| 【発明の名称】 |
生体磁気計測システム |
| 【発明者】 |
【氏名】勅使河原 健二
【氏名】鈴木 博之
【氏名】三代 一弘
【氏名】塚田 啓二
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| 【要約】 |
【課題】等磁場線図の動的な時間変化表示を行うことにより、迅速且つ高信頼の解析が行える生体磁気計測システムを提供する。
【解決手段】所定の間隔を持って配置された複数の磁気センサによって生体の発する磁気を任意の時間間隔で検出し、前記磁気センサによって検出された磁気信号を磁場分布の磁場の大きさが等しい場所を結んだ等磁場線図として表示する等磁場線図表示領域を含む表示手段を有する生体磁気計測システムにおいて、前記表示手段は、前記磁気センサによって検出が行われた時間を表示する時間軸表示領域と、当該時間軸表示領域上で、等磁場線図として表示すべき検出時間を設定する表示時間設定手段とを有する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】所定の間隔を持って配置された複数の磁気センサによって生体の発する磁気を任意の時間間隔で検出し、前記磁気センサによって検出された磁気信号を磁場分布の磁場の大きさが等しい場所を結んだ等磁場線図として表示する等磁場線図表示領域を含む表示手段を有する生体磁気計測システムにおいて、前記表示手段は、前記磁気センサによって検出が行われた時間を表示する時間軸表示領域と、当該時間軸表示領域上で、等磁場線図として表示すべき検出時間を設定する表示時間設定手段とを有することを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項2】請求項1の生体磁気計測システムにおいて、前記複数の磁気センサの内、任意の磁気センサの時間波形を表示する参照時間波形表示領域を設けたことを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項3】請求項1の生体磁気計測システムにおいて、前記表示時間設定手段は、等磁場線図として表示すべき開始時間及び終了時間を設定する開始時間設定手段と終了時間設定手段とからなり、当該開始時間設定手段及び終了時間設定手段によって設定された任意の表示時間範囲内の検出信号を、等磁場線図として連続的に前記等磁場線図表示領域に表示を行うことを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項4】請求項3の生体磁気計測システムにおいて、前記開始時間設定手段及び終了時間設定手段により設定された表示時間範囲を繰り返し表示を行うことを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項5】請求項3の生体磁気計測システムにおいて、前記時間軸表示領域上に、前記等磁場線図表示領域で表示されている等磁場線図の検出時間を指示する第1の表示時間指示手段を有することを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項6】請求項2および3の生体磁気計測システムにおいて、前記参照時間波形表示領域は、前記開始時間設定手段及び終了時間設定手段によって設定された開始時間及び終了時間のそれぞれに同期した位置に表示範囲開始指示領域と表示範囲終了指示領域とを有することを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項7】請求項6の生体磁気計測システムにおいて、前記参照時間波形表示領域上に、前記等磁場線図表示領域で表示されている等磁場線図の検出時間を指示する第2の表示時間指示手段を有することを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項8】請求項1の生体磁気計測システムにおいて、前記等磁場線図表示領域に連続的に表示される等磁場線図の表示速度を変化させる手段を有することを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項9】請求項1の生体磁気計測システムにおいて、前記等磁場線図表示領域の時間変化表示を指定した時間で停止できる手段を有することを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項10】請求項5および7の生体磁気計測システムにおいて、前記第1の表示時間指示手段若しくは前記第2の表示時間指示手段のいずれかによって表示時刻を指定することにより、等磁場線図の時間変化表示が同期して表示が変更されることを特徴とする生体磁気計測システム。 