JPH031839A - 脳磁計測装置 - Google Patents
脳磁計測装置Info
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- JPH031839A JPH031839A JP1137615A JP13761589A JPH031839A JP H031839 A JPH031839 A JP H031839A JP 1137615 A JP1137615 A JP 1137615A JP 13761589 A JP13761589 A JP 13761589A JP H031839 A JPH031839 A JP H031839A
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- mri
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、人間などの脳において発生する磁界を計測
し、脳の活動部位を推定する装置に関する。
し、脳の活動部位を推定する装置に関する。
従来より、人間の脳において発生する磁界を計測するこ
とにより脳活動部位の位置を求めることは、てんかんの
位置推定、自発脳磁（とくにα波）の研究、誘発脳磁の
研究等、臨床医療に応用されている（Ｒｉｔｔａ Ｍａ
ｒｉ ａｎｄ Ｒ１５ｔｏ Ｊ、 Ｉｌｍｏｎｉｅｍｉ
。 ”Ｃｅｖｅｂｒａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ
” ＣＲＣＣｒｉｔｉｃａｌＲｅｖｉｅｗｓ ｉｎ Ｂ
ｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ
、１４．Ｎｏ。 ２ ｐ９３−１２６．１９８６． Ｌ、Ｋａｕｆｍａｎ
ａｎｄ Ｊ、Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ。 Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｎｅ
ｕｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ” １ｎＴｈｆｒｄ Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｖｏｋｅｄ Ｐｏｔｅｎｔｉ
ａｌｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、 Ｓｔｏｎｅｈａｍ ：
Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ、 ｐｌｏｏ−１１３゜１９８
７） 。 また、ＵＳＰ Ｎｏ、４，７３６，７５１では、脳波計
測により脳活動部位を同定するシステムが提案されてい
る。
とにより脳活動部位の位置を求めることは、てんかんの
位置推定、自発脳磁（とくにα波）の研究、誘発脳磁の
研究等、臨床医療に応用されている（Ｒｉｔｔａ Ｍａ
ｒｉ ａｎｄ Ｒ１５ｔｏ Ｊ、 Ｉｌｍｏｎｉｅｍｉ
。 ”Ｃｅｖｅｂｒａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ
” ＣＲＣＣｒｉｔｉｃａｌＲｅｖｉｅｗｓ ｉｎ Ｂ
ｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ
、１４．Ｎｏ。 ２ ｐ９３−１２６．１９８６． Ｌ、Ｋａｕｆｍａｎ
ａｎｄ Ｊ、Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ。 Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｎｅ
ｕｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ” １ｎＴｈｆｒｄ Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｖｏｋｅｄ Ｐｏｔｅｎｔｉ
ａｌｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、 Ｓｔｏｎｅｈａｍ ：
Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ、 ｐｌｏｏ−１１３゜１９８
７） 。 また、ＵＳＰ Ｎｏ、４，７３６，７５１では、脳波計
測により脳活動部位を同定するシステムが提案されてい
る。
しかしながら、従来では、いずれも脳磁計測する場合、
計測点が少ない磁気センサを用いているため、この磁気
センサの場所を変えながら頭蓋所要範囲の測定を行って
脳磁図を作成する必要があり、計測に時間がかかり、脳
磁図を作成した後、単に等磁界地図をつくり、それを表
示するだけであるので、等磁界地図により磁界分布の全
体把握あるいは電流双極子の簡易的な把握は可能である
が、多数の電流双極子の精密な推定は不可能である、と
いう問題があった。 また、ＵＳＰ Ｎｏ、４，７３６，７５１では、脳波計
測に適したシステムが提案されているが、脳磁計測にお
いては測定系、センサ・ＭＲＩ頭部画像位置把握に特別
な工夫が必要となる。 この発明は、脳磁計測に時間がかからず、しがも脳活動
部位の位置を精密に求めることができる脳磁計測装置を
提供することを目的とする。
計測点が少ない磁気センサを用いているため、この磁気
センサの場所を変えながら頭蓋所要範囲の測定を行って
脳磁図を作成する必要があり、計測に時間がかかり、脳
磁図を作成した後、単に等磁界地図をつくり、それを表
示するだけであるので、等磁界地図により磁界分布の全
体把握あるいは電流双極子の簡易的な把握は可能である
が、多数の電流双極子の精密な推定は不可能である、と
いう問題があった。 また、ＵＳＰ Ｎｏ、４，７３６，７５１では、脳波計
測に適したシステムが提案されているが、脳磁計測にお
いては測定系、センサ・ＭＲＩ頭部画像位置把握に特別
な工夫が必要となる。 この発明は、脳磁計測に時間がかからず、しがも脳活動
