特開 2023-135333 生体磁気計測装置、生体磁気計測システム、及び生体磁気計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023135333

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】生体磁気計測装置、生体磁気計測システム、及び生体磁気計測方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/242 20210101AFI20230921BHJP

   A61B 6/00 20060101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

A61B5/242

A61B6/00 350P

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022040488

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】栗原 春香

(72)【発明者】

【氏名】岡田 吉智

(72)【発明者】

【氏名】久保田 寛

(72)【発明者】

【氏名】稲本 慎

(72)【発明者】

【氏名】島 信広

【テーマコード（参考）】

4C093

4C127

【Ｆターム（参考）】

4C093AA01

4C093CA37

4C093EB05

4C093EB13

4C093FF13

4C093FF35

4C093FF37

4C127AA10

4C127BB05

4C127HH13

(57)【要約】

【課題】生体磁気計測において、生体磁気検出結果と形態画像を重畳する際の位置合わせ精度を向上する。
【解決手段】生体磁気計測装置は、生体磁気検出部と、前記生体磁気検出部で検出可能な第１マーカと、放射線源と、前記放射線源と対向して設けられる放射線検出器と、前記放射線源と前記放射線検出器とにより撮像可能第２マーカとを備え、前記第１マーカと前記第２マーカの位置情報は既知または取得可能である。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体磁気検出部と、
前記生体磁気検出部で検出可能な第１マーカと、
放射線源と、
前記放射線源と対向して設けられる放射線検出器と、
前記放射線源と前記放射線検出器とにより撮像可能な第２マーカと、
を備え、前記第１マーカと前記第２マーカの位置情報は既知または取得可能であることを特徴とする生体磁気計測装置。

【請求項2】

前記第１マーカは前記生体磁気検出部で検出可能な第１領域に設けられ、
前記第２マーカは、前記放射線源と前記放射線検出器の位置関係で決まる撮像可能な第２領域に設けられ、
前記第１領域と前記第２領域は一部重なり合う、
請求項１に記載の生体磁気計測装置。

【請求項3】

前記生体磁気検出部の磁気検出面または前記放射線検出器の撮像面と平行な二次元面内で、前記第１領域の面積は前記第２領域の面積よりも小さく、前記第２マーカは、前記第１領域の外、かつ前記第２領域の中に設けられている、
請求項２に記載の生体磁気計測装置。

【請求項4】

前記第２マーカは、所定距離離れた２つのマーカを含み、前記２つのマーカの座標位置または中心間距離は既知である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の生体磁気計測装置。

【請求項5】

前記第２マーカは、所定の長さの線状または棒状のマーカであり、前記第２マーカの長さは既知である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の生体磁気計測装置。

【請求項6】

前記生体磁気検出部の少なくとも一部を収容する空間を有するベッドと、
前記空間をまたいで前記生体磁気検出部と対向するブリッジと、
を有し、前記第１マーカと前記第２マーカは前記ブリッジに設けられている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の生体磁気計測装置。

【請求項7】

前記ブリッジは、前記生体磁気検出部に対向する本体と、前記本体から延びる平坦部とを有し、前記第１マーカは前記本体に設けられ、前記第２マーカは前記平坦部に設けられている、
請求項６に記載の生体磁気計測装置。

【請求項8】

前記ブリッジは、生体磁気検出部に対向する本体を有し、前記第１マーカは前記本体の中央またはその近傍に設けられ、前記第２マーカは前記本体の端部に設けられる、
請求項６に記載の生体磁気計測装置。

【請求項9】

前記放射線源はＸ線照射源であり、前記第２マーカは前記第１マーカよりもＸ線透過率が低い、
請求項１から８のいずれか一項に記載の生体磁気計測装置。

【請求項10】

前記第１マーカはコイルパターンを有するフレキシブルプリント回路である、
請求項１から９のいずれか一項に記載の生体磁気計測装置。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載の生体磁気計測装置と、
前記生体磁気計測装置に接続される情報処理装置と、
前記情報処理装置に設けられる、あるいは前記情報処理装置に接続される表示装置と、
を含み、
前記情報処理装置は、前記生体磁気検出部で得られた生体磁気計測結果と、前記放射線源及び前記放射線検出器により得られた撮像結果とを合成し、合成結果を前記表示装置に表示する、
生体磁気計測システム。

【請求項12】

計測部位の生体磁場と、磁気計測領域内に設けられた第１マーカからの磁場を含む磁場データを取得し、
前記計測部位と、撮像領域内に設けられた第２マーカとを含む形態画像を取得し、
前記第１マーカと前記第２マーカの位置情報に基づいて、前記磁場データと前記形態画像を重畳する、
生体磁気計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体磁気計測装置、生体磁気計測システム、及び、生体磁気計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

脊磁計による生体磁気計測結果は、骨や神経の位置関係に関する情報を持たないため、生体磁気の計測結果に基づく磁場分布または再構成された電流源分布に、形態画像を重ね合わせる必要がある。生体磁気計測結果と形態画像を重ね合わせるには、生体磁気検出部の座標系で既知の点（印、マークなど）が形態画像に写っている必要がある。生体磁気検出部の座標系で位置が既知の点として、マーカコイルが用いられることがある。