【請求項11】所定の間隔を持って配置された複数の磁気センサによって生体の発する磁気を任意の時間間隔で検出し、前記磁気センサによって検出された磁気信号を磁場分布の磁場の大きさが等しい場所を結んだ等磁場線図として表示する等磁場線図表示領域を含む表示手段を有する生体磁気計測システムにおいて、前記表示手段は、MRI診断装置により任意の時間間隔により検出されるMRI画像を表示するMRI画像表示領域と、前記磁気センサによって検出が行われた時間を表示する時間軸表示領域と、当該時間軸表示領域上で、等磁場線図及びMRI画像として表示すべき検出時間を設定する表示時間設定手段とを有することを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項12】請求項11の生体磁気計測システムにおいて、前記複数の磁気センサの内、任意の磁気センサの時間波形を表示する参照時間波形表示領域を設けたことを特徴とした生体磁気計測システム。 【請求項13】請求項11の生体磁気計測システムにおいて、生体磁気計測システムにおける検出時間間隔と、MRI診断装置における検出時間間隔が異なる場合、何れか広い方の検出時間間隔に統一することを特徴とする生体磁気計測システム。 【請求項14】請求項11の生体磁気計測システムにおいて、前記表示時間設定手段は、等磁場線図およびMRI画像として表示すべき開始時間及び終了時間を設定する開始時間設定手段と終了時間設定手段とからなり、当該開始時間設定手段及び終了時間設定手段によって設定された任意の表示時間範囲内の検出信号を、等磁場線図およびMRI画像としてそれぞれ連続的に前記等磁場線図表示領域および前記MRI画像表示領域に表示を行うことを特徴とした生体磁気計測システム。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、被検者から発生する微弱な磁気信号を磁気シールドルーム内で計測する生体磁気計測システムに係り、特に生体磁気計測システムで収集した磁場信号の等磁場線図および時間波形を表示するときの方法に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、複数の超伝導量子干渉素子(SQUID)からなる磁気センサを用いて人体から発生される微弱な磁気を検出し、検出した磁気信号の時間変化を見ることによって診断を行う生体磁気計測システムが考案されている。 【0003】生体磁気計測装置は、複数の磁気センサを適当な間隔で配置した検出部を設け、被検者の体の測定したい部位に検出部を近づけ、磁気信号を得ることができる。そして、それぞれの磁気センサにはチャネル番号が設定されており、このチャネル番号の出力を基に人体の各部の磁気信号の変化を読み取ることができるので、この変化を解析することによって、心臓疾患などの診断に利用されることが考えられる。 【0004】現時点で考案されている生体時期計測システムにおいては、磁気センサの出力を表示する方法として、複数のセンサ出力の中から同じレベルの出力を線で結んで表現した、いわゆる等磁場線図によって行われることが多い。計測は、通常一定時間連続的に行われ、各センサの出力値の変化を捉えることによって行われる。従って、等磁場線図もサンプリング時間毎に、刻々と変化するものであるが、その再構成および表示は特定の時刻を指定することにより行っていた。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】生体磁気計測システムにおいての計測は、上記に示したように連続的に行われるものであるから、その出力の変化状態が良く分かるように動的な表現がされることが望ましい。しかしながら、上記のようなこれまでの生体磁気計測システムにおいては、等磁場線図の時間的な変化を動的に表示することについては考慮されていなかった。 【0006】本発明の目的は、等磁場線図の動的な時間変化表示を行うことにより、迅速且つ高信頼の解析が行える生体磁気計測システムを提供することである。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明の特徴は、所定の間隔を持って配置された複数の磁気センサによって生体の発する磁気を任意の時間間隔で検出し、前記磁気センサによって検出された磁気信号を磁場分布の磁場の大きさが等しい場所を結んだ等磁場線図として表示する等磁場線図表示領域を含む表示手段を有する生体磁気計測システムにおいて、前記表示手段は、前記磁気センサによって検出が行われた時間を表示する時間軸表示領域と、当該時間軸表示領域上で、等磁場線図として表示すべき検出時間を設定する表示時間設定手段とを有することである。