DE19808985A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen eines Biomagnetfelds, wie es z. B durch die Wir­ kung von Nerven im Gehirn oder durch die Myokardfunktion des Herzens eines lebenden Körpers erzeugt wird, unter Verwen­ dung mehrerer Fluß-Meßeinrichtungen, von denen jedes aus einem hochempfindlichen SQUID (superconducting quantum in­ terference device = supraleitendes Bauteil mit Quanten-Wech­ selwirkung) besteht.

Zusätzlich zu einem durch einen Stromdipol erzeugten Magnet­ feld ist als Biomagnetfeld ein solches aufgrund eines im le­ benden Körper fließenden Volumenstroms zu nennen. Es wird davon ausgegangen, daß eine Normalenkomponente (B_z: z-Kom­ ponente im Cartesischen Koordinatensystem, oder B_r: Radial­ komponente im Polarkoordinatensystem) kaum von einem Volu­ menstrom beeinflußt wird. Bei herkömmlichen Techniken wird die Ebene einer mit einem SQUID verbundenen Erfassungsspule parallel zur Körperfläche angeordnet, um B_z oder B_r zu mes­ sen, bei der es sich um die Normalenkomponente rechtwinklig zur Körperoberfläche handelt. Ergebnisse einer Biomagnet­ feld-Messung werden in Form einer zeitlichen Änderung der gemessenen Feldkomponente oder als isomagnetische Feldkarte (Konturkarte) angezeigt, in der Punkte mit gleicher Stärke der Magnetfeldkomponente, wie zu gewünschten Zeitpunkten gemessen, gleich sind. Es wurden verschiedene Analyseverfah­ ren vorgeschlagen, die eine an der Erzeugung eines Bioma­ gnetfelds beteiligte Magnetfeldquelle aus der erhaltenen Isomagnetfeldkurve analysieren, und bei einem typischen der­ selben wird die Analyse dadurch ausgeführt, daß die Magnet­ feldquelle durch einen Stromdipol ersetzt wird.

Eine isomagnetische Feldkarte einer Normalenkomponente (B_z oder B_r) des durch einen Stromdipol erzeugten Magnetfelds hat ein Muster mit einem Quellenpol und einem Senkenpol des Magnetfelds an Positionen, die voneinander durch das Zentrum getrennt sind, in dem die Magnetfeldquelle (Stromdipol) liegt. Die Stärke, die Position und die Richtung der Magnet­ feldquelle (Stromdipol) werden entsprechend den Stärken des Magnetfelds an den zwei Polen und dem Abstand zwischen die­ sen analysiert.

Gemäß einer ersten bekannten Technik (H. Hosaka und D. Co­ hen: J. Electrocardiology, 9 (4), S. 426-432 (1976)) wird ein Verfahren zum Anzeigen von im Myokard verteilten Strom­ quellen unter Verwendung einer isomagnetischen Feldkarte ge­ messener Normalenkomponenten B_z mit dem Ziel verwendet, die Erkennbarkeit der Richtung und der Intensität von Strömen im Myokard zu fördern, und gemäß diesem Verfahren wird eine Pfeilkarte hergeleitet, um den durch die folgende Gleichung (1) definierten Stromvektor J (x, y) an Meßpunkten unter Verwendung von Pfeilen auszudrücken. In der folgenden Be­ schreibung sind zum Kennzeichnen von Vektoren Frakturbuch­ staben verwendet.

J(x, y) = (∂B_z(x, y)/∂y)e_x - (∂B_z(x, y)/∂x)e_y (1)

In der Gleichung (1) kennzeichnet e_x einen Einheitsvektor in x-Richtung und e_y kennzeichnet einen Einheitsvektor in y-Richtung. Bei dieser bekannten Technik besteht jedoch ein Problem dahingehend, daß es dann, wenn mehrere Stromquellen existieren, schwierig ist, die einzelnen Stromquellen auf Grundlage der isomagnetischen Feldkarte der Normalenkompo­ nente B_z voneinander zu unterscheiden.

Bei einer zweiten bekannten Technik (K. Tukuda et al.: Review of the Scientific Instruments, 66(10), S. 5085-5091 (1995)) wird zum Sichtbarmachen mehrerer verteilter Stromquellen die Normalenkomponente (B_z oder B_r) nicht erfaßt, sondern es werden tangentiale Komponenten B_x und B_y unter Verwendung einer Erfassungsspule gemessen, deren Ebene rechtwinklig zur Körperoberfläche angeordnet wird. Jede der gemessenen Tan­ gentialkomponenten B_x und B_y wird in Form einer isomagneti­ schen Feldkarte angezeigt. Es wird davon ausgegangen, daß die gemäß dieser zweiten Technik gemessenen Tangentialkompo­ nenten B_x und B_y durch den Volumenstrom beeinflußt werden, jedoch kann in einer isomagnetischen Feldkarte für eine zweidimensionale Vektorstärke B_xy, wie durch Zusammensetzen von B_x und B_z, wie sie zu einem Zeitpunkt t gemessen wurden, entsprechend der folgenden Gleichung (2) immer ein Spitzen­ wert unmittelbar über einem Stromdipol erhalten werden, wes­ wegen selbst dann, wenn mehrere Stromdipole existieren, ein­ zelne Stromdipole zur Sichtbarmachung getrennt werden kön­ nen.

|B_xy(x, y, t)| = √{(B_x (x, y, t))² + (B_y(x, y, t))²} (2)

Gemäß einer dritten bekannten Technik (Y. Yoshida et al: Tenth International Conference on Biomagnetism, Santana Fe, New Mexico, Feb. . 17 (1996)) werden eine Normalenkomponente und zwei Tangentialkomponenten eines Biomagnetfelds unter Verwendung eines Vektormagnetfeld-Sensors erfaßt, der aus drei Erfassungsspulen mit zueinander rechtwinkligen Spulen­ ebenen besteht, die Erfassungsergebnisse zu den Magnetfeld­ komponenten werden in das Cartesische Koordinatensystem um­ gesetzt, um entsprechende Komponenten B_x, B_y und B_z zu be­ stimmen, und es werden eine isomagnetische Feldkarte für die Normalenkomponente B_z und eine isomagnetische Feldkarte für die zweidimensionale Vektorstärke B_xy angezeigt.

Bei einer vierten bekannten Technik (K. Tsukada et al: Tenth International Conference on Biomagnetism, Santana Fe, New Mexico, Feb. 17 (1996)) werden zwei Tangentialkomponenten B_x und B_y eines Biomagnetfelds erfaßt, und es wird eine iso­ magnetische Feldkarte auf Grundlage von |B_xy = B_x + B_y| mit einer isomagnetischen Feldkarte auf Grundlage einer Nor­ malenkomponente B_z verglichen.

Als Diagramme zum Anzeigen von Meßergebnissen elektrischer, physiologischer Effekte in einem lebenden Körper sind ein Magnetoenzephalogramm (MEG), wie es durch Meßung unter Ver­ wendung eines Magnetoenzephalographen erhalten wird, und ein Elektrokardiogramm (EKG) verfügbar, wie es durch Messung un­ ter Verwendung eines Elektrokardiographen erhalten wird. Bei Elektrokardiogramm-Messungen wird eine Potentialkarte für die Körperoberfläche zum Kartieren einer Elektrokardiogra­ phie-Figur unter Verwendung mehrerer Elektroden gemäß einer wohlbekannten Technik erstellt. Das MEG oder die Potential­ karte für die Körperoberfläche wird in Form einer Isopoten­ tialkarte dargestellt, in der Punkte mit gleichem Potential verbunden sind.

Gemäß einer fünften bekannten Technik (T. J. Montague et al: Circulation 63, Nr. 5, S. 1166-1172 (1981)) wird als Poten­ tialkarte für die Körperoberfläche eine Isointegralkarte dargestellt, die dadurch erhalten wird, daß die zeitliche Änderung des Signalverlaufs des Ausgangssignals jeder von mehreren Elektroden über ein gewünschtes Zeitintervall inte­ griert wird.

In der folgenden Beschreibung bedeutet "Biomagnetfeld" ein "durch einen lebenden Körper erzeugtes Magnetfeld", "Herz­ magnetfeld-Messung" bedeutet "Messung eines durch das Herz erzeugten Magnetfelds", und "Herzmagnetfeld-Signalverlauf" bedeutet einen "Signalverlauf", wie er sich durch ein Magne­ tokardiogramm (MKG) ergibt, das durch Messung des Herzma­ gnetfelds erhalten wird". Ferner bedeutet "Enzephalomagnet­ feld-Messung" eine "Messung eines vom Gehirn erzeugten Ma­ gnetfelds" und "Enzephalomagnetfeld-Signalverlauf" bedeutet einen "Signalverlauf, der durch ein Magnetoenzephalogramm (MEG) angegeben wird, das durch eine Enzephalomagnetfeld-Mes­ sung erhalten wird".

Jede der herkömmlichen isomagnetischen Feldkarten mit jewei­ ligen Komponenten hat spezifische Merkmale. Beim Vorliegen eines einzelnen Stromdipols können die Position, die Stärke und die Richtung einer Stromquelle leicht unter Verwendung einer isomagnetischen Feldkarte der Normalenkomponente B_z analysiert werden. Andererseits können durch eine isomagne­ tische Feldkarte der zweidimensionalen Vektorstärke B_xy, wie aus Meßergebnissen der Tangentialkomponenten B_x und B_y er­ halten, auch beim Vorliegen mehrerer Stromdipole individuel­ le Stromdipole leicht voneinander unterschieden werden. Je­ doch sind zum Erfassen eines Magnetfelds Spulen erforder­ lich, die in der x- und der y-Richtung angebracht werden müssen, und die Anzahl von Spulen ist im Vergleich zum Fall verdoppelt, in dem nur die Normalenkomponente B_z gemessen werden muß. Für eine Vektormessung zum Messen aller Kompo­ nenten B_x, B_y und B_z ist die Anzahl der erforderlichen Spu­ len im Vergleich zum Fall zu verdreifachen, in dem nur die Normalenkomponente B_z gemessen wird. Demgemäß ist die Anzahl der Magnetfeldsensoren, die aus einer Erfassungsspule und einem SQUID bestehen, erhöht, und außerdem ist die Anzahl der Signalverarbeitungsschaltungen und dergleichen erhöht, was zum Problem führt, daß das System zur Messung des Bio­ magnetfelds teuer wird. Ferner ist die erste bekannte Tech­ nik dahingehend von Nachteil, daß Pfeile lediglich an Meß­ punkten angezeigt werden und kaum detaillierte Verteilungs­ zustände von Stromquellen unterschieden werden können.

Aus einer isomagnetischen Feldkarte, die hinsichtlich einer Biomagnetfeld-Komponente angezeigt wird, können die Positi­ on, die Stärke und die Richtung einer Stromquelle in einem lebenden Körper zu einem gewünschten Zeitpunkt analysiert werden, und es kann detaillierte Information zu Änderungen der Position, Stärke und Richtung der Stromquelle erkannt werden. Herkömmlicherweise werden dynamische Änderungen ver­ schiedener Arten von Einzelinformationen unter Verwendung vieler Zahlen erfaßt, die angezeigt oder an das Gerät ge­ liefert werden, um eine Krankheit zu diagnostizieren. Bei den bekannten Techniken sind jedoch viele Diagramme oder Karten, die verschiedene Arten von Einzelinformationen an­ zeigen, zur Diagnose erforderlich, und anomale Änderungen verschiedener Arten von Einzelinformationen sind nur empi­ risch bekannt. Wie es aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird bei den bekannten Techniken keine Verarbeitung ausge­ führt, gemäß der in einer einzelnen Karte systematische In­ formation dahingehend angezeigt wird, was die Stärke von Stromflüssen durch jeweilige Teile eines lebenden Körpers ist, und durch welche Bereiche ein anomaler Biostrom läuft. Im Fall einer Potentialkarte für die Körperoberfläche wurde über eine Isointegraltechnik berichtet. Diese Isointegral­ karte wurde dadurch gezeichnet, daß eine Verbindung zwi­ schen gleichen Integralwerten über ein gewünschtes Zeitin­ tervall (z. B. ein Intervall, in dem Q-, R- und S-Wellen bzw. Zacken erzeugt werden, und ein Intervall, in dem die S- und die T-Welle erzeugt werden) gezogen wurde. Der Vorteil dieser Isointegralkarte ist derjenige, daß Information zum Herz aus einer einzelnen elektrokardiographischen Figur er­ halten werden kann. Wenn jedoch für eine Isopotentialkarte angenommen wird, daß die Stromquelle im Herz ein einzelner Stromdipol ist, ergibt sich in nachteiliger Weise eine Fi­ gur, in der ein positiver und ein negativer Spitzenwert nicht unmittelbar über dem Stromdipol vorliegen, sondern sie an einer Position vorliegen, die von einem Punkt unmittelbar über dem Stromdipol entfernt ist. Ferner ändern sich, wenn die Position des Stromdipols unverändert bleibt, sich aber die Richtung des Stromdipols ändert, die Positionen des Ano­ den- und des Kathoden-Spitzenwerts, was zum Problem führt, daß dann, wenn das Potential integriert wird, die Entspre­ chung zwischen der Stromquelle und dem Spitzenwert des inte­ grierten Werts beeinträchtigt ist. Wie im Fall eines Elek­ trokardiogramms trifft die bloße Integration einer Komponen­ te eines Biomagnetfelds, wie durch eine Biomagnetfeld-Mes­ sung erhalten, auf ein Problem dahingehend, daß die Posi­ tion des Spitzenwerts der Biomagnetfeld-Komponente nicht mit der Position der Stromquelle übereinstimmt. Ferner ist es dann, wenn nur eine aus einem Elektrokardiogramm erhaltene Isointegralkarte vorliegt, schwierig, wegen individuellen Unterschieden hinsichtlich der Position und der Größe inne­ rer Organe, eine Anomalität wie eine Krankheit genau dadurch zu bestimmen, daß einfach Daten aus der Isointegralkarte erfaßt werden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung zu schaffen, die den gesamten Zustand eines Teils eines lebenden Körpers unter Verwendung von Karten erfassen können, deren Anzahl im Ver­ gleich zur Anzahl von Karten, wie sie bei bekannten Techni­ ken erforderlich sind, stark verringert ist.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung zu schaffen, die die Analyse einer Magnetfeldquelle durch Messen einer verti­ kalen Komponente B_z eines Biomagnetfelds erlauben, ohne daß die Anzahl von Erfassungsspulen zu erhöhen ist.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens durch die Leh­ ren der unabhängigen Ansprüche 1, 2, 5, 16, 18, 19, 20, 22 und 24 sowie hinsichtlich der Vorrichtung durch die Lehren der unabhängigen Ansprüche 6, 7, 11, 13, 14 und 15 gelöst.