部位の位置を精密に求めることができる脳磁計測装置を
提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、この発明による脳磁計測装置
においては、マルチチャンネルＳＱＵＩＤ （Ｓｕｐｅ
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒ
ｆｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ：超電導量子干渉型デバイ
ス）センサにより脳磁界を多点において同時計測する手
段と、頭部のＭＲＩ画像を撮影するＭＲＩ手段と、上記
マルチチャンネル５ＱＵＩ ＤセンサとＭＲＩ画像との
位置関係を求める手段と、上記ＭＲＩ画像より頭部近似
モデルを作成する手段と、該モデルにおいて複数の電流
双極子の位置、大きさ、向きをそれぞれ仮定し、それら
電流双極子群が上記脳磁界の計測点に作る磁界分布と上
記同時計測された多点の脳磁界データより求めた磁界分
布との差が最小になるような電流双極子群を求める手段
と、該電流双極子群を上記のＭＲＩ画像に関連した画像
上に表示する手段とが備えられる。
においては、マルチチャンネルＳＱＵＩＤ （Ｓｕｐｅ
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒ
ｆｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ：超電導量子干渉型デバイ
ス）センサにより脳磁界を多点において同時計測する手
段と、頭部のＭＲＩ画像を撮影するＭＲＩ手段と、上記
マルチチャンネル５ＱＵＩ ＤセンサとＭＲＩ画像との
位置関係を求める手段と、上記ＭＲＩ画像より頭部近似
モデルを作成する手段と、該モデルにおいて複数の電流
双極子の位置、大きさ、向きをそれぞれ仮定し、それら
電流双極子群が上記脳磁界の計測点に作る磁界分布と上
記同時計測された多点の脳磁界データより求めた磁界分
布との差が最小になるような電流双極子群を求める手段
と、該電流双極子群を上記のＭＲＩ画像に関連した画像
上に表示する手段とが備えられる。
マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを用いることにより
、脳磁界が多点において同時に計測できる。 他方、ＭＲＩ手段により頭部のＭＲＩ画像が撮影される
。 そして、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサとＭＲＩ画
像との位置関係が求められ、これにより脳磁計測データ
の測定点とＭＲ，１画像との位１関係が分かる。 ＭＲＩ画像より頭部近似モデルが作成され、このモデル
において複数の電流双極子の位置、大きさ、向きをそれ
ぞれ仮定し、それら電流双極子群が上記脳磁界の計測点
に作る磁界分布と上記同時計測された多点の脳磁界デー
タより求めた磁界分布との差が最小になるような電流双
極子群を求めることにより、電流双極子の各々の位置、
大きさ、向きが分かる。 こうして求められた電流双極子群の各位置は、ＭＲＩ画
像と対応しているので、ＭＲＩ画像に関連した画像（つ
まりＭＲｒ画像自体、あるいはそれから作られた画像）
上に表示することができる。 これにより、脳活動部位が電流双極子群としてＭＲＩ画
像上に表示され、その位置を精密に知ることができる。
、脳磁界が多点において同時に計測できる。 他方、ＭＲＩ手段により頭部のＭＲＩ画像が撮影される
。 そして、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサとＭＲＩ画
像との位置関係が求められ、これにより脳磁計測データ
の測定点とＭＲ，１画像との位１関係が分かる。 ＭＲＩ画像より頭部近似モデルが作成され、このモデル
において複数の電流双極子の位置、大きさ、向きをそれ
ぞれ仮定し、それら電流双極子群が上記脳磁界の計測点
に作る磁界分布と上記同時計測された多点の脳磁界デー
タより求めた磁界分布との差が最小になるような電流双
極子群を求めることにより、電流双極子の各々の位置、
大きさ、向きが分かる。 こうして求められた電流双極子群の各位置は、ＭＲＩ画
像と対応しているので、ＭＲＩ画像に関連した画像（つ
まりＭＲｒ画像自体、あるいはそれから作られた画像）
上に表示することができる。 これにより、脳活動部位が電流双極子群としてＭＲＩ画
像上に表示され、その位置を精密に知ることができる。
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。第１図に示すように被検者１０は検査室（シ
ールドルームあるいは外来磁場の少ない部屋）８内で検
査を受ける。この検査室８内で使用する構造物などはす
べて非磁性体材料で作られている。被検者１０の頭部に
はマルチチャンネルのＳＱＵ Ｉ Ｄセンサ１１がセッ
トされる。 検査室８外にはＴＶモニター装置などの表示装置１２が
配置され、ミラー１２ａを介してその画像を被検者１０
に観察させることにより視覚刺激が与えられる。また、
イヤホン１３が検査室８の外に配置され、その音声をシ
リコンチューブ１３ａなどを通して被検者１０の耳に導
き、これにより聴覚刺激が与えられる。さらに図示しな
い電気刺激装置を用いて体性感覚刺激が与えられる。あ
るいは認識動作を行わせるため動作検出器１４が用いら
れる。これらは実験制御装置１５によりコントロールさ
れ、測定系９が形成される。データ採集装置１６はマル
チチャンネルのＳＱＵＩＤセンサ１１から多点の脳磁界
計測データを収集する。 被検者１０の頭部はＭＲＩ装置１７により撮影される。 これらデータ採集装置１６で得た脳磁界の多点計測デー
タ及びＭＲＩ装置１７で得たＭＲＩ画像データはコンピ
ュータ１８に送られる。コンピュータ１８において、磁
界計測データは、てんかん脳磁の場合特別な処理を受け
ず、α波などの自発脳磁の場合ＦＦＴ（高速フーリエ変
換）処理を受け、また誘発脳波の場合はＳ／Ｎ比の向上
のため加算（積分）処理を受ける。これら各場合におい
