(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の関心部位に設定した複数個の指標点にマーカを装着して、前記マーカから発生する磁界を、前記被検体の関心部位に近接配備させた磁気センサで計測し、前記磁気センサを基準とする三次元の座標系における前記マーカの位置座標を特定するとともに、前記被検体の関心部位の電流源から発生する微小磁界を計測し、この計測で得られた計測磁界データに基づき電流源を推定し、前記複数個のマーカが装着された被検体の関心部位を、画像撮像装置で撮像することで得られた三次元の形態情報内の各マーカを含む断層画像を用いて、前記断層画像に含まれるマーカ画像部上の三次元の形態情報における座標点を指定し、この指定された座標点と前記特定されたマーカの位置座標とを重ねることで、関心部位の断層画像上に前記電流源を重ねて表示する生体活動電流源表示装置において、（ａ）前記三次元の形態情報を記憶する記憶手段と、（ｂ）前記記憶手段に記憶されている三次元の形態情報である複数の断層画像を表示する表示装置と、（ｃ）前記表示装置に表示された画像上の任意の範囲および任意の座標を指定する指示手段と、（ｄ）前記指示手段によって指定された、断層画像上のマーカ画像を含む部分画像を拡大表示する画像処理手段とを備え、前記拡大表示された部分画像上で、前記指示手段を用いて各マーカの座標点を指定するようにしたことを特徴とする生体活動電流源表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、生体活動電流源の位置、向き、大きさを表示する生体活動電流源表示装置に係り、特に、生体活動電流源の位置を正確に表示することができる生体活動電流源表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体に刺激を与えると、細胞膜を挟んで形成されている分極が壊れて生体活動電流が流れる。この生体活動電流は、脳や心臓において現れ、脳波，心電図として記録される。また、生体活動電流によって生じる磁界は、脳磁図，心磁図として記録される。
【０００３】
近年、生体内の微小な磁界を計測する装置として、ＳＱＵＩＤ（Superconduc-ting Quantum Interference Device：超電導量子干渉計）を用いたマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサが開発されている。このマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを被検体の関心部位である例えば頭部の外側に置き、脳内に生じた生体活動電流源である電流双極子（以下、「電流源」と呼ぶ）による微小磁界をそのマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサで無侵襲に計測することができる。計測された磁界データから被検体の関心部位の電流源の位置, 向き, 大きさを推定されている。この電流源の推定方法の一つとして、最小ノルム法を用いた手法がある（例えば、W.H.Kullmann, K.D.Jandt, K.Rehm, H.A.Schlitt, W.J.Dallas and W.E.Smith, Advances in Biomagnetism, pp.571-574, Plenum Pless, New York, 1989) 。
【０００４】
このような方法で推定された電流源は、ＭＲＩ装置等で得られた三次元の形態情報の一部である被検体の関心部位の断層画像上に表示させることで、被検体の関心部位に対する電流源の位置を特定することができる。従って、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを基準とした三次元の座標系における電流源の位置と、ＭＲＩ装置等で得られた三次元の形態情報との位置関係を正確に把握することが重要である。
【０００５】
そこで、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを基準とした三次元の座標系における生体活動電流源の断層画像上における位置を求め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。
【０００６】
まず、被検体の関心部位上に複数の指標点を決める。被検体の関心部位である例えば頭部の診断では、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。ここで、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを基準とした三次元の座標系における各指標点の位置を得る。図６に示すようにこの位置の特定は、従来、マーカである小コイルを被検体の各指標点に装着し、各小コイルに順次電流を流すことで発生する磁界を、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサで計測する。この計測された磁界データからマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを基準とする三次元の座標系のにおける、各小コイルの位置座標すなわち、指標点を特定することができる。
