｘｙｚ軸周りの回転は、次の行列
式で定義される。

【００５１】

【数３】

【００５２】この行列式に基づき、楕円球の軸ｘｙｚ軸
周りの回転角度α、β、γについての最適値をも求め
る。具体的には、上記図４のステップＳ１１の後に、図
５のフローチャートで示す処理を実行して、α、β、γ
の初期値を決め、また、図４のステップＳ１５とＳ１６
との間に、図６のフローチャートで示す処理を実行し
て、最適なα、β、γを求める。

【００５３】図５のフローチャートのステップＳ２１
は、αを０から増減させ、各発信コイル２３の位置Ｐ
（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）の各座標を、上記行列式（１）の
右辺のｘ、ｙ、ｚに代入して得られるｘ軸周りの各発信
コイル２３の位置Ｐ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）の回転結果
（ｘ’、ｙ’、ｚ’に対応する）を、評価関数に代入し
て、評価関数ｅが小さくなるαを求める。なお、このス
テップＳ３１および、以下のステップＳ３２、Ｓ３３に
おける、評価関数ｅの算出の際の中心（ｘ₀，ｙ₀，ｚ
₀）、径ａ、ｂ、ｃは、図４のステップＳ１１で設定し
た初期値が用いられる。

【００５４】次に、ステップＳ２２では、各発信コイル
２３の位置Ｐ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）の各座標を、ステッ
プＳ２１で求めたαでｘ軸周りに回転させた結果（Ｐ’
（ｘ_i’，ｙ_i’，ｚ_i’）とする）を用い、βを０か
ら増減させ、上記ｘ軸周りの回転結果を、上記行列式
（２）の右辺のｘ、ｙ、ｚに代入して得られるｙ軸周り
の、Ｐ’（ｘ_i’，ｙ_i’，ｚ_i’）の回転結果を、評
価関数に代入して、評価関数ｅが小さくなるβを求め
る。

【００５５】次に、ステップＳ２３では、各発信コイル
２３の位置Ｐ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）の各座標を、ステッ
プＳ２１で求めたαでｘ軸周りに回転させ、その結果
を、さらにステップＳ２２で求めたβでｙ軸周りに回転
させた結果（Ｐ”（ｘ_i”，ｙ_i”，ｚ_i”）とする）
を用い、γを０から増減させ、上記ｘ、ｙ軸周りの回転
結果を、上記行列式（３）の右辺のｘ、ｙ、ｚに代入し
て得られるｚ軸周りの、Ｐ”（ｘ_i”，ｙ_i”，
ｚ_i”）の回転結果を、評価関数に代入して、評価関数
ｅが小さくなるγを求める。

【００５６】そして、径ａ、ｂ、ｃ、中心（ｘ₀，
ｙ₀，ｚ₀）を図４のステップＳ１１で決めた初期値、
α、β、γを上記ステップＳ２１〜Ｓ２３で求めた値と
したきの評価関数ｅが、前回求めた評価関数ｅよりも大
きければ、前回求めたα、β、γが、評価関数ｅを最小
にするものでるとして処理を終了し、一方、今回新たに
求めた評価関数ｅが、前回求めた評価関数ｅよりも小さ
ければ、最小の評価関数ｅがまだ求まっていないので、
上記ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理を繰り返す（ステッ
プＳ２４）。なお、第１回目の処理では、中心（ｘ₀，
ｙ₀，ｚ₀）、径ａ、ｂ、ｃを、図４のステップＳ１１
で設定した初期値、各発信コイル２３の位置Ｐ（ｘ_i，
ｙ_i，ｚ_i）を回転させない（α、β、γを０にした）
ときの評価関数ｅを、前回の評価関数ｅとして用いる。
これにより、α、β、γの初期値が設定される。