てＳ／Ｎ比の向上のためさらにデジタルフィルタ処理を
受けることもある。頭部ＭＲＩ画像より頭部近似モデル
が作成される。またＳＱＵＩＤセンサと頭部との相対位
置関係が求められ、これにより脳磁計測点と頭部ＭＲＩ
画像との位置関係が定められる。このように計測点とＭ
ＲＩ画像との位置関係の把握がなされた上で、頭部近似
モデルが選択され、座標系が選択される。こうして座標
系が定められ、上記の処理を受けた脳磁計測データを用
いて電流双極子群の各々の位置、大きさ、向きが求めら
れる。これは逆方向問題を解くことに相当し、ここでは
上記の座標上で複数の電流双極子の位置、大きさ、向き
をそれぞれ仮定し、それら電流双極子群が磁界計測点に
作る磁界分布と、実際に計測した磁界分布との最小２乗
誤差が最小になるような電流双極子群の各位置、大きさ
、向きを求めている。 こうして求められた電流双極子は、表示装置１つにおい
てそれぞれ矢印などのマークでＭＲＩ画像あるいはそれ
より作成された３次元画像上に表示され、あるいは座標
表示される。 マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１１は通常デユワ−
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
て冷却される。ここでは第２図に示すように３個のデユ
ワ−２を同時に用い、その先端の底面で被検者頭部を囲
むようにする。これら３個のデユワ−２は、それぞれ、
ベース２１がら伸縮自在に下がっているアーム２２の先
端に、軸２３を介してベルト２４によって保持されてい
る。デユワ−２は概略円筒状であり、ベルト２４を図示
しない固定具を緩めることにより、デユワ−２がその中
心軸に対して回転できるようになっている。また、この
ベルト２４は軸２３によって回転自在にアーム２２の先
端に取り付けられている。さらにベース２１は天井に設
けられたレール（図示しない）に沿って移動可能とされ
るとともに鉛直軸に対して回転自在である。このような
吊り下げ機構により、各デユワ−２は、水平力及び鉛直
方向に位置を自由に定めることができ、しかも水平面内
での方向も自由であり、鉛直軸に対する傾き角度も自由
に設定できるとともに、自身の中心軸を中心にした回転
もできる。 また、両側部に位置するデユワ−２の底面は第２図及び
第３図に示すように、その中心軸から約４５°に傾けら
れている。中央部に位置するデユワ−２の底面はその中
心軸に対してほぼ直角にされている。これらの底面はい
ずれも頭蓋に近似した球状の凹面とされている。 デユワ−２の内部は第３図のように構成されている。デ
ユワ−２は、液体ヘリウム４１が入れられる液体ヘリウ
ム容器３２と、その外側を覆う外囲器３１とからなる。 この外囲器３１の中は真空３３となっており、液体ヘリ
ウム容器３２を囲むようにして断熱材たるスーパーイン
シュレーション層３５と、蒸気冷却金属ストリップ３４
とが配置される。液体ヘリウム容器３２の底部には多数
の検出フィル４２が配置される。この検出コイル４２は
それぞれ石英ボビンに巻かれている。このデユワ−２で
は底面が４５°に傾けられ且つ球面状の凹面をなしてい
るため、この４５°の凹面に沿って多数の検出コイル４
２が配置される。なお、中央部のデユワ−２の場合は底
面はほぼ直角な球面状の凹面となっていて、多数の検出
コイルがその底面に沿って配置される。いずれの場合も
、その検出コイル４２を正面からみると、第４図に示す
ように等間隔に配置されており、しがも球面状凹面の曲
率中・心を向くようにされる。ここでは検出コイル４２
は第４図のようにデユワ−１個当り１９個配置されてお
り、それらがそれぞれ１９個のＤＣＳＱＵＩＤユニツト
４３に接続されている。これら検出コイル４２及びＤＣ
ＳＱＵＩＤユニツト４３は支持筒４４によって支持され
る。 この支持筒４４の上部には熱放射シールド４５が取り付
けられている。ＤＣＳＱＵＩＤユニツト４３には磁束ト
ランスにより検出コイル４２の検出した磁束が伝達され
、Ｆ Ｌ Ｌ （Ｆｌｕｘ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ）の動
作によって磁束が電圧に変換され、その電圧信号が、デ
ユワ−２の外側に取り付けられたプリアンプユニット４
６を介して外部に出力される。 各デユワ−２は、その底面がこのような凹面になってい
ること、及び上記のようにデユワ−２の位置・方向が自
在に定め得るようになっていることから、検出コイル４
２の位置つまり磁界計測点は頭蓋に近似した球面上とす
ることができる。 この５７ （＝１９Ｘ３）個の計測信号はデータ採集装
置１６を経てコンピュータ１８に送られる。 すなわち、第５図に示すようにＣＰＵバス５２に送られ
、ＣＰＵメモリ（図示しない）に格納されるとともに、
ディスクインターフェイス５３を経てハードデイ、スフ
ドライバ装２５４に送られて格納される。その後、ＣＰ
Ｕ５１による処理が行われ、得られた画像がイメージメ
モリ５８に格納された後カラーイメージモニター装置５
９に送られ、画像表示されることになる。また、キャラ
クタモニター装置５６とキーボード装置５７とがコンソ
ールコントロータ５５を介してＣＰＵバス５２に接続さ
れ、データ処理手順などの入力が行えるようになってい
る。 データ採集装置１６は第６図のように構成される。ＳＱ
ＵＩＤセンサ１１のＦＬＬから送られた信号（アナログ
）はまずアンプ６１を経て取り込まれ、フィルタ６２、
サンプルホールド回路６３及びマルチプレクサ６４を経
てＡ／Ｄ変換器６５に入力され、ここで実時間でデジタ
ル信号に変換された後、Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ（Ｆｉｒｓｔ
Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ ０ｕｔ）回路６６を経て出力される
。 一方、磁界測定点とＭＲＩ画像との位置関係は次のよう
にして求められる。第７図のようにいくつかの小コイル
７１を被検者１０の頭蓋の特徴位置に取り付ける。この