Im folgenden ist im Cartesischen Koordinatensystem (x, y, z) die Richtung rechtwinklig zur Körperoberfläche als z-Achse definiert, die erste Richtung ist als z-Richtung definiert, die zweite Richtung ist als x-Richtung definiert, und die dritte Richtung ist als y-Richtung definiert. Im Polarkoor­ dinatensystem (r, Θ, Φ) ist die Richtung rechtwinklig zur Körperoberfläche als r-Achse definiert, die erste Richtung ist als r-Richtung definiert, die zweite Richtung ist als Θ-Richtung definiert und die dritte Richtung ist als Φ-Rich­ tung definiert.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Mes­ sung erfassen die Fluß-Meßeinrichtungen die zeitliche Änderung einer Komponente eines Biomagnetfelds, wobei diese Komponente in einer ersten Richtung zeigt, die rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers steht, die Operationen-Ver­ arbeitungseinheit führt eine Berechnung zum Bestimmen der zeitlichen Änderung eines Werts proportional zur Wurzel der Summe von Quadraten der Änderungsraten der Magnetkomponente in der ersten Richtung in der zweiten und dritten Richtung, die die erste Richtung überschneiden, und eine Berechnung zum Integrieren der zeitlichen Änderung des Werts über ein vorbestimmtes Intervall, um einen integrierten Wert zu be­ stimmen, aus, und die Anzeigeeinheit zeigt den integrierten Wert an.

Bei den Vorrichtungen zur Biomagnetfeld-Messung gemäß den Ansprüchen 6 und 7 wird eine Isointegralkarte zum Verbinden von Punkten mit gleichen integrierten Werten durch Interpo­ lation und Extrapolation erhalten und auf der Anzeigeeinheit angezeigt, und die Operationen-Verarbeitungseinheit führt eine Berechnung zum Integrieren der zeitlichen Änderung des Werts über ein vorbestimmtes Intervall zum Bestimmen des in­ tegrierten Werts über mehrere vorbestimmte Intervalle zum Bestimmen mehrerer integrierter Werte sowie eine Berechnung zum Bestimmen des Verhältnisses oder der Summe oder der Dif­ ferenz zwischen den mehreren integrierten Werten aus, und die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen sind mit gleichen In­ tervallen an der Oberfläche des lebenden Körpers angeordnet.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Mes­ sung können Komponenten eines durch ein Herz erzeugten Magnetfelds, d. h. eine Normalenkomponente und eine Tangen­ tialkomponente, die rechtwinklig bzw. parallel zur Brust­ oberfläche verlaufen, gleichzeitig angezeigt werden.

Bei der Erfindung wird im wesentlichen, wenn die Richtung rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers als z-Achse im Cartesischen Koordinatensystem (x, y, z) angenommen wird, und die Ebene parallel zur Oberfläche des lebenden Körpers als (x, y)-Ebene angenommen wird, eine Normalenkomponente B_z (x, y) eines Biomagnetfelds rechtwinklig zur Körperober­ fläche erfaßt, und Tangentialkomponenten B_x und B_y des Bio­ magnetfelds parallel zur Körperoberfläche werden aus Ände­ rungsraten der Normalenkomponente B_z in den Richtungen x bzw. y hergeleitet.

Gemäß der Erfindung kann, ohne daß es erforderlich ist, sich auf Erfassungsspulen zum Messen der Tangentialkomponen­ ten B_x und B_y zu stützen, eine isomagnetische Karte erhalten werden, die die Projektion der Stromverteilung auf die zwei­ dimensionale (x, y)-Ebene anzeigt, aus dem Spitzenwertmuster in der isomagnetischen Karte kann eine Stromquelle im leben­ den Körper erkannt werden, und es können (x, y)-Koordinaten­ positionen mehrerer Stromdipole erkannt werden.

Es wird nun der Inhalt der Operationenverarbeitung beschrie­ ben, wie sie von der Operationen-Verarbeitungseinheit (ein Computer wie ein PC zum Sammeln von durch mehrere Fluß-Meß­ einrichtung erfaßten Signalen und zum Vornehmen der folgenden Operationenverarbeitung an den gesammelten Signa­ len, oder eine elektronische Schaltung in Form von Hardware, die speziell für die Operationenverarbeitung vorhanden ist) ausgeführt wird.

Wenn mehrere Fluß-Meßeinrichtungen, von denen jede ein SQUID enthält, dazu verwendet werden, Tangentialkomponenten (parallel zur Oberfläche eines lebenden Körpers) B_x(x, y, t) und B_y(x, y, t) eines Magnetfelds zu erfassen, wie es vom lebenden Körper an einer Position (x, y) an der Körperober­ fläche erzeugt wird (wobei im Cartesischen Koordinatensystem (x, y, z) die Ebene parallel zur Körperoberfläche als xy-Ebene angenommen ist und die Achse rechtwinklig zur Körper­ oberfläche als z angenommen ist), wird die zweidimensionale Vektorstärke |B_xy(x, y)| (nachfolgend repräsentiert | | den Absolutwert) aus der Wurzel der Summe der Quadrate der Tan­ gentialkomponenten B_x(x, y, t) und B_y (x, y, t) gemäß der folgenden Gleichung (3) bestimmt:

|B_xy(x, y, t)| = √{(B_x(x, y, t))² + (B_y(x, y, t)}²)) (3)

Anschließend wird der integrierte Wert I₁(x, y) des Signal­ verlaufs |B_xy(x, y)| an jedem Punkt (x, y) über ein ge­ wünschtes Intervall gemäß der folgenden Gleichung (4) erhal­ ten, es wird eine Isointegralkarte, bei der Punkte miteinan­ der verbunden sind, an denen die integrierten Werte I₁(x, y) an jeweiligen Punkten (x, y) einander gleich sind, durch In­ terpolation und Extrapolation erhalten, und diese isointe­ grale Karte wird auf dem Anzeigeschirm angezeigt.

I₁(x, y) = ∫ |B_xy(x, y, t)|dt (4)

Nachfolgend werden Schätzwerte für die Tangentialkomponenten B_x und B_y aus der gemessenen Magnetfeldkomponente B_z(x, y, t) rechtwinklig zur Körperoberfläche beschrieben.

Es wird die Tatsache genutzt, daß die Tangentialkomponente eines Biomagnetfelds parallel zur Körperoberfläche denjeni­ gen Strom am besten widerspiegelt, der durch einen Abschnitt unmittelbar unter der Körperoberfläche fließt, und unter Be­ rücksichtigung der Beziehung zwischen der Stromflußrichtung und der Magnetfeldrichtung kann die Stromverteilung im le­ benden Körper, projiziert auf eine zweidimensionale Ebene parallel zur Körperoberfläche, dadurch überwacht werden, daß ein Tangentialvektor (B_x, B_y) des gemessenen Magnet­ felds in Gegenuhrzeigerrichtung um 90° gedreht wird. Genauer gesagt, kann, wenn e_x und e_y Einheitsvektoren in den Rich­ tungen der x- bzw. der y-Achse repräsentieren, ein durch die folgende Gleichung (5) angezeigter Stromvektor J aus den Tangentialkomponenten B_x und B_y an jeweiligen Meßpunkten bestimmt werden, und er kann an den jeweiligen Meßpunkten (x, y) als Verteilung (Pfeilkarte) von Stromvektorfeldern ausgedrückt werden:

J = - B_ye_y + B_xe_y (5)

Andererseits wird dann, wenn es um die Normalenkomponente B_z des Magnetfelds rechtwinklig zur Körperoberfläche geht, eine Pfeilkarte unter Verwendung eines durch die Gleichung (1) ausgedrückten Stromvektors definiert (erste bekannte Tech­ nik: H. Hosaka und D. Cohen (1976)):

J = (∂B_z/∂y)e_x - (∂B_z/∂_x)e_y (1)

Durch Vergleichen der Gleichung (1) mit der Gleichung (5) haben die Erfinder die Möglichkeit erkannt, daß die Glei­ chungen (6) und (7) gelten, d. h. die Möglichkeit, daß die Tangentialkomponenten B_x und B_y aus der Normalenkomponente B_z des gemessenen Magnetfelds hergeleitet werden können, und sie haben dazu verschiedene Wege untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden nachfolgend detaillierter be­ schrieben.

B_x = -(∂B_z/∂_x) (6)

B_y = -(∂B_z/∂_y) (7)

Fig. 1 ist ein Diagramm, das zum Erläutern einer Modellbil­ dung für die Erzeugung eines Magnetfelds aufgrund einer Herzwirkung (Herzmagnetfeld) durch ein von einem Stromdipol in einem horizontal liegenden Leiter und zum Analysieren des Modells von Nutzen ist. In Fig. 1 bezeichnet P einen hori­ zontal liegenden Schichtleiter, dessen Fläche in der xy-Ebe­ ne des Cartesischen Koordinatensystems (x, y, z) liegt, Q kennzeichnet das Moment eines Stromdipols, der an einer durch einen Positionsvektor r₀ (x₀, y₀, z₀) gekennzeichneten Position liegt und r(x, y, z) kennzeichnet einen Positions­ vektor an einem Meßpunkt, an dem die Magnetflußdichte B(r) (Magnetfeld) gemessen wird. Beim durch Fig. 1 veranschau­ lichten Modell kann das außerhalb des horizontal liegenden Schichtleiters P erzeugte Magnetfeld B(r) gemäß Sarvas (Li­ teraturstelle: Phys. Med. Biol., Vol. 32, Nr. 1, S. 11-22 (1987)) definiert und durch die folgende Gleichung (8) wie­ dergegeben werden:

B(r) = {µ₀/(4πK²)} {Q×a.e_z∇K - Ke_z×Q} (8)

In der Gleichung (8) repräsentiert µ₀ die magnetische Per­ meabilität des Vakuums, e_z repräsentiert einen Einheitsvek­ tor in Richtung der Z-Achse, "x" repräsentiert ∇ das Vektor­ produkt, "." repräsentiert ein skalares Produkt und reprä­ sentiert Grad = (∂/∂x, ∂/∂y, ∂/∂z). Dann ist a durch die Gleichungen (9) und (10) gegeben, K ist durch die Gleichung (11) gegeben und ∇K ist durch die Gleichung (12) gegeben.

| | kennzeichnet den Absolutwert:

a = r(x, y, z) - r₀(x₀, y₀, z₀) (9)

a = |a| (10)

K = a(a + a.e_z) (11)

∇K = (2 + a^-1.e_z) a + ae_z (12)

Die Tangentialkomponenten B_x und B_y von B(r), wie durch die Gleichung (8) gegeben, die parallel zum horizontalen Schichtleiter P liegen, und die Normalenkomponente B_z recht­ winklig zum horizontalen Schichtleiter P sind durch die Gleichungen (13), (14) bzw. (15) gegeben:

Andererseits ist das Differential der durch die Gleichung (3) angegebenen Normalenkomponente B_z in x-Richtung durch die folgende Gleichung (16) gegeben:

Auf ähnliche Weise ist das Differential der Normalenkompo­ nente B_z in y-Richtung durch die folgende Gleichung (17) ge­ geben:

Wenn in die Gleichungen (16) und (17) die folgenden Glei­ chungen

α = (∇K)_z/K (18)

β_x = -a^-3(x-x₀) (z-z₀)² + a^-1(x-x₀) (19)

β_y = -a^-3(y-y₀) (z-z₀)² + a^-1(y-y₀) (20)

eingesetzt werden, reduzieren sich diese Gleichungen (16) und (17) auf die folgenden Gleichungen (21) und (22):

Zur Vereinfachung werden die Gleichungen (13), (21), (14) und (22) durch einen gemeinsamen Faktor {µ₀/(4πK²)} nor­ miert, wodurch sie sich auf die folgenden Gleichungen (13'), (21'), (14') und (22') reduzieren:

B_x (∇K)_x{Q_x(y-y₀) - Q_y(x-x₀)} + KQ_y (13')

Wie es aus den Gleichungen (13') und (21') erkennbar ist, entspricht der Wert von ∂B_z/∂x einem Wert, wie er erhalten wird, wenn zwei zusätzliche Terme zu einem Term addiert wer­ den, der das (-2α)-fache der Tangentialkomponente B_x ist, und, wie es aus den Gleichungen (14') und (22') erkennbar ist, entspricht der Wert ∂B_z/∂y einem Wert, wie er erhalten wird, wenn zwei zusätzliche Terme zu einem Term addiert wer­ den, das (-2α)-fache der Tangentialkomponente B_y ist.