【0003】

画像診断結果と生体磁気計測結果を精度よく重ね合わせるために、被検体を架台から動かさずに、電磁石コイルをマーカとして放射線撮像と生体磁気計測を行う生体磁気計測装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。また、超音波画像を利用して、磁場計測時の神経の位置と磁気センサとの位置関係を特定する生体磁気計測装置が知られている（たとえば、特許文献２参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

磁気センサの検出領域内に設けたマーカコイルを、形態画像の位置合わせ用マーカとして用いる場合、計測部位の骨や関節等の像とマーカコイルの像が重なって、マーカコイルの位置判別が困難になる場合がある。マーカコイルを計測部位と抵触しない位置、すなわち磁気検出領域の境界近くに配置すると、マーカコイルから発生する磁場が十分に検出されず、マーカコイルの位置推定精度が悪くなる。その結果、生体磁気計測結果と形態画像の位置合わせ精度が低下する。

【0005】

本発明は、生体磁気計測において、生体磁気計測結果を重畳する際の位置合わせ精度を向上することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態では、生体磁気計測装置は、
生体磁気検出部と、
前記生体磁気検出部で検出可能な第１マーカと、
放射線源と、
前記放射線源と対向する位置に設けられる放射線検出器と、
前記放射線源と前記放射線検出器とにより撮像可能な第２マーカと、
を備え、前記第１マーカと前記第２マーカの位置情報は既知または取得可能である。

【発明の効果】

【0007】

生体磁気計測において、生体磁気計測結果を重畳する際の位置合わせ精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】実施形態の生体磁気計測装置の磁気計測時の側面図である。

【図1B】実施形態の生体磁気計測装置の磁気計測時の正面図である。

【図2A】実施形態の生体磁気計測装置の放射線撮像時の側面図である。

【図2B】実施形態の生体磁気計測装置の放射線撮像時の正面図である。

【図3】ブリッジに設けられる第１マーカと第２マーカの一例を示す図である。

【図4A】ブリッジに設けられる第１マーカと第２マーカの別の例を示す図である。

【図4B】図４Ａの配置における第１領域と第２領域の位置関係の例を示す図である。

【図4C】図４Ａの配置における第１領域と第２領域の位置関係の別の例を示す図である。

【図5】ブリッジに設けられる第１マーカと第２マーカの別の例を示す図である。

【図6】ブリッジに設けられる第１マーカと第２マーカの別の例を示す図である。

【図7】ブリッジの変形例を示す図である。

【図8A】実施形態の生体磁気計測システムの磁気計測時の模式図である。

【図8B】実施形態の生体磁気計測システムの放射線撮像時の模式図である。

【図9】情報処理装置の機能ブロック図である。

【図10】実施形態の生体磁気計測方法のフローチャートである。

【図11】実施形態の生体磁気計測方法のより詳細なフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施形態では、生体磁気検出部で得られた生体磁気計測結果と、放射線撮像された画像とを重ね合わせる際の位置合わせ精度を向上するために、２種類のマーカを用いる。すなわち、生体磁気検出部で検出可能な第１マーカと、放射線撮像が可能な第２マーカを用いる。第１マーカは生体磁気検出が可能な第１領域に設けられ、第２マーカは放射線撮像が可能な第２領域に設けられる。第１領域と第２領域は重なり合う部分を有する。第１マーカと第２マーカの位置情報は既知または取得可能である。位置情報が「既知または取得可能」というのは、何らかの方法で位置情報が知り得る状態にあることをいう。位置情報には、空間座標系における第１マーカと第２マーカの座標位置、相対的な位置関係などが含まれる。事前に計測した第１マーカと第２マーカの座標、位置関係などの情報を任意の記憶手段、保存テーブル等に保存しておいてもよいし、クラウドから、あるいはネットワークを介して外部から取得してもよい。第１マーカと第２マーカの座標や位置関係は、設計上の理想値であってもよいし、実測された値であってもよい。設計値と実測値の相違が許容される誤差を超える場合は、差分を補正情報として用いてもよい。

【0010】

生体磁気検出部で検知される第１マーカと、放射線画像に写る第２マーカとの位置情報を知り得る状態にしておくことによって、放射線画像上で第１マーカの位置判別が困難な場合でも、生体磁気検出結果と放射線画像との位置合わせ精度を向上できる。以下で実施形態の生体磁気計測の詳細を説明する。以下の記載で、同じ構成要素に同じ符号を付けて、重複する説明を控える場合がある。また、放射線撮影された生体部位の画像を「形態画像」と呼ぶ。

【0011】

＜生体磁気計測装置の基本構成＞
図１Ａは、実施形態の生体磁気計測装置１０の磁気計測時の側面図、図１Ｂは、生体磁気計測装置１０の磁気計測時の正面図である。図１Ａ及び図１Ｂの空間座標系として、被計測者Ｓが横たわる面内をＸ－Ｙ面、Ｘ－Ｙ面に垂直な高さ方向をＺ方向、被計測者Ｓが横たわるベッド１３の幅方向をＸ方向、長さ方向をＹ方向とする。