【０００７】
次に、図６と図７を参照して、従来のＭＲＩ画像上の小コイルの位置を把握する手順を説明する。まず、被検体Ｍの関心部位に小コイル３ａ、３ｂ、３ｃを装着したままの状態で、ＭＲＩ装置で被検体Ｍの関心部位である頭部を撮像する。この撮像で得られる小コイル３ａ〜３ｃをそれぞれを含む断層画像３１、３２、３３は、モニタ画面３０の分割画面３０ａ，３０ｂ，３０ｃにそれぞれ表示される。この分割画面３０ａ〜３０ｃは、関心部位である頭部の断面画像３１〜３３全体が表示されている。この分割画面３０ａ〜３０ｃにおける各小コイル３ａ〜３ｃの位置を、作業者はモニタ画面３０を見ながらマウスなどの入力装置を使って小コイル３ａ〜３ｃ上の座標点を決められた順番通り（例えば、１番目は、両眉の間の小コイル３ａ。２番目は、左耳下の小コイル３ｂ。３番目は、右耳下の小コイル３ｃ。）に指定する。
【０００８】
この指定を行なう場合、モニタ画面３０上のマウスカーソル２を操作して、小コイル３ａ〜３ｃの中央付近と思われる位置でクリック（マウスに装備されているボタンを瞬間的に押す動作を「クリック」という。）する。このクリックした位置が、小コイル３ａ〜３ｃの位置、すなわち、ＭＲＩ装置等で得られた三次元の形態情報における座標点として指定される。なお、マウスカーソル２は図示しないマウスを操作に連動してモニタ画面３０上を自在に動く。
【０００９】
この小コイル３ａ〜３ｃの各座標点と、先のマルチＳＱＵＩＤセンサを基準した三次元の座標系の各小コイルの位置座標とを重ねることで、三次元の形態情報上の電流源の位置、すなわち、被検体Ｍの関心部位の断層画像上における生体活動電流源の位置を把握することができる。
【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。
被検体の関心部位の断層画像全体が表示された画面を観察して指標点を指定する方法では、表示されたマーカ部の画像面積が小さい。すなわち、表示されたマーカ画像部の面積に対してマウスカーソルの大きさが適していないので、マーカの中央付近に正確にマウスカーソルをもって来ることができない。ここで、マウスカーソルの大きさを小さくするとマウスカーソルの操作しにくくなる。さらに、マーカの中央付近でクリックしたつもりでも、その位置はマーカの中央付近から大きくずれてしまう。例えば、頭部の断層像が、実際の断層像の１０分の１の大きさで表示されている場合、クリックした位置が、マーカの中央付近から画面上１ｍｍずれたとすれば、実際の位置は、１０ｍｍずれてしまう。
【００１１】
このように、ずれた位置に指定された三次元の形態情報上の座標点に、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを基準とした座標系の位置座標を重ねると、断層画像上に表示された電流源の位置も、本来の電流源の位置とずれて表示される。
【００１２】
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、被検体の関心部位の断層画像上における生体活動電流源の位置を正確に表示することができる生体活動電流源表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【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、被検体の関心部位に設定した複数個の指標点にマーカを装着して、前記マーカから発生する磁界を、前記被検体の関心部位に近接配備させた磁気センサで計測し、前記磁気センサを基準とする三次元の座標系における前記マーカの位置座標を特定するとともに、前記被検体の関心部位の電流源から発生する微小磁界を計測し、この計測で得られた計測磁界データに基づき電流源を推定し、前記複数個のマーカが装着された被検体の関心部位を、画像撮像装置で撮像することで得られた三次元の形態情報内の各マーカを含む断層画像を用いて、前記断層画像に含まれるマーカ画像部上の三次元の形態情報における座標点を指定し、この指定された座標点と前記特定されたマーカの位置座標とを重ねることで、関心部位の断層画像上に前記電流源を重ねて表示する生体活動電流源表示装置において、（ａ）前記三次元の形態情報を記憶する記憶手段と、（ｂ）前記記憶手段に記憶されている三次元の形態情報である複数の断層画像を表示する表示装置と、（ｃ）前記表示装置に表示された画像上の任意の範囲および任意の座標を指定する指示手段と、（ｄ）前記指示手段によって指定された、断層画像上のマーカ画像を含む部分画像を拡大表示する画像処理手段とを備え、前記拡大表示された部分画像上で、前記指示手段を用いて各マーカの座標点を指定するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
〔作用〕
この発明の作用は次のとおりである。
