JP2020141911A - 心磁計 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で精度よく、磁気センサの位置合わせを行う。【解決手段】心磁計（１０）は、ベッド３５、磁気センサ３１、および計算機２０を備える。ベッド３５および磁気センサ３１は、外部からの磁場を遮断する磁気シールドルーム（１００）内に設置される。磁気センサ３１は、ベッド３５に横たわる被検者の心筋の電気的な活動により生じる磁場である心磁を検知する。計算機２０は、磁気シールドルーム外に設置され、磁気センサ３１を制御する。計算機２０は、磁気センサ３１が検出する１心拍分の心磁信号から特定した興奮部位の位置と心磁計測する関心部位の位置との差分からベッド３５のズレ量を算出して出力する被検者位置評価／制御モジュール４２を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、心磁計に関する。

心臓の心筋活動を非侵襲に測定する装置として、心磁計が知られている。心磁計は、磁気センサである超伝導量子干渉素子（SQUID：Superconducting QUantum Interference Device）センサを用いて、ヒトの心臓から発生する微弱な磁場の分布を測定する。そして、その測定結果から心臓内部の活動電流の位置を推定し、その分布をイメージングする。

心磁計による測定では、心磁計を設置した磁気シールドルーム内のベッドに被検者を寝かせる。そして、被検者を磁気センサが設置されているデュワーの下に移動させて被検者の心臓部と磁気センサとの位置関係が適切になるように、すなわち計測すべき心磁信号が計測範囲外とならないように調整する。その際、操作者は、被検者の胸部の剣状突起を指先などによって確認し、所定の磁気センサの位置と重なるように位置を調整する。

なお、この種の磁場計測の技術としては、被検体の体型などの影響を受けることなく、被検体の磁気ベクトルの分布を精度良く検出するものが知られている(例えば特許文献１参照）。

特開２０１７−０００３５４号公報

前述した調整技術では、体格や心臓の位置などに個人差があるため、心磁信号が計測範囲から外れるあるいは最も活性化している部位が計測範囲から外れてしまうなど恐れがある。

この場合、計測が適切であるか否かの判定は、操作者がシールドルームの外に設置された操作用パソコンの画面などにて心磁図波形を確認するまで前確認することができない。計測が不適切であることが判明した場合、操作者は一旦計測準備状態を解除して、磁気シールドルームの中に戻って被検者の位置合せを再度行う必要があり、作業効率が低下し、時間もかかってしまうという問題がある。

本発明の目的は、短時間で精度よく、磁気センサの位置合わせを行うことのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、代表的な心磁計は、ベッド、検知部、および計算機を備える。ベッドおよび検知部は、外部からの磁場を遮断する磁気シールドルーム内に設置される。検知部は、ベッドに横たわる被検者の心筋の電気的な活動により生じる磁場である心磁を検知する。

計算機は、磁気シールドルーム外に設置され、検知部を制御する。計算機は、検出部が検出する１心拍分の心磁信号から特定した興奮部位の位置と心磁計測する関心部位の位置との差分からベッドのズレ量を算出する制御部を有する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

被検者の計測部位と磁気センサとの調整を短時間で精度よく行うことができる。

心磁計における構成の一例を示す説明図。 図１の心磁計における構成の一例を示すブロック図。 図２のポンプユニットにより昇降されるベッドにおける構成の一例を示す説明図。 図１の心磁計が有する磁気センサアレイにおける構成一例を示す説明図。 図４の磁気センサにおける構成の一例を示す説明図。 図５の磁気センサにおける他の例を示す説明図。 図４の磁気センサアレイと被検者との位置関係の一例を示す説明図。 心磁計による心磁計測における比較技術一例を示すフローチャート。 図２の心磁計による心磁計測の一例を示すフローチャート。 ヒトの心拍波形の一例を示す説明図。 図１の心磁計が有するディスプレイに表示される設定画面の一例を示す説明図。 図１の心磁計が有するディスプレイに表示されるグリッドマップ波形の一例を示す説明図。 図１の心磁計における等磁場線図の表示例を示す説明図。 図１の心磁計による情報表示の一例を示す説明図。

実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

以下、実施の形態を詳細に説明する。

〈心磁計の外観例〉
図１は、本実施の形態による心磁計における構成の一例を示す説明図である。

心磁計１０は、図１に示すように、計測制御部１１、自動補給装置１２、デュワー１３、ベッド部１４、およびプロジェクタ１５などから構成されている。計測制御部１１、自動補給装置１２、およびプロジェクタ１５は、外部からの磁力線を遮蔽する磁気シールドルーム１００外に設置されている。デュワー１３およびベッド部１４は、環境磁気雑音の影響を除去するために磁気シールドルーム１００内に設置される。