【0012】

生体磁気計測装置１０は、生体磁気検出部１２と、生体磁気検出部１２で検出可能な第１マーカＭ１と、放射線源５から出射される放射線で撮像可能な第２マーカＭ２と含む。第１マーカＭ１は、生体磁気検出部１２で検出可能な第１領域１２０の内部に設けられ、第２マーカＭ２は、第１領域１２０の外側に設けられている。図１の生体磁気計測空間に、被計測者Ｓを支持するベッド１３が置かれている。ベッド１３は、被計測者Ｓの計測部位（たとえば、頸部）よりも頭側を支持する第１部分１３１と、計測部位よりも尾側を支持する第２部分１３２を有していてもよい。第１部分１３１と第２部分１３２の間には、生体磁気検出部１２を収容する空間１３５が設けられている。ベッド１３の第１部分１３１と第２部分１３２の少なくとも一方に、空間１３５をまたぐブリッジ１４が設けられている。

【0013】

ブリッジ１４の位置や数は図１Ａの例に限定されず、図１Ａの配置に替えて、あるいは図１Ａの配置に加えて、ベッド１３の被計測者Ｓの腰部に対応する位置にブリッジが設けられてもよい。その場合、ブリッジの下方に収容される生体磁気検出部１２は、たとえば馬尾神経活動に起因する生体磁気を被計測者Ｓの腰部の皮膚表面から検出する。

【0014】

ブリッジ１４の上方、すなわち生体磁気検出部１２の上方に、放射線を照射する放射線源５が設置されている。放射線源５は生体を透過する放射線を出射する。放射線として、Ｘ線、α線、β線、γ線の他、これらの同等のエネルギーを持つ粒子ビームを用いることができる。ブリッジ１４は、放射線源５から出射される放射線に対して透明であり、かつ、生体磁気計測と抵触しない非磁性材料で形成されている。ブリッジ１４を放射線透過率の高い材料で形成することで、被計測者Ｓへの放射線量を低減することができる。放射線源５は、ブリッジ１４の位置または照射位置に応じて、照射位置、照射角度等が可変に設置されていてもよい。

【0015】

ブリッジ１４は、生体磁気検出部１２の近傍に位置するため、非磁性体で形成されている。ジョンソンノイズ（熱雑音）の影響を抑制する観点から、ブリッジ１４は非金属であることが望ましい。さらに、被計測者Ｓの計測部位を支えるため、ある程度の機械的強度をもち、計測部位の形状に沿った外形を持つことが望ましい。ブリッジ１４は、たとえばガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastic）、ポリカーボネート、セラミクス等で形成され、射出成型、切削加工等で所望の形状に加工される。

【0016】

ブリッジ１４に、第１マーカＭ１と第２マーカＭ２が埋め込まれている。第１マーカＭ１は、ブリッジ１４のほぼ中央部に設けられ、電流の印加により磁場を発生する。第１マーカＭ１は、たとえばコイル形状にパターニングされた非磁性金属材料で形成されており、当該コイルに電流を印加することで、生体磁気検出部１２で検出される磁気マーカとして機能する。空間座標系における第１マーカの座標位置は既知または取得可能である。

【0017】

第１マーカＭ１は、ブリッジ１４の中央部分に設けられてもよいし、生体磁気検出部１２で磁場が感度良く検知される限り、ブリッジ１４の中央以外の位置に設けられてもよい。第１マーカＭ１として、配線をコイル状に巻いたものを用いてもよい。第１マーカＭ１がブリッジ１４の曲面に設けられる場合は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）基板に形成されたコイルパターンであってもよい。

【0018】

第２マーカＭ２は、生体磁気計測の妨げにならず、かつ、放射線源５を用いた放射線撮像が可能な場所、たとえば、ブリッジ１４の端部に設けられている。放射線源５の放射線に対する第２マーカＭ２の透過率は、第１マーカＭ１の放射線透過率よりも低く、放射線マーカとして機能する。第２マーカＭ２は、たとえば非磁性の金属球、金属パターン等で形成されている。第２マーカＭ２は、生体磁気検出部１２の検出領域である第１領域１２０の外側に設けられていてもよい。空間座標系における第２マーカＭ２の座標位置、あるいは、第１マーカＭ１に対する第２マーカＭの相対位置は既知または取得可能である。第１マーカＭ１と第２マーカＭ２は、被計測者Ｓと接触しないように、ブリッジ１４の下面、すなわち、生体磁気検出部１２と対向する面の近傍に設けられる。

【0019】

ブリッジ１４と対向する位置に、生体磁気検出部１２の磁気センサアレイ１２１が設けられている。磁気センサアレイ１２１は、ブリッジ１４に載せられた被計測者Ｓの計測部位から発せられる生体磁場を検知する。計測部位が頸部の場合は、生体磁気検出部１２とブリッジ１４の互いに対向する面は、ヒトの頸部の後側に即した形状に形成され、頸髄の神経活動に伴って発生する磁界を、磁気センサアレイ１２１で検出する。生体磁気検出部２とブリッジ１４が隙間なく密着できるように、ブリッジ１４は生体磁気検出部１２の表面形状に沿った形状をしているのが望ましい。被計測者Ｓの計測部位と生体磁気検出部１２との距離が短いほど、計測部位から発せられる生体磁気信号を、少ない減衰で検知することができるが、機械的強度との兼ね合いで、ブリッジ１４の厚みは適切に設定されている。

