(57)【要約】  本発明は、磁気誘導トモグラフィのための方法及び装置に関する。当該装置は、関心対象内に渦電流を誘起する一次磁場を生成する送信コイル構成と、渦電流によって生成される二次磁場を測定して、関心対象の画像再構成に使用される測定データの組を生成する測定コイル構成とを有し、送信コイル構成は少なくとも、同一方向に流れる実質的に等しい電流を担持するように意図され且つ共通軸に沿って対称に位置付けられる送信コイルの対を有し、且つ測定コイル構成は少なくとも、接続され且つ前記軸に沿って対称に位置付けられる測定コイルの対を有する。一実施形態において、送信コイルの対及び測定コイルの対はそれぞれヘルムホルツコイルである。
2012500080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  関心対象内に渦電流を誘起する一次磁場を生成する送信コイル構成；及び
−  前記渦電流によって生成される二次磁場を測定して、前記関心対象の画像再構成に使用される測定データの組を生成する測定コイル構成；
を有し、
前記送信コイル構成は少なくとも、同一方向に流れる実質的に等しい電流を担持するように意図され且つ共通軸に沿って対称に位置付けられる送信コイルの対を有し、且つ前記測定コイル構成は少なくとも、接続され且つ前記軸に沿って対称に位置付けられる測定コイルの対を有する、
磁気誘導トモグラフィ用の装置。
【請求項２】
前記送信コイルの対及び前記測定コイルの対はそれぞれヘルムホルツコイルである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記送信コイルの対と前記測定コイルの対とが前記軸に沿って配置される、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記送信コイルの対によって生成される前記関心対象内の渦電流の最大電流密度の分布と、前記測定コイルの対の最大感度の分布とが重なり領域を有するように、前記送信コイルの対と前記測定コイルの対との間の距離が決定される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記重なり領域の位置は、前記送信コイルの対と前記測定コイルの対との間である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
−  画像再構成用に複数組の測定データを収集するために、前記コイル構成と前記関心対象との間に相対運動を提供する手段；及び
−  前記測定データの組に基づいて前記関心対象の画像を再構成するプロセッサ；
を更に有する請求項５に記載の装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の装置を有する磁気誘導トモグラフィスキャナ。
【請求項８】
−  送信コイル構成によって一次磁場を生成するステップであり、前記送信コイル構成は少なくとも、同一方向に流れる実質的に等しい電流を担持するように意図され且つ共通軸に沿って対称に位置付けられる送信コイルの対を有し、前記一次磁場が関心対象内に渦電流を誘起する、ステップ；及び
−  前記渦電流によって生成される二次磁場を測定して、前記関心対象の画像再構成に使用される測定データの組を生成するステップであり、前記測定コイル構成は少なくとも、接続され且つ前記軸に沿って対称に位置付けられる測定コイルの対を有する、ステップ；
を有する、磁気誘導トモグラフィ方法。
【請求項９】
前記送信コイルの対及び前記測定コイルの対はそれぞれヘルムホルツコイルである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記送信コイルの対と前記測定コイルの対とを前記軸に沿って配置するステップ、を更に有する請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記送信コイルの対によって生成される前記関心対象内の渦電流の最大電流密度の分布と、前記測定コイルの対の最大感度の分布とが重なり領域を有するように、前記送信コイルの対と前記測定コイルの対との間の距離を決定するステップ、を更に有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
画像再構成用に複数組の測定データを収集するために、前記コイル構成と前記関心対象との間に相対運動を提供するステップ、を更に有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記測定データの組に基づいて前記関心対象の画像を再構成するステップ、を更に有する請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気誘導トモグラフィに関し、特に磁気誘導トモグラフィスキャナ用の具体的なコイル構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気誘導トモグラフィ（magnetic  induction  tomography；ＭＩＴ）は、産業撮像及び医用撮像に適用される非侵襲且つ非接触の撮像技術である。その他の電気的な撮像技術と対照的に、ＭＩＴは撮像の関心対象とセンサとの直接的な接触を必要としない。