特徴位置としては、鼻根、耳介前方切痕、外後頭隆起点
のうちの３点が望ましい、こうして取り付けた小コイル
７１の１つずつに順次既知の電流パルスを流し、複数の
ＳＱＵＩＤセンサ１１により計測する。既知の座標上に
置かれた小コイル７１による計測磁界をコンピュータ１
８において予め記憶しておくことにより、頭蓋に取り付
けられた小コイル７１の位置を求めることができる。こ
れにより、小コイル７１が取り付けられた頭蓋特徴点の
、磁界計測座標上での位置関係を知ることができる。 なお、このように小コイル７１を用いるのではなく、３
次元デジタイザを用いてＳＱＵＩＤセンサ１１による計
測点と頭部との位置関係を求めることもできる。これは
直交コイルを頭部側に取り付け、この直交コイルにより
直交磁界を発生させ、ＳＱＵＩＤセンサ１１側に設けた
直交コイルで検出することにより、頭部とＳＱＵ ＩＤ
センサ１１との位置関係を３次元的に検出するものであ
る。 一方、ＭＲＩ装置１７では、第８図のように、鼻根、耳
介前方切痕、外後頭隆起点を通る平面をｘ−ｙ平面と定
め、このｘ−ｙ平面に平行な多数のスライス面（ｘ−ｙ
平面に直角な２方向に並ぶ）についての画像データを得
るようにする。この画像データがコンピュータ１８に送
られるため、ＭＲＩ画像と磁界計測データとの位置関係
の整合を図ることができる。コンピュータ１８ではこの
３次元ＭＲＩ画像データから頭表皮、頭蓋、脳のそれぞ
れの境界を識別し、この各境界線を用いることにより近
似モデルが作成される。この近似モデルはたとえば第９
図、第１０図、第１１図に示すようなものである。第９
図は大脳皮質を均質線で表現する。第１０図、第１１図
は頭表皮、頭表皮−頭蓋境界、頭蓋−大脳皮質境界を、
それぞれ多層球、三角要素で表現する。三角要素表現が
最も精密なモデルである。 これらのモデルについて複数の電流双極子の位置、大き
さ、方向を仮定して、いわゆる逆方向問題を解く、電流
双極子が測定点に作る磁界Ｂｉｒは球モデル（第９図）
の場合、解析表現がすでに求められており（Ｂ、ＮＥＩ
Ｌ ＣＵＦＦＩＮ ｅｔ ａｌ、”ＭａｇｎｅｔｉｃＦ
ｉｅｌｄｓ ｏｆ ａ Ｄｉｐｏｌｅ ｉｎ ５ｐｅｃ
ｉａｌ ＶｏｌｕｍｅＣｏｎｄｕｃｔｏｒ ５ｈａｐｅ
ｓ”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、 Ｂｉｏｎ＋ｅｄ、 Ｅｎ
ｇ、 、 Ｖｏｌ。 ＢＭＥ−２４，Ｎｏ、 ４．ρ３７２−３８１．１９７
７） 、これを用いることにより求められる。多層球モ
デル（第１０図）及び精密モデル（第１１図）の場合、
モデルを三角要素で表現し、３次元ポテンシャル問題を
境界要素法（Ｃ，Ａ、プレビア「境界要素法入門」培風
館）、境界積分方程式法（Ａ、Ｃ，Ｌ、Ｂａｒｎａｒｄ
ｅｔ ａｌ。 ”Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔ
ｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｈｅｏｒｙｏｆ ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ” Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｊｏｕｒｎａｌ。 Ｖｏｌ、 ７． ｐ４４３−４９１．１９６７）を用い
て求める。 そしてつぎのように測定値Ｂｉｅとの最小２乗誤最小に
なるような複数の電流双極子の位置、大きさ、方向を決
定する。 こうして各電流双極子の位置、大きさ、方向が求められ
たら、それらを矢印等のマークで、３次元ＭＲＩ画像上
に、あるいはその３次元ＭＲＩ画像を変形して得た立体
画像上の重ね合わせる。こうしてたとえば第１２図のよ
うに頭部切削３次元画像上に電流双極子を表す矢印が表
示され、あるいは第１３図Ａ、Ｂ、Ｃのようにコロナル
、サジタル、トランスバースの３方向断面図上に矢印が
表示される。また、電流双極子の頭表皮任意点からの距
離や座標を表示するようにしてもよい。 なお、ある時点での脳磁計測データよりその時点の脳活
動に対応する電流双極子を表示するだけでなく、脳磁を
ある長い時間連続的に測定しそれから電流双極子を一定
時間毎に求めて表示し、あるいは時間経過ごとに電流双
極子の色の変化させて表現するなどにより、脳活動の時
間的な変化を知り、脳活動のダイナミックな把握を行う
ことも可能である。
説明する。第１図に示すように被検者１０は検査室（シ
ールドルームあるいは外来磁場の少ない部屋）８内で検
査を受ける。この検査室８内で使用する構造物などはす
べて非磁性体材料で作られている。被検者１０の頭部に
はマルチチャンネルのＳＱＵ Ｉ Ｄセンサ１１がセッ
トされる。 検査室８外にはＴＶモニター装置などの表示装置１２が
配置され、ミラー１２ａを介してその画像を被検者１０
に観察させることにより視覚刺激が与えられる。また、
イヤホン１３が検査室８の外に配置され、その音声をシ
リコンチューブ１３ａなどを通して被検者１０の耳に導
き、これにより聴覚刺激が与えられる。さらに図示しな
い電気刺激装置を用いて体性感覚刺激が与えられる。あ
るいは認識動作を行わせるため動作検出器１４が用いら
れる。これらは実験制御装置１５によりコントロールさ
れ、測定系９が形成される。データ採集装置１６はマル
チチャンネルのＳＱＵＩＤセンサ１１から多点の脳磁界
計測データを収集する。 被検者１０の頭部はＭＲＩ装置１７により撮影される。 これらデータ採集装置１６で得た脳磁界の多点計測デー
タ及びＭＲＩ装置１７で得たＭＲＩ画像データはコンピ
ュータ１８に送られる。コンピュータ１８において、磁
界計測データは、てんかん脳磁の場合特別な処理を受け
ず、α波などの自発脳磁の場合ＦＦＴ（高速フーリエ変
換）処理を受け、また誘発脳波の場合はＳ／Ｎ比の向上
のため加算（積分）処理を受ける。これら各場合におい
てＳ／Ｎ比の向上のためさらにデジタルフィルタ処理を
受けることもある。頭部ＭＲＩ画像より頭部近似モデル
が作成される。またＳＱＵＩＤセンサと頭部との相対位