Wenn am Punkt r₀(0, 0, -z₀) das Moment Q = (Q_x, Q_y, 0), mit Q_x = Q_y = 50 [nAm], innerhalb des horizontalen Schichtleiters P vorliegt, wie es in der schematischen Positionsbeziehung von Fig. 2 dargestellt ist, wird B_x (Gleichung (13)) mit -∂B_z/∂x (Gleichung (16)) verglichen. Durch Einsetzen von x₀ = y₀ = y = 0 und Q₀ = 0 in die Gleichungen (13) und (16) werden die folgenden Gleichungen (23) und (24) erhalten:

Fig. 3 zeigt B_x (Gleichung (23)) und -∂B_z/∂x (Gleichung (24)) am horizontalen Schichtleiter P durch Kurven C₁ und C₂ für die Relativstärke des Magnetfelds, wobei diese Werte durch die Maximalwerte von B_x und -∂B_z/∂x normiert sind. Ge­ nauer gesagt, repräsentiert die Kurve C₁ den Verlauf B_x(x, 0)/max| B_x(x, 0)|, während die Kurve C₂ den Verlauf {-∂B_z(x,0)/∂x}/max|∂B_z(x, 0)/∂x| repräsentiert. Wie es aus der Fig. 3 erkennbar ist, hat die Verteilung von sowohl. B_x als auch -∂B_z∂x am Ursprung (x = 0), der unmittelbar über einem vor­ handenen Stromdipol liegt, einen Spitzenwert, was anzeigt, daß die maximalen Signale von sowohl B_x als auch -∂B_z/∂x erfaßt werden können, wenn der Meßpunkt unmittelbar über dem Punkt liegt, an dem der Stromdipol existiert. Die Kurve C₂ weist einen schärferen Spitzenwert als die Kurve C₁ auf, was anzeigt, daß die Magnetfeldverteilung aufgrund von -∂B_z/∂x (Gleichung (16)) eine höhere räumliche Auflösung als die Magnetfeldverteilung aufgrund von B_x (Gleichung (13)) zeigt.

Die in Fig. 4 dargestellten Kurven C₃, C₄ und C₅ zur Stärke des Magnetfelds repräsentieren den ersten, zweiten bzw. dritten Term von -∂ B_z (x, 0)/∂x. Gemäß den gesamten in Fig. 4 dargestellten Ergebnissen ist der dritte Term im Vergleich zum ersten und zweiten Term vernachlässigbar, so daß davon ausgegangen werden kann, daß die Form von -∂B_z(x, 0)/∂x durch den ersten und zweiten Term bestimmt ist, und dann kann die Gleichung (24) durch die folgende Gleichung (24') angenähert werden:

∂B_z(x, 0)/∂x = (µ₀/(4πK²)} {2α(∇K)_xQ_yx - αKQ_y) (24')

Fig. 5 zeigt Kurven, die die Relativstärke des Magnetfelds anzeigen, wie sie erhalten wird, wenn der erste Term mit dem zweiten Term jeder der Gleichungen (13) und (16) nach einer Normierung verglichen wird. In Fig. 5 repräsentiert die Kur­ ve C₆ {erster Term von B_x(x, 0)}/max|B_x(x, 0)|, d. h. {-(K)_xQ_yx}/max|B_x(x, 0)|, die Kurve C₇ repräsentiert {erster Term von -∂B_z(x, 0)/∂x}|∂B_z(x, 0)/∂x|, d. h. {-2a(-K)_xQ_yx}/max|∂B_z (x, 0)/∂x|, die Kurve C₈ repräsentiert {zweiter Term von B_x(x, 0)}/max|B_x(x, 0)|, d. h. {KQ_y)/max| B_x(x, 0)|, und die Kurve C₉ repräsentiert {zweiter Term von ∂B_z(x, 0)/∂x}/max|∂B_z(x, 0)/∂x|, d. h. {αKQ_y}/max∂B_z(x, 0)/∂x|.

Die Ergebnisse von Fig. 5 zeigen, daß die Verteilung sowohl des ersten als auch des zweiten Terms von -∂B_z(x, 0)/∂x schärfer als die Verteilung sowohl des ersten als auch des zweiten Terms von B_x(x, 0) ist, und die Schärfe der Vertei­ lung ist durch α = (∇K)_z/K, wie durch die Gleichung (18) de­ finiert, bestimmt.

In Fig. 6 repräsentiert die Magnetfeldkurve C₁₀ den Verlauf α = (∇K)_z/K, die Magnetfeldkurve C₁₁ repräsentiert -{erster Term der Gleichung (24)}/{erster Term der Gleichung (23)}, d. h. 2α(∇K)_xQ_yx/(∇K)_xQ_yx = 2a, und die Magnetfeldkurve C₁₂ repräsentiert -{zweiter Term der Gleichung (24)}/{zweiter Term der Gleichung (23)}, d. h. αKQ_y/KQ_y = α. Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, hat α = (∇K)_z/K (Kurve C₁₀) am Ursprung, an dem der Stromdipol vorliegt, einen Spitzenpunkt, und der Spitzenwert beträgt 2/(z-z₀). Die Stärke von -∂B_z(x, 0)/∂x unterscheidet sich von der von B_x(x, 0) am Spitzenpunkt durch 2/(z-z₀). Der Stromdipol existiert in einer Tiefe, die durch (z-z₀) repräsentiert ist. Es ist schwierig, (z-z₀) aus einer in der Praxis ausgeführten Messung eines Magnetfelds zu bestimmen. Durch Vergleichen der Gleichungen (23) und (24') wird die folgende Gleichung (25) erhalten:

D. h., daß dann, wenn in der Gleichung (25) der zweite Term kleiner als der erste Term ist, ungefähr die folgende ange­ näherte Gleichung (26) gilt:

-∂B_z(x, 0)/∂x = 2αB_x(x, 0) (26)

Verallgemeinert gilt, wenn die zwei anderen zusätzlichen Terme neben -α2B_x in der Gleichung (21') kleiner als -2αB_x sind, die folgende angenäherte Gleichung (27):

∂B_z/∂x = -2αB_x (27)

Vorstehend sind die Ergebnisse zu Untersuchungen für die Be­ ziehung zwischen -∂B_z/∂x und B_x beschrieben, jedoch gilt entsprechendes für die Beziehung zwischen -∂B_z/∂y und B_y, und es ist davon auszugehen, daß ungefähr die folgende an­ genäherte Gleichung (28) zur Gleichung (22') gilt:

∂B_z/∂y = -2αB_y (28)

Nachfolgend wird detaillierter der Ablauf zum Bestimmen einer isomagnetischen Karte beschrieben, wobei die Tangen­ tialkomponenten B_x und B_y aus der gemessenen Normalenkompo­ nente B_z ausgehend von der Annahme abgeschätzt werden, daß B_x proportional zu -∂B_z/∂x ist und B_y proportional zu -∂B_z/ ∂y ist, und zwar gemäß den Gleichungen (27) und (28).

Wenn eine Magnetfeldkomponente B_z (x, y, t) rechtwinklig zur Oberfläche eines lebenden Körpers erfaßt wird, werden die Änderungsrate ∂B_z(x, y, t)/∂x in x-Richtung von B_z (x, y, t) sowie die Änderungsrate ∂B_z(x, y, t)/∂y in y-Richtung von B_z B_z (x, y, t) bestimmt, und es wird die Wurzel S(x, y, t) der Summe der Quadrate der Änderungsraten gemäß der folgenden Gleichung (33) bestimmt:

S(x, y, t) = √[{∂B_z(x, y, t)/∂x}² + {∂B_z(x, y, t)/∂y}²] (33)

Danach wird der Signalverlauf St(t, x, y) an jedem Punkt (x, y) über ein gewünschtes Intervall integriert, um einen inte­ grierten Wert I₂(x, y) gemäß der folgenden Gleichung (34) zu bestimmen, und dann wird auf dem Anzeigeschirm eine Isointe­ gralkarte dargestellt, bei der Punkte verbunden sind, an de­ nen die integrierten Werte I₂(x, y) an den jeweiligen Punk­ ten (x, y) einander gleich sind, was durch Interpolation und Extrapolation erfolgt:

I₂(x, y) = ∫ |St(x, y, t)|dt (34)

Wenn z. B. ein Herz den zu messenden Gegenstand bildet, wer­ den Intervalle für den Integrationsbereich in den Gleichun­ gen (4) und (34) verwendet, während denen jeweilige Zacken Q, R und S erzeugt werden, ein Intervall, während dem eine QRS-Welle (QRS-Komplex) für die Erzeugung von der Q- bis zur S-Zacke erzeugt werden, und ein Intervall, in dem eine T-Welle erzeugt wird. Ferner werden in den Gleichungen (4) und (34) mehrere Integrationsbereiche verwendet, um mehrere in­ tegrierte Werte zu bestimmen, es wird eine Berechnung zum Bestimmen der Summe, der Differenz oder des Verhältnisses zwischen den integrierten Werten ausgeführt, durch Interpo­ lation und Extrapolation wird eine Isointegralkarte zum Ver­ binden von Punkten, an denen die Berechnungsergebnisse den­ selben Wert aufweisen, bestimmt, und diese Isointegralkarte wird auf dem Anzeigeschirm angezeigt. Z. B. wird als erster Integrationsbereich ein Intervall T₁ eingestellt, während dem die QRS-Welle erzeugt wird, und als zweiter Integrati­ onsbereich wird ein Intervall T₂ eingestellt, während dem die T-Welle erzeugt wird, für das Intervall T₁ werden gemäß der Gleichung (4) integrierte Werte I_1,T1(x, y) und I_2,T1(x, y) bestimmt, und für das Intervall T₂ werden gemäß der Gleichung (34) integrierte Werte I_1,T2(x, y) und I_2,T2(x, y) bestimmt, und es wird die Summe I_sum(x, y) einschließlich einer Gleichgewichtung, die Differenz I_dif(x, y) oder das Verhältnis r (x, y) zwischen den integrierten Werten I_1,T1 (x, y) und I_2,T2(x, y) oder den integrierten Werten I_2,T1 (x, y) und I_2,T2(x, y) gemäß den Gleichungen (35) und (36), den Gleichungen (37) und (38) oder den Gleichungen (39) und (40) bestimmt:

I_sum(x, y) = w₁ × I_1,T1(x, y) + w₂ × I_1,T2(x, y) (35)

I_sum(x, y) = w₁ × I_2,T1(x, y) + w₂ × I_2,T2(x, y) (36)

I_dif(x, y) = w₂ × I_1,T2(x, y) - w₁ × I_1,T1(x, y) (37)

I_dif(x, y) = w₂ × I_2,T2(x, y) - w₁ × I_2,T1(x, y) (38)

r(x, y) = I_1,T1(x, y)/I_1,T2(x, y) (39)

r(x, y) = I_2,T1(x, y)/I_2,T2(x, y) (40)

Die Ergebnisse der Operationen gemäß den Gleichungen (35) und (36), den Gleichungen (37) und (38) und den Gleichungen (39) und (40) unterdrücken Unregelmäßigkeiten in der Isoin­ tegralkarte aufgrund individueller Differenzen, und es kön­ nen Anomalitäten der Funktionen eines lebenden Körpers, auf­ grund von Krankheiten, erkannt werden.

Durch die gemäß der Erfindung erhaltene Isointegralkarte können Zustände aller Teile eines lebenden Körpers unter Verwendung einer Anzahl von Karten erfaßt werden, die viel kleiner als die Anzahl von Karten ist, die gemäß dem Stand der Technik erforderlich waren, ohne daß biologische Effek­ te unter Verwendung vieler Karten zu analysieren sind, wie beim Stand der Technik erforderlich, die Zustände von Teilen eines lebenden Körpers zu jeweiligen Zeitpunkten zeigen. Da die Spitzenwertposition in der unter Verwendung der Tangen­ tialkomponente oder der Normalenkomponente eines Biomagnet­ felds erhaltenen Isointegralkarte mit demjenigen Teil in einem lebenden Körper übereinstimmt, durch den ein Strom großer Stärke fließt, kann aus der Isointegralkarte erkannt werden, durch welchen Teil eines lebenden Körpers innerhalb einer gewünschten Zeitzone ein starker Strom fließt. Die Biomagnetfeld-Verteilung unterscheidet sich stark von einem Individuum zum anderen, jedoch wird gemäß der Erfindung ein Wert verwendet, der über ein gewünschtes Intervall inte­ griert wurde, das aus einem Signalverlauf erhalten wurde, das die zeitliche Änderung einer Komponente in jeder Rich­ tung des Biomagnetfelds repräsentiert, und daher kann unter Verwendung einer kleineren Anzahl von Karten eine eher quan­ titative Biomagnetfeldverteilung angezeigt werden, und Krankheiten und Anomalitäten können für jedes Individuum ob­ jektiv und quantitativ erfaßt werden.

Ferner kann durch die Erfindung eine isomagnetische Karte erhalten werden, die einer herkömmlichen, auf B_xy beruhenden isomagnetischen Karte entspricht, indem nur die Normalenkom­ ponente B_z gemessen wird, ohne daß die Tangentialkomponen­ ten B_x und B_y durch Vektormessung erfaßt werden. Bei der herkömmlichen isomagnetischen Karte, die unmittelbar aus der Normalenkomponente B_z erhalten wird, können mehrere Strom­ quellen nur schwer unterschieden werden, jedoch erscheint bei der isomagnetischen Karte gemäß der Erfindung das Muster des Spitzenwerts unmittelbar über der Stromquelle, wie im Fall einer herkömmlichen auf B_xy beruhenden isomagnetischen Karte, wodurch die Vorteile erzielt sind, daß mehrere Stromquellen in einem lebenden Körper unmittelbar beobachtet werden können und das umgekehrte Problem einer Analyse der Position und der Größe von mehreren Stromquellen leicht ge­ löst werden kann.

Um die Erfindung zusammenzufassen, wird auf Fig. 7 Bezug ge­ nommen. Genauer gesagt, verfügt eine erfindungsgemäße Bio­ magnetfeld-Meßvorrichtung zum Messen der Verteilung eines Biomagnetfelds innerhalb eines Abschirmungsraums 1 über meh­ rere Fluß-Meßeinrichtungen, die jeweils ein SQUID aufwei­ sen und so arbeiten, daß sie ein von einem lebenden Körper 2 erzeugtes Biomagnetfeld in Form eines Signal erfassen, eine Operationen-Verarbeitungseinheit 8 zum Ausführen einer Operationenverarbeitung am Signal und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Ergebnissen der Operationenverarbeitung. Die Fluß-Meßeinrichtungen erfassen die zeitliche Änderung einer rechtwinkligen Magnetfeldkomponente, die eine Kompo­ nente des Biomagnetfelds in einer ersten Richtung repräsen­ tiert, die rechtwinklig auf der Oberfläche des lebenden Kör­ pers steht, und die Operationen-Verarbeitungseinrichtung führt eine Berechnung zum Bestimmen der zeitlichen Änderung eines Werts proportional zur Wurzel der Summe der Quadrate der Änderungsraten der rechtwinkligen Magnetfeldkomponente in einer zweiten und einer dritten Richtung, die die erste Richtung schneiden, und eine Berechnung zum Bestimmen des integrierten Werts der zeitlichen Änderung über ein vorbe­ stimmtes Intervall aus, und die Anzeigeeinrichtung zeigt den integrierten Wert an. Da die quantitative Verteilung des Biomagnetfelds unter Verwendung einer kleinen Anzahl von Karten dargestellt wird, können Krankheiten und Anomalitäten jedes Individuums objektiv und quantitativ erfaßt werden.

