(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の生体活動電流源に伴って発生する微小磁場を複数の磁気検出素子を備えた磁束計で検知し、その検知データに基づいて前記被検体内の生体活動電流源を求める生体磁気計測装置において、
前記複数の磁気検出素子でそれぞれ得られた各時間−磁場強度波形から、当該波形群全体の時間軸に対する波形特性を示すシンボル波形を作成するシンボル波形作成手段を備え、
該シンボル波形作成手段は、前記各時間−磁場強度波形から各時刻における最大値と最小値との差を求め、各時刻に対する前記最大値と最小値との差を前記シンボル波形として作成することを特徴とする生体磁気計測装置。
【請求項２】
前記シンボル波形作成手段は、前記複数の時間−磁場強度波形の各時刻における絶対値の総和を求め、各時刻に対する前記絶対値の総和を前記シンボル波形として作成することを特徴とする請求項１記載の生体磁気計測装置。
【請求項３】
前記シンボル波形作成手段によって作成されたシンボル波形が、予め定めた閾値を超えた時刻を求める比較手段と、この比較手段で求められた時刻における前記被検体内の生体活動電流源を求める磁場解析手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の生体磁気計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内の生体活動電流源に伴って発生する微小磁場を計測し、その計測データに基づいて前記被検体内の生体活動電流源を求める生体磁気計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の超伝導デバイス技術の発展に伴い、ＳＱＵＩＤ（Superconducting     QUantum Interference Device ）と呼ばれる高感度な磁束計を利用した生体磁気計測装置が、医療診断装置の一つとして実用化されつつあり、脳機能の解明や循環器疾患の診断に役立つものと期待されている。
【０００３】
この生体磁気計測装置では、被検体に与えられた光や電気的な刺激により発生した磁場データを複数の磁気検出素子からなる磁束計によって計測し、計測した磁場データに基づき、例えば、最小自乗法や最小ノルム法等によって、磁束計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、大きさなどの推定がなされる（Jukka Sarvas "Basic   mathematical and electromagnetic concepts f the biomagnetic inverse problem" , Phys. Med. Biol., 1987, vol.32, No.1, 11-22, Printed by the UK ）。
【０００４】
かかる場合、計測対象となる磁場には、光や電気的な刺激により発生した生体活動電流源に基づく誘発脳磁や、特に刺激などを与えることなく発生した生体活動電流源に基づく自発脳磁があるが、これらを計測するには、被検体内で生体活動電流が強く発生している時刻における磁束計で得られた検知データに対して上記最小自乗法や最小ノルム法等を適用する必要が生じる。
【０００５】
従来、当該時刻における生体活動電流源の情報を得るため、いわゆる        goodness-of-fit カーブを用いる方法や、当該時刻を特定すべく磁束計の各磁気検出素子毎に時間−磁場波形を同一時間軸上に表示する方法が採用されている。ここで、goodness-of-fit とは、ある時刻におけるすべての磁気検出素子の磁場強度データを用いて最小二乗法で解析した電流源位置がどれだけ信頼に値するかを示す指標であり、次式で求められる。
【０００６】
goodness-of-fit 値＝（１−Σ（Ｂmi−Ｂci）2 ／Σ（Ｂmi）2 ）×１００
Ｂci：解析した位置に所定の生体活動電流源があると仮定した場合にｉ番目の磁気検出素子が検出すると考えられる磁場強度
Ｂmi：ｉ番目の磁気検出素子が実際に計測した磁場強度
そして、goodness-of-fit カーブは、goodness-of-fit 値（％）を各時刻についてプロットしたもので、その値が１００％に近い時刻では、実際の電流値のダイポール性が高くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いわゆるgoodness-of-fit カーブを用いる場合、最も容易かつ客観的にどの時刻においてダイポール性が高いかを判断できるが、全計測時間すべての計測データに対して上記最小自乗法や最小ノルム法等を適用しなければならないため、計算に膨大な時間を要し、データ収集と同時にリアルタイムで必要な生体活動電流源の情報を求めることはできない。
【０００８】