置関係が求められ、これにより脳磁計測点と頭部ＭＲＩ
画像との位置関係が定められる。このように計測点とＭ
ＲＩ画像との位置関係の把握がなされた上で、頭部近似
モデルが選択され、座標系が選択される。こうして座標
系が定められ、上記の処理を受けた脳磁計測データを用
いて電流双極子群の各々の位置、大きさ、向きが求めら
れる。これは逆方向問題を解くことに相当し、ここでは
上記の座標上で複数の電流双極子の位置、大きさ、向き
をそれぞれ仮定し、それら電流双極子群が磁界計測点に
作る磁界分布と、実際に計測した磁界分布との最小２乗
誤差が最小になるような電流双極子群の各位置、大きさ
、向きを求めている。 こうして求められた電流双極子は、表示装置１つにおい
てそれぞれ矢印などのマークでＭＲＩ画像あるいはそれ
より作成された３次元画像上に表示され、あるいは座標
表示される。 マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１１は通常デユワ−
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
て冷却される。ここでは第２図に示すように３個のデユ
ワ−２を同時に用い、その先端の底面で被検者頭部を囲
むようにする。これら３個のデユワ−２は、それぞれ、
ベース２１がら伸縮自在に下がっているアーム２２の先
端に、軸２３を介してベルト２４によって保持されてい
る。デユワ−２は概略円筒状であり、ベルト２４を図示
しない固定具を緩めることにより、デユワ−２がその中
心軸に対して回転できるようになっている。また、この
ベルト２４は軸２３によって回転自在にアーム２２の先
端に取り付けられている。さらにベース２１は天井に設
けられたレール（図示しない）に沿って移動可能とされ
るとともに鉛直軸に対して回転自在である。このような
吊り下げ機構により、各デユワ−２は、水平力及び鉛直
方向に位置を自由に定めることができ、しかも水平面内
での方向も自由であり、鉛直軸に対する傾き角度も自由
に設定できるとともに、自身の中心軸を中心にした回転
もできる。 また、両側部に位置するデユワ−２の底面は第２図及び
第３図に示すように、その中心軸から約４５°に傾けら
れている。中央部に位置するデユワ−２の底面はその中
心軸に対してほぼ直角にされている。これらの底面はい
ずれも頭蓋に近似した球状の凹面とされている。 デユワ−２の内部は第３図のように構成されている。デ
ユワ−２は、液体ヘリウム４１が入れられる液体ヘリウ
ム容器３２と、その外側を覆う外囲器３１とからなる。 この外囲器３１の中は真空３３となっており、液体ヘリ
ウム容器３２を囲むようにして断熱材たるスーパーイン
シュレーション層３５と、蒸気冷却金属ストリップ３４
とが配置される。液体ヘリウム容器３２の底部には多数
の検出フィル４２が配置される。この検出コイル４２は
それぞれ石英ボビンに巻かれている。このデユワ−２で
は底面が４５°に傾けられ且つ球面状の凹面をなしてい
るため、この４５°の凹面に沿って多数の検出コイル４
２が配置される。なお、中央部のデユワ−２の場合は底
面はほぼ直角な球面状の凹面となっていて、多数の検出
コイルがその底面に沿って配置される。いずれの場合も
、その検出コイル４２を正面からみると、第４図に示す
ように等間隔に配置されており、しがも球面状凹面の曲
率中・心を向くようにされる。ここでは検出コイル４２
は第４図のようにデユワ−１個当り１９個配置されてお
り、それらがそれぞれ１９個のＤＣＳＱＵＩＤユニツト
４３に接続されている。これら検出コイル４２及びＤＣ
ＳＱＵＩＤユニツト４３は支持筒４４によって支持され
る。 この支持筒４４の上部には熱放射シールド４５が取り付
けられている。ＤＣＳＱＵＩＤユニツト４３には磁束ト
ランスにより検出コイル４２の検出した磁束が伝達され
、Ｆ Ｌ Ｌ （Ｆｌｕｘ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ）の動
作によって磁束が電圧に変換され、その電圧信号が、デ
ユワ−２の外側に取り付けられたプリアンプユニット４
６を介して外部に出力される。 各デユワ−２は、その底面がこのような凹面になってい
ること、及び上記のようにデユワ−２の位置・方向が自
在に定め得るようになっていることから、検出コイル４
２の位置つまり磁界計測点は頭蓋に近似した球面上とす
ることができる。 この５７ （＝１９Ｘ３）個の計測信号はデータ採集装
置１６を経てコンピュータ１８に送られる。 すなわち、第５図に示すようにＣＰＵバス５２に送られ
、ＣＰＵメモリ（図示しない）に格納されるとともに、
ディスクインターフェイス５３を経てハードデイ、スフ
ドライバ装２５４に送られて格納される。その後、ＣＰ
Ｕ５１による処理が行われ、得られた画像がイメージメ
モリ５８に格納された後カラーイメージモニター装置５
９に送られ、画像表示されることになる。また、キャラ
クタモニター装置５６とキーボード装置５７とがコンソ
ールコントロータ５５を介してＣＰＵバス５２に接続さ
れ、データ処理手順などの入力が行えるようになってい
る。 データ採集装置１６は第６図のように構成される。ＳＱ
ＵＩＤセンサ１１のＦＬＬから送られた信号（アナログ
）はまずアンプ６１を経て取り込まれ、フィルタ６２、
サンプルホールド回路６３及びマルチプレクサ６４を経
てＡ／Ｄ変換器６５に入力され、ここで実時間でデジタ
ル信号に変換された後、Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ（Ｆｉｒｓｔ
Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ ０ｕｔ）回路６６を経て出力される
。 一方、磁界測定点とＭＲＩ画像との位置関係は次のよう
にして求められる。第７図のようにいくつかの小コイル
７１を被検者１０の頭蓋の特徴位置に取り付ける。この
特徴位置としては、鼻根、耳介前方切痕、外後頭隆起点
のうちの３点が望ましい、こうして取り付けた小コイル
７１の１つずつに順次既知の電流パルスを流し、複数の