計測制御部１１は、計算機２０、キーボード２１、ディスプレイ２２、プリンタ２３、マウス２４、ＦＬＬ（Flux Locked Loop）回路２５、ＡＦＡ回路（増幅器・フイルタ・増幅器）２６、計測制御回路２７から構成されている。計算機２０は、例えばパーソナルコンピュータなどからなり、生体磁気信号の計測およびデータ表示解析などを実行する。

キーボード２１、ディスプレイ２２、プリンタ２３、マウス２４、ＦＬＬ回路２５、ＡＦＡ回路２６、および計測制御回路２７は、計算機２０にそれぞれ接続されている。キーボード２１およびマウス２４は、情報入力などを行う。

ディスプレイ２２は、計算機２０によるデータ表示解析の結果やキーボード２１やマウス２４などから入力される各種の情報を表示する。プリンタ２３は、ディスプレイ２２に表示された内容などを出力する。プリンタ２３は、カラー印刷、白黒印刷、あるいはカラー印刷と白黒印刷とが可能なものとする。

ディスプレイ２２は、タッチパネルを備えたものであってもよい。また、マウス２４は、例えばトラックボールやジョスティックなどのポインティングデバイスであってもよい。

ベッド部１４は、ベッド３５および図２に示すベッド制御部３６から構成されている。計測の際、被検者２は、ベッド３５に仰向けあるいはうつ伏せの状態で計測が行われる。ベッド制御部３６は、ベッド３５の位置などを制御する。

被検者２、すなわち人間の胸部測定面は、曲面であると共に傾いているが、説明を簡単にするためにほぼ平行とする。よって、胸部測定面は、ベッド３５の上面とほぼ平行であるものとし、体軸方向がｙ軸であり、被検者２の左右方向をｘ軸としたｘ−ｙ平面と平行であるものとする。また、磁気シールドルーム１００の床面から天井に向かう方向をｚ軸とする。

デュワー１３は、例えば真空層構造を有する高断熱容器であり、被検者２の胸部の上方に位置するように配置されている。デュワー１３の内部には、後述する図２に示す磁気センサアレイ３０および磁気センサアレイ３０を超伝導状態まで冷やす液体ヘリウムが入れられている。自動補給装置１２は、液体ヘリウムをデュワー１３に補給する。

〈心磁計のブロック図例〉
図２は、図１の心磁計１０における構成の一例を示すブロック図である。

計算機２０は、制御モジュール４０、データ収集モジュール４１、および被検者位置評価／制御モジュール４２などを有する。また、ベッド制御部３６は、位置調整制御部であるベッド位置計測部４５、同じく位置調整制御部であるベッド位置制御部４６、ポンプユニット４７、および簡易操作部４８から構成されている。また、これらベッド位置計測部４５、ベッド位置制御部４６、およびポンプユニット４７によって位置調整制御部が構成される。

検知部である磁気センサ３１は、ＦＬＬ回路２５に接続されている。ＦＬＬ回路２５は、後述するデュワー１３に設けられる図５に示す磁気センサ３１を駆動（磁気センサに対する磁場ロック／アンロック操作）する。

ＡＦＡ回路２６は、入力増幅器、フィルタ、および出力増幅器からなり、磁気センサ３１の出力を増幅およびフィルタリングする。計測制御回路２７は、制御モジュール４０の制御に基づいて、ＦＬＬ回路２５の状態切り替えやＡＦＡ回路２６の増幅率やフィルタ周波数の設定などの制御を行う。

データ収集モジュール４１は、ＡＦＡ回路２６から出力される計測データをファイリングする。被検者位置評価／制御モジュール４２は、データ収集モジュール４１がファイリングした計測データを評価する。具体的には、被検者位置評価／制御モジュール４２は、計測データによって被検者が計測に最適な位置からどの程度離れているかリアルタイムで評価する。

被検者位置評価／制御モジュール４２は、評価結果をディスプレイ２２に出力する。ディスプレイ２２は、入力された評価結果を計測データと共に表示する。簡易操作部４８は、磁気シールドルーム１００内に設けられる。簡易操作部４８は、計算機２０と接続されており、計測準備（磁場ロック）や計測準備解除（磁場アンロック）、および計測開始などを計算機２０に指示する。

ベッド位置制御部４６は、ポンプユニット４７の駆動制御を行う。ポンプユニット４７は、例えば油圧ポンプなどからなり、被検者位置が最適位置となるようにベッド３５を移動させる。

ベッド位置計測部４５は、ベッド３５の位置を計測して位置情報として出力する。被検者位置評価／制御モジュール４２は、評価結果に基づいて、ベッド３５の天板の位置、すなわち被検者の位置が最適となるように指令(位置調整信号）を出力する。ベッド位置制御部４６は、その指令およびベッド位置計測部４５から出力される位置情報に基づいて、被検者位置が最適位置となるようにベッド３５を移動させる。