また更なる特徴は、所定の間隔を持って配置された複数の磁気センサによって生体の発する磁気を任意の時間間隔で検出し、前記磁気センサによって検出された磁気信号を磁場分布の磁場の大きさが等しい場所を結んだ等磁場線図として表示する等磁場線図表示領域を含む表示手段を有する生体磁気計測システムにおいて、前記表示手段は、MRI診断装置により任意の時間間隔により検出されるMRI画像を表示するMRI画像表示領域と、前記磁気センサによって検出が行われた時間を表示する時間軸表示領域と、当該時間軸表示領域上で、等磁場線図及びMRI画像として表示すべき検出時間を設定する表示時間設定手段とを有することである。 【0008】本発明では、任意の検出時間のデータを、等磁場線図若しくはMRI画像として、時間変化表示させることができる。また、時間表示変化の様々な制御を行うことができる。従って、生体磁気計測システムより収集した磁場信号の等磁場線図および時間波形の解析を行う際に、迅速且つ高信頼の解析を行うことができる。 【0009】 【発明の実施の形態】最初に本発明を適用する生体磁気計測システムについて、特に心臓の磁気を計測するシステムについて説明する。 【0010】図1にシステムの概略を示す。 【0011】生体磁気計測システムは、人体から発生される微弱な磁気を検出することにより測定が行われる。人体から発せられる磁気は、非常に微弱であるため、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1の内部で行われる。そして、微弱な磁気を検出するために、超伝導量子干渉素子(SQUID)からなる複数の磁気センサが用いられる。 【0012】被検者2の計測を行う際には、ベッド3に横たわり計測される(図4に示すように、xy面がベッドの面となるように直交座標系(x,y,z)を設定する)。被検者2の胸部の上方に、検出部として機能するデュワ4が配置される。デュワ4内には、図2に示したようなSQUID23 とSQUID23 に接続した検出コイル21とが一体化された磁気センサが複数個収納され、更に液体へリウムにより満たされている。液体ヘリウムは磁気シールドルーム1の外部の自動補給装置5により、連続的に液体ヘリウムが補充されている。 【0013】磁気センサからの出力は、検出コイルが検出した磁場強度に比例する電圧を出力するFLL(Flux Locked Loop)回路6に入力される。このFLL回路6はSQUIDの出力を一定に保つようSQUIDに入力された生体磁気の変化を帰還コイルを介してキャンセルしている。この帰還コイルに流した電流を電圧に変換することにより、生体磁気信号の変化に比例した電圧出力が得られる。この電圧出力は、増幅器(図示せず)により増幅され、フィルタ回路7により周波数帯域が選択され、AD変換器で(図示せず)AD変換され、計算機8に取り込まれる。計算機8では、各種の演算処理が実行され、演算処理結果がディスプレイに表示され、さらにプリンタ9に出力される。 【0014】磁気センサのデュワ4内での配置図を図3に示す。磁気センサはデュワ内部の底部から垂直の方向に設置し、また各センサ間は磁気の距離変化量を正確に捕らえるようにx方向,y方向に等間隔になるようにした。ここでセンサ間距離は25mmとし、センサ数は8×8の64チャンネルとした。 【0015】図3の磁気センサは体表面に対して垂直な成分Bzを測定するセンサで、超伝導線(Nb−Ti線)で作成したコイルの面がz方向を向いている。このコイルは2つの逆向きのコイルを組合わせたもので生体に近いほうを検出コイル21とし、遠い方のコイルを外部磁場雑音を除去する参照コイル22とし、一時微分コイルを形成している。ここでコイル径を20mmΦ、コイル間の距離ベースラインを50mmとした。外部磁場雑音は生体より遠い信号源から生じており、これらは検出コイル21及び参照コイル22で同じように検出される。一方、人体からの信号はコイルに近いため検出コイル21でより強く検出される。このため検出コイル21では信号と雑音が検出され、参照コイル22では雑音のみが検出される。従って、両者のコイルで捕らえた磁気の差を取ることによりS/Nの高い計測が出来る。一時微分コイルはSQUID23 を実装した実装基板の超伝導配線を介してSQUID23のインプットコイルに接続し、コイルで検出した生体磁気成分をSQUID23に伝達する。 