被検体の関心部位の複数個のマーカから発生させた磁界を磁気センサで計測し、この磁気センサを基準とした三次元の座標系におけるマーカの位置座標を特定する。前記被検体の関心部位に複数個のマーカを付けた状態で、画像撮像装置を用いて撮像して得られた三次元の形態情報を、記憶手段に記憶する。前記被検体の関心部位の電流源からの磁界を前記磁気センサによって計測し、この計測磁界データに基づき電流源の推定を行なう。前記記憶手段に記憶されている各マーカを含む断層画像を表示装置に表示させる。画像処理手段は、指示手段を用いて指定された断層画像上のマーカ部を含む部分画像を、記憶手段から呼び出し表示装置に拡大表示する。この拡大表示された部分画像のマーカ部の中心付近に、前記指示手段を用いて座標点を指定する。そして、この指定された座標点と前記磁界の計測によって特定されたマーカの位置座標とを重ねることで、被検体の関心部位の断層画像上の電流源の位置を把握する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照して実施例に係る生体活動電流源推定装置の概略構成および処理手順を説明する。本実施例では、被検体の関心部位を頭部として電流源を推定する。図中、符号１はマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを示す。このマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１は、被検体Ｍの頭部の外側に配備されている。マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１は、デュアー１ａ内に図示しない多数の磁気センサＳ1 〜Ｓm が冷媒に侵漬して収納されて構成されている。これらマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１や被検体Ｍは、磁気シールドルーム１５内に配設される。
【００１６】
以下、図２のフローチャートに添って詳細に説明する。
まず、被検体Ｍの頭部に指標点を決める。この実施例では、頭部の両眉の中心点と、両耳の付け根の３箇所を指標点とする。この指標点にマーカである小コイル３ａ、３ｂ、３ｃ（以下、「各小コイル」と呼ぶ）がそれぞれ装着されている。なお、この各小コイルが図示されているがこれは、２つの座標系の位置合わせする上で２個以上あれば良く、小コイルの数は、３個に限定するものではない。
【００１７】
各小コイルには、電流供給制御部７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、この電流供給制御部７から、各小コイルに１個ずつ、電流を順次個別に供給していき、各小コイルから生じる磁界を、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサ１で計測する。この各小コイルからの磁界の計測データは、データ変換部４でデジタルデータに変換された後、データ収集部５を介して、データ処理部９に送られる。（ステップＳ１）
【００１８】
一方、被検体Ｍには、刺激装置６から電気的刺激（あるいは音、光刺激など）が与えらる。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で計測される。この計測データは、データ変換部４でデジタルデータに変換された後、データ収集部５に集められる。電流源推定部８は、データ収集部５に集められた電流源の計測磁界データに基づいて、最小ノルム法等を用いた手法によって被検体Ｍの関心部位の電流源の位置、向き、大きさなどを推定する。この推定された電流源は、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを基準とする座標系で表される。
【００１９】
データ処理部９では、最小自乗法等によって、各小コイルの位置座標を求める。例えば、小コイルがｎ個ある場合について、図３のフローチャートを参照して説明する。例えば、第ｋ番目（ｋは、１〜ｎ個の小コイルのｋ番目を示す自然数）の小コイルの位置は、まず、その小コイルの初期位置を仮想的に決める（ステップＴ２）。次に、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサが、仮想的に決めた位置にある小コイルからの磁界を計測したと仮定した場合の仮想的な仮想磁界データを計算で求める（ステップＴ３）。この計算で求めたデータと、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサが第ｋ番目の小コイルから実際に計測した計測計測データとの自乗誤差を求める（ステップＴ４）。第ｋ番目の小コイルの仮想的な位置を、自乗誤差が小さくなる方向へ移動する（ステップＴ５）。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ｋ番目の小コイルの位置とし、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Ｔ３〜Ｔ５の処理を繰り返す（ステップＴ６）。このようにして、第ｉ番目の小コイルの位置を求め、同様に、全小コイルの位置を求める（ステップＴ１、Ｔ７、Ｔ８）。このようにして求められた各小コイルの位置は、マルチチャネルＳＱＵＩＤセンサを基準とした三次元の座標系における位置座標である。（ステップＳ２）。
【００２０】