【００５７】一方、図６のフローチャートに示す処理で
は、図５のステップＳ２１〜Ｓ２３と同様の処理で、
α、β、γを調整していく。なお、この処理では、中心
（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）、径ａ、ｂ、ｃは、図４のステッ
プＳ１２〜Ｓ１５で求めた値を用いて、評価関数ｅが算
出される。また、第１回目の処理では、α、β、γは、
図５の処理で求めた初期値を設定値として、それぞれ評
価関数ｅを小さくするα、β、γを決め、第２回目以降
の処理では、α、β、γは、前回の処理で求めた値を設
定値として、それぞれ評価関数ｅを小さくするα、β、
γを決める。さらに、図４のステップＳ１２〜Ｓ１５の
処理では、α、β、γの設定に基づ回転をも考慮して、
それぞれの評価関数ｅの計算が行われる。

【００５８】このようにして求められた楕円球（被検体
Ｍの頭部の輪郭形状）の位置も、マルチチャネルＳＱＵ
ＩＤセンサ１（磁気センサＳ₁〜Ｓ_m）を基準とした座
標系における位置である。この楕円球を図７（ａ）に示
す。

【００５９】なお、各発信コイル２３は、上記方法で被
検体Ｍの頭部の輪郭形状にフィットする楕円球が特定で
きる位置に、必要な個数が、被検体Ｍの頭部の表面に配
置されるように、キャップ部２１と固定部２２に固着さ
れている。

【００６０】次に、刺激装置５から被検体Ｍに刺激を与
え、脳内に生体活動電流を流し、これにより生じる微小
磁界をマルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１内の各磁気セ
ンサＳ₁〜Ｓ_mで計測し、データ変換ユニット３を経
て、データ収集ユニット４で収集する。この計測データ
は、データ解析ユニット７に取り込まれる。データ解析
ユニット７では、最小自乗法や最小ノルム法などの従来
から用いられてきた方法により、脳内の生体活動電流源
の位置、向き、大きさが推定される。なお、このとき、
マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１（磁気センサＳ₁〜
Ｓ_m）に対する被検体Ｍの頭部の位置情報が用いられる
が、この位置情報は、上述したように既に求めた各発信
コイル２３の位置情報（または、第１の輪郭形状の位置
情報）などにより得ることができる。また、推定された
脳内の生体活動電流源の位置等は、マルチチャネルＳＱ
ＵＩＤセンサ１（磁気センサＳ₁〜Ｓ_m）を基準とした
座標系（ｘｙｚ座標系）の位置であり、得られた生体活
動電流源の位置等を図７（ａ）に矢印ｋで示す。

【００６１】そして、上記第１の輪郭形状および生体活
動電流源の位置などの推定に先立ち、または、それと並
行して、あるいは、それの後に、医用画像から被検体Ｍ
の頭部の輪郭形状（第２の輪郭形状）を求める。

【００６２】すなわち、データ解析ユニット７は、磁気
ディスク装置６や通信回線１０等から被検体Ｍの頭部の
医用画像を入力し、その画像から被検体Ｍの頭部の輪郭
を抽出する。医用画像上における被検体Ｍの頭部の輪郭
は画像の濃度差として現れ、この濃度差に基づき、輪郭
形状を抽出するデータ処理は従来より行われている。な
お、ここでは、例えば、図８に示す断層線Ｌ１、Ｌ２に
ついて得られた断層像の各々の頭部輪郭を抽出する。図
８中のＸＹＺ座標は、医用画像を基準とした座標系を示
す。

【００６３】次に、医用画像から抽出した被検体Ｍの頭
部の各輪郭と楕円球との自乗誤差を採りながら、医用画
像から抽出した被検体Ｍの頭部の輪郭にフィットする楕
円球を求め、この楕円球を医用画像から得られた被検体
Ｍの頭部の輪郭形状（第２の輪郭形状）とする。この第
２の輪郭形状の位置は、医用画像を基準とした座標系に
おける位置である。これを、図７（ｂ）に示す。

【００６４】第１、第２の輪郭形状が求められると、デ
ータ解析ユニット７は、次に、これら第１、第２の輪郭
形状（各楕円球）がフィットするように、第２の輪郭形
状を基準としたときの、第１の輪郭形状の大きさ、向
き、位置などを調整し、医用画像を基準とした座標系
と、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１（磁気センサＳ
₁〜Ｓ_m）を基準とした座標系との位置関係を把握す
る。これは、例えば、各楕円球の中心ｃｐ、ＣＰと、ｘ
ｙｚ、およびＸＹＺ方向の軸ｊｘ、ｊｙ、ｊｚ、および
ＪＸ、ＪＹ、ＪＺを合わせるように調整すればよい。