【0020】

磁気センサアレイ１２１は、たとえば、温度調整機能を有する断熱容器内に固定されている。磁気センサアレイ１２１を構成する磁気センサとして、超電導量子干渉計（ＳＱＵＩＤ：Superconducting Quantum Interference Device）ほか、磁気抵抗（ＭＲ：Magneto Resistive）センサ、磁気インピーダンス（ＭＩ：Magneto-Impedance）センサ、常温磁気センサとして知られる光ポンピング原子磁気センサ（ＯＰＡＭ：Optically Pumped Atomic Magnetometer）などを利用することができる。

【0021】

ＳＱＵＩＤセンサを利用する場合、磁気センサアレイ１２１はクライオスタッドと呼ばれる断熱容器内に収められて極低温に冷却される。液体ヘリウムによる冷却が不要な磁気センサを用いる場合は、断熱容器以外のセンサ格納容器を用いてもよい。生体磁気検出部１２は、磁場変動の影響を最小限にするために、測定空間内での位置が固定されていてもよい。

【0022】

空間座標系での位置情報が既知または取得可能である第１マーカＭ１と第２マーカＭ２を別々に設けることで、生体磁気計測結果と、放射線撮像で得られた形態画像を精度よく重ね合わせることができる。生体磁気計測結果と形態画像の重ね合わせについては後述する。

【0023】

図２Ａは、実施形態の生体磁気計測装置１０の放射線撮像時の側面図、図２Ｂは、生体磁気計測装置１０の放射線撮像時の正面図である。図２Ａ及び図２Ｂの空間座標系は、図１Ａ及び図１Ｂの空間座標系と同じである。生体磁気計測装置１０は、放射線源５から出射される放射線に感度をもつ放射線検出器１６を含む。生体磁気検出部１２による生体磁気計測と、放射線撮像との順序は、どちらが先でもよい。

【0024】

ベッド１３は昇降機構を備えており、放射線撮像を行うときに、ベッド１３は＋Ｚ方向に上昇する。ベッド１３の上昇により、ベッド１３に固定されたブリッジ１４も上昇し、生体磁気検出部１２とブリッジ１４の間に空隙ができる。この空隙に、放射線検出器１６を設置する。たとえば、ベッド１３の第１部分１３１と第２部分１３２の間に、放射線検出器１６を取り付けるマウント１９が設けられ、放射線検出器１６はマウント１９にセットされる。

【0025】

Ｘ線撮影の場合、放射線検出器１６はフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）であってもよい。ＦＰＤは、被計測者Ｓを透過したＸ線を個々の素子で検知し、Ｘ線の線量に応じた電気信号を出力する。ＦＰＤに替えて、輝尽性蛍光体が塗布されたフィルムを用いるイメージングプレートを用いてもよい。後者の場合、被計測者Ｓを透過した放射線のエネルギーが輝尽性蛍光体に蓄積される。撮像後に特定波長の光または電磁波を照射し、その刺激で生じる閃光の量に応じた電気信号が取得される。

【0026】

放射線検出器１６がマウント１９にセットされたら、放射線源５と放射線検出器１６で決定される撮像領域である第２領域１５０で、計測部位を撮像する。計測部位の放射線画像には、ブリッジ１４に設けられた第１マーカＭ１と第２マーカＭ２の像も含まれる。第１マーカＭ１がブリッジ１４の中央部に設けられている場合、計測部位の骨や関節に第１マーカＭ１の画像が重なって、第１マーカＭ１がはっきりと特定できない場合がある。一方、ブリッジ１４の端部に設けられた第２マーカＭ２は、計測部位の放射線像と抵触せずに明確に撮像される。生体磁気検出部１２の座標系での第１マーカＭ１と第２マーカＭ２の位置は既知なので、第１マーカＭ１の放射線像が不鮮明な場合でも、第１マーカＭ１に対する第２マーカＭ２の相対位置に基づいて、放射線撮像で得られた形態画像を生体磁気計測結果に精度よく重ねることができる。

【0027】

放射線撮像の後に生体磁気計測を行う場合、放射線撮像の終了後に、放射線検出器１６がマウント１９から取り外され、ベッド１３が下降する。ベッド１３の下降により、ブリッジ１４が下降して、生体磁気検出部１２の上面に密着する。その後、図１Ａと図１Ｂを参照して上述した生体磁気計測が行われる。

【0028】

ベッド１３の昇降機構は、手動か電動かを問わない。油圧シリンダと電動ポンプによる電動昇降機構を用いてもよい。昇降機構は、ベッド１３の第１部分１３１と第２部分１３２のそれぞれに独立して設けられて、両方同時に、またはいずれか一方だけをＺ方向に移動させてもよい。

【0029】

ベッド１３の高さが変わることで、生体磁気検出部１２の計測結果に対する放射線画像の尺度が変わる。ベッド１３の下降位置で、計測部位の生体磁気データが取得され、ベッド１３の上昇位置で、放射線撮像により形態画像が得られる場合、生体磁気計測結果に形態画像を重ね合わせるにはベッド１３の上昇量、すなわち高さ位置の変化が必要である。