ＳＱＵＩＤセンサ１１により計測する。既知の座標上に
置かれた小コイル７１による計測磁界をコンピュータ１
８において予め記憶しておくことにより、頭蓋に取り付
けられた小コイル７１の位置を求めることができる。こ
れにより、小コイル７１が取り付けられた頭蓋特徴点の
、磁界計測座標上での位置関係を知ることができる。 なお、このように小コイル７１を用いるのではなく、３
次元デジタイザを用いてＳＱＵＩＤセンサ１１による計
測点と頭部との位置関係を求めることもできる。これは
直交コイルを頭部側に取り付け、この直交コイルにより
直交磁界を発生させ、ＳＱＵＩＤセンサ１１側に設けた
直交コイルで検出することにより、頭部とＳＱＵ ＩＤ
センサ１１との位置関係を３次元的に検出するものであ
る。 一方、ＭＲＩ装置１７では、第８図のように、鼻根、耳
介前方切痕、外後頭隆起点を通る平面をｘ−ｙ平面と定
め、このｘ−ｙ平面に平行な多数のスライス面（ｘ−ｙ
平面に直角な２方向に並ぶ）についての画像データを得
るようにする。この画像データがコンピュータ１８に送
られるため、ＭＲＩ画像と磁界計測データとの位置関係
の整合を図ることができる。コンピュータ１８ではこの
３次元ＭＲＩ画像データから頭表皮、頭蓋、脳のそれぞ
れの境界を識別し、この各境界線を用いることにより近
似モデルが作成される。この近似モデルはたとえば第９
図、第１０図、第１１図に示すようなものである。第９
図は大脳皮質を均質線で表現する。第１０図、第１１図
は頭表皮、頭表皮−頭蓋境界、頭蓋−大脳皮質境界を、
それぞれ多層球、三角要素で表現する。三角要素表現が
最も精密なモデルである。 これらのモデルについて複数の電流双極子の位置、大き
さ、方向を仮定して、いわゆる逆方向問題を解く、電流
双極子が測定点に作る磁界Ｂｉｒは球モデル（第９図）
の場合、解析表現がすでに求められており（Ｂ、ＮＥＩ
Ｌ ＣＵＦＦＩＮ ｅｔ ａｌ、”ＭａｇｎｅｔｉｃＦ
ｉｅｌｄｓ ｏｆ ａ Ｄｉｐｏｌｅ ｉｎ ５ｐｅｃ
ｉａｌ ＶｏｌｕｍｅＣｏｎｄｕｃｔｏｒ ５ｈａｐｅ
ｓ”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、 Ｂｉｏｎ＋ｅｄ、 Ｅｎ
ｇ、 、 Ｖｏｌ。 ＢＭＥ−２４，Ｎｏ、 ４．ρ３７２−３８１．１９７
７） 、これを用いることにより求められる。多層球モ
デル（第１０図）及び精密モデル（第１１図）の場合、
モデルを三角要素で表現し、３次元ポテンシャル問題を
境界要素法（Ｃ，Ａ、プレビア「境界要素法入門」培風
館）、境界積分方程式法（Ａ、Ｃ，Ｌ、Ｂａｒｎａｒｄ
ｅｔ ａｌ。 ”Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔ
ｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｈｅｏｒｙｏｆ ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ” Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｊｏｕｒｎａｌ。 Ｖｏｌ、 ７． ｐ４４３−４９１．１９６７）を用い
て求める。 そしてつぎのように測定値Ｂｉｅとの最小２乗誤最小に
なるような複数の電流双極子の位置、大きさ、方向を決
定する。 こうして各電流双極子の位置、大きさ、方向が求められ
たら、それらを矢印等のマークで、３次元ＭＲＩ画像上
に、あるいはその３次元ＭＲＩ画像を変形して得た立体
画像上の重ね合わせる。こうしてたとえば第１２図のよ
うに頭部切削３次元画像上に電流双極子を表す矢印が表
示され、あるいは第１３図Ａ、Ｂ、Ｃのようにコロナル
、サジタル、トランスバースの３方向断面図上に矢印が
表示される。また、電流双極子の頭表皮任意点からの距
離や座標を表示するようにしてもよい。 なお、ある時点での脳磁計測データよりその時点の脳活
動に対応する電流双極子を表示するだけでなく、脳磁を
ある長い時間連続的に測定しそれから電流双極子を一定
時間毎に求めて表示し、あるいは時間経過ごとに電流双
極子の色の変化させて表現するなどにより、脳活動の時
間的な変化を知り、脳活動のダイナミックな把握を行う
ことも可能である。
この発明の脳磁計測装置によれば、マルチチャンネルＳ
ＱＵＩＤセンサで脳磁計測を行っているため、検査時間
が短縮できる。また、脳活動部位の精密な位置を求める
ことができ、たとえばてんかんの場合、ＭＲＩ画像上で
の生体機能異常部とてんかんによって発生する電流双極
子どの位π対応が明確になる。
ＱＵＩＤセンサで脳磁計測を行っているため、検査時間
が短縮できる。また、脳活動部位の精密な位置を求める
ことができ、たとえばてんかんの場合、ＭＲＩ画像上で
の生体機能異常部とてんかんによって発生する電流双極
子どの位π対応が明確になる。
第１図はこの発明の一実施例にかかる全体システムを示
すブロック図、第２図はＳＱＵＩＤセンサが収納される
デユワ−の配置を示す正面図、第３図はデユワ−内部を
示す断面図、第４図は検出コイルの位置関係を示す図、
第５図はコンピュータのハードウェア構成を示すブロッ
ク図、第６図はデータ採集装置のハードウェア構成を示
すブロック図、第７図は被検者頭蓋に対する小コイルの
取り付は位置を示す図、第８図はＭＲＩ像のスライス面
を示す図、第９図は頭蓋の球モデルを示す図、第１０図
は頭蓋の多層球モデルを示す図、第１１図Ａ、Ｂ、Ｃは
頭蓋の精密模擬均質モデルを示す図、第１２図は頭部切
削３次元像を示す図、第１３図Ａ、Ｂ、Ｃは頭部の３方
向断面像を示す図である。 ８・・・検査室、９・・・測定系、１０・・・被検者、
１１・・・ＳＱＵＩＤセンサ、１２．１９・・・表示装
置、１２ａ・・・ミラー １３・・・イヤホン、１３ａ
・・・シリコンチューブ１４・・・動作検出器、１５・
・・実験制御装雰、１６・・・データ採集装置、１７・
・・ＭＲＩ装置、１８・・・コンピュータ、２・・・デ
ユワ−２２１・・・ベース、２２・・・アーム、２３・
・・軸、２４・・・ベルト、３１・・・外囲器、３２・
