JPH04109929A

JPH04109929A - 生体磁気計測法

Info

Publication number: JPH04109929A
Application number: JP2231599A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shibata; 芝田　健治
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-10

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、人間の脳などにおいて発生する磁界を計測
することによって、脳の活動部位の推定などを行う生体
磁気計測法に関する。

【従来の技術】

従来より、微少な磁気を計測するセンサとして、ＳＱＵ
ＩＤ　（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｑｕａｎｔ
ｕｍ　　ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ　：超
電導量子干渉型デバイス）センサが知られている。そこ
で、このＳＱＵ　ＩＤセンサを用いて人体から発生する
微少な磁気を計測することが行われている。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ＳＱＵＩＤセンサを用いることにより、多数の測定
点において生体の磁界の測定が行われるとともに、その
磁界計測点と生体との位置関係が求められる。他方、Ｍ
ＲＩ装置やＸ線ＣＴ装置などの断層撮影装置を用いて生
体の内部構造を表すデータを得て、それから生体に近似
する適当なモデルを作成する。そしてそのモデルについ
て複数の電流ダイポールの位置・大きさ・方向を仮定し
、それら電流双極子群が上記磁界の計測点に作る磁界分
布と上記の計測データとの差が最小になるような電流ダ
イポール群を求める。こうして求めた電流ダイポール群
の各位置・大きさ・方向をＭＲ両画像どの上に表示する
。したがって、このような生体磁気計測において、測定対
象となる生体に対してどの位置にどの方向からＳＱＵＩ
Ｄセンサをあてて、どの位置・方向で磁気を計測したか
を正確に把握することは非常に重要である。そのため、従来ではたとえば３次元磁界を利用した３次
元座標計測装置などを用いて生体と測定位置・方向との
関係を求めるようにしている（特願平２−５０７０３号
参照）。この３次元座標計測装置は、磁場発生器から３
次元磁界を発生させておき、その３次元磁界の中に受信
器をおいて各方向の磁界を検出することによって、その
３次元磁界中での受信器の３次元的な位置を計測すると
いうものである。これを用いる場合、生体の表面皮膚の
上に受信器を配置して生体の特徴点を入力し、また、デ
ユワ−の表面数カ所に受信器を当ててその内部のＳＱＵ
ＩＤセンサコイルの位置を入力するようにしている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、３次元座標計測装置は、磁場発生器から
発生される３次元磁界の中に受信器をおいて、その３次
元磁界中での受信器の３次元的な位置を入力するという
ものであるから、これを用いる場合、受信器で生体及び
デユワ−の特定位置を指定していく必要があり、所定の
位置を正確に入力することは容易でないという問題があ
る。すなわち、ＣＴ像やＭＲ像などで明かな生体の特徴
点に相当する位置の皮膚の上に受信器を置くことによっ
てその位置の入力を行うが、この特徴点に相当する位置
に正確に受信器を置くということは容易でなく、誤差が
生じ易い。この発明は、磁気測定点の位置・測定方向の生体との位
置関係を容易且つ正確に把握しながら磁気測定を行うこ
とができるように改善した、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、５ＱＵＩ　Ｄセンサが納められたデユ
ワ−と被検体とを光ビームを基準にして整列させ、上記
ＳＱＵ　Ｉ　Ｄセンサにより被検体の磁気を計測するこ
とが特徴となっている。

【作　　用】

ＳＱＵＩＤセンサが納められたデユワ−と被検体とを、
光ビームを基準として整列させる。これらが整列させら
れることにより、被検体とデユワ−内のＳＱＵＩＤセン
サとが基準の位置関係となる。そのため、被検体に対するＳＱＵＩＤセンサによる磁気
測定点位置・方向が、基準の位置関係から正確に求めら
れる。