〈ポンプユニットおよびベッドの構成例〉
図３は、図２のポンプユニット４７により昇降されるベッド３５における構成の一例を示す説明図である。

図示するように、ベッド３５の天板の下には、ポンプユニット４７にて昇降操作されるシリンダ４９が設置されている。ポンプユニット４７とシリンダ４９とを接続する流路には、手動レバー５０によって操作されるシリンダ５１が設けられている。

ポンプユニット４７を使用しない時には、手動レバー５０を操作することにより、ベッド３５を昇降させることができる。ベッド３５は、ポンプユニット４７の油圧アシストによって昇降だけではなく、体軸方向および体軸に垂直な水平方向にも移動する構成としてもよい。

前述したように、ベッド位置計測部４５は、ベッド３５の位置、すなわちｘ、ｙ、ｚ座標を測定する。そして、計算機２０の被検者位置評価／制御モジュール４２は、その測定値および評価結果からベッド３５の位置が最適となるようにベッド位置制御部４６に対して指令を出力する。これによって、被検者が最適位置に自動設定される。

また、ベッド位置計測部４５が測定したすなわちｘ、ｙ、ｚ座標は、プロジェクタ１５によって磁気シールドルーム１００内部に表示させる。磁気シールドルーム１００内の操作者は、プロジェクタ１５の表示内容に基づいて、手動レバー５０を操作することによって被検者を最適位置に移動させる。油圧アシストによってベッド３５を移動させることによって、ベッドの昇降操作時における操作者の身体的な負担を軽減することができる。

〈磁気センサアレイの構成例〉
図４は、図１の心磁計１０が有する磁気センサアレイ３０における構成一例を示す説明図である。磁気センサアレイ３０は、図４に示すように、複数の磁気センサ３１が生体面、すなわちｘ−ｙ平面とほぼ平行な面上にマトリクス上に配列されて構成されている。

ここで、磁気センサ３１の数については任意であってよいが、図４に示す例では、磁気センサ３１のマトリックスが８行×８列の構成となっているので、磁気センサ３１の数は、８×８＝６４個である。

磁気センサ３１は、例えば超伝導量子干渉素子およびＳＱＵＩＤに接続された検出コイルなどから構成されている。検出コイルには、生体磁場の接線成分、すなわちｘ−ｙ平面にほぼ平行な成分を検出するコイルと、生体磁場の法線成分、すなわちｘ−ｙ平面に直交する成分を検出するコイルとがある。

生体磁場の接線成分を検出するコイルは、例えばコイル面がｘ方向およびｙ方向をそれぞれ向いた２つのコイルが用いられる。また、生体磁場の法線成分を検出するコイルは、コイル面がｚ方向を向いたコイルが用いられる。

また、磁気センサ３１は、前述したように８行×８列の構成であり、例えば２５ｍｍ程度の間隔を開けて配置されている。この構成の場合には、心臓全体を６４点の測定ポイントで同時計測することになる。

磁気センサ３１は、その長手方向が生体面、すなわちｘ−ｙ平面に対して垂直な方向であるｚ方向と一致するように配置される。なお、図２の例では、ベッド面と磁気センサ３１のＸ−Ｙ面とを平行にしているが、測定精度をより高めるには、体に接近させる方がよく、傾けるようにすることができる。

ただし、被検者である人体は、常に動いているので、人体に密着させると、人体の動き応じて磁気センサ３１を動かしてしまい、かえって高精度の検出が困難となる恐れがある。

〈磁気センサの構成例〉
図５は、図４の磁気センサ３１における構成の一例を示す説明図である。図５における磁気センサ３１は、心磁信号の法線成分Ｂzを検出する例を示したものである。磁気センサ３１は、ＳＱＵＩＤ６０、コイル部６１から構成されている。図５において、超伝導線（Ｎｉ−Ｔｉ線）で作られたコイル部６１は、コイル面がｚ方向を向くように配置される。

このコイル部６１は、互いに逆向きのコイルである検出コイル６２および参照コイル６３の組み合わせからなる。被検者２に近い側に位置する検出コイル６２は、被検者２からの磁場信号を検出する。被検者２から遠い側に位置する参照コイル６３は、外部磁場雑音を検出する。

外部磁場雑音は、被検者２よりも遠い信号源から生じている。したがって、その雑音信号は、検出コイル６２および参照コイル６３の両方によって検出される。一方、被検者２からの磁場信号は微弱である。

したがって、心磁信号は、検出コイル６２によって検出されるが、参照コイル６３は、心磁信号にほとんど感応しない。このため、検出コイル６２は、心磁信号と外部磁場雑音信号を検出し、参照コイル６３は、外部磁場雑音信号を検出する。