ここで、各小コイルを付けたままで、画像撮像装置であるＭＲＩ装置で、被検体Ｍの関心部位を撮像して得られた、関心部位の三次元の形態情報を記憶手段である光磁気ディスク１３に記憶する。この記憶手段は、光磁気ディスクに限らず情報を記憶できる媒体ならよく、例えば、半導体メモリや磁気テープなどでもよい。この三次元の形態情報は、図６の２点鎖線に示すように複数の断層画像によって構成されており、その画像は三次元の座標系で表される。この光磁気ディスク１３に記憶されている三次元の形態情報から小コイル３ａ、３ｂ、３ｃが写っている断層画像３１、３２、３３を、表示装置であるカラーモニタ１０に表示する。図４に示す符号２０はカラーモニタ１０のモニタ画面を示す。モニタ画面２０には、分割画面２０ａ〜２０ｄに断層画像３１〜３３と、マウスカーソル２が表示されている。（ステップＳ３）
【００２１】
図５は、モニタ画面２０の分割画面２０ａを拡大した図である。図５において、小コイル３ａを含む範囲を次のようにして指定する。まず、作業者がモニタ画面２０を観察しながら指示手段であるマウス１２の動作に連動するモニタ画面２０上のマウスカーソル２を操作する。例えば、マウス１２に配設されているボタンを押しながらマウスカーソル２を、指定したい範囲の対角線に添って動かすことで鎖線部４０の範囲を指定することができる。また、対角する二点をクリックすることで範囲を指定することもできる。ここで、このクリックおよびマウス１２のボタンを断層画像上で押すことで、その断層画像上の座標点を指定している。この発明の画像処理手段は、この指定された範囲に対応する断層画像を光磁気ディスク１３から呼び出し、図４に示す分割画面２０ｄに表示する。この分割画面２０ｄに表示された画像は、分割画面２０ｄ以外の分割画面にくらべて画像が拡大表示された状態となる。（ステップＳ４）
【００２２】
分割画面２０ｄを見ながら、作業者はマウスカーソル２を動かして、小コイル３ａの中心付近をクリックする。このクリックによって、小コイル３ａの中心付近の一つの座標点が指定される（ステップＳ５）。ステップＳ４からＳ５の処理を全小コイルに対しておこなう。なお、小コイルの座標点の指定は、予め決められた順番に行なう。例えば、最初に指定する座標点は、両眉の間にある小コイル３ａ、２番目は左耳したの小コイル３ｂ、３番目は左耳したの小コイル３ｃというように決めておき、作業者は、この順番通りに行なう。（ステップＳ６）
【００２３】
全小コイルについて三次元の形態情報における、小コイル３ａ、３ｂ、３ｃについて座標点に、先に特定した小コイル３ａ、３ｂ、３ｃのマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサを基準とする三次元の位置座標に重ね合わせる。ここで、各小コイルの座標点は決められた順番に指定されるので、これに対応する位置座標に重ねていくので、三次元の形態情報上の電流源の位置が特定される。この電流源を含む断層画像をカラーモニタ１０やカラープリンタ１１に出力するようになっている。（ステップＳ７）
【００２４】
【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、予め、磁気センサを用いて被検体の関心部位に装着した複数個のマーカからの磁界を計測する。一方、被検体の関心部位の電流源からの磁界を計測する。これらの計測磁界データから、前記磁気センサを基準とする座標系におけるマーカの位置座標と、被検体の関心部位の電流源とが求められる。次に、前記被検体の関心部位の断層画像上のマーカ部を含む任意の範囲を、指示手段を用いて範囲を指定する。この指定した範囲の画像は指定をする前の画像と比べて、拡大された画像となっている。この拡大された画像上のマーカ部に対して、三次元の形態情報に基づく座標点を指定するので、従来の画像の範囲を指定しない場合に比べ、マーカの中心により近い位置の座標点を指定することができる。この三次元の形態情報内のマーカの座標点と先の計測磁界データから特定したマーカ位置座標とを重ねることで、被検体の関心部位の断層画像に対する電流源の位置を正確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この実施例に係る生体活動電流源表示装置の一実施例の概略構成を示した図である。
【図２】実施例の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ２で行なわれる処理を示すフローチャートである。
【図４】実施例のモニタ画面を示す概略図である。
【図５】図４のモニタ画面の分割画面の拡大図である。
【図６】実施例の三次元の形態情報を示す模式図である。
【図７】従来例のモニタ画面画面を示す概略図である。
【符号の説明】
１  …  マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ
２  …  マウスカーソル
９  …  データ処理部
１０…  カラーモニタ
１２…  マウス
１３  …  光磁気ディスク
２０  …  モニタ画面
３１〜３３  …  断層画像
３ａ〜３ｃ  …  小コイル
【図１】
0003726421.tif 000002
【図２】
0003726421.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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