【実　施　例】

以下、この発明の一実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。第１図に示すように光ビーム（レーザ
ビーム）を投射してそのビームライン（投影線）を基準
にして被検者４に対してデユワ−５１を整列させる。す
なわち、３つのビーム発生源１．２．３を用い、それぞ
れからクロスビーム（十文字の光ビーム）１１．２１．
３１を被検者４及びデユワ−５１に投射する。被検者４
には、その頭表皮上に、頭部の３次元座標を決めるため
の３点Ａ、Ｂ、Ｃにマークが施されており、そのＡ点を
通るＸ軸に沿ってクロスビーム１１が投射され、Ｂ点を
通るＹ軸に沿ってクロスビーム２１が投射され、０点を
通るＹ軸に沿ってクロスビーム３１が投射される。この
ような光ビームの投射により被検者４及びデユワ−５１
の表面には十文字状のビームライン（投影線）１２．２
２が現れ、頭部の３次元座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が可視化
されることになる。一方、デユワ−５１には１チヤンネルのＳＱＵＩＤセン
サが内蔵されているものとすると、そのセンサ（コイル
）の位置をｘ、ｙ、ｚ軸方向に向けてデユワ−５１の表
面に投影した位置にマーク（点及び線）を付しておく。そして、ビームラインがそのマークに合致するようにデ
ユワ−５１を移動させる。これにより頭部のＺ軸とセン
サの軸とが一致する。このとき、頭部座標系の原点から
センサまでの距離りが計測される。こうして、頭部座標
系（Ｘ、Ｙ、Ｚ’）でのセンサの位置（０，０、Ｌ）が
求められる。ＳＱＵＩＤセンサの磁界測定方向はＺ軸原
点方向となる。デユワ−５１はたとえば天井吊り下げ走
行方式などによって保持される。このような位置決めが終了した後、ＳＱＵ　Ｉ　Ｄセン
サによる磁気測定を行う、このとき、その測定点の被検
者４に対する位置関係は、被検者４とデユワ−５１とが
整列させられているため、正確に知られていることにな
る。したがって、１チヤンネルのＳＱＵＩＤセンサによ
る１測定点での磁気測定でよい場合や、デユワ−５１内
に多数のチャンネルのＳＱＵＩＤセンサが納められてい
て、デユワ−５１を動かさずにその多数チャンネルのＳ
ＱＵＩＤセンサによる多側定点での磁気測定だけでよい
場合に有効である。デユワ−５１を動かしてさらに多数の測定点で磁気測定
を行う場合には第２図、第３図に示すような発信器８１
と、受信器８２とを備える３次元座標計測装置８を用い
る。発信器８１から３次元の磁界が発生させられ、受信
器８２がその磁界の中に置かれると、受信器８２はその
磁界を受信し、その受信信号が３次元座標計測装置８に
送られ、発信器８１からの３次元磁界による３次元座標
系で受信器８２がどの位置となっている゛かが求めろれ
る。この種の３次元座標計測装置として株式会社日商エ
レクトロニクスの「３次元デジタイザ」（商品名）など
を用いることができる。上記のような位置決めを行う前に（あるいは行った後位
置をずらさないようにして）、被検者４に非磁性体ゴム
バンド付メガネ４１をかけさせる。このメガネ４１に上記の受信器８２が取り付けられてい
る。他方、デユワ−５１にはあらかじめ支持棒５２が設
けられており、その先端に発信器８１が取り付けられて
いる。このように被検者４の座標系にＳＱＵＩＤセンサが整列
するようにデユワ−５１が配置されたときに、３次元座
標計測装置８で発信器８１の座標系における受信器８２
の位置を求めれば、発信器８１と受信器８２との間の位
置関係が基準の位置関係として求められることになる。そして、つぎに第２図に示すように、被検者４に対して
デユワ−５１を移動させながら、各測定点にデユワ−５
１を位置決めして被検者４の磁気を計測する。このとき
、各計測点で、発信器８１の座標系に対する受信器８２
の位置を求め、上記の基準位置との間の変位を知れば、
ＳＱＵＩＤセンサによる測定点が被検者４の座標系でど
の位置となっているかが分かる。すなわち、第３図に示
すようなシステム構成において、ＳＱＵＩＤセンサ５が
データ収集装置６に接続されており、収集された磁気計
測データがコンピュータ７に取り込まれると内時に、発
信器８１と受信器８２とを有する３次元座標計測装置８
によりその磁気の測定点の被検者４の座標系での位１・
方向が入力されることになる。このようなＳＱＵＩＤセンサ５による磁気計測、及びそ
の測定点の位置・方向の測定とは別に、ＭＨＩ装置９（
あるいは図示しないＸＩＩＣＴ装置など）により被検者
４の頭部の断層像が撮影される。この撮影は上記の磁気計測の前でも後でもよく、このＭ
ＨＩ装置９によって得られた画像データはオンラインあ
るいはオフラインでコンピュータ７に送られる。この撮
影時には、上記の被検者４の頭部の座標を決めるための
３点Ａ、Ｂ、ＣにＭＲ■装置９によって映像化されるよ
うな指標を取り付けておく。こうして第４図Ａに示すよ
うな指標像４２が現れたＭ　Ｒ断層像を得ることができ
る。これによりＭＨＩ装置９で得た断層像における頭部座標
系の位置関係を知ることができる。コンピュータ７はこ
のＭＲ断層像データから頭部の適当な近似モデルを作成
し、電流双極子の算出を行う。すなわち、その頭部近似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、この電流双極子の大き
さ・位置・方向が算出される。こうして得られた電流双極子はたとえば第４図Ａ、Ｂ、
ＣのようにＭＲ断層像上に矢印などの適当なマークで表
示される。この画像はコンピュータ７に接続された表示
装置７１において表示され、記録装置７２で記録される
。この第４図Ａ、Ｂ。Ｃは手首の正中線神経刺激によって発生した電流双極子
を例示するものである。なお、上記では被検者４の頭部の磁気計測を行う場合を
例として説明したが、このような脳磁計測に限らず、第
５図に示すように６磁計測に適用することもできる。こ
の６磁計測の場合、被検者４の座標系を決めるための３
つの点Ａ、Ｂ、Ｃとして、体ｒｓ２箇所、体表面１箇所
の点を定め、それらにビーム発生源１．２．３からの光
のクロスビームが照射されるように位置決めした上で、
その光ビームを基準としてデユワ−５１を基準の位置に
整列させる。そして、デユワ−５１を動かす場合はデユ
ワ−５１と被検者４とに３次元座標計測装置８の発信器
８１と受信器８２とを取り付けて基準の位置関係を求め
るとともに、各測定点での位置関係を測定しながら、各
測定点でデユワ−５１内のＳＱＵＩＤセンサ５により６
磁計測を行っていくことは脳磁計測の場合と同様である
。なお、この場合、呼吸運動により体が動くため非磁性
体のベツドに発信器８１または受信器８２を取り付ける
ことが望ましい。

