JP2797665B2 - 脳磁計測装置 - Google Patents

脳磁計測装置

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JP2797665B2 JP2173164A JP17316490A JP2797665B2 JP 2797665 B2 JP2797665 B2 JP 2797665B2 JP 2173164 A JP2173164 A JP 2173164A JP 17316490 A JP17316490 A JP 17316490A JP 2797665 B2 JP2797665 B2 JP 2797665B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、人間などの脳において発生する磁界を計
測し、脳の活動部位を推定する装置に関する。
【従来の技術】 従来より、人間の脳において発生する磁界を計測する
ことにより脳活動部位の位置を求めることが研修されて
おり、てんかんの位置推定、自発脳磁(とくにα波)の
研究、誘発脳磁の研究等、臨床医療に応用されている。 脳磁界は、SQUID(Superconducting Quantum Interfe
rence Device:超伝導量子干渉型デバイス)センサを用
いて計測される。多数の測定点において脳磁界の測定を
行うとともに、その磁界計測点と頭部との関係を求め、
等磁界地図を作成する。他方、MRI装置などを用いて得
た頭部画像を撮影し、その頭部画像より頭部に近似する
モデルを作成する。そしてそのモデルについて複数の電
流双極子の位置・大きさ・方向を仮定し、それら電流双
極子群が上記脳磁界の計測点に作る磁界分布と上記の等
磁界地図との差が最小になるような電流双極子群を求め
る。こうして求めた電流双極子群の各位置・方向をMR画
像などの上に表示する。 この場合、電流双極子は脳表構造上に求めることがで
きれば脳活動部位のより正確な把握ができる。そのた
め、測定のために位置決めされたSQUIDセンサの脳表構
造全体に対する位置関係を知ることが必要となる。従来
では、MR精密スライス画像から脳表3次元画像を作り、
この像の上でSQUIDセンサの位置・方向を求めることが
考えられている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、MR精密スライス画像から脳表3次画像
を作る場合、脳表面の輪郭抽出が必要であるが、精密ス
ライス画像上での脳表面の輪郭抽出は簡単なしきい値処
理では求められないため、オンライフでマニュアルによ
る輪郭抽出作業が必要となって多大の時間と労力を費や
さなげればならないという問題かある。 この発明は、時間や労力をかけることなく、脳表構造
に対するSQUIDセンサ位置・方向を把握でき、脳表構造
上での脳活動部位の位置を捉えることを容易にする、脳
磁計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明による脳磁計測装
置においては、SQUIDセンサと、該SQUIDセンサの頭部座
標系に関する3次元的な位置・方向を入力する装置と、
頭部の内部を撮像するMRI装置と、該MRI装置で得たデー
タより作成した頭部の近似モデルを用いて上記SQUIDセ
ンサから得た脳磁界測定データ及び上記の位置関係デー
タより電流双極子を算出する演算装置と、該電流双極子
及び上記SQUIDセンサを、上記MRI装置で得た脳表構造画
像上に表示する装置とが備えられている。
【作 用】
SQUIDセンサにより脳磁界の測定が行われ、同時にそ
の測定点、つまりSQUIDセンサの頭部座標系に関する3
次元的な位置・方向が入力される。 他方、MRI装置により、頭部の内部か撮像される。 MRI装置によって得たマルチスライスMR像データより
頭部の近似モデルが作成され、上記の脳磁界測定データ
とその測定点データを用いて、その近似モデル上で電流
双極子が算出される。 この電流双極子及びSQUIDセンサは、MRI装置によって
撮像した脳表構造画像上に表示される。 そこで、電流双極子及びSQUIDセンサの、脳表構造画
像に対する位置関係の把握が可能になる。 このように、電流双極子が脳表構造画像上に表示され
るので、脳活動部位の把握が正確にできる。
【実 施 例】
つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第1図に示すように、この発明の一実施例
にかかる脳磁計測装置は、SQUIDセンサ1と、データ収
集装置2と、コンピュータ3と、3次元座標入力装置4
と、MRI装置5と、CRTディスプレーなどの表示装置31
と、磁器ディスク、光ディスク等の記録装置32とから構