【0030】

そこで、ベッド１３の上昇位置で、放射線検出器１６のない状態で、第１マーカＭ１の磁場計測を行ってもよい。ベッド１３の上昇位置では、被計測者Ｓの皮膚表面の生体磁場は生体磁気検出部１２でほとんど検知されないが、第１マーカＭ１に通電することで、第１マーカＭ１から発生する磁場は、生体磁気検出部１２で検知され得る。ベッドが下降位置にあるときと、上昇位置にあるときの両方で第１マーカＭ１の磁気計測を行うことで、２つの計測結果の差分ベクトルを算出して、ベッドの上昇量を求めてもよい。

【0031】

上述したように、生体磁気計測結果と、放射線撮像による形態画像とを重ね合わせるためには、空間座標系での位置がわかる物体が放射線画像に写っている必要がある。第２マーカＭ２は、空間座標系で位置が既知または取得可能の物体として用いられる。第２マーカＭ２は、放射線源５と放射線検出器１６の位置関係で決定される撮像範囲、すなわち第２領域１５０の内部に設けられる。

【0032】

第２マーカＭ２は、放射線撮像が可能（すなわち放射線透過率が低く）、かつ生体磁気計測を妨げない非磁性金属で形成されている。第２マーカＭ２に、真鍮や銅、タングステンなどを用いることができる。Ｘ線画像の自動円検出を利用できる場合は、第２マーカＭ２は球体であってもよい。球体が大きすぎると、ブリッジ１４の内部に埋め込むことができない。球体が小さすぎると、放射線画像上での位置検出が困難になるため、ある程度の大きさが必要である。第２マーカＭ２として球体を用いるときの直径は、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以上、６ｍｍ以下がさらに好ましい。

【0033】

第１マーカＭ１と第２マーカＭ２は、実際の空間座標に置ける同一の基準点から３次元測長され、相対距離が既知または取得可能である。この測長結果と、第１マーカＭ１で推定位置した結果を合わせることで、空間座標系における第２マーカＭ２の位置座標がわかる。

【0034】

＜マーカの配置構成＞
図３は、ブリッジ１４Ａに設けられる第１マーカＭ１と第２マーカＭ２の一例を示す。ブリッジ１４Ａは、生体磁気検出部１２と対向する本体１４１と、本体１４１から延びる平坦部１４３とを含む。本体１４１は、生体磁気検出部１２の上面の形状に沿った湾曲面を含んでいてもよい。平坦部１４３はベッド３への固定部として用いられてもよい。

【0035】

第１マーカＭ１は、本体１４１のほぼ中央に設けられている。第１マーカＭ１に電流供給用の配線Ｗが接続されている。配線Ｗの一部は、第１マーカＭ１とともにブリッジ１４Ａの内部に埋め込まれ、外部の電流源に接続されている。図示の便宜上、配線Ｗは１本の点線で描かれているが、第１マーカＭ１を構成するコイルの両端に接続された２本の配線を含む。

【0036】

第２マーカＭ２は、ブリッジ１４Ａの平坦部１４３に埋め込まれている。第２マーカＭ２は、所定距離離れて設けられる２つのマーカＭ２１とＭ２２を含む。マーカＭ２１とＭ２２の双方が非磁性金属の球体であってもよい。この場合、マーカＭ２１とＭ２２は、放射線画像上で２つの円または点として写る。平坦部１４３でのマーカＭ２１とＭ２２の中心間距離がＬ１（たとえば５０ｍｍ）、放射線画像上での２つの円の中心間距離がＬ２（たとえば８０ｍｍ）だとする。放射線撮像で得られた形態画像を磁場分布に重ね合わせる際に、形態画像は生体磁気計測結果に合わせてＬ１／Ｌ２に拡大または縮小される。

【0037】

第１マーカＭ１に対するマーカＭ２１とマーカＭ２２の相対位置関係は既知である。放射線画像を拡大または縮小した後に、形態画像中のマーカＭ２１とＭ２２を、生体磁気計測で検出された第１マーカＭ１の位置に対して相対的に合わせこむことで、放射線画像を生体磁気計測結果に精度よく重畳できる。

【0038】

図４Ａは、ブリッジ１４Ｂに設けられる第１マーカＭ１と第２マーカＭ２の別の例を示す。ブリッジ１４Ｂは、生体磁気検出部１２と対向する本体１４１と、本体１４１から延びる固定部１４６を含む。本体１４１は、生体磁気検出部１２の上面の形状に沿った湾曲面を含んでいてもよい。固定部１４６は、ベッド３に固定可能な形状と寸法を有する。

【0039】

図４Ａでは、第１マーカＭ１と第２マーカＭ２の両方が本体１４１に設けられている。たとえば、第１マーカＭ１は、磁気検出感度が良好な本体１４１のほぼ中央に設けられている。第２マーカＭ２は、磁気検出領域の外部で本体１４１の端部に埋め込まれている。図３と同様に、第２マーカＭ２は、所定距離離れて設けられる２つのマーカＭ２１とＭ２２を含んでいてもよい。