【発明の効果】

この発明の生体磁気計測法によれば、光ビームを被検者
に投射することにより被検者の３次元座標系を可視化す
ることができ、それに合わせてＳＱＵ　Ｉ　Ｄセンサを
整列させることにより、被検者とＳＱＵＩＤセンサとを
基準の位置関係とすることができる。そのため、この状
態でＳＱＵ　ＩＤセンサによって磁気計測を行えば、基
準の位置関係から正確に分かる測定位置・方向でその磁
気計測を行うことができる。すなわち、５ＱＵＩ　Ｄセ
ンサにより被検者の磁気計測を行うとき、その計測点が
被検者座標系でどこにあるかを精度高く、容易に検出す
ることができる。また、デユワ−保持機構に特殊な動き
をするものを採用したり、あるいはデユワ−保持機構に
座標系をもたせることに比べて、被検者へのデユワ−セ
ツティングが容易である。磁気計測データの被検者に対
する位置関係が正確であるため、電流双極子の推定精度
を向上させることできる。また、頭部の磁界を計測する
脳磁計測の場合でも胸部の磁界を計測する６磁計測の場
合でも適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にががるもので脳磁計測す
る場合の被検者の頭部とデユワ−とを光ビームを基準に
して整列させる様子を示す模式的な斜視図、第２図は被
検者の頭部に対してデユワ−を移動させながら磁気計測
を行う様子を示す模式図、第３図はこの実施例で用いる
システム構成例を示すブロック図、第４図はＭＲ断層像
の一例を示す図、第５図は６磁計測する場合の他の実施
例にかかるもので被検者の胸部とデユワ−とを光ビーム
を基準にして整列させる様子を示す模式的な斜視図であ
る。ｌ、２．３・・・ビーム発生源、１１．２１．３１・・
・クロスビーム、１２．２２・・・ビームライン、４・
・・被検者、４１・・・非磁性体ゴムバンド付メガネ、
４２・・・指標像、５・・・ＳＱＵＩＤセンサ、５１・
・・デユワ−１５２・・・支持棒、６・・・データ収集
装置、７・・・コンピュータ、７１・・・表示装置、７
２・・・記録装置、８・・・３次元座標計測装置、８１
・・・発信器、８２・・・受信器、９・・・ＭＨＩ装置
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳＱＵＩＤセンサが納められたデュワーと被検体
とを光ビームを基準にして整列させ、上記ＳＱＵＩＤセ
ンサにより被検体の磁気を計測することを特徴とする生
体磁気計測法。