Ferner kann durch die Erfindung eine isomagnetische Karte, die einer herkömmlichen isomagnetischen Karte auf Grundlage von B_xy entspricht, dadurch erhalten werden, daß lediglich die Normalenkomponente B_z gemessen wird, ohne daß die Tan­ gentialkomponenten B_x und B_y durch Vektormessung gemessen werden, und wenn die Anzahl und die Positionen von Spitzen­ werten im Muster der erhaltenen isomagnetischen Karte auf einen Anfangszustand gesetzt werden, kann das umgekehrte Problem einer Analyse der Position und der Größe der Strom­ quelle im lebenden Körper leicht gelöst werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Analysevorgangs für die Erzeugung eines Herzmagnetfelds unter Verwendung eines Modells eines Magnetfelds, das von einem Stromdipol in einem horizontalen Schichtleiter erzeugt wird.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das schematisch die Position des Moments eines Stromdipols zeigt, der bei der Erfindung in­ nerhalb des horizontalen Schichtleiters vorhanden ist.

Fig. 3 ist ein Kurvenbild, das Kurven C₁ und C₂ zur Relativ­ stärke des Magnetfelds zeigt, wie durch Normieren von B_x und -∂B_z/∂x auf den horizontalen Schichtleiter mittels ihrer Maximalwerte bei der Erfindung erhalten.

Fig. 4 ist ein Kurvenbild, das Kurven C₃, C₄ und C₅ zur Ma­ gnetfeld-stärke zeigt, die den ersten, zweiten bzw. dritten Term in -∂B_z(x, 0)/∂x repräsentieren.

Fig. 5 ist ein Kurvenbild, das Kurven C₆, C₇, C₈ und C₉ zur relativen Stärke des Magnetfelds zeigt, wie durch Normieren des ersten und des zweiten Terms von von B_x und -∂B_z/∂x er­ halten, wobei dann die normierten Werte bei der Erfindung verglichen werden.

Fig. 6 ist ein Kurvenbild, das Kurven C₁₀, C₁₁ und C₁₂ zur Relativstärke des Magnetfelds zeigt, die bei der Erfindung folgendes repräsentieren: α = (∇K)_z/K, {erster Term von -∂B_z(x, 0)/∂x}/{erster Term von B_x(x, 0)} und zweiter Term von -∂B_z(x, 0)/∂x}|∂B_z(x, 0)/∂x}/{zweiter Term von B_x(x, 9)}.

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Biomagnetfeld-Meßvorrichtung für Herzmagnet­ feld-Messungen zum Ausführen der Erfindung zeigt.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung von Magnetfeldsensoren bei der Biomagnetfeld-Meßvorrichtung für Herzmagnetfeld-Messungen zum Ausführen der Erfindung zeigt.

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines einzelnen Magnetfeldsensors zum Erfassen einer Norma­ lenkomponente eines Magnetfelds in der Biomagnetfeld-Meß­ vorrichtung für Herzmagnetfeld-Messungen zum Ausführen der Erfindung zeigt.

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines einzelnen Magnetfeldsensors zum Erfassen einer Tangen­ tialkomponente des Magnetfelds bei der Biomagnetfeld-Meß­ vorrichtung für Herzmagnetfeld-Messungen zum Ausführen der Erfindung zeigt.

Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Positionsbeziehung zwi­ schen der Anordnung von Magnetfeldsensoren und der Brust eines Körpers bei der Magnetfeld-Meßvorrichtung für Herz­ magnetfeld-Messung zum Ausführen der Erfindung zeigt.

Fig. 12A, 12B und 12C sind Diagramme, die zeitliche Signal­ verläufe jeweiliger Komponenten eines vom Herz einer gesun­ den Person erzeugten Magnetfelds zeigen, wie an den Positio­ nen der jeweiligen Magnetfeldsensoren bei einem Ausführungs­ beispiel gemessen.

Fig. 13 ist ein zeitbezogenes Diagramm, das Tangentialkompo­ nenten (B_x) in zwei spezifizierten Kanälen zeigt, wie bei einer gesunden Person bei einem Ausführungsbeispiel der Er­ findung gemessen.

Fig. 14A, 14B und 14C sind eine isomagnetische Karte für das Moment am Spitzenwert der Q-Zacke, eine isomagnetische Karte für das Moment am Spitzenwert der R-Zacke bzw. eine isoma­ gnetische Karte für das Moment am Spitzenwert der S-Zacke, wobei diese Karten aus dem Herzmagnetfeld-Signalverlauf einer gesunden Person erhalten wurden, für die die Tangen­ tialkomponenten B_x und B_y des Magnetfelds gemäß einem Aus­ führungsbeispiel der Erfindung gemessen wurden.

Fig. 15 ist eine Isointegralkarte, die aus zwei Tangential­ komponenten erhalten wurde, die innerhalb einer zeitlichen Zone erfaßt wurden, während der eine QRS-Welle (QRS-Kom­ plex) des Herzmagnetfeld-Signalverlaufs einer gesunden Per­ son bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auftritt.

Fig. 16 ist eine Isointegralkarte für

die aus einer Normalenkomponente erhalten wur­ de, die innerhalb der Zeitzone erfaßt wurde, während der der QRS-Komplex des Herzmagnetfeld-Signalverlaufs einer ge­ sunden Person bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auftritt.

Fig. 17 ist eine Isointegralkarte, die aus zwei Tangential­ komponenten erhalten wurde, die innerhalb einer Zeitzone erfaßt wurden, während der eine T-Welle des Herzmagnetfeld-Signal­ verlaufs einer gesunden Person bei einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung auftritt.

Fig. 18 ist eine Karte, die die Differenz repräsentiert, wie sie dadurch erhalten wird, daß die in Fig. 15 dargestellte Isointegralkarte von der in Fig. 17 dargestellten Isointe­ gralkarte bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung abge­ zogen wird.

Fig. 19 ist eine Isointegralkarte, die aus zwei Tangential­ komponenten erhalten wurde, die innerhalb einer Zeitzone erfaßt wurden, während der ein QRS-Komplex im Herzmagnetfeld-Signal­ verlauf eines Patienten mit Myokardinfarkt bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auftritt.

Fig. 20 ist eine Isointegralkarte, die aus zwei Tangential­ komponenten erhalten wurde, die innerhalb einer Zeitzone erfaßt wurden, während der eine T-Welle des Herzmagnetfeld-Signal­ verlaufs des Patienten mit Myokardinfarkt bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auftritt.

Fig. 21 ist eine Karte, die durch Subtrahieren der in Fig. 19 dargestellten Isointegralkarte von der in Fig. 20 darge­ stellten Isointegralkarte bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erhalten wurde.

Fig. 22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Ausgabe­ bilds auf einem PC der Biomagnetfeld-Meßvorrichtung für Herzmagnetfeld-Messungen beim Ausführen der Erfindung zeigt.

Fig. 23 ist ein Diagramm, das Beispiele verarbeiteter Bilder zeigt, die auf der Anzeige der erfindungsgemäßen Biomagnet­ feld-Meßvorrichtung angezeigt werden.

Fig. 24A, 24B und 24C sind isomagnetische Karten zum Zeit­ punkt, zu dem Extremwerte der Q-Zacke, der R-Zacke und der S-Zacke in einem Magnetokardiogramm (MKG) auftreten, das ge­ mäß dem herkömmlichen Verfahren durch Messen der Normalen­ komponente B_z erhalten wurde.

Fig. 25A, 25B und 25C sind isomagnetische Karten von B_xy, wie durch Messen der Tangentialkomponenten B_x und B_y eines Herzmagnetfelds und durch Zusammensetzen der Tangentialkom­ ponenten zum einem Zeitpunkt erhalten, zu dem Extremwerte der Q-Zacke, der R-Zacke und der S-Zacke bei einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung auftreten.

Fig. 26A, 26B und 26C sind isomagnetische Karten zu jeweili­ gen Zeitpunkten, wie gemäß den Gleichungen (43) und (44) un­ ter Verwendung von Daten zu einer isomagnetischen Karte für die Normalenkomponente B_z zum Zeitpunkt erhalten, zu dem Extremwerte der Q-Zacke, der R-Zacke und der S-Zacke, wie in den Fig. 24A, 24B und 24C dargestellt, bei einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung auftreten.

Fig. 27 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des Innen­ aufbaus eines Dewargefäßes für Enzephalomagnetfeld-Messung in einem Magnetoenzephalogramm(MEG)-System zeigt, das ein Enzephalomagnetfeld mißt.

Fig. 28 ist ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwi­ schen einer Magnetfeldkomponente, wie sie durch das in Fig. 27 dargestellte MEG-System meßbar ist, und einem Kopf.

Fig. 29A und 29B sind Diagramme, die Beispiele von Isoma­ gnetfeld-Karten zeigen, die durch das in Fig. 27 dargestell­ te MEG-System erhalten wurden.

Bei den Ausführungsbeispielen wird für Biomagnetfeld-Messun­ gen als Koordinatensystem das Cartesische Koordinatensystem (x, y, z) verwendet, bei dem die Magnetfeldkomponenten B_x, B_y oder B_z sind, sowie das Polarkoordinatensystem (r, Θ, Φ). Wenn ein zu messendes Objekt das Herz oder dergleichen ist, wird das Cartesische Koordinatensystem (x, y, z) mit solcher Ausrichtung verwendet, daß eine xy-Ebene der Brustwand ent­ spricht. Wenn das zu messende Objekt das Gehirn oder der­ gleichen ist, wird das Polarkoordinatensystem (r, Θ, Φ) ver­ wendet, bei dem die Magnetfeldkomponenten B_r, B_Θ und B_Φ sind, da der Kopf ungefähr Kugelform aufweist. Beim vorlie­ genden Ausführungsbeispiel wird eine Magnetfeldkomponente rechtwinklig zur Oberfläche eines lebenden Körpers (Norma­ lenkomponente) durch B_z oder B_r repräsentiert, und Komponen­ ten parallel zur Oberfläche des lebenden Körpers (Tangenti­ alkomponenten) werden durch B_x und B_y oder B_Θ und B_Φ reprä­ sentiert. Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird nachfol­ gend unter Verwendung des Cartesischen Koordinatensystems (x, y, z) beschrieben, jedoch können, wenn das Polarkoordi­ natensystem (r, Θ, Φ) verwendet wird, anstelle von B_z, B_x und B_y die Werte B_r, B_Θ und B_Φ gelesen werden.

Fig. 7 zeigt schematisch den Aufbau einer Biomagnetfeld-Meß­ vorrichtung zum Ausüben der Erfindung. Diese Biomagnet­ feld-Meßvorrichtung für Messungen des Herzmagnetfelds ver­ wendet mehrere Magnetfeldsensoren, von denen jeder ein SQUID verwendet. Zum Beseitigen des Einflusses von Störsignalen aus dem umgebenden Magnetfeld wird die Herzmagnetfeld-Mes­ sung innerhalb eines magnetisch abgeschirmten Raums 1 ausge­ führt. Eine zu untersuchende Person 2 liegt auf einem Bett 3, um eine Messung zu erfahren (das Cartesische Koordinaten­ system (x, y, z) ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, so angeordnet, daß seine xy-Ebene mit der Bettoberfläche zu­ sammenfällt). Ein Dewargefäß 4, das mehrere Magnetfeldsenso­ ren aufnimmt, von denen jeder aus einer Kombination aus einem SQUID und einer mit diesem verbundenen Meßspule be­ steht und das mit flüssigem He gefüllt ist, ist über der Brust der Untersuchungsperson 2 angeordnet. Das flüssige He wird kontinuierlich durch eine automatische He-Einleitungs­ vorrichtung 5 aufgefüllt, das außerhalb des magnetisch abge­ schirmten Raums 1 angeordnet ist.

Das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors wird an eine Fluß­ synchronisierte Schleife (FLL = flux locked loop) 6 gelie­ fert, die eine Spannung proportional zur Stärke des durch die Meßspule erfaßten Magnetfelds liefert. Die FLL-Schal­ tung hebt eine Änderung des am SQUID wirkenden Biomagnet­ felds durch eine Rückkopplungsspule auf, um das Ausgangssi­ gnal des SQUIDs konstant zu halten. Durch Umsetzen des durch die Rückkopplungsspule fließenden Stroms in eine Spannung kann eine Ausgangsspannung proportional zu einer Änderung des Biomagnetfeld-Signals erhalten werden. Die Ausgangsspan­ nung wird durch einen Verstärker (nicht dargestellt) ver­ stärkt, dessen Frequenzband durch eine Filterschaltung 7 ausgewählt wird, und das sich ergebende Signal wird einer AD-Umsetzung durch einen AD-Wandler (nicht dargestellt) un­ terzogen, um in einen Computer 8 aufgenommen zu werden. Im Computer 8 werden verschiedene Arten von Operationenverar­ beitungen ausgeführt, und die Ergebnisse der Operationenver­ arbeitungen werden auf der Anzeige angezeigt und an einen Drucker geliefert.