【0040】

図４Ｂは、図４Ａの配置における第１領域１２０と第２領域１５０の位置関係の例を示す。第１領域１２０は、生体磁気検出部１２の磁気センサアレイ１２１の検出範囲である。第１マーカＭ１は、第１領域１２０の中にある。第２領域１５０は、放射線源５と放射線検出器１６の位置関係によって決まる撮像範囲である。第２マーカＭ２は、第１領域１２０の外側、かつ第２領域１５０の内側に設けられている。 磁気検出面、または放射線撮像面と平行な面内（二次元面であれば平面であっても曲面であってもよい）で、第１領域１２０の面積は、第２領域１５０の面積よりも小さい。第１マーカＭ１を第１領域１２０の内部に配置し、第２マーカＭ２を第１領域１２０の外、かつ第２領域の中に配置する。これにより、放射線画像中で、計測部位の画像と抵触せずに第２マーカＭ２の画像が得られる。第２マーカＭ２を第１領域１２０の外に設けることで、生体磁気計測を妨げずに、生体磁気計測結果に対する形態画像の位置合わせ精度を向上できる。

【0041】

図４Ｃは、図４Ａの配置における第１領域１２０と第２領域１５０の位置関係の別の例を示す。第１領域１２０と第２領域は、一部重なり合っていてもよい。たとえば、磁気センサアレイ１２１の一部を用いて、ブリッジ１４Ｂに置かれた被計測部位（腕など）を磁気計測する際に、被計測部位と第２のマーカＭ２が写るように、第２領域１５０が第１領域と一部重なって設定されてもよい。この場合も、第１マーカＭ１は生体磁気検出部１２で検出可能な第１領域１２０に設けられ、第２マーカＭ２（Ｍ２１とＭ２２）は、第１領域１２０の外で、かつ第２領域１５０の中に設けられる。

【0042】

図５は、ブリッジ１４Ｃに設けられる第１マーカＭ１と第２マーカＭ２のさらに別の例を示す。ブリッジ１４Ｃは、生体磁気検出部１２と対向する本体１４１と、本体１４１から延びる平坦部１４３とを含む。第１マーカＭ１は、本体１４１のほぼ中央に設けられている。第２マーカＭ２は、ブリッジ１４Ｃの平坦部１４３に埋め込まれている。第２マーカＭ２は、所定の長さの線状の非磁性金属パターン、または棒状のマークである。空間座標系での第２マーカＭ２の長さは既知または取得可能である。

【0043】

第２マーカＭ２は、放射線画像上で線分として写る。平坦部１４３での第２マーカＭ２の長さＬ１と、放射線画像上での線分の長さＬ２に基づいて、放射線撮像で得られた画像データを生体磁気計測結果の尺度に拡大または縮小できる。第１マーカＭ１に対する第２マーカＭ２の相対位置関係は既知である。画像データを拡大または縮小した後に、生体磁気計測結果から推定された第１マーカＭ１位置に対して、放射線画像中の第２マーカＭ２の相対位置を合わせることで、生体磁気計測結果に形態画像を精度よく重畳できる。

【0044】

図６は、ブリッジ１４Ｄに設けられる第１マーカＭ１と第２マーカＭ２のさらに別の例を示す。ブリッジ１４Ｂは、生体磁気検出部１２と対向する本体１４１と、本体１４１から延びる固定部１４６を含む。本体１４１は、生体磁気検出部１２の上面の形状に沿った湾曲面を含んでいてもよい。固定部１４６はベッド３に固定可能な形状と寸法を有する。

【0045】

第１マーカＭ１と線状の第２マーカＭ２は、本体１４１に設けられている。第１マーカＭ１は、磁気検出されやすい本体１４１のほぼ中央に設けられ、第２マーカＭ２は、磁気検出領域から外れた本体１４１の端部に埋め込まれている。第１マーカＭ１を磁気検出感度が良好な第１領域１２０の内部に置くことで、計測された磁場データ中の第１マーカＭ１の位置が精度よく推定される。第２マーカＭ２を、生体磁気検出部１２の磁気検出領域（第１領域）の外側、かつ撮像領域（第２領域）の内側に設けることで、放射線画像に写る骨、間接等と抵触せずに、第１マーカＭ１に対する第２マーカＭ２の相対位置が求められる。

【0046】

第２マーカＭ２を用いて形態画像を適切に拡大または縮小し、生体磁気計測結果に倍率変換後の形態画像を精度良く重ねることができる。

【0047】

図７は、変形例のブリッジ１４Ｅの構成を示す。ブリッジ１４Ｅは、本体１４１の表面に突起１４４を有する。突起１４４は、磁気センサアレイ１２１の磁気検出領域を妨げない位置に設けられ、被計測者Ｓの計測部位の位置固定用に用いられる。たとえば、被計測者Ｓは、首の側面を突起１４４に押し当てて仰臥することで、磁気センサアレイ１２１に対する計測部位の位置を一定に保つことができる。また、生体磁気計測と放射線撮像を通して、被計測者Ｓの計測部位の姿勢を一定に保つことができる。

【0048】

図７では、ブリッジ１４Ｅに平坦部１４３を設け、平坦部１４３に２つのマーカＭ２１とＭ２２を埋め込んでいるが、図４Ａから図６のいずれのマーカ配置に対しても、突起１４４を設けたブリッジ形状を組み合わせることができる。

【0049】

＜生体磁気計測システム＞
図８Ａは、実施形態の生体磁気計測システム１の磁気計測時の模式図、図８Ｂは生体磁気計測システム１の放射線撮像時の模式図である。生体磁気計測システム１は、生体磁気計測装置１０と、情報処理装置３０と、表示装置４０とを含む。表示装置４０は、情報処理装置３０の外部に設けられてもよいし、情報処理装置３０と一体に設けられてもよい。情報処理装置３０は、プロセッサ３１とメモリ３２を有し、生体磁気検出部１２、及び放射線検出器１６に接続されている。