・・液体ヘリウム、３３・・・真空、３４・・・蒸気冷
却金属ストリップ、３５・・・スーパーインシュレーシ
ョン層、４１・・・液体ヘリウム、４２・・・検出コイ
ル、４３・・・ＤＣＳＱＵＩＤユニツト、４４・・・支
持筒、４５・・・熱放射シールド、４６・・・プリアン
プユニット、５１・・・ＣＰＵ、５２・・・ＣＰＵバス
、５３・・・ディスクインターフェイス、５４・・・ハ
ードディスクドライバ装置、５５・・・コンソールコン
トローラ、５６・・・キャラクタモニター装置、５７・
・・キーボード装置、５８・・・イメージメモリ、５９
・・・カラー′イメージモニター装置、６１・・・アン
プ、６２・・・フィルタ、６３・・・サンプルホールド
回路、６４・・・マルチプレクサ、６５・・・Ａ／Ｄ変
換器、６６・・・ＦＩＦＯ回路、７１・・・小コイル。 箋Ｉ′？困 箋８目 箋号Ｕ自 箸、１３山 Ａ 、Ｂ サシ゛クル Ｙランスノ（゛−ス
すブロック図、第２図はＳＱＵＩＤセンサが収納される
デユワ−の配置を示す正面図、第３図はデユワ−内部を
示す断面図、第４図は検出コイルの位置関係を示す図、
第５図はコンピュータのハードウェア構成を示すブロッ
ク図、第６図はデータ採集装置のハードウェア構成を示
すブロック図、第７図は被検者頭蓋に対する小コイルの
取り付は位置を示す図、第８図はＭＲＩ像のスライス面
を示す図、第９図は頭蓋の球モデルを示す図、第１０図
は頭蓋の多層球モデルを示す図、第１１図Ａ、Ｂ、Ｃは
頭蓋の精密模擬均質モデルを示す図、第１２図は頭部切
削３次元像を示す図、第１３図Ａ、Ｂ、Ｃは頭部の３方
向断面像を示す図である。 ８・・・検査室、９・・・測定系、１０・・・被検者、
１１・・・ＳＱＵＩＤセンサ、１２．１９・・・表示装
置、１２ａ・・・ミラー １３・・・イヤホン、１３ａ
・・・シリコンチューブ１４・・・動作検出器、１５・
・・実験制御装雰、１６・・・データ採集装置、１７・
・・ＭＲＩ装置、１８・・・コンピュータ、２・・・デ
ユワ−２２１・・・ベース、２２・・・アーム、２３・
・・軸、２４・・・ベルト、３１・・・外囲器、３２・
・・液体ヘリウム、３３・・・真空、３４・・・蒸気冷
却金属ストリップ、３５・・・スーパーインシュレーシ
ョン層、４１・・・液体ヘリウム、４２・・・検出コイ
ル、４３・・・ＤＣＳＱＵＩＤユニツト、４４・・・支
持筒、４５・・・熱放射シールド、４６・・・プリアン
プユニット、５１・・・ＣＰＵ、５２・・・ＣＰＵバス
、５３・・・ディスクインターフェイス、５４・・・ハ
ードディスクドライバ装置、５５・・・コンソールコン
トローラ、５６・・・キャラクタモニター装置、５７・
・・キーボード装置、５８・・・イメージメモリ、５９
・・・カラー′イメージモニター装置、６１・・・アン
プ、６２・・・フィルタ、６３・・・サンプルホールド
回路、６４・・・マルチプレクサ、６５・・・Ａ／Ｄ変
換器、６６・・・ＦＩＦＯ回路、７１・・・小コイル。 箋Ｉ′？困 箋８目 箋号Ｕ自 箸、１３山 Ａ 、Ｂ サシ゛クル Ｙランスノ（゛−ス
Claims (1)
- （１）マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサにより脳磁界
を多点において同時計測する手段と、頭部のＭＲＩ画像
を撮影するＭＲＩ手段と、上記マルチチャンネルＳＱＵ
ＩＤセンサとＭＲＩ画像との位置関係を求める手段と、
上記ＭＲＩ画像より頭部近似モデルを作成する手段と、
該モデルにおいて複数の電流双極子の位置、大きさ、向
きをそれぞれ仮定し、それら電流双極子群が上記脳磁界
の計測点に作る磁界分布と上記同時計測された多点の脳
磁界データより求めた磁界分布との差が最小になるよう
な電流双極子群を求める手段と、該電流双極子群を上記
のＭＲＩ面像に関連した画像上に表示する手段とを備え
る脳磁計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1137615A JP2751408B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 脳磁計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1137615A JP2751408B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 脳磁計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH031839A true JPH031839A (ja) | 1991-01-08 |
| JP2751408B2 JP2751408B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=15202819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1137615A Expired - Fee Related JP2751408B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 脳磁計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2751408B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06169895A (ja) * | 1992-12-02 | 1994-06-21 | Res Dev Corp Of Japan | 診断装置 |
| JPH07227385A (ja) * | 1993-11-08 | 1995-08-29 | Osaka Gas Co Ltd | 近似モデル表示装置 |
| WO2012032962A1 (ja) | 2010-09-10 | 2012-03-15 | コニカミノルタオプト株式会社 | 生体磁気計測装置、生体磁気計測システム、及び、生体磁気計測方法 |