Als Meßspulen zum Erfassen von Tangentialkomponenten eines Magnetfelds werden zwei Spulen verwendet, deren Spulenebenen in der x- bzw. der y-Richtung ausgerichtet sind. Als Spule zum Erfassen einer Normalenkomponente des Magnetfelds wird eine in der z-Richtung ausgerichtete Spule verwendet. Die Anordnung dieser Magnetfeldsensoren (20-1 bis 20-8, 21-1 bis 21-8, 22-1 bis 22-8, 23-1 bis 23-8, 24-1 bis 24-8, 25-1 bis 25-8, 26-1 bis 26-8 und 27-1 bis 27-8) ist in Fig. 8 darge­ stellt. Die Magnetfeldsensoren stehen innerhalb des Dewarge­ fäßes von dessen Unterseite her aufrecht, und die jeweiligen Sensoren sind in x- und y-Richtung äquidistant voneinander beabstandet, damit eine abstandsabhängige Änderung des Ma­ gnetfelds genau erfaßt werden kann. Hierbei beträgt der Ab­ stand zwischen den Sensoren 25 mm, und die Anzahl der Senso­ ren ist 8 × 8 = 64 (Kanäle).

Einer der auf die obenangegebene Weise angeordneten Magnet­ feldsensoren ist schematisch in den Fig. 9 und 10 darge­ stellt. Der in Fig. 9 dargestellte Magnetfeldsensor ist so ausgebildet, daß er eine Komponente B_z rechtwinklig zur Körperoberfläche erfaßt, und er verfügt über eine Spule aus einem Supraleiter (Nb-Ti-Leiter), deren Ebene in der z-Rich­ tung ausgerichtet ist. In dieser Spule sind zwei umgekehrte Spulen, von denen die eine eine Meßspule 10 nahe am leben­ den Körper und die andere eine Bezugsspule entfernt vom le­ benden Körper mit einer Ausbildung zum Beseitigen von Stör­ signalen von einem externen Magnetfeld ist, so kombiniert, daß ein Gradientenmesser erster Ordnung erzeugt ist. Bei­ spielsweise beträgt der Spulendurchmesser 20 mm, und die Grundlinie zwischen den Spulen beträgt 50 mm. Störsignale von einem externen Magnetfeld werden von Signalquellen ent­ fernt vom lebenden Körper erzeugt, und sie können in glei­ cher Weise durch die Meß- und die Bezugsspule erfaßt wer­ den. Andererseits wird ein Signal vom lebenden Körper durch die nahe am lebenden Körper liegende Meßspule 10 - stärker als durch die Bezugsspule 11 erfaßt. Daher kann die Meß­ spule 11 sowohl das Signal als auch die Störsignale erfas­ sen, jedoch kann die Bezugsspule 11 nur die Störsignale er­ fassen. Demgemäß kann, wenn die Differenz zwischen den durch die zwei Spulen erfaßten Magnetfeldern gebildet wird, eine Messung mit hohem S/R-Verhältnis ausgeführt werden.

Der Gradientenmesser erster Ordnung ist über eine supralei­ tende Leitung eines Gehäusesubstrats, das das SQUID 12 auf­ nimmt, mit der Eingangsspule desselben verbunden, um das durch die Meßspule erfaßte Biomagnetfeld an das SQUID zu übertragen.

In Fig. 10 ist schematisch der Aufbau eines Magnetfeldsen­ sors zum Erfassen von Tangentialkomponenten B_x und B_y des Biomagnetfelds dargestellt. Der Magnetfeldsensor verwendet ebene Spulen, von denen eine Meßspule 10' und eine Bezugs­ spule 11' in einer Ebene angeordnet sind, während eine Meß­ spule 10'' und eine Bezugsspule 11'' in einer anderen Ebene angeordnet sind. Die Spulengröße beträgt 20 mm × 20 mm, und die Grundlinie beträgt 50 mm. Wie bei der Spule für die Nor­ malenkomponente sind diese Spulen mit Gehäusesubstraten von SQUIDs 12' und 12'' verbunden. Ein Sensor für ein Magnetfeld in x-Richtung, der allgemein durch die Bezugszahl 13 gekenn­ zeichnet ist, und ein Sensor für ein Magnetfeld in y-Rich­ tung, der allgemein durch die Bezugszahl 14 gekennzeichnet ist, sind an zwei zueinander rechtwinkligen Flächen eines Trägers in Form eines Prismas befestigt, um einen Magnet­ feldsensor zu bilden, der eine x- und eine y-Komponente er­ fassen kann. Die Prismen sind arrayförmig angeordnet, wie es in Fig. 8 dargestellt ist.

Das Dewargefäß mit den darin enthaltenen Magnetfeldsensoren wird auf der Brust der auf dem Bett liegenden Untersuchungs­ person angeordnet, um ein vom Herz erzeugtes Magnetfeld zu erfassen. Hierbei ist die Querrichtung des Körpers als x-Richtung definiert, und die Längsrichtung desselben ist als y-Richtung definiert. Die Positionsbeziehung zwischen der Anordnung der Magnetfeldsensoren (20-1 bis 20-8, 21-1 bis 21-8, 22-1 bis 22-8, 23-1 bis 23-8, 24-1 bis 24-8, 25-1 bis 25-8, 26-1 bis 26-8 und 27-1 bis 27-8) und der Brust 30 ist in Fig. 11 dargestellt. Biomagnetfeld-Signale, wie sie bei den obigen Positionsbeziehungen erfaßt werden, sind in den Fig. 12A, 12B und 12C dargestellt.

Die Fig. 12A, 12B und 12C zeigen zeitliche Änderungen eines vom Herz einer gesunden Person erzeugten Magnetfelds, die durch die jeweiligen Magnetfeldsensoren (es sind 8 × 8 Ma­ gnetfeldsensoren arrayförmig angeordnet) erfaßt werden, wo­ bei in jeder Figur die Abszisse von 64 Signalverläufen die zeitliche Achse repräsentiert, während die Ordinate die Stärke des erfaßten Magnetfelds repräsentiert. Genauer ge­ sagt, zeigt Fig. 12A die Zeit (Abszissen)-abhängigen Ände­ rungen der Tangentialkomponente B_x, Fig. 12B zeigt die zeit­ abhängigen Änderungen der Tangentialkomponente B_y, und Fig. 12C zeigt die zeitabhängigen Änderungen der rechtwinkligen Komponente B_z, wobei die dargestellten Werte der jeweiligen Komponenten durch den Absolutwert der Signalstärke normiert sind, wie von einem Kanal erhalten, der die maximale Signal­ stärke liefert.

Zeitweilige Signalverläufe (zeitbezogene Diagramme) der Tan­ gentialkomponente (B_x), wie mit durchgezogenen und gestri­ chelten Kurven in Fig. 13 dargestellt, werden durch zwei spezifizierte Kanäle erhalten, wenn Messungen an einer ge­ sunden Person ausgeführt werden. Zwei Zeitpunkte, zu denen Spitzenwerte (Extremwerte) der Q-, der R- und der S-Zacke innerhalb einer Zeitzone T₁ für das Auftreten einer QRS-Welle, die sich aus einer Depolarisation des Herzventrikels ergibt, auftreten, sind in Fig. 13 durch t_Q, t_R bzw.- t_S ge­ kennzeichnet. Ferner ist eine Zeitzone für das Auftreten einer T-Welle, die den Prozeß der Umpolarisation des Her­ zens zeigt, durch T₂ gekennzeichnet, und der Zeitpunkt, zu dem der Spitzenwert (Extremwert) auftritt, ist durch t_T ge­ kennzeichnet.

In Fig. 13 kennzeichnet die P-Welle die Erregung (Depolari­ sation) des Atriums, die aus der Q-, der R- und der S-Zacke bestehende QRS-Welle kennzeichnet die Erregung (Depolarisa­ tion) des Ventrikels, und die T-Welle ist eine allmähliche Auslenkung, die die Umpolarisation des Myokards kennzeich­ net. Die Depolarisation repräsentiert einen Prozeß, bei dem sich die Erregung anfänglich im Muskel ausbreitet, und die Umpolarisation repräsentiert einen Prozeß, bei dem der er­ regte Muskel in den Stillstand zurückkehrt.

Die Fig. 14A, 14B und 14C zeigen isomagnetische Karten, in denen Punkte verbunden sind, an denen die Stärken der Herz­ magnetfelder zu den Zeitpunkten t_Q, t_R bzw. t_S einander gleich sind. Jede der Fig. 14A, 14B und 14C zeigt die zwei­ dimensionale Verteilung der Vektorstärke, wie durch |B_xy(x, y, t)| der Gleichung (4) angezeigt, und wie durch Zusammen­ setzen der an 64 Punkten gemessenen Tangentialkomponenten B_x und B_y erhalten. Ferner zeigen in jeder der Fig. 14A, 14B und 14C Pfeile zweidimensionale Vektoren unter der Annahme, daß Stromquellen an den 64 Meßpunkten Magnetfelder an den jeweiligen Meßpunkten erzeugen. Unter Verwendung der Strom­ vektoren können die Richtung und die Verteilung der Ströme im Herz angenommen werden. In jeder der Fig. 14A, 14B und 14C kennzeichnen die Abszisse x und die Ordinate y die Koor­ dinaten, an denen die Magnetfeldsensoren liegen. Der im Herz fließende Strom fließt zum Zeitpunkt des Spitzenwerts der Q-Zacke in der Richtung nach rechts unten in der Ventrikel­ scheidewand, wie in Fig. 14A dargestellt, ein starker Strom fließt im gesamten linken Ventrikel zum Zeitpunkt des Spit­ zenwerts der R-Zacke schräg nach unten, wie es in Fig. 14B dargestellt ist, und ein Strom fließt zum Zeitpunkt des Spitzenwerts der S-Zacke schräg nach oben zur Ventrikelba­ sis, was zeigt, daß der Depolarisationsprozeß des Ventri­ kels endet. Daraus ist es erkennbar, daß es die isomagneti­ schen Karten der Fig. 14A, 14B und 14C ermöglichen, aktive Teile und die Stromrichtung im Herz zu jeweiligen Zeitpunk­ ten sichtbar zu machen.

Fig. 15 zeigt eine Isointegralkarte, wie sie durch Integrie­ ren zweidimensionaler Vektorstärken |B_xy(x, y, t)| an jewei­ ligen Punkten (x, y) erhalten wurden, wie aus zwei Tangen­ tialkomponenten B_x und B_y erhalten, die innerhalb der Zeit­ zone T₁ gemessen wurden, innerhalb der die die Zacken Q bis S überdeckende QRS-Welle im Herzmagnetfeld-Signalverlauf auftritt, was gemäß der Gleichung (4) erfolgte, und dadurch, daß Punkte verbunden wurden, an denen die integrierten Wer­ te gleich sind. In Fig. 15 repräsentieren die x- und die y-Achse die Koordinaten der an der Körperoberfläche angeordne­ ten Magnetfeldsensoren, und die an die schwarzen Kreise, die den jeweiligen Kurven der Isointegralkarte zugeordnet sind, angeschriebenen Zahlenwerte bezeichnen die Integrationswerte für die jeweiligen Kurven. Aus Fig. 15 ist es erkennbar, daß die stärksten Ströme, wie sie im Myokard innerhalb der Zeitzone der QRS-Welle fließen, im linken Ventrikel auftre­ ten, in dem das Myokard dick ist, und daß die Spitzenposi­ tion in der Isointegralkarte genau demjenigen Teil ent­ spricht, in dem die Stärke des im Herz fließenden Stroms groß ist.

Fig. 16 zeigt eine Isointegralkarte, die dadurch erhalten wurde, daß Normalenkomponenten B_z an jeweiligen Punkten (x, y) bei derselben gesunden Person für die die Daten von Fig. 15 aus den Fig. 12A, 12B und 12C bestimmt wurden, gemessen wurden, Wurzeln S(x, y) gemäß der Gleichung (33) bestimmt wurden, die sich ergebenden Wurzeln über die Zeitzone T₁ der QRS-Welle gemäß der Gleichung (34) integriert wurden und diejenigen Punkte miteinander verbunden wurden, an denen die integrierten Werte gleich waren. In den Fig. 16 bis 21 re­ präsentieren die x- und die y-Achse Positionskoordinaten (mit der Einheit m) der an der Körperoberfläche angeordneten Magnetfeldsensoren. In den Fig. 16 bis 21 repräsentieren die an schwarze Kreise, die den Kurven zugeordnet sind, ange­ schriebenen Werte die für die entsprechenden Kurven gelten­ den integrierten Werte.

Es zeigte sich, daß das Muster der Isointegralkarte von Fig. 15, wie aus den Magnetfeld-Tangentialkomponenten B_x und B_y bestimmt, mit dem Muster der Isointegralkarte von Fig. 16 zusammenfällt, die aus der Magnetfeld-Normalenkomponente B_z bestimmt wurde. Die Übereinstimmung bedeutet, daß durch die Versuchsdaten bestätigt wurde, daß die Gleichungen (6) und (7) oder die Gleichungen (27) und (28) im wesentlichen gel­ ten.

Fig. 17 zeigt eine Isointegralkarte, die dadurch erhalten wurde, daß zweidimensionale Vektorstärken |B_xy(x, y)| an jeweiligen Punkten (x, y) erhalten wurden, wobei diese aus den zwei Tangentialkomponenten B_x und B_y erhalten wurden, die innerhalb der Zeitzone T₂ der T-Welle bei derselben ge­ sunden Person, für die Fig. 15 bestimmt wurde, gemessen wur­ den, und zwar gemäß der Gleichung (4), und daß diejenigen Punkte miteinander verbunden wurden, an denen die integrier­ ten Werte gleich sind.

