(57)【要約】  本発明は関心対象の測定システムと方法に関する。本発明によると、システムは、既知の位置に配置され既知の方向を向いた複数の開口部（１２１）であって、それぞれがセンサ（１３２）を有するロッド（１３０）と連携するように構成されたものを有するフレーム（１２０）と、前記ロッドが前記開口部（１２１）に挿入され、前記センサ（１３２）が前記関心対象（１０１）に接触している時に各センサ（１３２）の位置を測定する手段（１４０）と、を有する。前記システムは、さらに、前記複数のセンサの位置に基づき前記関心対象の形状を求めるプロセッサ（１５０）をさらに有する。
2011515181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心対象を測定するシステムであって、
既知の位置に配置され既知の方向を向いた複数の開口部であって、それぞれがセンサを有するロッドと連携するように構成された複数の開口部を有するフレームと、
前記ロッドが前記開口部に挿入され、前記センサが前記関心対象に接触している時に各センサの位置を測定する手段と、を有する、システム。
【請求項２】
前記測定する手段は、前記開口部の入口に固定され、前記ロッドについている磁気レールルーラと連携するように構成された磁気リーダを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記測定する手段により測定された位置に基づき、前記関心対象の形状を求めるプロセッサをさらに有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記フレームは半球状、円形状、円筒状、四角形状、またはキャンバー形状である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項に記載のシステムを有する、画像化システム。
【請求項６】
請求項１乃至４いずれか一項に記載のシステムを有する、磁気誘導トモグラフィシステム。
【請求項７】
請求項１乃至４いずれか一項に記載のシステムを有する、電気インピーダンストモグラフィシステム。
【請求項８】
関心対象を測定する方法であって、
既知の位置に配置され既知の方向を向いた複数の開口部であって、センサを有するロッドとそれぞれが連携するように構成された複数の開口部を有するフレームを、前記関心対象の周りに配置する段階と、
前記ロッドが前記開口部に挿入され、前記センサが前記関心対象に接触している時に各センサの位置を測定する段階と、を有する、方法。
【請求項９】
前記測定する方法は、
前記開口部の入口に固定され、前記ロッドに取り付けられた磁気レールルーラと連携するように構成された磁気リーダの信号を読み出して、前記センサと前記開口部の入口との間の距離を計算する段階と、
前記距離と、前記開口部の位置及び方向とに基づいて前記センサの位置を計算する段階と、を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のセンサの位置に基づき前記関心対象の形状を求める段階をさらに有する、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電気インピーダンストモグラフィシステムや磁気誘導トモグラフィシステムなどの画像化システムにおける関心対象の測定方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）は、印加電位トモグラフィ（ＡＰＴ）とも呼ばれ、医療用に用いられている画像化技術である。この技術では、人体などの対象内の電気インピーダンスの空間的分布を画像化する。この技術は医療用モニタリングツールとして魅力的である。非侵襲的であり、Ｘ線トモグラフィのようにイオン化放射線を用いず、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）のように強い一様な磁場の発生が必要なく、そのため生体モニタリングにおいて長期的にベッドサイドで用いることができるからである。
【０００３】
特許文献１は、関心対象の電気インピーダンス画像化装置であって、間に画像化領域を画成する、間隔をあけた第１と第２の電極（electrode  arrangements）を開示している。運用の際、画像化する対象を画像化領域に配置して、第１と第２の電極を用いて、対象からインピーダンスデータを取って、対象のインピーダンス画像を構成する。
【０００４】
しかし、ＥＩＴ電極は患者の体に付けるので、生体モニタリングで長期間ＥＩＴを行うと、患者の体の位置が変化するので、電極の位置に影響し、測定データに誤差が生じ、測定データから再構成される画像にアーティファクトが発生することがある。さらに、患者の体のジオメトリは不規則なので、測定電極を正確に配置することも困難である。そのため、現在の構成で正しい電極位置情報を求めるのは困難である。電極位置誤差は再構成手順における誤差の主な発生要因である。
【０００５】