【０００３】
ＭＩＴは、関心対象の内部の例えば導電率σ、誘電率ε及び透磁率μといった受動的な電気特性について、その空間分布を再構成するために使用される。ＭＩＴにおいては、数ｋＨｚと数ＭＨｚとの間が通常である正弦波電流が送信コイルに印加されて、時間変化する磁場が生成される。これは通常、一次磁場と呼ばれる。例えば生体組織といった導電性の関心対象により、一次磁場は関心対象内に渦電流を生成する。それらの渦電流は二次磁場を生成する。これらの磁場の組み合わせにより、受信コイル内に電圧が誘起される。幾つかの送信コイルを用いて測定を繰り返すことにより、測定データの組が取得され、対象物の電磁特性の時間変化を視覚化するために使用される。ＭＩＴは、導電率、誘電率及び透磁率という３つの受動的な電磁特性の全てに対して感度を有する。結果として、例えば、関心対象内での導電率の寄与を再構成することができる。特に、ＭＩＴは生体組織の検査に適している。それは、そのような組織の透磁率の値がμＲ≒１であることによる。
【０００４】
特許文献１により、対象物の電磁特性を調べるための磁気誘導トモグラフィシステムが開示されている。そのシステムは：対象物内に渦電流を誘起する一次磁場を生成するように適応された１つ以上の発生器コイルと；渦電流の結果として生成される二次磁場を検知するように適応された１つ以上のセンサーコイルと；１つ以上の発生器コイル及び／又は１つ以上のセンサーコイルと調査対象との間に相対運動を与える手段とを有する。
【０００５】
しかしながら、既存のＭＩＴ技術では、関心対象の中心における感度があまり良好でない。これは、磁場が関心対象の中心に集められないままで送信コイル及び検出用の測定コイルが関心対象の周りに位置付けられることにより、対象物の表面付近での感度が対象物の中心での感度より高くなることに起因する。このことは、対象物の中心部についての情報に関心があるときに問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／０７２３４３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一実施形態に従って、関心対象の中心部におけるＭＩＴの感度を向上させる装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の一実施形態によれば、本発明は更に、関心対象の中心部におけるＭＩＴの感度を向上させる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態に従った装置は：
−  関心対象内に渦電流を誘起する一次磁場を生成する送信コイル構成；及び
−  渦電流によって生成される二次磁場を測定して、関心対象の画像再構成に使用される測定データの組を生成する測定コイル構成；
を有し、
送信コイル構成は少なくとも、同一方向に流れる実質的に等しい電流を担持するように意図され且つ共通軸に沿って対称に位置付けられる送信コイルの対を有し、且つ測定コイル構成は少なくとも、接続され且つ前記軸に沿って対称に位置付けられる測定コイルの対を有する。
【００１０】
有利には、送信コイルの対及び測定コイルの対はそれぞれヘルムホルツコイルにされる。
【００１１】
従来の送信コイル及び測定コイルを、ヘルムホルツコイルで、あるいはヘルムホルツコイルに実質的に近く構成されたコイルで置き換えることにより、関心対象内に、かなり均一であるが依然として局在化された感度分布を達成することができる。
【００１２】
また、有利には、送信コイルの対と測定コイルの対とが前記軸に沿って配置される。送信コイルの対と測定コイルの対との間の距離は、送信コイルの対によって生成される関心対象内の渦電流の最大電流密度の分布と、測定コイルの対の最大感度の分布とが重なり合うように決定される。
【００１３】
渦電流の最大電流密度分布と測定コイルの対の最大感度分布とを重ねることにより、関心対象の中心における感度が最大化される。
【００１４】
他の一実施形態に従った方法は：
−  送信コイル構成によって一次磁場を生成するステップであり、送信コイル構成は少なくとも、同一方向に流れる実質的に等しい電流を担持するように意図され且つ共通軸に沿って対称に位置付けられる送信コイルの対を有し、一次磁場が関心対象内に渦電流を誘起する、ステップ；及び
−  渦電流によって生成される二次磁場を測定して、関心対象の画像再構成に使用される測定データの組を生成するステップであり、測定コイル構成は少なくとも、接続され且つ前記軸に沿って対称に位置付けられる測定コイルの対を有する、ステップ；
を有する。
【００１５】
本発明の詳細な説明及びその他の態様は以下にて与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の上記及びその他の課題及び特徴は、以下の図を含む添付図面とともに考察される以下の詳細な説明から、より一層明らかになるであろう。