【0050】

図８Ａで、生体磁気計測時にベッド１３は下降位置にあり、生体磁気検出部１２にブリッジ１４が密着している。情報処理装置３０は、磁気センサアレイ１２１の個々の磁気センサから出力される磁気信号を受け取る。生体磁気検出部１２から出力される磁気信号には、第１領域１２０内で計測された計測部位の皮膚表面の磁場情報と、第１マーカＭ１からの磁場情報が含まれている。磁気信号は、生体磁気検出部１２から直接、情報処理装置３０に入力されて、磁場データとしてメモリ３２に保存されてもよい。あるいは、生体磁気検出部１２と情報処理装置３０の間にデータロガーを接続して、データロガーに蓄積された磁気信号を磁場データとして情報処理装置３０に入力してもよい。

【0051】

図８Ｂで、放射線撮像時にベッド１３は上昇位置にあり、ブリッジ１４と生体磁気検出部１２の間に、放射線検出器１６がセットされている。放射線検出器１６は情報処理装置３０に接続されており、放射線検出器１６で取得された撮像データは情報処理装置３０に入力され、メモリ３２に保存される。情報処理装置３０のプロセッサ３１は、撮像データ中の第２マーカＭ２に基づいて、生体磁気計測結果に対する形態画像の拡大または縮小率を求め、生体磁気計測結果の尺度に倍率変換して形態画像を生成する。

【0052】

プロセッサ３１はまた、第１マーカＭ１と第２マーカの位置関係に基づいて、形態画像中の第２マーカＭ２を、磁場データから推定された第１マーカＭ１の位置に対して相対的に位置合わせし、磁場データまたは磁場データから推定された電流分布に形態画像を重畳する。磁場データ中の第１マーカＭ１の位置は、第１マーカＭ１からの磁場波形の振幅と位相に基づいて、最適化アルゴリズム等の公知の手法により逆問題を解くことで求められる。生体磁気計測結果と形態画像が重ね合わされた画像、またはその解析画像は、表示装置４０に出力され表示される。

【0053】

図９は、情報処理装置３０の機能ブロック図である。情報処理装置３０は、電流分布生成部３０１、変換倍率計算部３０２、形態画像重畳部３０３、マーカ位置情報保存部３０４、放射線画像保存部３０５、及び磁場データ保存部３０６を有する。電流分布生成部３０１、変換倍率計算部３０２、及び形態画像重畳部３０３の機能は、プロセッサ３１により実現される。マーカ位置情報保存部３０４、放射線画像保存部３０５、及び磁場データ保存部３０６の機能は、メモリ３２により実現される。

【0054】

マーカ位置情報保存部３０４は、事前に測定した、あるいは外部から取得した第１マーカＭ１と第２マーカＭ２の位置関係に関する情報を保存する。放射線画像保存部３０５は、放射線検出器１６で取得された放射線像を保存する。この放射線像には、第２マーカＭ２の放射線像が含まれている。磁場データ保存部３０６は、生体磁気検出部１２から得られた磁場データを保存する。上述のように、この磁場データには、被計測者Ｓの計測部位の表面の磁場情報と、第１マーカＭ１で発生する磁場情報が含まれている。第１マーカＭ１の磁場変化に基づいてベッド３の上昇量を求める場合は、磁場データの中に、ベッド３の上昇位置（撮像位置）での第１マーカＭ１の磁場情報が含まれていてもよい。

【0055】

変換倍率計算部３０２は、放射線画像保存部３０５に保存されている放射線像に含まれる第２マーカと、マーカ位置情報保存部３０４に保存されている位置情報とから、放射線像の拡大または縮小割合を計算する。形態画像重畳部３０３は、求められた拡大または縮小割合に基づいて、放射線画像の尺度を座標系の尺度に変換して形態画像を生成する。形態画像重畳部３０３は、第１マーカＭ１に対する第２マーカＭ２の相対位置情報に基づいて、形態画像中の第２マーカＭ２を、磁場データから推定された第１マーカＭ１位置に対して相対位置に合わせこむ。これにより、生体磁気計測結果である磁場データに形態画像を重畳する。

【0056】

電流分布生成部３０１は、形態画像の輪郭で決まる境界内の磁場データから、空間フィルタ法などの推定法を用いて、磁場源、すなわち生体内の電流分布を推定し、電流再構築面を生成する。電流再構築面は表示装置４０に出力され、表示される。

【0057】

図１０は、実施形態の生体磁気計測方法のフローチャートである。この処理フローは、情報処理装置３０によって実行される。情報処理装置３０は、被計測者Ｓの計測部位の生体磁場と、第１マーカＭ１からの磁場とを含む磁場データを、生体磁気計測結果として取得する（Ｓ１）。また、被計測者Ｓの計測部位と第２マーカＭ２を含む形態画像を取得する（Ｓ２）。ステップＳ１とＳ２は順不同である。生体磁気計測結果は、生体磁気検出部１２から取得される。形態画像は、放射線検出器１６から取得される。