| JP2012152514A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Konica Minolta Holdings Inc | 磁気計測装置および生体磁気計測方法 |
| JP2013515964A (ja) * | 2009-12-29 | 2013-05-09 | コリア・リサーチ・インスティチュート・オブ・スタンダーズ・アンド・サイエンス | 低雑音冷却装置 |
| US8933696B2 (en) | 2011-05-20 | 2015-01-13 | Konica Minolta, Inc. | Magnetic sensor and biomagnetism measurement system |
| US11138779B2 (en) | 2019-03-14 | 2021-10-05 | Ricoh Company, Ltd. | Information processing apparatus, information processing method, computer-readable medium, and biological signal measurement system |
| CN114190945A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-18 | 南京景瑞康分子医药科技有限公司 | 一种用于脑磁信号测量的可调式头盔 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2959820B2 (ja) | 1990-09-10 | 1999-10-06 | 日本真空技術株式会社 | 脳磁波測定装置の定位方法及び装置 |
| JP4893213B2 (ja) * | 2006-10-05 | 2012-03-07 | 株式会社日立製作所 | 磁場計測装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63226340A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-09-21 | イーイージイ システムズ ラボラトリー | 脳神経活動の位置と内部域の時間的関係を表示する方法とその装置 |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP1137615A patent/JP2751408B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63226340A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-09-21 | イーイージイ システムズ ラボラトリー | 脳神経活動の位置と内部域の時間的関係を表示する方法とその装置 |
Cited By (10)
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| JPH06169895A (ja) * | 1992-12-02 | 1994-06-21 | Res Dev Corp Of Japan | 診断装置 |
| JPH07227385A (ja) * | 1993-11-08 | 1995-08-29 | Osaka Gas Co Ltd | 近似モデル表示装置 |
| JP2013515964A (ja) * | 2009-12-29 | 2013-05-09 | コリア・リサーチ・インスティチュート・オブ・スタンダーズ・アンド・サイエンス | 低雑音冷却装置 |
| WO2012032962A1 (ja) | 2010-09-10 | 2012-03-15 | コニカミノルタオプト株式会社 | 生体磁気計測装置、生体磁気計測システム、及び、生体磁気計測方法 |
| US10058258B2 (en) | 2010-09-10 | 2018-08-28 | Konica Minolta Advanced Layers, Inc. | Biomagnetism measuring device, biomagnetism measuring system, and biomagnetism measuring method |
| JP2012152514A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Konica Minolta Holdings Inc | 磁気計測装置および生体磁気計測方法 |
| US8933696B2 (en) | 2011-05-20 | 2015-01-13 | Konica Minolta, Inc. | Magnetic sensor and biomagnetism measurement system |
| US11138779B2 (en) | 2019-03-14 | 2021-10-05 | Ricoh Company, Ltd. | Information processing apparatus, information processing method, computer-readable medium, and biological signal measurement system |
| CN114190945A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-18 | 南京景瑞康分子医药科技有限公司 | 一种用于脑磁信号测量的可调式头盔 |
| CN114190945B (zh) * | 2021-12-01 | 2023-10-20 | 南京景瑞康分子医药科技有限公司 | 一种用于脑磁信号测量的可调式头盔 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2751408B2 (ja) | 1998-05-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |