JPH07234926A - 生体磁界表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】センサ装置の方向に着目して、表示された脳磁
界線図の向き、すなわち被験者の頭部の向きがどの方向
の状態にあるのかが直感的に把握できる生体磁界表示装
置を提供する。 【構成】予め定められた方向性を持つマルチチャンネル
SQUIDセンサ装置１１によって計測された計測データに
基づく脳磁界線図を表示するための表示データ及び、マ
ルチチャンネルSQUIDセンサ装置１１の予め定められた
方向性を示すイメージ図を表示するための表示データを
作成するデータ処理・制御部１３と、データ処理・制御
部１３によって作成された脳磁界線図の表示データ及び
イメージ図の表示データを表示することができる表示部
１４と、イメージ図の大きさ等の変更ができる変更指示
部１６と、脳磁界線図やイメージ図を画面上で回転させ
る指示をするための回転指示部１７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体から発生する磁界
を基に磁界線図を作成し、例えば三次元的に表示する生
体磁界表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、脳から発生する微弱な磁界
を、高感度磁気センサとして知られているSQUIDセンサ
（SQUIDとは、超伝導量子干渉磁束計のことであり、Sup
erconducting Quantum Interference Deviceの略語であ
る）を用いた脳磁計測装置等で計測することにより脳活
動部位の位置を求め、例えば、てんかん等の磁界発生源
の位置推定等、臨床医療に応用されている。

【０００３】ここで、脳磁計測装置（例えば、マルチチ
ャネルSQUIDシステム）の原理を、図５を参照しながら
簡単に説明する。

【０００４】すなわち、図５において、１０１は脳活動
電流、１０２は脳磁界、１０３はSQUIDセンサ、１０４
は液体ヘリウムである。

【０００５】人はものを考えたり、外部から刺激を受け
ると、大脳の神経細胞が興奮し脳の中に電流が流れる。
このような脳活動電流１０１が流れると「右ねじの法
則」に基づく脳磁界１０２が発生する。この脳磁界を計
測するのが上記のSQUIDセンサ１０３であり、全体のシ
ステムをマルチチャネルSQUIDシステム等と呼ぶ。尚、
脳磁界は非常に微弱で地磁気の数億分の一であり、液体
ヘリウム温度での超伝導現象を利用した上記SQUIDとい
う超高感度の磁気センサでしか検出できないため、液体
ヘリウム１０４を満たした容器内にSQUIDセンサ１０３
が配設されている。

【０００６】上記のような構成において、計測された脳
磁界データから脳磁界線図等が作成されて、脳活動状態
や脳活動部位の推定等の臨床医療に活用される。

【０００７】また、実際には、SQUIDセンサ１０３は複
数個あり、頭部全体形状の内の一部分しか覆うことので
きない、底の浅いおわんの形状に似た、液体ヘリウムを
入れた容器内に３７個（３７チャネル）のSQUIDセンサ
１０３を配置した、いわゆる「おわん型」の脳磁計測装
置が用いられていた。その後、液体ヘリウムを入れた容
器内に６４個（６４チャネル）のSQUIDセンサ１０３を
配置した、いわゆる「ヘルメット型」の脳磁計測装置の
出現により、頭部全体を覆うことのできて、頭部全体の
脳磁界を同時計測できるようになった（田村逸朗他、"6
4ch whole-cortex SQUIDシステム”、第７回日本生体磁気学
会大会論文集 1992、p236〜237）。

【０００８】上記の「おわん型」の脳磁計測装置には、
おわんの内面に沿うように配列された３７個のSQUIDセ
ンサの構造的特徴からセンサ装置そのものには方向性を
区別する概念はなかった。

【０００９】一方、「ヘルメット型」の脳磁計測装置の
測定点は、被験者の頭部全体を覆うことができるように
その周辺部に配置せれていて、しかも全測定点は同一平
面上に存在しないように配慮されている。