Fig. 18 zeigt eine Konturlinienkarte, die die Differenz ge­ mäß der Gleichung (37) zwischen dem über die Zeitzone T₂ ge­ mäß der Gleichung (4) integrierten Wert und dem über die Zeitzone T₂ zum Erzeugen der QRS-Welle gemäß der Gleichung (4) integrierten Wert zeigt. Anders gesagt, wird die Karte von Fig. 1B dadurch erhalten, daß die in Fig. 15 darge­ stellte Isointegralkarte von der in Fig. 17 dargestellten abgezogen wird. Die Zeitzone T₂ der T-Welle ist länger als die Zeitzone T₁ der QRS-Welle. Das Muster in Fig. 17 ähnelt demjenigen in Fig. 15. Daher verfügt die in Fig. 18 darge­ stellte Konturlinienkarte insgesamt über positive Werte. Die Zahlenwerte, wie sie an die den Kurven in den Fig. 17 und 18 zugehörigen schwarzen Kreise angeschrieben sind, repräsen­ tieren jeweils den obengenannten Differenzwert zwischen den Integrationswerten, wie sie für die entsprechende Kurve gel­ ten.

Als nächstes sind in den Fig. 19, 20 und 21 Ergebnisse zu Herzmagnetfeld-Meßungen für einen Patienten mit Myokardin­ farkt dargestellt. Fig. 19 zeigt eine Isointegralkarte, die ähnlich wie Fig. 15 für die Zeitzone T₁ der QRS-Welle erhal­ ten wurde, Fig. 20 zeigt eine Isointegralkarte, die ähnlich wie Fig. 17 für die Zeitzone T₂ der T-Welle erhalten wurde, und Fig. 21 zeigt eine Konturlinienkarte, die ähnliche wie Fig. 18 erhalten wurde, um die Differenz gemäß der Gleichung (35) zwischen dem über die Zeitzone T₂ der T-Welle gemäß der Gleichung (4) erhaltenen Integrationswert und dem über die Zeitzone T₁ der QRS-Welle gemäß der Gleichung (4) erhaltenen Integrationswert anzuzeigen. Anders gesagt, ist Fig. 21 eine Karte, die dadurch erhalten wird, daß die in Fig. 19 darge­ stellte Isointegralkarte von der in Fig. 20 dargestellten abgezogen wird. Zahlenwerte, die an die den Kurven in den Fig. 19 und 20 zugehörigen schwarze Kreise angeschrieben sind, repräsentieren die Integrationswerte, wie sie für die jeweiligen Kurven gelten, und die Zahlenwerte, die an die den Kurven in Fig. 21 zugeordneten schwarzen Kreise ange­ schrieben sind, repräsentieren den Differenzwert zwischen den Integrationswerten, wie sie für die jeweilige Kurve gel­ ten.

Die in Fig. 19 dargestellte Isointegralkarte für die Zeit­ zone T₁ verfügt über ein Muster, das sich leicht von denje­ nigen der in den Fig. 15 und 16 dargestellten Isointegral­ karten unterscheidet, wobei angezeigt ist, daß ein Strom großer Stärke durch den linken Ventrikel gelaufen ist. Je­ doch verfügt die in Fig. 20 dargestellte Isointegralkarte für die Zeitzone T₂ über ein Muster, das sich von dem der in Fig. 19 dargestellten Isointegralkarte für die Zeitzone T₂ unterscheidet, was deutlich zeigt, daß sich das Muster der Stärke des durch das Herz innerhalb der Zeitzone T₁ fließen­ den Stroms aufgrund des Myokardinfarkts stark von demjenigen unterscheidet, der innerhalb der Zeitzone T₂ fließt. Ferner weist die in Fig. 21 dargestellte Konturlinienkarte insge­ samt negative Werte auf, und sie unterscheidet sich stark von der in Fig. 18 dargestellten Konturlinienkarte einer ge­ sunden Person mit insgesamt positiven Werten, was deutlich zeigt, daß im Patienten mit Myokardinfarkt der innerhalb der Zeitzone T₂ durch das Herz fließende Strom eine Verdrän­ gung erleidet.

Wie oben beschrieben, kann durch Abbilden der Herzmagnet­ feld-Stärke innerhalb der Zeitzonen T₁ und T₂ der gesunde Zustand innerhalb einer kurzen Zeitspanne von weniger als einer Minute auf einfache Weise nicht-invasiv gegenüber ei­ nem anomalen Zustand (Z. B. Zustand mit Myokardinfarkt, ischämischer Herzzustand oder dergleichen) unterschieden werden, ohne daß dem Patienten Schmerz zugeführt wird. An­ ders gesagt, kann für frühes Auffinden und Vorhersehen eines erkrankten Teils gesorgt werden, ohne daß das umgekehrte Problem zu lösen wäre.

Fig. 22 zeigt ein Beispiel eines verarbeiteten Bilds auf dem Schirm des Computers der Biomagnetfeld-Meßvorrichtung. Der Schirm ist vom Mehrfenstertyp, und in den jeweiligen Fens­ tern können einzelne verarbeitete Bilder dargestellt werden. Während in den Fig. 15 bis 21 in Zuordnung zu den einzelnen Kurven Zahlenwerte angeschrieben sind, um die Magnetfeld­ stärke und den Integrationswert deutlich zu machen, wird auf der Anzeige eine Farbgebung entsprechend dem Pegel der Kon­ turlinie bewirkt, um für eine dreidimensionale Farbanzeige zu sorgen. Gleichzeitig können auch das in Fig. 13 darge­ stellte Zeitdiagramm (Magnetokardiogramm) wie auch ein Elek­ trokardiogramm angezeigt werden, um eine systematische Ana­ lyse einer Herzkrankheit zu ermöglichen.

Fig. 23 zeigt Beispiele verarbeiteter Bilder, wie sie auf der Anzeige der erfindungsgemäßen Biomagnetfeld-Meßvorrich­ tung angezeigt werden. In Fig. 23 bezeichnet MKG ein Bei­ spiel eines Magnetokardiogramms, QRS bezeichnet ein Beispiel einer ersten isomagnetischen Karte, die gemäß der Gleichung (34) erhalten wird, wenn der Integrationsbereich auf das In­ tervall T₁ zur Erzeugung der QRS-Welle eingestellt wird, T bezeichnet ein Beispiel einer zweiten isomagnetischen Karte, die gemäß der Gleichung (34) erhalten wird, wenn der Inte­ grationsbereich auf das Intervall T₂ zum Erzeugen der T-Wel­ le eingestellt wird, und (T-QRS) zeigt ein Beispiel für die Differenz zwischen der ersten und der zweiten isomagneti­ schen Karte.

In den Gleichungen (4) und (34) können I₁(x, y) und I₂(x, y) durch ein vereinfachtes Verfahren bestimmt werden, das die Integration ersetzt. Genauer gesagt, werden I₁(x, y) und I₂(x, y) aus den folgenden Gleichungen (41) bis (44) be­ stimmt, und dann werden die Gleichungen (35) bis (40) ange­ wandt. Wenn die Tangentialkomponenten (Komponenten parallel zur Oberfläche eines lebenden Körpers) B_x(x, y, t) und B_y(x, y, t) eines durch den lebenden Körper erzeugten Ma­ gentfelds gemessen werden (wobei im Cartesischen Koordina­ tensystem (x, y, z) die Ebene parallel zur Körperoberfläche die xy-Ebene ist, während die Achse vertikal zur Körperober­ fläche die z-Achse ist), wird die zweidimensionale Vektor­ stärke |B_xy(x, y)|, wobei | | den Absolutwert repräsen­ tiert, aus der Wurzel der Summe der Quadrate der Tangential­ komponenten B_x und B_y gemäß der Gleichung (41) bestimmt:

|B_xy(x, y, t₀) = √{(B_x(x, y, t₀))² + (B_y(x, y, t₀))²} (41)

Anschließend wird für jeweilige Punkte (x, y), wobei Werte I₁(x, y) eines Signalverlaufs |B_xy(x, y, t₀)| zu einem ge­ wünschten Zeitpunkt gemäß der Gleichung (14) bestimmt wer­ den, eine Isointegralkarte durch Interpolation und Extrapo­ lation erhalten, in dem Punkte miteinander verbunden werden, an denen die Werte von I₁(x, y) an den jeweiligen Punkten (x, y) einander gleich sind, und diese Isointegralkarte wird auf dem Anzeigeschirm angezeigt:

I₁(x, y) = |B_xy(x, y, t₀)| (42)

Wenn die magnetische Komponente B_z (x, y, t) rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers gemessen wird, werden die Änderungsrate ∂B_z(x, y, t₀)/∂x in der x-Richtung der recht­ winkligen magnetischen Komponente B_z sowie die Änderungsrate ∂B_z(x, y, t₀)/∂y in der y-Richtung von B_z (x, y, t₀) be­ stimmt, und es wird die Wurzel S(x, y, t) der Summe der Quadrate bestimmt, wie es in der folgenden Gleichung (43) angegeben ist:

S(x, y, t₀) = √[{∂B_z(x, y, t₀)/∂x}² + {∂B_z(x, y, t₀)/∂y}²] (43)

Anschließend wird für die jeweiligen Punkte (x, y), nachdem die Werte I₂(x, y) eines Signalverlaufs S_t0(t₀, x, y) zu einem gewünschten Zeitpunkt gemäß der Gleichung (44) be­ stimmt wurden, durch Interpolation und Extrapolation eine Isointegralkarte bestimmt, um Punkte zu verbinden, für die an diesen jeweiligen Punkten (x, y) die Werte von I₂(x, y) einander gleich sind, und die Isointegralkarte wird auf dem Anzeigeschirm angezeigt:

I₂(x, y) = |S_t0(x, y, t₀)|dt (44)

Wenn z. B. ein Herz den zu messenden Gegenstand bildet, ist t₀ in den Gleichungen (41) bis (44) der Zeitpunkt, zu dem sich der Maximalwert von Q, R oder S auf eine Ventrikelkon­ traktion hin ergibt. Ferner werden in den Gleichungen (41) bis (44) mehrere Zeitpunkte t₀ festgesetzt, es wird eine Berechnung zum Bestimmen der Summe der Differenz oder des Verhältnisses zwischen mehreren ermittelten Werten ausge­ führt, durch Interpolation und Extrapolation wird eine Iso­ integralkarte zum Verbinden von Punkten bestimmt, an denen die Berechnungsergebnisse einander gleich sind, und diese Isointegralkarte wird auf dem Anzeigeschirm angezeigt. Auch auf diese Weise können im wesentlichen dieselben Ergebnisse erhalten werden, wie sie durch das zuvor beschriebene Ver­ fahren unter Verwendung der Gleichungen (4) und (34) erhal­ ten werden.

Isomagnetische Karten für den Zeitpunkt, zu dem die Extrem­ werte der Q-, der R- und der S-Zacke in einem Magnetokardio­ gramm eines Patienten x durch Messen der Normalenkomponente B_z gemäß dem herkömmlichen Verfahren erhalten werden, sind in den Fig. 24A, 24B und 24C dargestellt. In diesen Figuren kennzeichnen gestrichelte Linien eine isomagnetische Karte eines negativen Magnetfelds, durchgezogene Linien kennzeich­ nen eine isomagnetische Karte eines positiven Magnetfelds, und ein hohler Pfeil kennzeichnet die Stärke und die Rich­ tung eines Stromdipols. In den Darstellungen der isomagneti­ schen Karten der Fig. 24A, 24B und 24C ist der hohle Pfeil an der Position eines Stromdipols angeordnet, wenn angenom­ men ist, daß im Herz eine eigene Stromquelle existiert. Zum Zeitpunkt, zu dem der Extremwert der Q-Zacke auftritt, fließt in der Ventrikelscheidewand ein Strom in der Richtung nach rechts unten, wie es in Fig. 24A dargestellt ist. Zum Zeitpunkt, zu dem der Extremwert der R-Zacke auftritt, fließt ein großer Strom im gesamten linken Ventrikel schräg nach unten, wie es in Fig. 24B dargestellt ist, und zum Zeitpunkt, zu dem der Extremwert der S-Zacke auftritt, fließt ein Strom schräg nach oben zur Ventrikelbasis, wie es in Fig. 24C dargestellt ist, was anzeigt, daß der Depolari­ sationsprozeß im Ven 11918 00070 552 001000280000000200012000285911180700040 0002019808985 00004 11799trikel endet.

Isomagnetische Karten, die durch Messen der Tangentialkompo­ nenten B_x und B_y eines vom Herz des obengenannten Patienten x erzeugten Magnetfelds und durch Zusammensetzen der Tangen­ tialkomponenten gemäß den Gleichungen (41) und (42) zum Zeitpunkt, zu dem der Extremwert der Q-, der R- und der S- Zacke auftritt, erhalten wurden, sind in den Fig. 25A, 25B bzw. 25C dargestellt.

Das Muster von Fig. 25A fällt im wesentlichen mit demjenigen von Fig. 24A zusammen, das Muster von Fig. 25B fällt im we­ sentlichen mit dem von Fig. 24B zusammen, und das Muster von Fig. 25C fällt im wesentlichen mit dem von Fig. 24C zusam­ men. Jedoch wirkt im Muster von Fig. 25B, das zum Zeitpunkt erhalten wurde, zu dem der Extremwert der R-Zacke auftritt, das Myokard in einem weiten Bereich, wobei klargestellt ist, daß mehrere Stromquellen, die im Muster von Fig. 24B nicht deutlich sind, das im Moment des Auftretens des Extremwerts der R-Zacke erhalten wurde, leicht unterschieden werden kön­ nen, was es ermöglicht zu erkennen, daß eine Stromquelle in der Richtung nach links existiert, während eine andere Stromquelle nach unten hin existiert.

In den Fig. 26A, 26B und 26C sind isomagnetische Karten für den Zeitpunkt dargestellt, zu dem die jeweiligen Extremwerte der Q-, der R- bzw. der S-Zacke auftreten, wie gemäß den Gleichungen (43) und (44) unter Verwendung von Einzeldaten für die isomagnetische Karte für die Normalenkomponente B_z zum Zeitpunkt des Auftretens der jeweiligen Extremwerte der Q-, R- bzw. S-Zacke erhalten. Aus den in den Fig. 26A, 26B und 26C dargestellten Ergebnissen können mehrere Stromquel­ len unterschieden werden, die unter Verwendung der in den Fig. 24A, 24B und 24C dargestellten isomagnetischen Karten zur Normalenkomponente B_z oder der auf der Gleichung (1) be­ ruhenden Pfeilkarte kaum unterschieden werden können. Es ist zu beachten, daß die Muster der Fig. 26A, 26B und 26C den­ jenigen (isomagnetische Karten von B_xy, wie durch Zusammen­ setzen der Tangentialkomponenten B_x und B_y erhalten) ent­ sprechen, die in den Fig. 25A, 25B und 25C dargestellt sind. Dies bedeutet, daß es sich durch Versuchsdaten in der Pra­ xis gezeigt hat, daß die Gleichungen (6) und (7) oder die Gleichungen (27) und (28) im wesentlichen gelten.