一方、全チャンネル波形を同一時間軸上に表示する方法は、単に各磁気検出素子毎の検知データを表示するのみであるため、リアルタイム表示が可能であるが、多数のの波形データから客観的かつ自動的に生体活動電流が強く発生している時刻を特定することが困難となる。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために創案されたもので、生体活動電流源が発生したと考えられる時刻を短時間かつ客観的に得ることができる生体磁気計測装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、被検体内の生体活動電流源に伴って発生する微小磁場を複数の磁気検出素子を備えた磁束計で検知し、その検知データに基づいて前記被検体内の生体活動電流源を求める生体磁気計測装置であって、前記複数の磁気検出素子でそれぞれ得られた各時間−磁場強度波形から、当該波形群全体の時間軸に対する波形特性を示すシンボル波形を作成するシンボル波形作成手段を備え、該シンボル波形作成手段は、前記各時間−磁場強度波形から各時刻における最大値と最小値との差を求め、各時刻に対する前記最大値と最小値との差を前記シンボル波形とすることを特徴とする。
【００１２】
前記シンボル波形作成手段は、前記各時間−磁場強度波形の各時刻における絶対値の総和を求め、各時刻に対する前記絶対値の総和を前記シンボル波形として作成することを特徴とする。
【００１３】
前記生体磁気計測装置は、さらに、前記シンボル波形作成手段によって作成されたシンボル波形が、予め定めた閾値を超えた時刻を求める比較手段と、この比較手段で求められた時刻における前記被検体内の生体活動電流源を求める磁場解析手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態である生体磁気計測装置の概略構成図である。同図において、センサユニット１は、ピックアップコイルとＳＱＵＩＤからなる複数の高感度な磁気検出素子から構成される磁束計S1〜Smが、デュアの中に冷媒とともに収納されて構成されており、生体活動電流源の計測に際して、被検体Ｍの頭部に近接配備される。データ収集ユニット２は、磁束計S1〜Smで計測された生体磁場や各発振コイルC1〜Cnから生じた交流磁場データをＡ／Ｄ変換してコンピュータ３のシンボル波形作成部３ａや解析潜時自動決定部３ｂに出力する。
【００１５】
発振コイルC1〜Cnは、鼻根部、両耳下等、被検体Ｍを特定する上で特徴となる部分に付着されるもので、例えば、セラミック板など絶縁体で形成された基板に金属を印刷してコイル部を形成したコイルや、ボビンに金属ワイヤを巻いて形成したコイルが使用され、電流供給ユニット８により駆動される。
【００１６】
刺激付与部９ａは、刺激装置９によって駆動され、誘発脳磁の計測時に、光や電気的な刺激を被検体Ｍに与える。
【００１７】
コンピュータ３は、計測された磁場データの解析、及び電流供給ユニット８、刺激装置９の動作制御を主に行うものであるが、大きくシンボル波形作成部３ａ、解析潜時自動決定部３ｂ、磁場源解析部３ｃ、及び収集制御部３ｄからなる。
【００１８】
シンボル波形作成部３ａは、磁束計S1〜Smで検知されデータ収集ユニット２から出力された磁場強度データから、それらの時間軸に対する波形群全体の波形特性を示すシンボル波形を作成する。シンボル波形は、例えば、磁束計S1〜Smから得られた各時間−磁場強度波形の各時刻における最大値と最小値との差や、各時間−磁場強度波形の各時刻における絶対値の総和を各時刻毎にプロットすることで得られるが、ここでは、前者について考えることとする。
【００１９】
解析潜時自動決定部３ｂは、シンボル波形作成部３ａで作成されたシンボル波形を基に、被検体内で生体活動電流源が強く発生している時刻、すなわち、いわゆる解析潜時を決定する。
【００２０】
磁場源解析部３ｃは、データ収集ユニット２から出力された磁場データのうち、解析潜時自動決定部３ｂによって決定された解析潜時における磁場データを用いて磁束計S1〜Smに対する生体活動電流源の相対位置を算出すると共に、各発振コイルC1〜Cnからの磁場データを用いて、磁束計S1〜Smに対する各発振コイルC1〜Cnの相対位置を算出する。
【００２１】
そして、得られた各発振コイルC1〜Cnの相対位置は、画像記憶部４から読み出したＭＲＩ画像上の鼻根部、両耳下等、被検体Ｍの特定点に対応づけられ、計測された生体活動電流源は、ここで対応づけられた位置関係をもとにＭＲＩ画像上に重ねてモニタ６に表示されると共に、必要に応じてＭＯＤ（光磁気ディスク）などの外部メモリ５に保存され、或いはプリンタ７に出力される。
【００２２】
収集制御部３ｄは、電流供給ユニット８に対する電流供給制御の他に、生体活動電流源の計測時に、被検体Ｍへの光、音、電気刺激を与えるべく刺激装置９の制御も併せて行う。
【００２３】
次に、誘発脳磁の計測を行う場合における本発明の作用をコンピュータ３の動作を示す図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２４】
まず、誘発脳磁は発生させるべく、収集制御部３ｄは、刺激装置９を介して、刺激付与部９ａより、光、音、電気等の刺激を被検体Ｍに対して付与させる（Ｓ１）。
【００２５】
一方、シンボル波形作成部３ａ及び解析潜時自動決定部３ｂは、刺激付与の前後における磁束計S1〜Smで検知された磁場データをデータ収集ユニット２を介して採り込む（Ｓ２）。ここで得られる磁場データは、図４ａに示されるように、磁束計S1〜Smで得られた各時間−磁場強度波形である。
【００２６】
磁場データの採り込みが終了すると、シンボル波形作成部３ａは、データ収集ユニット２より採り込んだ一連の磁場データより波形群全体の時間軸に対する波形特性を示すシンボル波形を作成する（Ｓ３）。
【００２７】
ここで、シンボル波形作成部３ａにおける、具体的なシンボル波形の算出過程を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００２８】