成される。 第2図の動作フローチャートを参照しながら説明する
と、まず最初のステップで、MRI装置5により被検者の
頭部のマルチスライス撮像が行われ、また脳表構造撮影
が行われる。これらの画像データはコンピュータ3に取
り込まれる。 マルチスライス画像のデータは頭部の3次元的の構造
を表すため、コンピュータ3ではこれを用いて頭部の近
似モデルが作成される。 他方、脳表構造撮影は、T2強調を利用した撮像法によ
り行われ、第4図に示すような脳表構造を表すトランス
バース像、サジタル像、コロナル像が得られる。これら
トランスバース像、サジタル像、コロナル像の各スライ
ス位置は第3図A,Bに示されるようなものである。スラ
イス厚さDはたとえば6〜8cmとする。なお、このT2強
調を利用した脳表構造撮像法については、「高速T2撮影
法(STERF)を用いた脳表撮像法」(日医雑誌vol.9 Sup
plementp−2 p105 1989)、「MRIによる脳表構造撮像法
の考案」(日医雑誌vol.9 No.3 p215−224 1989)など
に詳しい。 つぎにSQUIDセンサ1を用いて頭部各測定点における
脳磁界の測定を行う。その各測定点つまりSQUIDセンサ
のコイルの、頭部座標系にあける3次元位置・方向を入
力する。 そのため、3次元座標入力装置4を用いる。この3次
元座標入力装置は、発信器側で3軸直交コイルを用いて
直交3軸方向に磁場を形成し、その磁場中に3軸直交コ
イルを有する移動可能な受信器を置いて3軸方向の磁場
強度を計測することにより、発信器によって形成されと
磁場による直交3次元座標(発信器座標)における受信
器位置を求めることを原理とするものである。 たとえばこの発信器をSQUIDセンサ1が収納されとデ
ュワーの外側面の適当の位置に取り付け、移動可能な受
信器をセンサのコイルに対応した位置に置くことによっ
て発信器座標におけるコイル位置・方向の入力を行う。
すなわち、あらかじめデュワー内部のセンサのコイルの
位置及び方向を表すようなマーク等を、デュワー外側面
において設けておいて、その位置に受信器を置くことに
よるコイル位置・方向の入力を行うのである。 さらに、MR画像上に現れる頭部特徴点(NASION、INIO
N、左右耳上部付け根など)を通る直交3軸により頭部
座標系を構成するものとし、これらの特徴点に受信器を
置くことにより、発信器座標における特徴点の位置の入
力を行う。これらの入力データはコンピュータ3に取り
込まれ、発信器座標系を媒介として、頭部座標系におけ
る測定点座標(コイルの位置・方向)が求められること
になる。また、特徴点はMR画像上に現れるため、MR画像
は頭部座標系で表現されるとも言えるので、MR画像上に
対するコイル位置・方向も把握できることになる。 こうして測定点の位置関係が把握された上で、SQUID
センサ1により脳磁界の計測が行われ、そこで得られた
脳磁計測データはデータ収集装置2を介してコンピュー
タ3に取り込まれ、コンピュータ3では電流双極子の算
出が行われる。この電流双極子はたとえば、先に作成し
た頭部に近似する適当なモデル上に電流双極子の大きさ
・位置・方向を仮定し、この仮定した電流双極子が近似
モデル上で作る磁束密度分布と計測した磁束密度分布と
の12乗誤差が最小になるような電流双極子の大きさ・位
置・方向を求めることによって、算出することができ
る。 こうして求められた電流双極子、及びセンサ(コイ
ル)な大脳皮質近似モデルへ投影された上、第4図のよ
うに脳表構造画像上に表示される。この例べはSQUIDセ
ンサとして7チャンネルの検出コイルを有することが使
用されており、7つのコイルの位置が算出され、その像
が第4図の点線のように脳構造画像上に表示されてい
る。ここではセンサのコイル(円とは限らず正方形や長
方形などがある)をMRスライス面に投影した像として表
示されており、これにより方向が分かる。MR画像を白黒
画像で表示し、コイルの投影像をカラーで表示すれば、
その位置・方向の把握はより容易となる。この場合のSQ
UIDセンサのセッティング位置は、右手首刺激の誘発脳
磁計測のためのものである。この第4図ではコイルの像
のみが表示されているが、電流双極子は矢印などのマー
クにより表示される。 ここで、脳表構造画像上へのセンサ(コイル)の画像
の投影について、第5図及び第6図に示すようなサジタ
ル像への投影が例にして詳しく説明する、まず、第5図
で示すように、マルチスライスのMR画像より大脳皮質に
近似する球(あるいは楕円)などの適当なモデル51を、
頭部座標系(x−y−z)において作成しておいて、セ
ンサ53(正確にはその先端に配置されたコイル)をこの
モデル51上に投影する。センサ(コイル)53の位置・方
向は上で述べたように頭部座標系において求められてい