【図１】本発明に従った装置の典型的な一実施形態を示す図である。
【図２ａ】本発明に従った送信コイルによって生成される渦電流の電流密度分布を示す図である。
【図２ｂ】本発明に従った送信コイルによって生成される渦電流の電流密度分布を示す図である。
【図３ａ】本発明に従った測定コイルの感度分布を示す図である。
【図３ｂ】本発明に従った測定コイルの感度分布を示す図である。
【図４ａ】本発明に従った送信コイル及び測定コイルの配置方法を示す図である。
【図４ｂ】本発明に従った送信コイル及び測定コイルの配置方法を示す図である。
【図４ｃ】本発明に従った送信コイル及び測定コイルの配置方法を示す図である。
【図４ｄ】本発明に従った送信コイル及び測定コイルの配置方法を示す図である。
【図５ａ】本発明に従った測定に使用される感度ラインが得られるコイル配置を示す図である。
【図５ｂ】本発明に従った測定に使用される感度ラインが得られるコイル配置を示す図である。
【図６ａ】本発明に従った複数組の測定結果の取得方法を示す図である。
【図６ｂ】本発明に従った複数組の測定結果の取得方法を示す図である。
【図７】本発明に従った装置の典型的な一実施形態を示す図である。
【図８ａ】本発明に従った装置の典型的な他の一実施形態を示す図である。
【図８ｂ】本発明に従った装置の典型的な他の一実施形態を示す図である。
【図９】本発明に従った方法を示すフローチャートである。  図面全体を通して、同様の部分を示すために同一の参照符号が使用される。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明に従った装置の典型的な一実施形態を示している。
【００１８】
本発明によれば、装置１００は、共通軸Ａに沿って対称に位置付けられる一対の送信コイル１１２、１１４を有する送信コイル構成を有している。例えば、これら２つの送信コイルは、関心対象１０１の２つの側に配置される。関心対象１０１は、例えばヒトの頭部又はその他の導電物質といった、測定すべき対象物である。
【００１９】
送信コイル１１２、１１４は、一次磁場を生成するように同一方向に流れる実質的に等しい電流を担持するように意図される。図１に示すように、送信コイル１１２及び１１４の対には、一次磁場を生成するために、例えばソース１３０によって生成される交流電流である励起信号が供給される。一次磁場は関心対象１０１内に渦電流を誘起する。渦電流は、二次磁場と呼ばれる交番磁場を生成する。
【００２０】
一実施形態において、送信コイル１１２、１１４の対は、電流が実質的に等しく且つ同一方向に流れることを確保するように接続されることができる。
【００２１】
この装置は更に、接続された一対の測定コイル１２２、１２４を有する測定コイル構成を有している。これら２つの測定コイルは、送信コイルと同様に、軸Ａに沿って対称に位置付けられる。
【００２２】
測定コイル１２２、１２４は、二次磁場によって誘起される信号を測定して、画像再構成のための一組の測定データを生成するように構成される。二次磁場は、渦電流によって生成されるので、例えばヒトの頭部の組織又はその他の導電物質における導電率分布といった、関心対象の内部についての情報を担持している。
【００２３】
二次磁場によって誘起される信号は誘起電圧である。二次磁場によって誘起される電圧は一次磁場によって誘起される電圧に対して非常に小さいので、二次磁場によって直接的に誘起された電圧を強い背景磁場の下で抽出することは困難である。
【００２４】
先行文献にて議論されている多数の測定技術のうち、１つの手法は基準測定から電圧変化を測定するものである。測定された電圧変化は、渦電流によって生成された二次磁場の変化を指し示し、故に、関心対象内の導電率分布の変化を視覚化する差分イメージングに使用されることができる。
【００２５】
この装置は更に、測定データの組に基づいて画像を再構成するプロセッサ１４０を有している。画像再構成は、先行文献“Image  reconstruction  approaches  for  Philips  magnetic  induction  tomography”（M.  Vauhkonen、M.  Hamsch及びC.H.  Igney、2007年、ICEBI  2007、IFMBE  Proceedings  17、pp.468-471）に記載された導電率計算及び画像再構成の方法に従い得る。画像再構成、例えば関心対象内の導電率分布の計算は、プロセッサに埋め込まれるソフトウェアプログラムによって有利に実装されることができる。
【００２６】
送信コイル１１２、１１４の対、及び測定コイル１２２、１２４の対がそれぞれヘルムホルツコイルであることが有利である。
【００２７】
周知のように、ヘルムホルツコイルは、共通軸に沿って検査領域すなわち関心対象の各々の側に１つずつ対称に配置され且つコイルの半径Ｒに等しい距離ｈだけ離隔された、２つの相等しい円形磁気コイルからなる。各コイルは、同一方向に流れる等しい電流を担持する。必要に応じて、ヘルムホルツコイルは、それらの電流が同一方向に流れるように、電気的に接続され得る（接続は直列又は並列の何れであってもよい）。