【００６５】そして、データ解析ユニット７は、医用画
像を基準とした座標系と、マルチチャネルＳＱＵＩＤセ
ンサ１（磁気センサＳ₁〜Ｓ_m）を基準とした座標系と
の位置関係に基づき、医用画像上における生体活動電流
源の位置を知り、生体活動電流源を医用画像に重ね合わ
せてカラーモニタ８に表示したり、カラープリンタ９に
カラー印刷する。なお、図７（ｃ）に、第２の輪郭形状
の楕円球（ＸＹＺ座標系）内の生体活動電流源の位置等
を矢印Ｋで示す。

【００６６】これにより、診断に有益な患部の物理的な
位置情報などを得ることができる。また、この実施例に
よれば、医用画像を基準とした座標系と、マルチチャネ
ルＳＱＵＩＤセンサ１（磁気センサＳ₁〜Ｓ_m）を基準
とした座標系との位置関係を、第１、第２の輪郭形状に
基づき求め、第２の輪郭形状を求めるためには、人為的
に取り決めた指標点の画像上の特定等が不要であるの
で、医用画像上の指標点を目測で決める必要もないし、
医用画像の撮像の際、マーカを被検体Ｍに装着する必要
もない。従って、医師や作業者の人為的な要因により、
両座標系の位置関係が不正確になるという不都合が解消
し、これら両座標系の位置関係を正確に把握することが
でき、最終的に、医用画像上における生体活動電流源の
正確な位置を求めることができる。

【００６７】なお、装着具２０としては、図２の構成の
ものに限らず、図９ないし図１１に示すような構成の装
着具で構成することもできる。図９の装着具２０は、多
数個の発信コイル２３が固着されたキャップ部２１と被
検体Ｍの任意の位置に装着できる発信コイル２４とで構
成されている。なお、キャップ部２１に固着された各発
信コイル２３の位置からは、被検体Ｍの頭部の上半分に
フィットする楕円球が特定できるに過ぎないので、被検
体Ｍの頭部全体にフィットする楕円球を特定するため
に、被検体Ｍの頭部の下半分に装着するための発信コイ
ル２４を設けている。また、図１０の装着具２０は、被
検体Ｍの頭部の略全てを覆うマスクに多数個の発信コイ
ル２３を固着したものであり、図１１の装着具２０は、
被検体Ｍの頭部に装着する帯を組み合わせた装着具に多
数個の発信コイル２３を固着したものである。

【００６８】なお、被検体Ｍの頭部の表面に多数個の発
信コイル２３を配置するためには、必ずしも図２や図９
ないし図１１等の装着具２０を用いる必要がなく、例え
ば、医師や作業者が発信コイル２３を被検体Ｍの頭部の
所定箇所に直接装着してもよい。なお、この際、装着さ
れた各発信コイル２３の位置に基づき、第１の輪郭形状
をに相当する楕円球が特定できればよいので、従来例に
おける指標点に正確に小コイルを装着することが要求さ
れない。ただし、図２や図９ないし図１１等の装着具２
０を用いて、各発信コイル２３を被検体Ｍの頭部の表面
に配置した方が、被検体Ｍの頭部の表面に多数個の発信
コイル２３を配置し易くなるし、医師等の作業も軽減さ
れる。