【００１０】このように構成された「ヘルメット型」の
脳磁計測装置により計測された脳磁界分布データを脳磁
界線図で表示する際、二次元平面に投影することにより
疑似的な二次元脳磁界線図を作成することができるが、
周辺部の線図が歪み正確な磁界分布を表現できない。よ
って、正確な脳磁界線図を表現するためには三次元線図
を作成しなければならない。

【００１１】そこで、三次元的脳磁界線図を表示する場
合、作成された脳磁界線図を見ているオペレータは、そ
の磁界線図が、被験者の頭部をどちらから見た状態を表
している図であるのか（以下これを、いわゆるオペレー
タの「視線方向」とよぶ場合がある）を識別できる必要
があり、その識別する方法として、次のような手法が提
案されている。

【００１２】すなわち、頭部の向きがどの方向の状態に
あるのかを示す、三つの直交する直線で構成される三次
元的な座標軸を三次元脳磁界線図と同時に表示する方法
や、頭部の形状に近似したモデルを三次元脳磁界線図の
上に重ね合わせて表示することにより、三次元脳磁界線
図の向きを把握する方法（益子拓徳他、”脳磁界データ
解析支援システム”第六回生体・生理光学シンポジウム
1991、p17-20）等である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
頭部の向きがどの方向の状態にあるのかを示す、三次元
的な座標軸を表示する前者の構成では、頭部の向きがど
の方向の状態にあるのかを検出するために、被験者の頭
部の所定の場所に磁気発生コイルを取り付けなければな
らず手間がかかるといったことに加え、それらの位置を
検出できる位置検出装置が必要となるという課題があっ
た。

【００１４】また、後者の、頭部形状を近似した頭部形
状近似モデルを三次元脳磁界線図の上に重ね合わせて表
示する方法では、脳磁界線図を作成し、表示するに際
し、頭部形状近似モデルを作成する手間がかかり、しか
もその作成のために、更に別の頭部形状測定装置や位置
検出装置も必要となるといった欠点があった。

【００１５】本発明は、従来の脳磁計測装置の表示装置
のこのような課題を考慮し、頭部の方向ではなく、セン
サ装置の方向性に着目して、生体に例えば位置検出用と
して磁気発生コイル等を取り付ける必要がなく、しかも
例えば頭部形状測定装置や位置検出装置等の特別な装置
も必要とせず、表示された生体磁界線図が、生体の計測
部をどちらから見た状態で表されている図であるのかを
表示できる生体磁界表示装置を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、予
め定められた方向性を持つセンサ装置によって計測され
た計測データに基づく生体磁界線図を表示するための表
示データを作成する生体磁界表示データ作成手段と、予
め定められた方向性を持つセンサ装置のその予め定めら
れた方向性を示すイメージ図を表示するための表示デー
タを作成するイラスト表示データ作成手段と、生体磁界
表示データ作成手段によって作成された表示データ及び
イラスト表示データ作成手段によって作成された表示デ
ータを表示することができる表示手段とを備えた生体磁
界表示装置である。

【００１７】請求項２の本発明は、上記表示手段により
表示された生体磁界線図及びイメージ図を連動して回転
させるための回転指示手段を備えた生体磁界表示装置で
ある。

【００１８】請求項３の本発明は、上記イメージ図は、
予め複数種類用意されており、それら複数種類のイメー
ジ図の中から特定のイメージ図を選択するためのイメー
ジ図選択指示手段を備えた生体磁界表示装置である。

【００１９】

【作用】本発明では、生体磁界表示データ作成手段は、
予め定められた方向性を持つセンサ装置によって計測さ
れた計測データに基づく生体磁界線図を表示するための
表示データを作成し、イラスト表示データ作成手段は、
予め定められた方向性を持つセンサ装置のその予め定め
られた方向性を示すイメージ図を表示するための表示デ
ータを作成する。表示手段は、生体磁界表示データ作成
手段によって作成された表示データ及びイラスト表示デ
ータ作成手段によって作成された表示データを表示す
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００２１】図１は、本実施例における脳磁界表示装置
の構成を説明するための構成図であり、同図を用いてそ
の構成を説明する。

【００２２】すなわち、同図において、１１は信号源か
らの磁界を計測するいわゆる「ヘルメット型」のマルチ
チャネルSQUIDセンサ装置であり、１２はSQUIDセンサ装
置１１で計測したデータを収集するデータ収集部であ
り、１３はSQUIDセンサ装置１１の動作等を制御し、脳
磁界線図を表示するための表示データの作成や、マルチ
チャネルSQUIDセンサ装置１１の方向性を示すイメージ
図を表示するための表示データの作成や、信号源の脳内
部の位置等（信号源の位置の他に例えば、信号源の方向
や大きさ等の推定）を推定するデータ処理・制御部であ
り、１４は脳磁界線図やイメージ図等を表示するＣＲＴ
ディスプレイ等の、本発明の表示手段としての表示部で
あり、１５は各種データをプリンター等により記録する
ための記録部である。１６はオペレータの見やすい範囲
でイメージ図の表示の大きさ等を変更することができる
変更指示部であり、１７は脳磁界線図やイメージ図等を
表示部１４の表示画面上で回転させる指示を行うため
の、本発明の回転指示手段としての回転指示部である。
データ処理・制御部１３は、本発明の生体磁界表示デー
タ作成手段及びイラスト表示データ作成手段を含む。

【００２３】次に、本実施例の脳磁界表示装置におい
て、被験者の頭部の脳磁界線図の表示データと、マルチ
チャネルSQUIDセンサ装置１１におけるセンサ配置によ
って決まるマルチチャネルSQUIDセンサ装置１１の前後
方向を模擬的に表す形状モデル図の表示データを作成
し、各々の表示画像を同時に表示する場合の動作を図２
に示すフローチャートを参照して説明する。

【００２４】［ステップ２１］：SQUIDセンサ（図３
（ｃ）参照） をいわゆる「ヘルメット型」に配置した
マルチチャネルSQUIDセンサ装置１１により、被験者の
頭部各測定点の脳磁界の測定が行われ、それらの測定デ
ータはデータ収集部１２を介してデータ処理・制御部１
３に転送される。

【００２５】［ステップ２２］：データ処理・制御部１
３は、上記測定データから三次元脳磁界線図を表示部１
４に表示するための脳磁界表示データを作成する。三次
元脳磁界線図の表示データは、限られた測定点（例えば
６４個）のデータから各々の測定点間の値を補間し、等
高線を三次元曲線で表した三次元立体形状を表示できる
ように構成される。このような三次元曲線は、Ｂスプラ
イン曲線等を使い滑らかな曲線とするが、簡易的に直線
で近似してもよいし、又、表示線図の色は自由に変更で
きるものとする。

【００２６】［ステップ２３］：ステップ２２で作成さ
れた三次元脳磁界線図を見るオペレータは、その磁界線
図が、被験者の頭部をどちらから見た状態で表されてい
る図であるのか（いわゆるオペレータの「視線方向」）
を識別できる必要があり、その識別する方法として、
「ヘルメット型」のマルチチャネルSQUIDセンサ装置１
１のセンサ配置によって一義的に決まるマルチチャネル
SQUIDセンサ装置１１の前後方向を模擬的に表す三次元
形状モデル図の表示データを作成する。

【００２７】ここで、図３（ａ）〜（ｄ）は「ヘルメッ
ト型」マルチチャネルSQUIDセンサ装置１１の一部であ
るデュワーとSQUIDセンサの配置と被験者の頭部の位置
関係及び、SQUIDセンサの配置と三次元形状モデル（後
述する帽子モデル５３）との位置関係を示し、２１はSQ
UIDセンサであり、２２はマルチチャネルSQUIDセンサ装
置１１の一部である液体ヘリウム容器（以下、これをデ
ュワーと呼ぶ）である。SQUIDセンサ２１は、デュワー
２２内に格納されており、そのデュワーの内面形状が被
験者の頭部全体を効率よく覆うことができるように構成
されているため、被験者の頭部をデュワーに挿入する方
向は一義的に決まる（図３（ａ）〜（ｃ）参照）。

【００２８】従って、従来の平面配置あるいは「おわん
型」のSQUIDセンサ装置ではSQUIDセンサ装置そのものに
は、方向性の概念すなわち、前後上下左右の概念は有り
得ないが、「ヘルメット型」のマルチチャネルSQUIDセ
ンサ装置では、センサ装置そのものに方向性の概念すな
わち、被験者の頭部との前後上下左右の位置関係は一義
的に決まっている。

【００２９】そこで、本発明では、従来の方法が被験者
の頭部の方向に注目していたのに対して、センサ装置の
方向に着目して、「ヘルメット型」に配置された６４個
のマルチチャネルSQUIDセンサ配置を模式化した帽子（c
ap）モデルを用いて、マルチチャネルSQUIDセンサ装置
１１の前後方向を模擬的に表す形状モデル図として作成
する。

【００３０】図３（ｄ）は、「ヘルメット型」に配置さ
れた６４個のマルチチャネルSQUIDセンサ配置を模式化
した帽子（cap）モデルを図示したものである。同図に
示すように、帽子モデル５３は半球部５１と、ひさしを
表す月形部５２で構成される。 すなわち、半球部５１
の形状により上下方向がわかる、また、月形部５２すな
わち、ひさしの向きが前方向を表すため前後左右方向が
決まる。帽子モデル５３は、ワイヤーフレームモデルあ
るいはサーフェスモデルで表される。帽子モデル５３の
大きさは三次元脳磁界線図の５分の１程度の大きさを標
準とし、変更指示部１６により、オペレータの見やすい
範囲で自由に大きさを変更することができる。帽子の色
は白を標準とし、変更指示部１６により、オペレータが
自由に変更することができる。

【００３１】［ステップ２４］：被験者の頭部をどちら
から見た状態を表している磁界線図であるのか（いわゆ
るオペレータの「視線方向」）を、オペレータが識別で
きるように、上記三次元脳磁界線図と帽子モデル５３の
三次元表示図を表示部１４が同一画面上に同時に表示す
る（図４参照）。尚、図４は、表示部１４の同一画面上
に、三次元脳磁界線図と帽子モデル５３の図が表示され
ている例を示す。

【００３２】ここで、いわゆるオペレータの「視線方
向」に関しては、オペレータがマウスやキーボード等に
よる回転指示部１７から変更を指示すると、回転指示部
１７が、その旨をデータ処理・制御部１３に伝え、デー
タ処理・制御部１３がその指示内容に応じて表示データ
を変更し、表示部１４の表示内容が全て連動してオペレ
ータの所望する位置に回転させられる。帽子モデル５３
の回転中心位置と三次元脳磁界線図の回転中心位置は一
致しておく必要がある。

【００３３】帽子モデル５３の表示部１４の画面上の表
示位置は、三次元脳磁界線図の表示位置に対して重なら
ないようにするために、図４に示すように、右下部の位
置に表示するのを標準としているが、変更指示部１６に
より、オペレータが自由に位置を変更することもでき
る。

【００３４】更に又、必要に応じてSQUIDセンサやマル
チチャネルSQUIDセンサ装置１１等により磁界発生源の
脳内部の位置等を従来の逆問題解析方法等を利用して推
定し、その結果を立体形状図で表し、上記表示に加えて
合成表示することもできる。

【００３５】以上の構成により、頭部の方向（頭がどち
らの方向を向いているのか）ではなく、センサ装置の方
向性に着目することにより、例えば頭部形状測定装置や
位置検出装置等の特別な装置を必要とせず、しかも、表
示された脳磁界線図は、被験者の頭部をどちらの方向か
ら見た状態で表されている図であるのかが直感的に把握
できる。

【００３６】尚、上記実施例では、被験者の頭部をどち
らから見た状態を表している脳磁界線図であるのかを、
オペレータが識別できるように、帽子モデルを用いる場
合について説明したが、これに限らず、例えば帽子モデ
ル以外のモデルとしては、ヘルメット、お面、メガネあ
るいは上記デュワー自体を模擬するモデル等、要する
に、センサ装置の方向性に着眼して被験者の頭部をどち
らから見た状態を表している脳磁界線図であるのかを、
オペレータが識別できさえすればどのようなモデルをも
ちいてももちろんよい。

【００３７】又、上記実施例では、被験者の頭部をどち
らから見た状態を表している脳磁界線図であるのかを、
オペレータが識別できるように、予め定められた帽子モ
デルを用いる場合について説明したが、これに限らず、
計測対象は、頭部以外に例えば心臓等どのようなもので
もよいことから、更に、帽子モデル以外に、計測対象に
応じてあるいはオペレータの好みに応じて予め用意され
ている複数種類の形状モデル図から選択できるようにし
ておいてももちろんよい。

【００３８】又、上記実施例では、帽子モデルは、三次
元脳磁界線図の表示と同一の表示画面又は、ウィンドウ
内に表示する場合について説明したが、これに限らず、
例えば、別の表示画面又は、別のウィンドウに表示する
ようにしてもよいし、帽子モデルを表示することが、不
要なときは表示しないことができるようにしてももちろ
んよい。

【００３９】又、上記実施例では、回転指示部１７から
変更を指示すると、回転指示部１７により、表示部１４
の表示内容が全て連動してオペレータの所望する位置に
回転させられる場合について説明したが、これに限ら
ず、指定された磁界線図の表示図又は、帽子モデル図の
表示図のいずれかを回転する指示をすることによって、
そのいずれか指示をされた図が回転し、他の表示図もそ
れに連動して回転するようにしてもよい。

【００４０】又、上記実施例では、帽子モデルの表示は
ワイヤーフレームモデル又は、サーフェスモデルとして
作成し表示する場合について説明したが、これに限ら
ず、どのような表示法を使ってもよい。

【００４１】又、本発明の、生体は、上記実施例では、
被験者の頭部である場合として説明したが、これに限ら
ず、例えば、被験者は脳死状態であってもよいし、ある
いは人体の他の部分や、人体以外の生命体であってもよ
く、要するに磁界を発生する信号源を有するものであり
さえすればどのようなものでもよい。

【００４２】又、本発明は、ハードウェア的に、各構成
部を用いて実現してもよいし、これに限らず、ソフトウ
ェア的に実現するようにしてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
請求項１の本発明は、生体に例えば位置検出用の磁気発
生コイル等を取り付ける必要がなく、しかも例えば頭部
形状測定装置や位置検出装置等の特別な装置も必要とせ
ず、表示された生体磁界線図が、生体の計測部をどちら
から見た状態で表されている図であるのかを表示できる
という長所を有する。

【００４４】請求項２の本発明は、上記効果に加えて、
表示された生体磁界線図及び、センサ装置の方向性を示
すイメージ図が互いに連動して回転することから、従来
に比べてより一層、操作性が向上するという長所を有す
る。

【００４５】又、請求項３の本発明は、上記効果に加え
て、イメージ図の選択の自由度が広がり、従来に比べて
より一層、利用価値が高まるという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる脳磁界表示装置の構
成を説明するための構成図