これにより、検出コイル６２および参照コイル６３によってそれぞれ検出された信号の差をとることにより、Ｓ／Ｎ（Signal/Noise）比の高い生体磁場を計測することができる。

検出コイル６２および参照コイル６３は、ＳＱＵＩＤ６０を実装する図示しない実装基板の超伝導線を介してＳＱＵＩＤ６０の図示しない入力コイルに接続される。これによって、検出された心磁信号の法線方向の成分Ｂzが、ＳＱＵＩＤ６０に伝達される。法線成分Ｂｚをｘ方向およびｙ方向で変微分することにより、ｘ方向およびｙ方向の磁場成分を近似することができる。

〈磁気センサの他の構成例〉
図６は、図５の磁気センサ３１における他の例を示す説明図である。図６は、生体磁場の接線成分Ｂx、Ｂyを検出するセンサの構成例を示している。図６の磁気センサ３１は、図５の磁気センサと同様に、ＳＱＵＩＤ６０ａ、６０ｂ、コイル部６１ａ、６１ｂから構成されている。コイル部６１ａは、検出コイル６２ａおよび参照コイル６３ａからなり、コイル部６１ｂは、検出コイル６２ｂおよび参照コイル６３ｂからなる。

検出コイル６２ａ、６２ｂおよび参照コイル６３ａ、６３ｂは、例えば平面コイルからなり、これら検出コイル６２ａ、６２ｂおよび参照コイル６３ａ、６３ｂは、ｚ方向にある間隔を置いて並べて配置されている。

検出コイル６２ａおよび参照コイル６３ａは、ＳＱＵＩＤ６０ａを実装する図示しない実装基板の超伝導線を介してＳＱＵＩＤ６０ａの図示しない入力コイルに接続される。検出コイル６２ｂおよび参照コイル６３ｂは、ＳＱＵＩＤ６０ｂを実装する図示しない実装基板の超伝導線を介してＳＱＵＩＤ６０ｂの図示しない入力コイルに接続される。

ＳＱＵＩＤ６０ａは、Ｂx成分を検出する。ＳＱＵＩＤ６０ｂは、Ｂy成分を検出する。これによって、Ｂx成分およびＢy成分を検出することができる。

なお、 接線成分Ｂx、Ｂyについては、図６の磁気センサ３１以外に、例えば図５の磁気センサ３１で得られた法線成分Ｂzをｘ、ｙについて偏微分して求めてもよい。この場合は１つの磁気センサで接線成分Ｂx、Ｂyと法線成分Ｂzとの両方を検出し、測定することができる。

以下、図１に示す心磁計１０では、図５に示す法線方向の磁束密度を計測する１次微分型SQUIDの磁気センサ３１を適用することとする。

なお、心磁計１０に用いる磁気センサとしては、図５および図６のＳＱＵＩＤ６０に限定されることはなく、光ポンピング磁束計やＧＭＲ（Giant magnetic resistance）、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive effect）、あるいはＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance Effect）などの磁気抵抗素子を用いたものでもよい。

磁気センサ３１は、被検者２から発生して検出コイル６２により検出される生体磁場の強度（磁束密度と考えることもできる）と特定の関係をもつ電圧を出力し、その出力がＦＬＬ回路２５に入力される。

ＦＬＬ回路２５は、磁気センサ３１の出力を一定に保つように、ＳＱＵＩＤ６０に入力された生体磁場（生体磁気）の変化を図示しない帰還コイルを介してキャンセルする（これを磁場ロックと呼ぶ）。

そして、ＦＬＬ回路２５は、帰還コイルに流した電流を電圧に変換することにより、心磁信号の変化と特定の関係にある電圧出力を得る。このように帰還コイルを介して検出することにより、微弱の磁場を高感度に検出することができる。

ＦＬＬ回路２５から出力される電圧は、ＡＦＡ回路２６に入力される。ＡＦＡ回路２６は、ＦＬＬ回路２５から出力される電圧をサンプリングおよびＡ／Ｄ変換した後、計算機２０に出力する。

ＡＦＡ回路２６の入力ゲインおよび出力ゲインは、調整可能である。また、ＡＦＡ回路２６は、第１の基準周波数以下の周波数信号を通過させるロ−パスフイルタ、第１の基準周波数よりも低い第２の基準周波数以上の周波数信号を通過させるハイパスフイルタ、および商用電源周波数をカットするノッチフィルタを含む。

ＳＱＵＩＤ６０は、例えば直流ＳＱＵＩＤが用いられる。ＳＱＵＩＤ６０に外部磁場が与えられたときに、それに対応する電圧（V）が発生するようにＳＱＵＩＤ６０に直流バイアス電流（Ibias）が流されている。

その外部磁場を磁束Φで表すと、電圧Ｖの磁束Φに対する特性曲線、すなわちΦ−Ｖ特性曲線は、周期関数で与えられる。計測に当っては、それに先立って、ＦＬＬ回路２５のオフセット電圧（VOFF）を調整してΦ−Ｖ特性曲線の直流電圧をゼロレベルにする操作が行われる。