【0016】磁気センサを内蔵したデュワ4は、ベッド3に横たわった被検者2の胸部上方に配置し、心臓から発生する心臓磁気(以下、心磁)を計測する。ここで、体の横方向をx軸とし、体の上下方向をy軸とする。磁気センサ(30−1〜8,...,37−1〜37−8)の配置と胸部30との位置関係を図4に示す。 【0017】次に、本発明における第1の実施例について説明する。 【0018】本実施例では図1に示すような生体磁気計測システムにおいて、心臓の磁場信号を20[msec]間隔で500[msec]間収集されているものとする。 【0019】各磁気センサによって得られた時間波形を図7に、また磁気信号から計算された各時刻の等磁場線図を図8に示す。図7は、特定の計測間隔の時間波形を磁気センサ配置に対応させて表したものである。また、図8は、この計測間隔の間に測定された磁気変化を特定の時間毎に等磁場線図として示したものである。(各図の下に測定時間を示す。図8では20msec毎のサンプリング周期の例を示しているが、このサンプリング周期は、任意の周期に変えられることは言うまでもない。) 図5に本実施例の表示画面を示す。 【0020】図5において、等磁場線図表示パネル501は等磁場線図502を表示するための領域である。その右脇には、時間変化表示再生ボタン512,時間変化表示停止ボタン513,時間変化表示速度入力ボックス514が表示されている。 【0021】等磁場線図表示パネル501下部には、時間波形表示パネル503が表示される。時間波形表示パネル503は参照用となる時間波形を表示する領域であり、図7に示した各磁気センサで得られた64個の時間波形のうちから1つの波形を選択し表示を行う。 【0022】上記の時間波形表示パネル503の下には、時間波形制御スケール508が表示される。この時間波形制御スケール508は、等磁場線図表示パネル501に任意の時刻の等磁場線図を表示するために用いられるものである。 【0023】本実施例の画面における操作を図6を用いて以下に説明する。 【0024】まず、予め、計測段階において任意のサンプリング周期である計測間隔Δtを設定し、この間隔毎にセンサ出力を取り込み、システム内に装備されているハードディスク等の記憶装置(図示せず)に格納しておく(601)。 【0025】後に、計測データを用いて動的表示を行って診断を行う際に、時間波形制御スケール508の表示範囲開始カーソル509を表示させたい時刻の開始位置に移動させ、表示指定範囲開始時刻tsを設定する(602)。ここで、表示範囲開始カーソル509の移動に同期して時間波形表示パネル503の時間波形範囲開始領域504も移動するため、操作者は、時間波形表示パネル503に表示された参照用の時間波形を基に開始時間の設定が行える。 【0026】また、時間波形制御スケール508の表示範囲終了カーソル511を表示させたい範囲の終了位置に移動させ、表示指定範囲終了時刻teを設定する(602)。ここで、表示範囲終了カーソル511の移動に同期して、時間波形表示パネル503の時間波形範囲終了領域506も移動するため、操作者は、上記の開始時刻の設定と同様に、時間波形表示パネル503に表示された参照用の時間波形を基に終了時間の設定が行える。 【0027】以上の操作により、時間変化表示の際の表示時間範囲は、時間波形上では表示範囲開始カーソル509で指定した220[msec]から表示範囲終了カーソル511で指定した360[msec]までが設定されたこととなり、図8の各等磁場線図では、220[msec]の等磁場線図812から360[msec]の等磁場線図819までの8枚の図が、時間変化表示の対象となる。 【0028】次に、1秒間に何枚の等磁場線図を表示させるかという単位を示す表示速度vを設定する。これは、時間変化表示速度入力ボックス514に任意の数値を入力することによって行われる。そして、入力された表示速度vより等磁場線図の表示時間間隔twを計算する(603)。本実施例においては、v=“5”(枚/sec)の表示速度が設定されており、表示時間間隔twは「時間間隔tw=1/5=0.2(sec)」となる。 【0029】次に、時間変化表示再生ボタン512を押して時間変化表示を開始すると、まず表示時間tに220[msec]が設定され、この時刻の計測データが記憶装置から取得される(604)。 【0030】そして、取得された磁気データから等磁場線図の作成が行われる(605)。等磁場線図の作成が成されると、等磁場線図表示パネル501に表示される。