測定センサの正確な位置情報と、それによる画像化する関心対象の正確な位置情報を求めると、他の画像化システムにおける画像化再構成にも役だつ。例えば、患者のモニタリングに磁気誘導トモグラフィ（ＭＩＴ）を使う時、関心対象の位置や形状の情報を用いて画像化再構成領域を決定することができ、画質を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２８９５２Ａ１号
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、関心対象の位置及び／または形状を求める役に立つ、関心対象を測定するシステムを開発することである。
【０００８】
このため、本発明は、関心対象を測定するシステムを提供する。該システムは、
−既知の位置に配置され既知の方向を向いた複数の開口部であって、センサを有するロッドとそれぞれが連携するように構成されたものを有するフレームと、
−前記ロッドが前記開口部に挿入され、前記センサが前記関心対象に接触している時に各センサの位置を測定する手段と、を有する。
【０００９】
既知の位置に配置され、既知の方向を向いた開口部を有するフレームを用い、それをロッドと連携させるので、センサの位置を固定して測定することができる。センサの位置を画像化用信号の測定に用いることができる。センサの位置を固定して測定できるので、画像化再構成の役に立つ。
【００１０】
一実施形態では、システムは、さらに、複数のセンサの位置に基づき、関心対象の形状を求めるプロセッサを有する。画像化システムにおいて、例えば患者のモニタリングに磁気誘導トモグラフィ（ＭＩＴ）システムにおいて、本発明によるシステムを用いるとき、関心対象の位置や形状の情報を用いて画像化再構成領域を決定することができ、画質を改善することができる。
【００１１】
本発明の目的は、関心対象の位置及び／または形状を求める役に立つ、関心対象を測定する方法を開発することである。
【００１２】
このため、本発明は、関心対象を測定する方法を提供する。該方法は、
−既知の位置に配置され既知の方向を向いた複数の開口部であって、センサを有するロッドとそれぞれが連携するように構成された複数の開口部を有するフレームを、前記関心対象の周りに配置する段階と、
−前記ロッドが前記開口部に挿入され、前記センサが前記関心対象に接触している時に各センサの位置を測定する段階と、を有する。
【００１３】
一実施形態では、前記測定する段階は、
−前記開口部の入口に固定され、前記ロッドに取り付けられた磁気レールルーラと連携するように構成された磁気リーダの磁気信号を読み出して、前記センサと前記開口部の入口との間の距離を計算する段階と、
−前記距離と、前記開口部の位置及び方向とに基づいて前記センサの位置を計算する段階と、を有する。
【００１４】
本方法は、本発明によるシステムについて上記したのと同様の効果を有する。
【００１５】
さらに別の一実施形態では、上記方法は、さらに、複数のセンサの位置に基づき、関心対象の形状を求める段階を有する。
【００１６】
本発明の詳細な説明やその他の態様を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の上記その他の目的及び特徴は、添付した図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、明らかとなるであろう。
【図１】本発明によるシステムの一実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるフレームの他の一実施形態を示す図である。
【図３】本発明によるフレームの他の一実施形態を示す図である。
【図４】本発明による方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明によるシステムの一実施形態１００を示す図である。
【００１９】
図１の実施形態では、システム１００はフレーム１２０を有し、フレーム１２０は既知の位置にあり、既知の方向に伸びる複数の開口部（open  holes）１２１を有する。各開口部１２１は、ロッド１３０が入る（cooperate）ようになっている。ロッド１３０には一端にセンサ１３２がついている。
【００２０】
一実施形態では、フレーム１２０は半球形であり、金属、ポリマー、その他の材料でできている。このシステムは、具体的には脳の画像スキャンをする医療用に向いている。
【００２１】
開口部は、フレームの形状や測定対象に応じて、フレーム上に均一または不均一に分布している。ロッドは金属やポリマーでできており、ロッドの直径はそれを挿入する開口部のサイズに合っている。
【００２２】
ロッドはセンサ１３２を有する。センサ１３２は、ＥＩＴシステムでは、対象のインピーダンスを測定する電極であり、ＭＩＴシステムでは、磁気誘導信号を測定する測定コイルである。あるいは、センサ１３２は、ＭＩＴシステムでは、励起信号を発生する受信コイルであってもおい。ロッド１３０を開口部に挿入して、開口部の方向に動かせる。センサ１３２の位置の測定方法、すなわちセンサ１３２が接触する関心対象１０１の表面の対応位置の測定方法を説明して、開口部とロッドとの連携を説明する。
【００２３】
システム１００は、ロッド１３０が開口部に挿入され、センサ１３２が関心対象１０１の表面に接触している時に、各センサの位置を測定する手段１４０をさらに有する。