図７は、図４の磁気センサアレイ３０と被検者２との位置関係の一例を示す説明図である。図７において、被検者２の頭部から脚部を結ぶ体軸方向をｙ方向とし、被検者２の横方向をｘ方向としている。

図中の点は、磁気センサアレイ３０のマトリックス上の行と列との交点であり、被検者２の計測点、言い換えれば計測位置を示している。これらの各計測位置をチャンネルと呼ぶ。このように、被検者２の心臓全体を６４点のチャネルで同時に計測する。

続いて、本実施の形態の特徴を分かり易くするために、本実施の形態に対する比較技術を比較して説明する。まず、本実施の形態に対する比較技術を説明する。

図８は、本実施の形態に対する心磁計による心磁計測における比較技術一例を示すフローチャートである。図８の場合、ベッドは、油圧アシストを有しておらず、例えば非磁性材料からなる手動ハンドルを使って昇降させる構造からなる。

まず、操作者は、被検者をともなって磁気シールドルームに入室する（ステップＳ１００）。操作者は、ベッドユニットをデュワーの下から引き出す（ステップＳ１１０）。そして、操作者は、被検者をベッドに乗せて計測姿勢をとらせる（ステップＳ１２０）。正面計測の場合は仰向け、背面計測の場合はうつ伏せ、その他の方向からの計測の場合は適宜計測可能な姿勢となるよう操作者は被検者を補助する。

その後、操作者は、デュワーの下に被検者が移動する前にベッドを昇降させる。ベッドは、手動ハンドルによって上昇させ、下降させるときは油圧を抜く。続いて、操作者は、被検者の位置合せの基準位置を特定する（ステップＳ１３０）。正面計測の場合は、剣状突起を基準とする。背面計測の場合には、骨格上の基準点を決定するのが難しいので、例えば剣状突起の位置を背中に投影した位置を基準点とする。

その後、操作者は、ベッドをｘ方向およびｙ方向にスライドさせ、被検者をデュワーの下に移動させる（ステップＳ１４０）。ｘ−ｙ平面状で被検者の位置が決まると、操作者は、ベッドを上昇させる。その際、被検者の胸部をデュワー底面に接触しない範囲で近づける必要がある。

被検者の設定が終了すると、操作者は、一旦磁気シールドルームから退出して計算機を用いて以下の計測操作を行う（ステップＳ１５０）。まず、キーボードなどを用いて計測準備ボタンを押下することで、磁気センサの磁場ロックをかける（ステップＳ１６０）。これはＳＱＵＩＤで電圧に変換された心磁信号をＳＱＵＩＤにフィードバックすることで動作点を固定する操作である。

操作者は、計測準備ボタンを押下して心磁信号のベースラインが整ってきたら磁気センサの波形を確認し、信号強度が位置によって著しく偏ってないか否かを確認する（ステップＳ１７０）。

この確認操作は、被検者の心臓の位置や軸の傾きなどによって被検者ごとに波形が異なるので、習熟度の低い操作者が行うと適切な位置を見誤る恐れがある。

ステップＳ１７０の処理にて、心磁強度の偏りを確認した場合、操作者は、被検者位置の再調整が必要と判断し（ステップＳ１８０）、キーボードなどを用いて測定解除ボタンを押下して磁場ロックを外す（ステップＳ２２０）。

続いて、操作者は、磁気シールドルームに入室し（ステップＳ２３０）、ステップＳ１３０の処理、すなわち被検者の位置合せ操作を行う。ただし、この場合、操作者は、基準点である剣状突起と所定の磁気センサ位置とを合せるのではなく、計測すべき部位が計測範囲の中央付近になるようベッド位置を調整する。

また、ステップＳ１８０の処理にて、被検者位置の調整が必要ないと判断した場合、操作者は、心磁計による心磁データ収集を実行する（ステップＳ１９０）。心磁データの収集の終了ご後、他の計測方向での計測がある場合には（ステップＳ２００）、ステップＳ１００の処理に戻って、同様の処理を繰り返す。一方、すべての方向からのデータ計測が終了した場合には、計測を終了する。

操作者は、磁気シールドルーム内に入室して、ベッドを下降させてから−ｘ方向にベッドを引き出し（ステップＳ２１０）、被検者をベッドから起こして磁気シールドルームから退室させる。以上により、心磁計測が終了となる。

図８に示す心磁計測計の処理例では、１人の心磁図計測を行う際に、操作者が磁気シールドルームに何度も出入りする必要があった。一方、図１の心磁計１０では、操作者が磁気シールドルーム１００の中で被検者の設定および位置調整から計測までを実施することができる。