In jeder der Fig. 24A bis 26C repräsentieren die Abszisse x und die Ordinate y Positionskoordinaten der an der Oberflä­ che des lebenden Körpers angeordneten Magnetfeldsensoren.

Während vorstehend die Erfindung beispielhaft für Herzma­ gnetfeld-Meßungen beschrieben wurde, kann sie auch sogar bei Enzephalomagnetfeld-Messungen verwendet werden, um ein Magnetoenzephalogramm (MEG) zu erhalten.

Fig. 27 zeigt in Schnittform einen Teil des Innenaufbaus eines Dewargefäßes für Messungen eines Enzephalomagnetfelds in einem Enzephalomagnetfeld-Meßsystem. Wenn ein Enzephalo­ magnetfeld gemessen wird, ist das zu untersuchende Objekt ein Kopf, der sich von der Brust zum Beispiel dadurch unter­ scheidet, daß er kugelförmig ist, weswegen die Unterseite eines Dewargefäßes 102 für einen Meßkopf mit SQUID-Fluß­ meßgeräten 103-1, 103-2, . . ., 103-N so ausgebildet ist, wie es in Fig. 27 dargestellt ist, daß sie die Form einer Halb­ kugel einnimmt, die einen Kopf 100 überdeckt. Die SQUID-Fluß­ meßeinrichtungen 103-1, 103-2, . . ., 103-N sind radial entlang der Innenfläche des Dewargefäßes 102 für die Kopf­ messung angeordnet, und die Vorderendfläche (Magnetfeld-Meß­ fläche) jeder SQUID-Flußmeßeinrichtung ist im wesent­ lichen parallel zur Tangentialebene der Halbkugelfläche an­ geordnet. Der Radius der Halbkugel ist unter der Annahme eingestellt, daß das Gehirn im Kopf die Form einer Kugel hat, deren Zentrum im wesentlichen mit dem Zentrum der Halb­ kugel zusammenfällt, wobei der Wert bis ungefähr 10 cm be­ trägt, was eine Messung auch für erwachsene Personen er­ laubt. Innerhalb des Dewargefäßes 102 für Kopfmessungen ist eine Wärmestrahlungs-Abschirmung 104 angeordnet, und die Oberseite des Dewargefäßes ist durch eine obere Platte 105 abgedichtet verschlossen. Von den SQUID-Flußmeßeinrichtun­ gen 103-1, . . ., 103-N werden aus dem Dewargefäß für Kopfmes­ sungen über Signalleitungen 106-1, . . . 106-N nach außen ent­ nommen.

Fig. 28 ist von Nutzen, um die Beziehung zwischen einer durch das in Fig. 27 dargestellte Enzephalomagnetfeld-Meß­ system meßbaren Magnetfeldkomponente und dem Kopf zu erläu­ tern. Die Komponente eines Enzephalomagnetfelds B, wie durch eine SQUID-Flußmeßeinrichtung meßbar, die radial über dem Kopf an einer von mehreren Positionen O' angeordnet ist, ist eine Komponente B_r in der Richtung r (Normalenkomponente) im Polarkoordinatensystem (r, Θ, Φ), dessen Ursprung in O liegt. In Fig. 28 kennzeichnen Komponenten B_Θ und B_Φ Tangen­ tialkomponenten parallel zur Kopffläche, und der Ursprung ist das Zentrum einer Kugel, beruhend auf der Annahme, daß das Gehirn kugelförmig ist. Als Körperstimulanz wird eine elektrische Stimulation an den rechten Mittelfinger gegeben, und die Normalenkomponente B_r wird durch das in Fig. 27 dar­ gestellte Enzephalomagnetfeld-Meßsystem gemessen, und es wird eine isomagnetische Karte für den Zeitpunkt erhalten, zu dem eine Hirnwelle maximal ist, nämlich ungefähr 100 ms nach Anlegen der elektrischen Stimulation. Die Fig. 29A und 29B zeigen Beispiele für eine isomagnetische Karte, wie sie mit dem in Fig. 27 dargestellten Enzephalomagnetfeld-Meß­ system erhalten wird. Die isomagnetische Karte der Normalen­ komponente B_r, wie in Fig. 29A dargestellt, wurde gemäß dem herkömmlichen Verfahren erhalten, während die isomagnetische Karte von Fig. 29B unter Verwendung der folgenden Gleichung (45) gemäß der Erfindung erhalten wurde. Wie eine auf einem Globus dargestellte Karte zeigt die isomagnetische Karte die Stärkeverteilung des Enzephalomagnetfelds, wie sie sich auf der Oberfläche der Kugel zeigt, die an das Gehirn angenähert ist:

S (θ, Φ, t) = √{(∂B_r(t)/∂θ)² + (∂B_r(t)/∂Φ)²} (45)

In der in Fig. 29A dargestellten isomagnetischen Karte ist angenommen, daß ein Stromdipol, wenn im Gehirn eine einzel­ ne Stromquelle existiert, an der Stelle eines hohlen Pfeils liegt, der der Darstellung überlagert ist. In Fig. 29A re­ präsentieren gestrichelte Linien eine isomagnetische Karte eines negativen Magnetfelds, durchgezogene Linien repräsen­ tieren eine isomagnetische Karte eines positiven - Magnet­ felds, und ein hohler Pfeil kennzeichnet die Stärke und die Richtung eines Stromdipols. Es ist unmittelbar und auf ein­ fache Weise erkennbar, daß die Stromquelle (durch den durch den hohlen Pfeil gekennzeichneten Stromdipol repräsentiert), die herkömmlicherweise auf Grundlage der in Fig. 29A darge­ stellten isomagnetischen Karte für die Normalenkomponente B_r abgeschätzt wurde, entsprechend der Spitzenwertposition A in der in Fig. 29B dargestellten isomagnetischen Karte liegt. Der andere Teil des Enzephalomagnetfeld-Meßsystems, der in Fig. 27 nicht dargestellt ist, ist im wesentlichen identisch mit der in Fig. 7 dargestellten Biomagnetfeld-Meß­ vorrichtung aufgebaut.

Als Verfahren zum Analysieren einer Magnetfeldquelle unter Verwendung isomagnetischer Karten betreffend ein Herzmagnet­ feld und ein Enzephalomagnetfeld, wie durch die insoweit be­ schriebenen Verfahren der Erfindung erhalten, sind verschie­ dene Arten von Algorithmen zum Lösen des umgekehrten Pro­ blems denkbar. Bei einem vereinfachten Algorithmus, wie er bei praktischen Anwendungen häufig verwendet wird, werden ein einzelner oder z. B. zwei Stromdipole als Magnetfeld­ quelle angenommen, Positionskoordinaten, an denen diese Stromdipole existieren, werden nach Wunsch als Anfangsbedin­ gung angenommen, und auf der Annahme, daß die an den ein­ zelnen Positionskoordinaten vorhandenen Stromdipole Magnet­ felder gemäß dem Biot-Savart-Gesetz erzeugen, werden Ma­ gnetfelder an tatsächlichen Magnetfeld-Meßpunkten (x, y) berechnet. Eine der Gleichung (17) entsprechende Auswer­ tungsfunktion, die durch die Differenz zwischen dem berech­ neten Magnetfeld B_c(x, y) und dem tatsächlich gemessen Ma­ gnetfeld V_m(x, y) repräsentiert ist, wird für m = 1, 2, . . ., M berechnet, wobei die Gesamtanzahl von Meßpunkten, an de­ nen die Magnetfelder tatsächlich gemessen werden, durch M repräsentiert ist, und der Minimalwert der Auswertungsfunk­ tion L wird analytisch durch Ändern der Positionskoordinaten der einzelnen Stromdipole bestimmt. In der folgenden Glei­ chung (46) repräsentiert G eine Konstante, n_s repräsentiert einen Einheitsvektor in der Normalen- oder der Z-Richtung, und das Additionssymbol Σ repräsentiert die Addition betref­ fend M = 1, 2, . . ., M:

L = Σ{V_m(x, y) - G([B_c(x, y)].n_s)}² (46)

Bei dem auf der Gleichung (46) beruhenden Verfahren tritt jedoch ein Fall auf, bei dem die Ergebnisse der Analyse zur Magnetfeldquelle nicht auf einen Minimalwert konvergieren, wenn ein großer Meßbereich für das Magnetfeld analysiert wird. Bei der Erfindung werden die Anfangsbedingungen für die Positionen und die Anzahl der Dipole im Verlauf der Be­ rechnung der Auswertungsfunktion L so vorbestimmt, daß die Spitzenwertposition in der isomagnetischen Karte auf Grund­ lage der Gleichung (4), (34) oder (44) die Position des Di­ pols ist, während die Anzahl der Spitzenwerte in der isoma­ gnetischen Karte die Anzahl der Dipole ist. Durch Lösen der Auswertungsfunktion L unter den so bestimmten Anfangsbedin­ gungen können Ergebnisse der Analyse zur Magnetfeldquelle ohne Fehlschlag konvergieren. Durch Spezifizieren jeweiliger Spitzenwertpositionen in den isomagnetischen Karten betref­ fend ein Herzmagnetfeld und ein Enzephalomagnetfeld auf Grundlage der Gleichung (4), (34) oder (44) können die Koor­ dinaten der jeweiligen Spitzenwertpositionen und die zugehö­ rige Anzahl automatisch als Anfangswerte in die Vorrichtung eingegeben werden, und die Auswertungsfunktion L kann gelöst werden, um konvergierende Ergebnisse für die Analyse zur Magnetfeldquelle zu liefern.

Demgemäß können, im Gegensatz zum herkömmlichen Einstellen von Anfangswerten auf empirische Weise, die Anfangswerte im wesentlichen sicher und einfach auf Grundlage von Daten aus der isomagnetischen Karte bestimmt werden, wie sie als Er­ gebnis einer Messung erhalten wird, und es kann das umge­ kehrte Problem wirkungsvoll und genauer gelöst werden.

In jeder der Figuren, die eine in der vorstehenden Beschrei­ bung verwendete isomagnetische Karte zeigen, ist die rechte Seite des Körpers auf der linken Seite der Zeichnung darge­ stellt, während die linke Seite des Körpers auf der rechten Seite der Zeichnung dargestellt ist, was in Übereinstimmung mit der üblichen Vorgehensweise steht, wie sie auf dem Ge­ biet medizinischer Behandlungen angewandt wird.

Claims (25)

1. Verfahren zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - einen ersten Schritt des Messens einer zeitlichen Änderung einer Komponente (B_z) eines durch einen lebenden Körper (2) erzeugten Biomagnetfelds unter Verwendung mehrerer Fluß-Meß­ einrichtungen (20-1 bis 20-8, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb des lebenden Körpers angeordnet sind und jeweils ein SQUID (superconducting quantum interference device) (12) enthalten, wobei die Magnetfeldkomponente (B_z) in eine erste Richtung (7) zeigt, die rechtwinklig auf der Oberfläche des lebenden Körpers steht;
• - einen zweiten Schritt des Bestimmens einer zeitlichen Än­ derung eines Werts proportional zur Wurzel der Summe der Quadrate der differentiellen Werte der Magnetfeldkomponente (B_z) in der ersten Richtung und derjenigen in einer zweiten und einer dritten Richtung (x, y), die die erste Richtung (z) schneiden;
• - einen dritten Schritt des Integrierens der zeitlichen Än­ derung des im zweiten Schritt erhaltenen Werts über ein vor­ bestimmtes Intervall (T₁; T₂) zum Bestimmen eines integrier­ ten Werts; und
• - einen vierten Schritt des Anzeigens des im dritten Schritt erhaltenen integrierten Werts.

2. Verfahren zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - einen ersten Schritt des Messens zeitlicher Änderungen von Komponenten (B_x, B_y) eines durch einen lebenden Körper (2) erzeugten Biomagnetfelds unter Verwendung mehrerer Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-8, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb des lebenden Körpers angeordnet sind und je­ weils ein SQUID (superconducting quantum interference devi­ ce) (12) enthalten, wobei die Komponenten (B_x, B_y) des Ma­ gnetfelds in einer ersten bzw. einer zweiten Richtung (x, y) zeigen, die parallel zur Oberfläche des lebenden Körpers verlaufen
• - einen zweiten Schritt des Bestimmens einer zeitlichen Än­ derung eines Werts proportional zur Wurzel der Summe der Quadrate der Magnetfeldkomponenten (B_x, B_y) in der ersten und der zweiten Richtung (x, y);
• - einen dritten Schritt des Integrierens der zeitlichen Än­ derung des im zweiten Schritt erhaltenen Werts über ein vor­ bestimmtes Intervall (T₁; T₂) zum Bestimmen eines integrier­ ten Werts; und
• - einen vierten Schritt des Anzeigens des im dritten Schritt erhaltenen integrierten Werts.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im vierten Schritt die integrierten Werte dazu verwendet werden, eine Isointegralkarte anzuzei­ gen, in der Punkte miteinander verbunden sind, an denen die integrierten Werte gleich sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrieren der zeitlichen Änderung des im zweiten Schritt erhaltenen Werts über ein vorbestimm­ tes Intervall (T₁; T₂), um im dritten Schritt einen inte­ grierten Wert zu bestimmen, über mehrere vorbestimmte Inter­ alle (T₁, T₂) ausgeführt wird, um mehrere integrierte Werte zu bestimmen, und eine Berechnung zum Bestimmen des Verhält­ nisses oder der Summe, einschließlich einer Isogewichtung, oder der Differenz zwischen den mehreren integrierten Werten ausgeführt wird.