るので、これが可能となる。モデル51上での投影点54
は、つぎに脳表構造画像(この場合スライス面52のサジ
タル像)上の点55に投影される。このようにセンサ53の
投影されとサジタル像は第6図のようになる。第6図で
点線が投影されたコイル形状を表す。 この脳表構造画像では、上記したようにスライス面52
の厚さが比較的厚く、これが1枚の画像として現れるた
め、その厚さ方向の位置情報を持たない。そこで、第7
図に示すように、このセンサ(コイル)53の画像をサジ
タル像のスライス面52上に表示するとき、センサ(コイ
ル)53に関するスライス面52内の2次元位置情報を使用
して投影するならば、センサ(コイル)53の方向がスラ
イス面52に対して傾いていることが無視され、第8図に
示すように脳表構造画像に対するセンサ(点線で示す)
の位置がずれてしまうという不都合がある。このことは
電流双極子を表示する場合でも同様である。 上記の第5図及び第6図で説明したように表示するこ
とにより、この位置ずれという不都合が解消され、厚さ
方向の位置情報を持たない脳表構造画像上に3次元的な
位置情報を与え、センサ(コイル)及び電流双極子の表
示を正確に行うことができる。したがって、立体画像や
3方向画像を用いなくても、1方向の脳表構造画像のみ
でも、センサ及び電流双極子の位置関係を正確に捉える
ことが可能となる。このように脳活動部位と脳表構造と
の3次元的位置関係が明確になるため、とくに誘発脳磁
の解明に役立つ。
【発明の効果】
この発明の脳磁計測装置によれば、時間や労力をかけ
ることなく、脳表構造に対すSQUIDセンサ及び算出され
た電流双極子の位置関係を正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例にかかる全体システムを示
すブロック図、第2図は第1図の動作を説明するための
フローチャート、第3図A,Bは脳表構造を表す断層像の
スライス面を示す図、第4図は脳表構造を表す各断層像
を示す図、第5図は上記実施例におけるセンサのサジタ
ル像への投影を説明するための説明図、第6図は第5図
に基づくサジタル像への表示例を示す図、第7図は参考
例におけるセンサのサジタル像への投影を説明するため
の説明図、第8図は第7図に基づくサジタル像への表示
例を示す図である。 1……SQUIDセンサ、2……データ収集装置、3……コ
ンピュータ、4……3次元座標入力装置、5……MRI装
置、31……表示装置、32……記録装置、51……大脳皮質
近似モデル、52……サジタル像のスライス面、53……SQ
UIDセンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−246926(JP,A) 特開 平2−249530(JP,A) 特開 平2−147977(JP,A) 特開 平2−31736(JP,A) 特開 昭63−226340(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 5/05

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】SQUIDセンサと、該SQUIDセンサの頭部座標
    系に関する3次元的な位置・方向を入力する装置と、頭
    部の内部を撮像するMRI装置と、該MRI装置で得たデータ
    より作成した頭部の近似モデルを用いて上記SQUIDセン
    サから得た脳磁界測定データ及び上記の位置関係データ
    より電流双極子を算出する演算装置と、該電流双極子及
    び上記SQUIDセンサを、上記MRI装置で得た脳表構造画像
    上に表示する装置とを備えることを特徴とする脳磁計測
    装置。
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JP2624201B2 (ja) * 1994-11-22 1997-06-25 日本電気株式会社 電極位置計測装置
JP3454235B2 (ja) * 1999-10-06 2003-10-06 株式会社日立製作所 生体磁場計測装置
JP4403453B2 (ja) 2003-11-13 2010-01-27 株式会社島津製作所 頭表座標を脳表座標に変換する方法と、その変換データを利用する経頭蓋的脳機能測定装置
JP2006122086A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Hitachi Ltd 生体光計測装置
JP6638582B2 (ja) * 2015-09-10 2020-01-29 株式会社リコー 磁気計測装置

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