【0058】

情報処理装置３０は、メモリ３２に保存されている、あるいは外部から取得した第１マーカＭ１と第２マーカの位置情報に基づいて、磁場データ、すなわち生体磁気計測結果に形態画像を重畳する（Ｓ３）。これにより、計測部位で測定された磁場データの境界が決まる。その後、境界内で生体内部の磁場源、すなわち電流源の分布を解析して出力してもよい。

【0059】

図１１は、より詳細な生体磁気計測方法のフローチャートである。この処理フローは、生体磁気計測システム１によって実行される。生体磁気検出部１２で、被計測者Ｓの計測部位の生体磁場と、第１マーカＭ１で生成された磁場を計測し、計測結果を情報処理装置３０のメモリ３２に保存する（Ｓ１１）。放射線検出器１６をセットし、放射線源５をオンにして、計測部位と第２マーカを含む形態画像を撮像し、形態画像を情報処理装置３０のメモリ３２に保存する（Ｓ１２）。ステップＳ１１とＳ１２は順不同である。先にＳ１１を実施する場合は、生体磁気計測の後に、ベッド３を上昇させて放射線検出器１６をマウント１９にセットし、ベッド３の上昇位置で放射線撮像してもよい。先にＳ１２を実施する場合は、放射線撮像後に、放射線検出器１６をマウント１９から取り外し、ベッド３を加工して、ブリッジ１４を生体磁気検出部１２に密着させ、生体磁気計測を行う。

【0060】

情報処理装置３０において、形態画像に含まれる第２マーカＭ２から、生体磁気計測結果と整合させる変換倍率を計算し、求められた変換倍率で形態画像を拡大または縮小する（Ｓ１３）。第１マーカＭ１と第２マーカＭ２の位置関係に基づいて、倍率変化された形態画像中の第２マーカＭ２を、磁気データから推定された第１マーカＭ１位置に対する相対位置に合わせて、形態画像と生体磁気計測結果を重畳する（Ｓ１４）。これにより、計測部位と皮膚表面で得られた磁場とが対応付けられる。

【0061】

情報処理装置３０は、計測部位の境界内の磁場を解析して、皮膚表面の磁場分布を、生体内部の磁場源分布（電流源分布）に再構成する（Ｓ１５）。再構成された電流分布を出力して表示する（Ｓ１６）。

【0062】

生体磁気計測システム１では、ブリッジ１４に磁気検出可能な第１マーカＭ１と、放射線撮像可能な第２マーカＭ２が設けられているので、第１マーカＭ１と第２マーカＭ２の位置関係が不変であり、一度の測長で位置関係が取得され、固定の位置情報として繰り返し用いることができる。第１マーカＭ１を生体磁気検出部１２の検出範囲内に置くことで第１マーカＭ１の位置推定精度が向上する。第２マーカＭ２を磁気検出範囲の外で、撮像範囲内に置くことで、第２マーカＭ２を計測部位と抵触しない位置で計測部位とともに放射線撮像することができる。あらかじめ取得された第１マーカＭ１と第２マーカＭ２の相対位置関係に基づいて磁場データと形態画像を位置合わせするので、形態画像中で第１マーカＭ１の判別が困難な場合も、生体磁気計測結果に形態画像を精度良く重ねられる。

【0063】

以上、特定の構成例に基づいて生体磁気計測を説明してきたが、本発明は上述した例に限定されない。ブリッジ１４の形状は、生体磁気検出部１２の上面に沿った形状が望ましいが、表面形状が完全に一致してなくてもよい。第２マーカＭ２は、球体や線状のパターンに代えて、三角形や矩形のマークを用いてもよい。第１マーカＭ１は、電流の印加により磁場を発生できればよいので、渦巻のコイルに限定されず、一重のループを用いてもよい。実施形態の生体磁気計測は、頸髄からの磁場信号の計測に限定されず、馬尾神経やその他の神経系の生体磁気計測にも適用可能である。

【0064】

実施形態では、生体磁気検出部１２の上方に放射線源５を配置し、放射線源５と対向する位置に放射線検出器１６を配置したが、この配置に限定されない。被計測者Ｓの上方から撮像する構成に代えて、または上方からの撮像に加えて、被計測者Ｓの側方から放射線撮像してもよい。この場合、被計測者Ｓを間に挟んで一方の側（たとえば右側）に放射線源を配置し、他方の側（たとえば左側）に放射線検出器を配置してもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 生体磁気計測システム
５ 放射線源
１０ 生体磁気計測装置
１２ 生体磁気検出部
１２１ 磁気センサアレイ
１３ ベッド
１３１ 第１部分
１３２ 第２部分
１４、１４Ａ～１４Ｅ ブリッジ
１４１ 本体
１４３ 平坦部
１４４ 突起
１６ 放射線検出器
１９ マウント
３０ 情報処理装置
３１ プロセッサ
３２ メモリ
４０ 表示装置
１２０ 第１領域
１５０ 第２領域
Ｓ 被計測者
Ｍ１ 第１マーカ
Ｍ２ 第２マーカ
Ｍ２１、Ｍ２２ マーカ

【先行技術文献】

【特許文献】

【0066】

【特許文献1】特開２０１９－０９８１５６号公報

【特許文献2】特開２０２１－１５１４２９号公報

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】