図９は、図２の心磁計１０による心磁計測の一例を示すフローチャートである。図９のフローチャートにおいて、ステップＳ３００の処理は、図８に示したステップＳ１００〜Ｓ１５０と同様の処理を行った後に実行される処理である。

図８のステップＳ１５０の処理が終了すると、操作者は、磁気シールドルーム１００内に設けられている簡易操作部４８が有する計測準備ボタンを押下する。計測準備ボタンが押下されると、計算機２０の制御モジュール４０は、ＦＬＬ回路２５を制御して、磁気センサ３１の磁場ロックをかける（ステップＳ３００）。

ステップＳ３００の処理にて磁場ロックが行われると、操作者が計測スタートボタンまたは計測解除ボタンを押下するまで、ステップＳ３２０〜 Ｓ３５０の処理が繰り返される。

以下、ステップＳ３２０〜Ｓ３５０の処理については、被検者位置評価／制御モジュール４２が主体となって処理を実行する。磁場ロックがかけられると、１心拍分のデータ収集が行われる（ステップＳ３２０）。

ここで、ヒトの心電図などでみられる心拍波形を図１０に示す。１心拍の電気生理的活動は、右心房にある洞結節から信号が発せられ、中核膜にある右脚、左脚を経由して心室に伝達される。

この間に起こる心房の脱分極、再分極がＰ波として現れ、心室の脱分極がＱＲＳ波（Ｑ波、ＲR波、Ｓ波を合わせたもの）、再分極がＴ波として現れる。図１０からも分かるように、１心拍のデータを取得するには、信号の値が大きいＲ波を基準に、その前後数１００ミリ秒の信号をとればよい。

続いて、図９において、被検者の位置が適切であるか否かを判断するため、Ｒ波における興奮部位の位置を特定する（ステップＳ３３０）。ここでは、ｘ−ｙ平面における磁場強度の最大値を与える位置を興奮部位とする。

図５に示したｚ軸成分の心磁信号を計測する磁気センサ３１を用いた場合は、測定値をｘ座標およびｙ座標にて変微分した（-dBz/dx、-dBz/dy）の２乗和の平方根を磁場強度として、その最大値を与える位置を興奮部位とする。

また、図６に示すｘ軸およびｙ軸成分を同時に計測する磁気センサ３１を用いた場合は、測定値（Bx、By）の２乗和平方根を磁場強度としてその最大値を与える位置を興奮部位とする。

心臓病の診断において、例えば心房の異常や伝導障害を診るにはＰ波、虚血性疾患ならばＴ波など、疾患によって着目する時刻が異なる。１心拍の信号の範囲を特定するには、Ｒ波が最大値となる時刻を基準にするとよい。

Ｐ波やＴ波の興奮部位は、Ｒ波の興奮部位と一致しないので、Ｒ波が最大となる時刻でＲ波の磁場強度が最大となる部位を中心にしてしまうと、診断のための関心領域が中央から外れてしまう。

そのため、着目する時刻における興奮部位を心磁図の中央に表示するには、あらかじめＲ波と関心領域の中心との距離や位置関係を考慮して、Ｒ波の最大値の位置を設定する必要がある。

例えば、図１１に示すように、ディスプレイ２２に位置合わせパラメータを設定する設定画面７０を表示させる。この設定画面７０を用いることによって、Ｒ波の最大興奮部位が磁気センサ３１の８×８＝６４チャンネルの格子点のいずれかに現れるよう設定することができる。

例えばＴ波における興奮部位を心磁図の中央に表示するためには、Ｒ波の興奮部位が格子点（Ｘ＝３、Ｙ＝６）に現れるように被検者の位置を調整すればよい。もちろん、位置合わせパラメータは必ずしも磁気センサ３１の格子点として指定する必要はなく、センサ格子点の中央からｘ方向およびｙ方向にミリメートル単位でＲ波の興奮部位を指定することもできる。

続いて、図９において、ステップＳ３３０の処理にて、Ｒ波の磁場強度が最大となる位置座標が特定されると、この位置座標と関心部位が中央になるために設定したＲ波の座標値の差分を算出する（ステップＳ３４０）。この差分値によって被検者の載っているベッドを縦方向および横方向にどれだけ移動させるかを判断するので、差分値はｘ成分とy成分に分けて算出する。

続いて、被検者位置評価／制御モジュール４２は、ステップＳ３４０の処理にて求めた差分値からＲ波興奮部位のズレ量をディスプレイ２２に表示する（ステップＳ３５０）。操作者は、計測前に被検者の心臓の動きを確認するグリッドマップとステップＳ３５０の処理によるＲ波興奮部位のズレ量とによって被検者位置の再調整の要否および調整操作を容易に行うことができる。