5. Verfahren zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - einem ersten Schritt des Messens einer Komponente (B_z) eines von einem lebenden Körper (2) erzeugten Biomagnetfelds unter Verwendung mehrerer Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb des lebenden Körpers angeordnet sind und jeweils ein SQUID (12) enthalten, wobei die Magnetfeldkomponente (B_z) in eine erste Richtung (z) zeigt, die rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers verläuft;
• - einen zweiten Schritt des Bestimmens eines Werts propor­ tional zur Wurzel der Summe der Quadrate der differentiellen Werte der Magnetfeldkomponente (5) in der ersten Richtung in einer zweiten und einer dritten Richtung (x, y), die die erste Richtung (z) schneiden; und
• - einen dritten Schritt des Anzeigens des im zweiten Schritt erhaltenen Werts.

6. Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb des lebenden Körpers (2) angeordnet sind und jeweils ein SQUID (12) enthalten, um ein vom leben­ den Körper erzeugtes Biomagnetfeld zu erfassen, wobei die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie die zeitliche Änderung einer Komponente (B_z) des Biomagnetfelds in einer ersten Richtung (z) messen, die rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers verläuft;
• - eine Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) zum Ausfüh­ ren einer Berechnung zum Bestimmen der zeitlichen Änderung eines Werts proportional zur Wurzel der Summe der Quadrate der Änderungsraten der Magnetfeldkomponente (B_z) in der ers­ ten Richtung in einer zweiten bzw. einer dritten Richtung (x, y), die die erste Richtung (z) schneiden, und zum Aus­ führen einer Berechnung zum Integrieren der zeitlichen Ände­ rung dieses Werts über ein vorbestimmtes Intervall (T₁; T₂), um einen integrierten Wert zu bestimmen; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen des integrierten Werts.

7. Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb des lebenden Körpers (2) angeordnet sind und jeweils ein SQUID (12) enthalten, um ein vom leben­ den Körper erzeugtes Biomagnetfeld zu erfassen, wobei die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie die zeitliche Änderung von Komponenten (B_x, B_y) des Biomagnet­ felds in einer ersten und einer zweiten Richtung (x, y) mes­ sen, die parallel zur Oberfläche des lebenden Körpers ver­ laufen;
• - eine Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) zum Ausfüh­ ren einer Berechnung zum Bestimmen der zeitlichen Änderung eines Werts proportional zur Wurzel der Summe der Quadrate der Magnetfeldkomponente (B_x, B_y) in der ersten und der zweiten Richtung, und zum Ausführen einer Berechnung zum Integrieren der zeitlichen Änderung dieses Werts über ein vorbestimmtes Intervall (T₁; T₂), um einen integrierten Wert zu bestimmen; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen des integrierten Werts.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Anzeigeeinrichtung (8) eine Isointegralkarte angezeigt wird, in der Punkte miteinander verbunden sind, für die gleiche integrierte Werte gelten.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationen-Verarbeitungseinrich­ tung (8) die Berechnung zum Bestimmen des integrierten Werts über mehrere vorbestimmte Intervalle (T₁, T₂) ausführt, um mehrere integrierte Werte zu bestimmen, und sie eine Berech­ nung zum Bestimmen des Verhältnisses, der Summe, einschließ­ lich einer Isogewichtung, oder der Differenz zwischen den mehreren integrierten Werten ausführt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen mit gleichem Intervall an der Außenseite des lebenden Kör­ pers (2) angeordnet sind.

11. Vorrichtung zur Biomagnetfeldmessung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb des lebenden Körpers (2) angeordnet sind und jeweils ein SQUID (12) enthalten, um ein vom leben­ den Körper erzeugtes Biomagnetfeld zu erfassen, wobei diese mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie eine Magnetfeldkomponente B_z (x, y) rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers erfassen, wobei eine Ebene parallel zur Oberfläche des lebenden Körpers einer xy-Ebene im Cartesi­ schen Koordinatensystem entspricht, während eine Richtung rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers der z-Achse im Cartesischen Koordinatensystem entspricht;
• - eine Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) zum Bestim­ men eines Werts proportional zur Wurzel der Summe der Qua­ drate der differentiellen Werte der Magnetfeldkomponente B_z(x, y) in den Richtungen x und y; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen einer Isomagnet­ feldstärke-Kurve, die Punkte miteinander verbindet, für die die obigen Werte gleich sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) beim Be­ rechnen zum Lösen des umgekehrten Problems zum Annehmen der Position und der Stärke einer Magnetfeldquelle innerhalb des lebenden Körpers die Anzahl von Spitzenwerten und die Posi­ tionsdaten der Spitzenwerte in der Isomagnetfeldstärke-Kurve als Anfangswerte für die Anzahl der Magnetfeldquellen und die Positionen derselben verwendet.

13. Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb des lebenden Körpers (2) angeordnet sind und jeweils ein SQUID (12) zum Erfassen eines vom le­ benden Körper erzeugten Biomagnetfelds enthalten, wobei die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie eine Komponente (B_z) des Biomagnetfelds in einer ersten Richtung (z) messen, die rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers zeigt;
• - eine Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) zum - Ausfüh­ ren einer Berechnung zum Bestimmen eines Werts proportional zur Wurzel der Summe der Quadrate der Änderungsraten der Magnetfeldkomponente (B_z) in der ersten Richtung für eine zweite und dritte Richtung (x, y), die die erste Richtung (z) schneiden; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen des integrierten Werts.

14. Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb des lebenden Körpers (2) angeordnet sind und jeweils ein SQUID (12) zum Erfassen eines vom le­ benden Körper erzeugten Biomagnetfelds enthalten, wobei die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie eine Komponente (B_z) des Biomagnetfelds in einer ersten Richtung (z) messen, die rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers zeigt;
• - eine Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) zum Ausfüh­ ren einer Berechnung zum Bestimmen eines der Wurzel der Sum­ me der Quadrate der Änderungsraten der Magnetfeldkomponente (B_z) in der ersten Richtung für eine zweite und dritte Rich­ tung (x, y), die die erste Richtung (z) schneiden; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen des Wurzelwerts.

15. Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb des lebenden Körpers (2) angeordnet sind und jeweils ein SQUID (12) zum Erfassen eines vom le­ benden Körper erzeugten Biomagnetfelds enthalten, wobei die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie eine Komponente (B_z) des Biomagnetfelds in einer ersten Richtung (z) messen, die rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers zeigt;
• - eine Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) zum - Ausfüh­ ren einer Berechnung zum Bestimmen der Wurzel der Summe der Quadrate differentieller Werte der Magnetfeldkomponente (B_z) in der ersten Richtung für eine zweite und dritte Richtung (x, y), die die erste Richtung (z) schneiden; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen eines Werts pro­ portional zur Wurzel und zur Bilderzeugung und Anzeige be­ treffend die Stärkeverteilung des Biomagnetfelds innerhalb einer Zeitzone (T₁), während der der Ventrikel des Herzens des lebenden Körpers (2) polarisiert, sowie innerhalb einer Zeitzone (T₂), während der die Umpolarisierung des Ventri­ kels abläuft.

16. Verfahren zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - einen ersten Schritt des Messens einer Komponente (B_z) eines von einem lebenden Körper (2) erzeugten Magnetfelds unter Verwendung mehrerer Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die jeweils ein SQUID (12) enthal­ ten, wobei die Magnetfeldkomponente (B_z) in eine erste Rich­ tung (z) zeigt, die rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers verläuft;
• - einen zweiten Schritt des Bestimmens einer Komponente (B_x) des Biomagnetfelds in einer zweiten Richtung (x), die recht­ winklig zur ersten Richtung (z) verläuft, aus einem diffe­ rentiellen Wert für die zweite Richtung (x) der Magnetfeld-Kom­ ponente (B_z) in der ersten Richtung;
• - einen dritten Schritt des Bestimmens einer Komponente (B_y) des Magnetfelds in einer dritten Richtung (y), die recht­ winklig zur ersten und zweiten Richtung (z, x) verläuft, aus der Änderungsrate in der dritten Richtung (y) der Magnet­ feldkomponente (B_z) in der ersten Richtung; und
• - einen vierten Schritt des Bestimmens eines Werts propor­ tional zur Wurzel der Summe der Quadrate der Magnetfeldkom­ ponenten (B_x, B_y) in der zweiten und dritten Richtung (x, y).

17. Verfahren zur Biomagnetfeldmessung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch:

• - einen fünften Schritt des Integrierens der zeitlichen Än­ derung des im vierten Schritt erhaltenen Werts über ein vor­ bestimmtes Intervall (T₁; T₂), um einen integrierten Wert zu bestimmen;
• - wobei im vierten Schritt der im fünften Schritt enthaltene integrierte Wert angezeigt wird.

18. Verfahren zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - einen ersten Schritt des Messens einer Normalenkomponente (B_z) eines von einem lebenden Körper (2) erzeugten Magnet­ felds unter Verwendung mehrerer Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die jeweils ein SQUID (12) enthalten, wobei die Magnetfeldkomponente (B_z) in eine erste Richtung (z) zeigt, die rechtwinklig zur Oberfläche des le­ benden Körpers verläuft;
• - einen zweiten Schritt des Annehmens zweier Tangentialkom­ ponenten (B_x, B_y) aus der Normalenkomponente (B_z) sowie des Bestimmens der Wurzel der Quadrate der zwei Tangentialkompo­ nenten (B_x, B_y);
• - einen dritten Schritt des Integrierens eines Werts propor­ tional zu dieser Wurzel der Summe der Quadrate, um einen in­ tegrierten Wert zu bestimmen; und
• - einen vierten Schritt des Anzeigens der Positionsvertei­ lung der integrierten Werte.

19. Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb eines lebenden Körpers (2) angeord­ net sind und jeweils ein SQUID (12) zum Erfassen eines vom lebenden Körper erzeugten Biomagnetfelds enthalten, wobei die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie eine Komponente (B_z(x, y)) des Biomagnetfelds in einer Z-Richtung erfassen, wobei eine Ebene parallel zur Oberfläche des lebenden Körpers der xy-Ebene des Cartesischen Koordina­ tensystems entspricht, während eine Richtung rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers der z-Achse des Cartesi­ schen Koordinatensystems entspricht;
• - eine Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) zum Bestim­ men eines Werts proportional zur Wurzel von
  B_xy = {(∂B_z(x, y)/∂x)² + (∂B_r(x, y)/∂y)²}
  aus der Komponente (B_z (x, y) in z-Richtung; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen einer Isomagnet­ feldstärke-Kurve, die Punkte verbindet, für die die obigen Werte gleich sind.

20. Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb eines lebenden Körpers (2) angeord­ net sind und jeweils ein SQUID (12) zum Erfassen eines vom lebenden Körper erzeugten Biomagnetfelds enthalten, wobei die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie eine Komponente (B_z(x, y)) des Biomagnetfelds in einer Z-Richtung erfassen, wobei eine Ebene parallel zur Oberfläche des lebenden Körpers der xy-Ebene des Cartesischen Koordina­ tensystems entspricht, während eine Richtung rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers der z-Achse des Cartesi­ schen Koordinatensystems entspricht;
• - eine Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) zum Bestim­ men eines Werts proportional zur Wurzel von
  B_xy = {(∂B_z(x, y)/∂x)² + (∂B_z(x, y)/∂y)²}
  aus der Komponente (B_z (x, y) in z-Richtung; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen des zur Wurzel proportionalen Werts.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Größenverteilung des Biomagnetfelds innerhalb einer Zeitzone (T₁), während der der Ventrikel des Herzens des lebenden Körpers depolarisiert, sowie innerhalb einer Zeit­ zone (T₂), innerhalb der die Umpolarisation des Ventrikels abläuft, abgebildet und auf der Anzeigeeinrichtung (8) ange­ zeigt wird.

22. Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb eines lebenden Körpers (2) angeord­ net sind und jeweils ein SQUID (12) zum Erfassen eines vom lebenden Körper erzeugten Biomagnetfelds enthalten, wobei die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie eine Normalenkomponente (B_z) des Biomagnetfelds rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers erfassen; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen der Verteilung des Biomagnetfelds, wie es aus zwei Tangentialkomponenten (B_x, B_y) bestimmt wurde, die aus der Normalenkomponente (B_z) angenommen werden.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (8) die Verteilung des durch das Herz im lebenden Körper (2) erzeugten Biomagnetfelds an­ zeigt.

24. Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung, gekennzeichnet durch:

• - mehrere Fluß-Meßeinrichtungen (20-1 bis 20-7, . . . 27-1 bis 27-8), die außerhalb eines lebenden Körpers (2) angeord­ net sind und jeweils ein SQUID (12) zum Erfassen eines vom lebenden Körper erzeugten Biomagnetfelds enthalten, wobei die mehreren Fluß-Meßeinrichtungen so arbeiten, daß sie eine Komponente (B_z) des Biomagnetfelds in einer ersten Richtung (z) erfassen, die rechtwinklig zur Oberfläche des lebenden Körpers verläuft;
• - eine Operationen-Verarbeitungseinrichtung (8) zum Bestim­ men von Komponenten (B_x, B_y) des Biomagnetfelds in einer zweiten und einer dritten Richtung (x, y), die die erste Richtung (z) schneidet, aus der Magnetfeldkomponente (B_z) in der ersten Richtung; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen der Verteilung des Biomagnetfelds innerhalb einer Zeitzone (T₁), während der eine QRS-Welle des Magnetokardiogramms des lebenden Kör­ pers auftritt, sowie innerhalb einer Zeitzone (T₂), während der eine T-Welle im Magnetokardiogramm auftritt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (8) die Verteilung der Differenz zwischen dem Biomagnetfeld innerhalb der Zeitzone (T₁), wäh­ rend der eine QRS-Welle des Magnetokardiogramms auftritt, und dem Biomagnetfeld innerhalb der Zeitzone (T₂), während der eine T-Welle des Magnetokardiogramms auftritt, anzeigt.