【００２４】
開口部の位置を
（外１）
2011515181.tif 000003
で表し、開口部の方向を単位ベクトル
（外２）
2011515181.tif 000004
で表し、ロッドの一端の位置（すなわち、センサ１３２の位置）を
（外３）
2011515181.tif 000005
で表すと、ＰｉＥｉの長さ（ｌｉで表す）を測定すると、センサ１３２の位置
（外４）
2011515181.tif 000006
は次の式で決まる：
【００２５】
【数１】
2011515181.tif 000007
ここで、開口部の位置
（外５）
2011515181.tif 000008
と開口部の方向
（外６）
2011515181.tif 000009
は既知である。
【００２６】
長さｌｉを測定する方法は幾つかある。
【００２７】
一実施形態では、ｌｉを測定するため、手段１４０は磁気リーダを有する。これは開口部の入口に固定され、ロッドについている磁気レールルーラ（magnetic  railing  ruler）と連携するように構成されている。
【００２８】
あるいは、磁気レールルーラはロッド表面にマークされていてもよい。ロッドを開口部に挿入し、センサを関心対象の表面に接触させた時に、磁気リーダが磁気レールルーラからの磁気信号を読み、その磁気信号に基づき長さｌｉを高い精度で計算できる。
【００２９】
同じ手順を繰り返して、センサｉ＝１，２，．．．Ｎ（Ｎ、ｉはセンサの数）の複数の位置
（外７）
2011515181.tif 000010
を決定できる。長さｌｉをリアルタイムで測定できるので、センサ位置の変化をすぐに測定できる。
【００３０】
一実施形態では、システムは、さらに、複数のセンサの位置に基づき、関心対象１０１の形状を求めるプロセッサ１５０を有する。プロセッサ１５０は、メモリ（図示せず）に記憶した命令コードを実行し、この処理を行う。センサは関心対象（object  of  interest）の表面に接触しているので、電極の位置とその座標の補間とにより、関心対象の形状を求めることができる。関心対象の形状の精度は、電極の位置の数とその配置とに応じて決まる。
【００３１】
有利にも、ロッド１３０は縦に切り込み（through  notch）があり、この切り込みを通して配線することにより、ロッド１３０の一端にあるセンサ１３２をプロセッサ１５０と接続することができる。あるいは、ロッド１３０を中空として、中に配線を通し、センサ１３２とプロセッサ１５０とを結んでもよい。このように、プロセッサは、モニタ中にセンサにより検知された測定データを集め、それを処理して画像化できる。
【００３２】
図２は、本発明によるフレーム２２０の第２の実施形態を示す図である。
【００３３】
フレーム２２０は、形状が四角形であり、既知の位置にあり既知の方向を向いた複数の開口部２２１を有している。開口部はロッド２３０と連携して、各ロッドの一端に取り付けられたセンサの位置を測定する。
【００３４】
フレーム２２０は、例えば、患者がサポート２０２上に寝ているとき、肺機能をモニタするために、胸部２０１などの人体の周りに配置する。
【００３５】
図３は、本発明によるフレーム３２０の第３の実施形態を示す図である。
【００３６】
フレーム３２０は、キャンバー形状（camber-shaped）であり、既知の位置にあり既知の方向を向いた複数の開口部３２１を有している。開口部はロッド３３０と連携して、各ロッドの一端に取り付けられたセンサの位置を測定する。
【００３７】
フレーム３３０は、例えば、患者がサポート３０２上に寝ているとき、胸部をモニタするために、胸部３０２などの人体の周りに配置する。
【００３８】
フレーム２２０は四角形であり、フレーム３２０はキャンバー（camber）である。フレーム２２０と３２０は、それぞれ、既知の位置にあり既知の方向を向いた複数の開口部２２１、３２１を有している。開口部は、それぞれ、ロッド２３０、３３０と連携して、各ロッドの一端に取り付けられたセンサの位置を測定する。
【００３９】
フレーム２２０、３３０は、例えば、患者がサポート２０２、３０２上に寝ているとき、人体の周りに、例えば、肺機能のモニタのために胸部２０１の周りに、または胸をモニタするために胸部３０２の周りに、配置する。
【００４０】
留意すべき点として、システムのフレームの設計は、医療目的を満たすように、すなわち関心対象１０１を測定する必要性に合わせて、違った形状としてもよい。例えば、脳をスキャンする場合にはフレーム形状を半球形または円周形とし、体をスキャンする場合にはフレーム形状を円筒形とし、胸をスキャンする場合にはフレーム形状をキャンバー形状とする。
【００４１】
図４は、本発明による方法を示すフローチャートである。
【００４２】
図４に示した工程によると、本方法は、関心対象の周りにフレームを配置するステップ４１０を有する。このフレームは、既知の位置に配置され、既知の方向を向いた複数の開口部（holes）を有する。各開口部は、一端にセンサを有するロッドと連携するように構成されている。
【００４３】