さらに、Ｒ波興奮部位の目標座標と実際の座標とを等磁場線図と合わせたり、あるいは図示することによって被検者の位置合わせをさらに容易にすることができる。

また、６４チャンネル全体の波形分布を見るためには、図１２に示すように、グリッドマップ時間波形をディスプレイ２２に表示するようにしてもよい。このデータ計測とグリッドマップ時間波形との表示を繰り返すことにより、被検者が計測前に容態に変化が起きていないか、あるいは心臓と磁気センサ３１との位置関係が適切であるかを容易に確認することができる。

心磁計測では、 Ｒ波興奮部位を６４チャンネルの磁気センサ３１の測定部位の中央付近に設定したい。設定したい場所を磁気センサ配列の位置あるいはｘ−ｙ平面上の座標系で指定することができる。

この指定位置とステップＳ３３０の処理で算出した活性部位との距離が所定の距離よりも大きい場合、被検者位置評価／制御モジュール４２が例えばディスプレイ２２に等磁場線図などを表示させて操作者に通知する。

図１３は、図１の心磁計１０における等磁場線図の表示例を示す説明図である。図１３において、ディスプレイ２２に表示される等磁場線図には、等磁場線図の上部などに指定位置と活性部位との差分が示されている。

図１３の例では、等磁場線図の上部の左側に右矢印および数値が示されており、その左側には上矢印および数値が示されている。この場合の表示は、活性部位または被検者を載せたベッド３５の位置を右側に３．２ｃｍ移動させ、対軸方向に３．５ｃｍ移動させた位置に指定位置があることを示している。このように、等磁場線図上に活性部位および指定位置を図示することによって、位置関係を的確に把握することができるようになる。

ここで、等磁線図について説明する。生体からの磁場の計測位置である磁気センサ位置における信号の演算処理による物理量としては、ある時刻の磁束密度、時間区間内の磁束密度を時間で積分した時間積分値、および伝播時間などがある。伝播時間は、心臓磁気計測の場合における基準時刻からＱＲＳ波のピーク位置時点までの時間である。

心磁波形値、つまり磁束密度が等しい点を結んで作られたマップを等磁線図と呼ぶ。

各チャンネルは粗く設定されているので、予め等磁線の間隔つまり磁場強度差を設定して各チャンネル間を直線補間して等磁線を描くことにより、より診断に適した等磁線図を作ることができる。

心磁波形デ−タは、予め定められた時間範囲に亘って積分されてもよい。その時間積分値が等しい点（チャンネル）を結んで作られたマップを時間積分図と呼ぶ。各磁気センサで検出された信号データの時間特性において、時点ｔ1からＱＲＳ波のピ−ク位置時点までの時間を伝播時間と呼び、その伝播時間が等しい点を結んで作られたマップを伝播時間図と呼ぶ。ｔ1時点は更に、ＱＲＳ波のピ−ク位置時点を検出し、この時点を基準として決定されてもよい。

等磁線図、時間積分図、および伝播時間図は、磁気センサの配置されている平面に対応させて再構成されるが、各演算処理による特性量を該平面に垂直な方向に採って３次元マッピングとして再構成することもできる。

図９のステップＳ３２０〜Ｓ３４０の処理は、例えば１秒程度の間隔で繰り返される。続いて、図９において、被検者位置評価／制御モジュール４２は、Ｒ波興奮部位のズレ量が基準値以内であるか否かを判断する（ステップＳ３７０）。

基準値は、例えば被検者位置評価／制御モジュール４２がする図示しないメモリなどに格納される。あるいは、計算機２０が有する図示しないハードディクドライブやＳＳＤ（Solid State Drive）などのメモリに格納するようにしてもよい。

基準値以内の場合、被検者位置評価／制御モジュール４２は、Ｒ波の興奮部位のズレ量が基準値以内であることをディスプレイ２２に表示するなどによって操作者に通知する。操作者は、Ｒ波興奮部位のズレ量が基準値以内、すなわち被検者の位置が適切であるとの通知を受けると、簡易操作部４８が有する計測スタートボタンが押下する（ステップＳ４００）。これにより、データ収集モジュール４１がデータの収集を開始し（ステップＳ４１０）、計測データのファイルを書き出しする（ステップＳ４２０）。

また、活性部位のずれ量が基準値外であると判断すると（ステップＳ３７０）、被検者位置評価／制御モジュール４２は、Ｒ波興奮部位のズレ量が基準値外であることをディスプレイ２２に表示するなどによって操作者に通知する。操作者は、簡易操作部４８が有する計測解除ボタンを押下して磁場アンロックを行い（ステップＳ３８０）、ベッド３５の位置の微調整を行った後（ステップＳ３９０）、再びステップＳ３００の処理を行う。