【００２８】
なお、本発明の図１及びその他の図に描かれた関心対象の大きさ及び形状は、説明のためだけのものであって、異なる用途のために如何なる大きさ及び／又は形状にも適応され得る。
【００２９】
図２ａ及び２ｂは、本発明に従った送信コイルによって生成される渦電流の電流密度分布を示している。図２ａは側面図を示し、図２ｂは上面図を示している。
【００３０】
関心対象１０１は一定の導電率を有する均質の組織の塊であると仮定して、送信コイルとして作用する一対の円形コイル１１２、１１４（ヘルムホルツコイル）は、例えば関心対象１０１の２つの側に配置されるなど、軸Ａに沿って対称に位置付けられる。これら２つの送信コイルが、同一方向に流れる実質的に等しい電流で給電されるとき、送信コイルによって作り出される渦電流の最大電流密度を表す２つの薄い直線領域が関心対象内に生成される。これら直線領域は、直線２０１、２０２によって指し示されており、コイル間の関心対象１０１を貫通している。
【００３１】
図３ａ及び３ｂは、本発明に従った測定コイルの感度分布を示している。図３ａは側面図を示し、図３ｂは上面図を示している。
【００３２】
測定コイルとして作用する一対の円形コイル１２２、１２４（ヘルムホルツコイル）は、例えば上記組織の塊の２つの側に配置されるなど、軸Ａに沿って対称に位置付けられる。測定コイルの最大感度領域を表す直線３０５、３０６によって指し示される直線領域が形成される。例えば、測定コイルは直線３０５、３０６に沿う領域で高い感度を有する。
【００３３】
図４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄは、本発明に従った送信コイル及び測定コイルの配置方法を示している。図４ａ及び４ｃは側面図であり、図４ｂ及び４ｄは上面図である。
【００３４】
図４ａ及び４ｂに示すように、送信用のヘルムホルツコイル１１２、１１４、及び測定用のヘルムホルツコイル１２２、１２４は、例えば関心対象の２つの側で隣り合わせて配置されるなど、軸Ａに沿って位置付けられる。従って、２つの直線４０１、４０２によって指し示される、送信コイル１１２、１１４によって作り出される渦電流の最大電流密度の分布が生成されるとともに、２つの直線４０５、４０６によって指し示される測定コイルの最大感度の分布が形成される。
【００３５】
送信コイル１１２、１１４及び測定コイル１２２、１２４が、例えば図４ａに示した矢印方向に軸Ａに沿ってなど、中心に向けて配置されるとき、直線４０２及び４０５によって指し示された直線領域は、図４ｃ及び４ｄに示すように、重なり合って１つの直線４０８に融合される。故に、送信コイルの対と測定コイルの対との間の距離は、送信コイル１１２、１１４の対によって生成される関心対象内の渦電流の最大電流密度分布と、測定コイル１２２、１２４の対の最大感度であろうと予期する分布とが重なり領域を有するように決定される。
【００３６】
図５ａ及び５ｂは、測定に使用される感度ラインが得られるコイル配置を示している。図５ａは側面図であり、図５ｂは上面図である。
【００３７】
測定コイルの予期される最大感度と送信コイルによって生成される渦電流の最大電流密度との重なりを表し、故に、渦電流によって生成される二次磁場の効率的な測定にとって関心がある直線領域、例えば直線５０８、が唯一存在する。故に、測定では、測定データは主としてこの領域からの信号の情報を有する。
【００３８】
図６は、本発明に従った複数組の測定結果を取得する一実施形態を示している。図６ａは側面図であり、図６ｂは上面図である。
【００３９】
図６ａ及び６ｂに示すように、このコイル配置は、６０８によって指し示される領域内で最大感度分布を有する。コイル構成（１１２、１１４、１２２、１２４）と関心対象１０１との間に相対運動を与えるとき、例えば、矢印６１０に方向に回転するように対象物をコイル構成に対して回転させるとき、画像再構成のために複数組の測定データを収集することができる。
【００４０】
当業者に認識されるように、本発明に従った装置は、コイル構成と関心対象との間にこのような相対運動を提供する手段（図示せず）を有していてもよい。
【００４１】
当業者に認識されるように、送信構成及び／又は測定構成は、測定手順を高速化するために複数のヘルムホルツコイルを有していてもよい。
【００４２】
図７は、本発明に従った装置を有するスキャナの典型的な一実施形態を示している。
【００４３】
図７に示すように、領域７０８に最大感度分布を有するコイル構成が、例えば空港における手荷物といった対象物をスキャンするために使用されるスキャナに組み込まれる。手荷物７０２はベルト７０１上に置かれる。手荷物がベルトに沿って領域７０８を通り過ぎるとき、スキャナは、手荷物７０２が特定の導電率を有する物体を含んでいるかを決定するために、画像再構成用の一組の測定データを生成する。
【００４４】