【図２】同実施例にかかる脳磁界表示装置の処理・動作
のフローチャート

【図３】（ａ）同実施例にかかる「ヘルメット型」のマ
ルチチャネルSQUIDセンサ装置のデュワーに被験者が頭
部を挿入した状態を示す説明図 （ｂ）同実施例にかかる「ヘルメット型」のマルチチャ
ネルSQUIDセンサ装置のデュワーと、その内部に配置さ
れた６４個のSQUIDセンサの配列状態を半透明表示によ
って示す説明図 （ｃ）同実施例にかかる「ヘルメット型」のマルチチャ
ネルSQUIDセンサ装置に配置された６４個のSQUIDセンサ
の配列状態と頭部の位置関係を示す説明図 （ｄ）同実施例にかかる「ヘルメット型」に配置された
６４個のSQUIDセンサの配置を模式化した帽子（cap）モ
デルの例を図示した説明図

【図４】同実施例にかかる表示部の同一画面上に、三次
元脳磁界線図と帽子モデルの図が表示されている例を示
す説明図

【図５】従来の生体磁気計測装置の原理を示す説明図

【符号の説明】

１１ マルチチャネルSQUIDセンサ装置 １２ データ収集部 １３ データ処理・制御部 １４ 表示部 １５ 記録部 １６ 変更指示部 １７ 回転指示部 ２１、１０３ SQUIDセンサ ２２ デュワー ５１ 半球部 ５２ 月形部 ５３ 帽子モデル １０１ 脳活動電流 １０２ 脳磁界 １０４ 液体ヘリウム

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【手続補正書】

【提出日】平成７年３月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】（ａ）同実施例にかかる「ヘルメット型」のマ
ルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ装置のデュワーに被験者
が頭部を挿入した状態を示すものとして、ディスプレー
上に表示した中間調画像を、プリンターから出力したも
のであり、図面に代わる写真である。 （ｂ）同実施例にかかる「ヘルメット型」のマルチチャ
ネルＳＱＵＩＤセンサ装置のデュワーと、その内部に配
置された６４個のＳＱＵＩＤセンサの配列状態を半透明
表示によって示すものとして、ディスプレー上に表示し
た中間調画像を、プリンターから出力したものであり、
図面に代わる写真である。 （ｃ）同実施例にかかる「ヘルメット型」のマルチチャ
ネルＳＱＵＩＤセンサ装置に配置された６４個のＳＱＵ
ＩＤセンサの配列状態と頭部の位置関係を示すものとし
て、ディスプレー上に表示した中間調画像を、プリンタ
ーから出力したものであり、図面に代わる写真である。 （ｄ）同実施例にかかる「ヘルメット型」に配置された
６４個のＳＱＵＩＤセンサの配置を模式化した帽子（ｃ
ａｐ）モデルの例を図示した説明図である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】同実施例にかかる表示部の同一画面上に、三次
元脳磁界線図と帽子モデルの図が表示されている例を示
すものとして、ディスプレー上に表示した中間調画像
を、プリンターから出力したものであり、図面に代わる
写真である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 貞広 佳史 大阪市西区千代崎３丁目２番95号 株式会 社オージス総研内 (72)発明者 筒井 秀行 大阪市西区千代崎３丁目２番95号 株式会 社オージス総研内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定められた方向性を持つセンサ装置
   によって計測された計測データに基づく生体磁界線図を
   表示するための表示データを作成する生体磁界表示デー
   タ作成手段と、前記予め定められた方向性を持つセンサ
   装置のその予め定められた方向性を示すイメージ図を表
   示するための表示データを作成するイラスト表示データ
   作成手段と、前記生体磁界表示データ作成手段によって
   作成された表示データ及び前記イラスト表示データ作成
   手段によって作成された表示データを表示することがで
   きる表示手段とを備えたことを特徴とする生体磁界表示
   装置。
2. 【請求項２】 前記表示手段により表示された前記生体
   磁界線図及び前記イメージ図を連動して回転させるため
   の回転指示手段を備えたことを特徴とする請求項１記載
   の生体磁界表示装置。
3. 【請求項３】 前記イメージ図は、予め複数種類用意さ
   れており、それら複数種類のイメージ図の中から特定の
   イメージ図を選択するためのイメージ図選択指示手段を
   備えたことを特徴とする請求項１又は、請求項２記載の
   生体磁界表示装置。