ここでは、操作者がベッド３５の位置の微調整を行うものとしたが、ステップＳ３９０の処理では、被検者位置評価／制御モジュール４２がベッド位置制御部４６に指令することによってベッド３５の位置を調整するようにしてもよい。この場合、被検者位置評価／制御モジュール４２は、差分値からベッド３５の移動量を示す位置調整信号を生成してベッド位置制御部４６に出力する。ベッド位置制御部４６は、受け取った位置調整信号に基づいて、ベッド３５を移動させる。

図１４は、図１の心磁計による情報表示の一例を示す説明図である。ディスプレイ２２は、放射される不要輻射の影響によって正確な心磁計測ができなくなってしまうために、磁気シールドルーム１００内に設置することができない。そこで、図１４に示すように、磁気シールドルーム１００の外側に設置されたプロジェクタ１５を用いてステップＳ３５０の処理におけるＲ波興奮部位のズレ量が基準値以内であるか否かの通知などを表示する。

プロジェクタ１５の映像は、磁気シールドルーム１００に設けられた穴１００ａを通じて磁気シールドルーム１００の内壁に投影される。操作者は、磁気シールドルーム１００内でＲ波の興奮部位のズレ量などを確認することができるので、心磁計測を開始、あるいは被検者の位置の微調整などを行うことができる。これによって、操作者は、被検者の位置が適切かどうかを磁気シールドルーム１００内にて容易に判断することできる。

以上により、操作者のスキルによらず、最適な計測位置となるように被検者の位置を調整することができる。これにより、再現性の高い心磁計測を可能にすることができる。

また、操作者が磁気シールドルームを出入りすることなく被検者の位置を再調整することができるので、心磁計測の時間を短縮することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１０ 心磁計
１１ 計測制御部
１２ 自動補給装置
１３ デュワー
１４ ベッド部
１５ プロジェクタ
２０ 計算機
２１ キーボード
２２ ディスプレイ
２３ プリンタ
２４ マウス
２５ ＦＬＬ回路
２６ ＡＦＡ回路
２７ 計測制御回路
３０ 磁気センサアレイ
３１ 磁気センサ
３５ ベッド
３６ ベッド制御部
４０ 制御モジュール
４１ データ収集モジュール
４２ 被検者位置評価／制御モジュール
４５ ベッド位置計測部
４６ ベッド位置制御部
４７ ポンプユニット
４８ 簡易操作部
５０ 手動レバー
５１ シリンダ
６１ コイル部
６１ａ コイル部
６１ｂ コイル部
６２ 検出コイル
６２ａ 検出コイル
６２ｂ 検出コイル
６３ 参照コイル
６３ａ 参照コイル
６３ｂ 参照コイル
１００ 磁気シールドルーム

Claims (7)

1. 外部からの磁場を遮断する磁気シールドルーム内に設置されるベッドと、
   前記磁気シールドルーム内に設置され、前記ベッドに横たわる被検者の心筋の電気的な活動により生じる磁場である心磁を検知する検知部と、
   前記磁気シールドルーム外に設置され、前記検知部を制御する計算機と、
   を備え、
   前記計算機は、前記検知部が検出する１心拍分の心磁信号から特定した興奮部位の位置と心磁計測する関心部位の位置との差分から前記ベッドのズレ量を算出する制御部を有する、心磁計。
2. 請求項１記載の心磁計において、
   前記磁気シールドルーム内に設置され、前記制御部が生成する位置調整信号に基づいて、前記関心部位が計測範囲内となるように前記ベッドの位置を調整する位置調整制御部を備え、
   前記制御部は、算出した前記ズレ量から前記位置調整信号を生成する、心磁計。
3. 請求項２記載の心磁計において、
   前記位置調整制御部は、
   前記ベッドを移動させる油圧ポンプユニットと、
   前記制御部が算出した前記位置調整信号に基づいて、前記油圧ポンプユニットを駆動するベッド位置制御部と、
   を有する、心磁計。
4. 請求項２記載の心磁計において、
   前記制御部は、算出した前記ズレ量が予め設定された基準値内に収まっているか否かを判定し、前記差分が前記基準値内に収まっていないと判定した際に、アラートを出力する、心磁計。
5. 請求項２記載の心磁計において、
   前記磁気シールドルーム外に設置され、前記磁気シールドルームの内壁に映像を投影するプロジェクタを備え、
   前記制御部は、算出した前記ズレ量を前記プロジェクタに表示させる、心磁計。
6. 請求項５記載の心磁計において、
   前記磁気シールドルーム内に設置され、前記検知部の計測準備または計測準備解除を指示する操作信号を生成して前記制御部に出力する操作部を備え、
   前記制御部は、前記操作部から出力される前記操作信号に基づいて、前記検知部を計測準備状態または計測準備解除状態にする、心磁計。
7. 請求項１記載の心磁計において、
   前記検知部は、超伝導量子干渉素子を具備する、心磁計。