また、このとき時間波形表示パネル503上のデータ表示ライン505と、時間波形制御スケール508上の表示時刻カーソル510は、表示されている等磁場線図の時刻と同一時刻を示す位置に表示される。 【0031】220[msec]時の等磁場線図の表示が終わると、その状態で表示時間間隔tw間、即ち0.2秒間delayする(607)。 【0032】このとき、時間変化表示停止ボタン513からの表示停止の入力の有無を確認し(608)、停止要求があれば、時間変化表示停止ボタン513が押されたときに表示されていた時刻の等磁場線図が表示されたままとなり、同様に現在の表示時刻カーソル510とデータ表示ライン505も変化しない(609)。 【0033】時間変化表示停止ボタン513からの表示停止の入力がない場合、表示時間tにサンプリング周期であるΔtを加算し、新たなtとする(610)。本実施例では、Δt=20[msec]であるので、ここではt=240[msec]が新たに設定され、前述の604の処理に戻り、当該時刻の計測データの取得,等磁場線図の作成,表示が行われる。また、表示時刻カーソル510とデータ表示ライン505も240[msec]上に移動する。 【0034】以下、同様の処理が繰り返され、表示時間tの設定が表示範囲終了時刻te、即ち360[msec]を越えるまで繰り返される。 【0035】また、時間変化表示再生ボタン512を繰り返し入力することにより、何度も納得行くまで繰り返し表示を行うことができる。更に、繰り返し回数を設定する機能を加えることにより、任意の回数だけ繰り返し表示を行うようにでき、より操作性を向上させることが可能である。 【0036】上記の処理によっては、操作者が注目したい磁気変化がある時間帯を自由に抜き出して動的に表示することができるので、心臓疾患についての診断などに有効なデータ解析が行える。また、再生する表示時刻を設定するときにおいても、参照用の時間波形を見ながら設定できることにより、どの時間帯にどのような変化が起きているかを確認しながら設定が行えるので、操作者の設定作業を容易にすることができるものである。 【0037】また、本実施例では、一度表示速度等を設定した後はその設定に合わせて再生を行うようにしていたが、表示時刻カーソル510若しくはデータ表示ライン505をマウスなどのポインティングデバイスによって、時間軸上を移動させることによりその移動に合わせて等磁場線図の表示も同期して表示することも、図6の処理に、表示時刻カーソル510若しくはデータ表示ライン505の時刻を表示時間tに設定するような処理を加えておくことにより容易に実現できる。 【0038】次に、本発明における第2の実施例について説明する。 【0039】本実施例は前述の第1の実施例と同様の生体磁気計測システムにMRI診断装置を併設し、図9に示すように、等磁場線図や参照用時間波形と共に、MRI画像表示パネル903を設け、MRI診断装置で得た画像を表示するものである。以下に、図10を用いて本実施例の処理を説明する。 【0040】まず、表示するMRI画像を生体磁気計測システムに取り込む(1001)。この場合、異なる2つの装置の画像を取りこむことになるので、MRI診断装置の計測時間間隔、いわゆるサンプリング周期と、生体磁気計測システムの計測信号のサンプリング周期が異なることが考えられる。よって、サンプリング周期の広い方に合わせてるものとする。本実施例の場合、生体磁気計測システムのサンプリング周期が第1の実施例と同様に20[msec]、MRI診断装置のサンプリング周期が40[msec]であったとすると、MRI診断装置のサンプリング周期の方に合わせて、生体磁気計測システムの時間波形および等磁場線図を選ぶ事とする。従って、ここでの計測間隔Δtは、40[msec]が設定される。図11に、40[msec]毎に計測されたMRI画像を示す。 【0041】次に、第1の実施例と同様に、時間波形表示パネル503に各磁気センサの出力から任意に選択表示した参照用の時間波形を基に、表示時間範囲の設定を行う。時間波形制御スケール508の表示範囲開始カーソル509を表示させたい範囲の開始位置に移動させ、表示指定範囲開始時刻tsを設定する(1002)。表示範囲開始カーソル509の移動に同期して時間波形範囲開始領域504も移動する。また、時間波形制御スケール508の表示範囲終了カーソル511を表示させたい範囲の終了位置に移動させ、表示指定範囲終了時刻teを設定する(1002)。表示範囲終了カーソル511の移動に同期して時間波形範囲終了領域506も移動する。ここで、各カーソルの移動間隔はMRI画像の計測間隔と同様でなければならないので40[msec]単位となる。 