図４ａは、磁束計S1〜Sm毎に得られた時間−磁場強度波形を示しており、図４ｂは、得られた時間−磁場強度波形の一つを拡大した図であるが、まず、シンボル波形を作成すべき最初の時刻ｔ0 、例えば、磁場データの収集開始時刻を特定し（Ｓ１１）、時刻ｔ0 における磁束計S1〜Smで得られた全ての磁場データについて磁場強度値を求め（Ｓ１２）、それらの最大値と最小値を得る（Ｓ１３）。時刻ｔ0 における磁束計S1〜Smで得られた磁場強度の最大値と最小値が求められると、最大値と最小値の差Δを求め、それをモニタ等にプロットする（Ｓ１４）。そして、次の時刻を特定し（Ｓ１５）、これらの動作をデータ収集終了時ｔe まで繰り返し行うことで、図４ｃに示されるシンボル波形が得られる。
【００２９】
シンボル波形作成部３ａで作成されたシンボル波形は、解析潜時自動決定部３ｂに出力され解析潜時が決定される（Ｓ４）。解析潜時の決定は、例えば、図５に示されるように、磁場強度の最大値と最小値の差Δが所定のスレッシュホールド値（ΔThershold ）と得られたシンボル波形を比較し、シンボル波形がスレッシュホールド値を超える部分の時刻を解析潜時とすればよい。
【００３０】
なお、スレッシュホールド値（ΔThershold ）は、操作者が適宜解析潜時自動決定部３ｂに入力しても良いし、シンボル波形の最大値の７０％〜９０％の値として決定してもよい。
【００３１】
解析潜時自動決定部３ｂで解析潜時が決定されると、決定された解析潜時と当該解析潜時に得られた磁場データが磁場源解析部３ｃに出力され、解析潜時の各時刻における磁場データの磁場解析がなされ、各時刻における生体活動電流源の磁束計S1〜Smに対する相対位置が周知の最小自乗法や最小ノルム法等を用いて算出される（Ｓ５）。
【００３２】
次に、このようにして得られた生体活動電流源のＭＲＩ等の画像上への重ね合わせが行われる。
【００３３】
まず、被検体Ｍの頭表面上適当な位置、例えば、鼻根部、左右両耳下等に発振コイルC1〜Cnを貼り付け、かかる発振コイルC1〜Cnに対して、収集制御部３ｄは電流供給ユニット８を介して交流電流を供給する（Ｓ６）。
【００３４】
そして、解析潜時自動決定部３ｂは、磁束計S1〜Smで検知された発振コイルC1〜Cnから発生した交流磁場を、データ収集ユニット２を介して磁場データとして収集し（Ｓ７）、磁場源解析部３ｃは、周知の最小二乗法や最小ノルム法等を用いて、磁束計S1〜Smに対する発振コイルC1〜Cnの相対位置を算出する（Ｓ８）。求められた発振コイルC1〜Cnの相対位置は、画像記憶部４から読み出されたＭＲＩ画像上の鼻根部、両耳下部などの被検体Ｍの特定点に対応づけられ、得られた生体活動電流源に関する情報は、ここに対応づけられた位置関係を基にＭＲＩ画像上に重ねてモニタ６に表示される（Ｓ９）。また、これらは、適宜ＭＯＤなどの外部メモリ５に保存され、また、プリンタ７に出力される。
【００３５】
上述した実施の形態では、各時刻における磁束計S1〜Smで得られた磁場データの最大値と最小値の差からシンボル波形を形成する場合を示したが、各時刻における磁束計S1〜Smで得られた磁場データの絶対値の総和を時間軸に対してプロットすることで、シンボル波形を形成するようにしてもよい。かかる場合、各時刻における磁束計S1〜Smで得られた磁場データの絶対値の総和は、所定値と磁場データとの差の絶対値の総和とすることも可能である。
【００３６】
そして、シンボル波形より解析潜時を求めるには、上述したように、所定のスレッシュホールド値（ΔThershold ）と得られたシンボル波形を比較し、シンボル波形がスレッシュホールド値を超える部分の時刻を解析潜時とすればよい。
【００３７】
なお、本実施例では、解析潜時を解析潜時決定部３ｂにおいて、自動的に算出するよう構成したが、本発明は、これに限らず、モニタ６に表示されたシンボル波形から操作者が適宜解析潜時を決定するようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、被検体からの磁場データより、生体活動電流源が発生したと考えられる時刻を短時間かつ客観的に求めることができるため、リアルタイムで生体活動電流源を求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる生体磁気計測装置の一実施例を示す図である。
【図２】生体活動電流源を計測するための動作を示す図である。
【図３】解析潜時を決定するための動作を示す図である。
【図４】計測された磁場データ及びシンボル波形を示す図である。
【図５】シンボル波形から特定された解析潜時を示す図である。
【符号の説明】
Ｍ      被検体
S1〜Sm          磁束計
C1〜Cn          発振コイル
１    センサーユニット
２      データ収集ユニット
３      コンピュータ
３ａ    シンボル波形形成部
３ｂ        解析潜時自動決定部
３ｃ    磁場源解析部
３ｄ    収集制御部
４      画像記憶部
５      外部メモリ
６      モニタ
７      プリンタ
８      電源供給ユニット
９      刺激装置
９ａ    刺激付与部
【図１】
0003651146.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003651146.tif 000006