本方法は、さらに、ロッドが開口部に挿入され、センサが関心対象の表面に接触している時に、各センサの位置を測定するステップ４２０を有する。
【００４４】
測定ステップ４２０は、磁気リーダで磁気信号を読んで、センサと開口部入口（entry  of  the  hole）との間の距離を計算する第１のサブステップを有してもよい。磁気リーダは、開口部の既知の位置に対して開口部入口に固定されており、ロッドに取り付けられた磁気レールルーラ（magnetic  railing  ruler）と連携するように構成されている。
【００４５】
測定ステップ４２０は、さらに、計算した距離と、開口部の位置及び方向とに基づき、センサの位置を計算する第２のサブステップを有してもよい。計算は式［１］で行える。
【００４６】
上記方法は、さらに、複数のセンサの位置に基づき、関心対象の形状を求めるステップ４３０を有する。センサは関心対象の表面に接触（attached  to）しているので、複数のセンサの位置は関心対象表面の複数の位置を表す。そして、その複数の位置に基づき、補間その他の従来技術を用いて、関心対象の形状を求めることができる。
【００４７】
留意すべき点として、上記のシステムと方法は、ＥＩＴやＭＩＴなどの画像化システムに使えるが、これらに限定されない。当業者には、本発明が提供するシステムと方法を、他の測定システムに、例えば、溶接対象が特殊な形状（geometry）であって、溶接ロッドとトーチパイプ（torch  pipe）を一致させるために形状情報が必要である溶接システムに、用いることができることは明らかであろう。
【００４８】
留意すべきことは、上記の実施形態は、本発明を例示するものであり、限定するものではなく、当業者は、添付したクレームの範囲を逸脱することなく、別の実施形態を設計することができることである。クレームにおいて、括弧の間に入れた参照符号はクレームを限定するものと解釈してはならない。「有する」という用語は、請求項や詳細な説明に挙げられていない構成要素やステップの存在を排除するものではない。構成要素に付された「１つの」、「一」という用語は、その構成要素が複数あることを排除するものではない。複数の手段を挙げるシステムクレームにおいて、これらの手段同一のハードウェアやソフトウェアにより実施することができる。第１、第２、第３などの用語を使用したが、順序を示すものではない。これらの単語は名称として解すべきである。
【図１】
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【図２】
2011515181.tif 000012
【図３】
2011515181.tif 000013
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年10月4日(2010.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心対象を測定するシステムであって、
既知の位置に配置され既知の方向を向いた複数の開口部であって、それぞれがセンサを有するロッドと連携するように構成された複数の開口部を有するフレームと、
前記ロッドが前記開口部に挿入され、前記センサが前記関心対象に接触している時に各センサの位置を測定する手段と、を有し、
前記測定する手段は、前記開口部の入口に固定され、前記ロッドについている磁気レールルーラと連携するように構成された磁気リーダを有する、システム。
【請求項２】
前記測定する手段により測定された位置に基づき、前記関心対象の形状を求めるプロセッサをさらに有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記フレームは半球状、円形状、円筒状、四角形状、またはキャンバー形状である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか一項に記載のシステムを有する、画像化システム。
【請求項５】
請求項１乃至３いずれか一項に記載のシステムを有する、磁気誘導トモグラフィシステム。
【請求項６】
請求項１乃至３いずれか一項に記載のシステムを有する、電気インピーダンストモグラフィシステム。
【請求項７】
関心対象を測定する方法であって、
既知の位置に配置され既知の方向を向いた複数の開口部であって、センサを有するロッドとそれぞれが連携するように構成された複数の開口部を有するフレームを、前記関心対象の周りに配置する段階と、
前記ロッドが前記開口部に挿入され、前記センサが前記関心対象に接触している時に各センサの位置を測定する段階と、を有し、
前記測定する方法は、
前記開口部の入口に固定され、前記ロッドに取り付けられた磁気レールルーラと連携するように構成された磁気リーダの信号を読み出して、前記センサと前記開口部の入口との間の距離を計算する段階と、
前記距離と、前記開口部の位置及び方向とに基づいて前記センサの位置を計算する段階と、を有する、方法。
【請求項８】
前記複数のセンサの位置に基づき前記関心対象の形状を求める段階をさらに有する、請求項７に記載の方法。
【国際調査報告】
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