【0042】以上の操作により、時間変化表示の際の表示時間範囲は、本実施例においては、時間波形上では200[msec]からの360[msec]までとなる。 【0043】次に、1秒間に何枚のMRI画像および等磁場線図を表示させるかという単位を示す表示速度vを、表示速度入力ボックス514に任意の数値を入力することによって行う。そして、入力された表示速度vより等磁場線図の表示時間間隔twを計算する(1003)。本実施例においても、v=“5”(枚/sec)の表示速度が設定され、表示時間間隔twは「時間間隔tw=1/5=0.2(sec)」となる。 【0044】次に、時間変化表示再生ボタン512の入力により時間変化表示を開始すると、まず表示時間tに200[msec]が設定され、200[msec]時におけるMRI画像の表示がMRI画像表示パネル903条で行われる(1004)。 【0045】次に、200[msec]時における生体磁気計測システムの各磁気センサの計測データを取り込み(1005)、等磁場線図の作成を行う(1006)。その後、等磁場線図表示パネル501上に等磁場線図の表示を行い、時間波形表示パネル503上のデータ表示ライン505と、時間波形制御スケール508上の表示時刻カーソル510を、表示されている等磁場線図の時刻と同一時刻を示す位置に表示する(1007)。 【0046】200[msec]時の等磁場線図の表示が終わると、表示速度を調節するために、その状態で表示時間間隔tw間、即ち0.2秒間delayする(1008)。 【0047】このとき、時間変化表示停止ボタン513からの表示停止の入力の有無を確認し(1009)、停止要求があれば、時間変化表示停止ボタン513が押されたときに表示されていた時刻の等磁場線図及びMRI画像が表示されたままとなり、同様に現在の表示時刻カーソル510とデータ表示ライン505も変化しない(1010)。 【0048】時間変化表示停止ボタン513からの表示停止の入力がない場合、表示時間tにサンプリング周期であるΔtを加算し、新たなtとする(1011)。本実施例では、Δt=40[msec]であるので、ここではt=240[msec]が新たに設定され、前述の1004の処理に戻り、当該時刻のMRI画像の表示,計測データの取得,等磁場線図の作成,表示が行われる。 【0049】以下、同様の処理が繰り返され、表示時間tの設定が表示範囲終了時刻te、即ち360[msec]を越えるまで繰り返される。 【0050】また、本実施例においても、表示時刻カーソル510若しくはデータ表示ライン505をマウスなどのポインティングデバイスによって、時間軸上を移動させることによりその移動に合わせて等磁場線図とMRI画像の表示を同期して表示させることは容易に行うことができる。 【0051】本実施例においては、等磁場線図に加え、MRI画像も同時に表示できるので、複数のデータの動的変化を観察しながら解析を行うことができ、多面的な診断を行うことが可能となるものである。 【0052】 【発明の効果】本発明では、等磁場線図と時間波形、若しくは更にMRI画像を同時に表示し、任意の計測時間についての計測データを動的に表示することができるので、心臓疾患などの解析にとって、信頼性の高い非常に有効な解析を行うことができる。 【0053】また、等磁場線図およびMRI画像の時間変化表示の表示時間範囲を指定できるため、解析に必要な時刻の等磁場線図およびMRI画像だけを繰り返し表示することができ、操作性を向上させることができる。 【0054】また、時間変化表示のとき、表示速度を変化できるため、等磁場線図およびMRI画像の解析の際、解析を行い易い適切な速度で解析することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000005108 【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成9年(1997)10月2日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】 【氏名又は名称】小川 勝男
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| 【公開番号】 |
特開平11−104093 |
| 【公開日】 |
平成11年(1999)4月20日 |
| 【出願番号】 |
特願平9−269530 |
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