図８ａ及び８ｂは、本発明に従った装置を有するスキャナの典型的な他の一実施形態を示している。図８ａは側面図であり、図８ｂは上面図である。
【００４５】
図８ａ及び８ｂに示すように、領域８０８に最大感度分布を有するコイル構成が、チューブ状の形状にされ且つ液体が方向８０３に通過することが可能なスキャナ８０２に組み合わされる。液体が領域８０８を通過するとき、該液体の導電率を検査するために一組の測定データを収集することができる。
【００４６】
当業者に認識されるように、図７及び図８ａ／８ｂに示したスキャナは、物体／液体をスキャンする、あるいはスキャンされる物体／液体内の導電率を検査する様々な用途を有し得る。
【００４７】
図９は、本発明に従った方法のフローチャートを示している。
【００４８】
本発明によれば、磁気誘導トモグラフィ方法は、送信コイル構成に励起信号を供給することによって一次磁場を生成するステップ９１０を有する。送信コイル構成は、同一方向に流れる実質的に等しい電流を担持することが意図された一対の送信コイル１１２、１１４を有する。これら２つの送信コイルは共通軸Ａに沿って対称に位置付けられる。一次磁場は、関心対象内に、二次磁場を生成する渦電流を誘起する。
【００４９】
この方法は更に、測定コイル構成を用いることによって、二次磁場によって誘起された信号を測定して一組の測定データを生成するステップ９２０を有する。測定コイル構成は、接続され且つ軸Ａに沿って対称に位置付けられた一対の測定コイル１２２、１２４を有する。一実施形態において、送信コイルの対１１２、１１４及び測定コイルの対１２２、１２４はそれぞれヘルムホルツコイルである。
【００５０】
この方法は更に、ステップ９２０にて取得された測定データの組に基づいて、関心対象の導電率分布を表す画像を再構成するステップ９３０を有する。
【００５１】
有利には、この方法は更に、軸Ａに沿って送信コイルの対及び測定コイルの対を配置するステップ９０２と、送信コイルの対によって生成される関心対象内の渦電流の最大電流密度の分布と測定コイルの対の最大感度の分布とが重なり領域を有するように、送信コイルの対と測定コイルの対との間の距離を決定するステップ９０５とを有する。
【００５２】
有利には、この方法は更に、画像再構成のために複数組の測定データを収集するために、コイル構成と関心対象との間の相対運動を提供するステップ９２５を有する。
【００５３】
なお、上述の実施形態は、本発明を限定ではなく例示するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、数多くの代替実施形態を設計することができるであろう。請求項において、括弧書きの如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されるべきでない。動詞“有する”及びその活用形の使用は、請求項に記載された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の前に置かれた不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”の使用は、その要素が複数存在することを排除するものではない。本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアによって実現されることができ、好適にプログラムされたコンピュータによって実現されることもできる。複数のユニットを列挙する装置クレームにおいて、それらのユニットのうちの幾つかは、単一且つ同一のハードウェア品目又はソフトウェア品目によって具現化されてもよい。用語“第１”、“第２”及び“第３”などの使用は、如何なる順序をも指し示していない。これらの用語は名称として解釈されるべきである。
【図１】
2012500080.tif 000003
【図２ａ】
2012500080.tif 000004
【図２ｂ】
2012500080.tif 000005
【図３ａ】
2012500080.tif 000006
【図３ｂ】
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【図４ａ】
2012500080.tif 000008
【図４ｂ】
2012500080.tif 000009
【図４ｃ】
2012500080.tif 000010
【図４ｄ】
2012500080.tif 000011
【図５ａ】
2012500080.tif 000012
【図５ｂ】
2012500080.tif 000013
【図６ａ】
2012500080.tif 000014
【図６ｂ】
2012500080.tif 000015
【図７】
2012500080.tif 000016
【図８ａ】
2012500080.tif 000017
【図８ｂ】
2012500080.tif 000018
【図９】
2012500080.tif 000019
【国際調査報告】
2012500080.tif 000020
2012500080.tif 000021
2012500080.tif 000022