【００６９】また、上記実施例や各変形例では、発信器
として発信コイル２３（２４）を用いたが、例えば、電
波を発信する発信器を、発信コイル２３の代わりに被検
体Ｍの頭部の表面に配置させ、一方、小コイルを内蔵す
る受信機を、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１のデュ
アー１ａの外部に配置し、各発信器から順に発信された
電波を受信機で受信して、受信機に対する各発信器の位
置を求め、受信機に内蔵された小コイルから磁界を発生
させて、これをマルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１内の
各磁気センサＳ₁〜Ｓ_mで検出して、マルチチャネルＳ
ＱＵＩＤセンサ１（磁気コイルＳ₁〜Ｓ_m）を基準とし
た座標系（ｘｙｚ座標系）における受信機の位置関係を
求め、これら得られた各位置情報に基づき、マルチチャ
ネルＳＱＵＩＤセンサ１（磁気コイルＳ₁〜Ｓ_m）を基
準とした座標系（ｘｙｚ座標系）における各発信器の位
置を得るように構成してもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、磁気センサを基準とした座標系における被
検体の頭部の輪郭形状と、医用画像を基準とした座標系
における被検体の頭部の輪郭形状とをそれぞれ求め、こ
れら各輪郭形状を介して、両座標系の位置関係を把握す
るので、磁気センサを基準とした座標系における被検体
の頭部の輪郭形状を求める際に、発信器を被検体に装着
する作業のみ行えばよくなり、従来例のように、医用画
像から指標点を目測で特定する必要もないし、小コイル
とマーカの装着のし直しを行う必要もなくなり、これら
の要因で生じていた両座標系の位置関係の誤差が生じな
くなり、両座標系の正確な位置関係を得ることができ
る。その結果、医用画像上における生体活動電流の位置
を正確に捉えることができる。

【００７１】また、医用画像の撮影時に被検体にマーカ
を装着する必要がなくなったので、医師の作業が軽減さ
れ、さらに、被検体への負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る生体磁気計測装置の
概略構成を示す図である。

【図２】発信コイルの構成を示す図である。

【図３】各発信コイルの位置を特定する手順を示すフロ
ーチャートである。

【図４】第１の輪郭形状を特定する手順と示すフローチ
ャートである。

【図５】第１の輪郭形状を特定する手順と示すフローチ
ャートである。

【図６】第１の輪郭形状を特定する手順と示すフローチ
ャートである。

【図７】第１、第２の輪郭形状の位置関係を示す図であ
る。

【図８】第２の輪郭形状を特定する際に用いられる断層
画像を説明するための図である。

【図９】装着具の変形例の構成を示す図である。

【図１０】装着具の変形例の構成を示す図である。

【図１１】装着具の変形例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ … マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ６ … 光磁気ディスク７ … データ解析ユニット２０ … 装着具２３ … 発信コイルＭ … 被検体Ｓ₁〜Ｓ_m… 磁気センサｘｙｚ座標系 … 磁気センサを基準とした座標系ＸＹＺ座標系 … 医用画像を基準とした座標系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の頭部（脳）内の生体活動電流源
により生じる微小磁界を、前記被検体の頭部に近接配備
された磁気センサで計測し、計測データに基づいて前記
磁気センサを基準とした座標系における前記生体活動電
流源の位置を推定するとともに、医用画像撮像装置で撮
像された医用画像を基準とした座標系と、前記磁気セン
サを基準とした座標系との位置関係を把握し、前記医用
画像上の前記生体活動電流源の位置を得る生体磁気計測
装置において、（ａ）前記被検体の頭部の表面に配置さ
れた多数個の発信器と、（ｂ）前記各発信器から発生さ
れる位置合わせ信号に基づき、前記磁気センサを基準と
した座標系における前記各発信器の位置を得る発信器位
置特定手段と、（ｃ）前記発信器位置特定手段で得られ
た前記磁気センサを基準とした座標系における前記各発
信器の位置に基づき、前記被検体の頭部の輪郭形状を求
める第１の輪郭特定手段と、（ｄ）前記医用画像撮像装
置で撮像された、前記被検体の頭部の医用画像を入力す
る入力手段と、（ｅ）前記入力手段で入力された医用画
像から前記被検体の頭部の輪郭形状を求める第２の輪郭
特定手段と、（ｆ）前記第１、第２の輪郭特定手段で求
めた前記被検体の頭部の各輪郭形状に基づき、前記医用
画像を基準とした座標系と、前記磁気センサを基準とし
た座標系との位置関係を把握する位置関係把握手段とを
備えたことを特徴とする生体磁気計測装置。