【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、生体活動電流源の位
置、大きさ、方向を推定する生体活動電流源推定方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for estimating the position, size, and direction of a bioactive current source.
【０００２】[0002]
【従来技術】生体に刺激を与えると、細胞膜を挟んで形
成されている分極が壊れて生体活動電流が流れる。この
生体活動電流は、脳や心臓において現れ、脳波、心電図
として記録される。また、生体活動電流によって生じる
磁界は、脳磁図、心磁図として記録される。2. Description of the Related Art When a living body is stimulated, polarization formed across a cell membrane is broken and a living activity current flows. This biological activity current appears in the brain and heart, and is recorded as an electroencephalogram and an electrocardiogram. The magnetic field generated by the biological activity current is recorded as a magnetoencephalogram or a magnetocardiogram.
【０００３】近年、生体内の微小な磁界を計測する装置
として、ＳＱＵＩＤ(Superconducting Quantum Interfa
ce Device：超電導量子干渉計)を用いたセンサが開発さ
れている。このセンサを頭部の外側に置き、脳内に生じ
た生体活動電流源である電流双極子（以下、単に電流源
とも称する）による微小磁界をそのセンサで無侵襲に計
測することができる。計測された磁界データから病巣に
関連した電流源の位置、向き、大きさが推定され、推定
された電流源をＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置で得られた断
層像上に表示させることにより患部等の物理的位置の特
定等がなされる。In recent years, as a device for measuring a minute magnetic field in a living body, a SQUID (Superconducting Quantum Interfa
A sensor using a ce Device (superconducting quantum interferometer) has been developed. This sensor is placed outside the head, and the sensor can non-invasively measure a small magnetic field generated by a current dipole (hereinafter simply referred to as a current source), which is a biological activity current source, generated in the brain. The position, orientation, and size of the current source related to the lesion are estimated from the measured magnetic field data, and the estimated current source is displayed on a tomographic image obtained by an X-ray CT device or MRI device, so that the affected part, etc. Of the physical position of the device.
【０００４】従来、電流源の推定方法の一つとして、最
小ノルム法を用いた手法がある。（例えば、W.H.Kullma
nn,K.D.Jandt,K.Rehm,H.A.Schlitt,W.J.Dallas and W.
E.Smith, Advances in Biomagnetism, pp.571-574, Ple
num Pless, New York, 1989）。Conventionally, there is a method using a minimum norm method as one of the current source estimating methods. (For example, WHKullma
nn, KDJandt, K.Rehm, HASchlitt, WJDallas and W.
E. Smith, Advances in Biomagnetism, pp. 571-574, Ple
num Pless, New York, 1989).
【０００５】以下、図１３を参照して、最小ノルム法を
用いた従来の電流源推定方法を説明する。A conventional current source estimating method using the minimum norm method will be described below with reference to FIG.
【０００６】図１３に示すように、被検体Ｍに近接して
マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１が配設され、この
マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１は、デュアーと呼
ばれる容器内に多数の磁気センサ（ピックアップコイ
ル）Ｓ1 〜Ｓm を液体窒素等の冷媒に浸漬して収納され
る。As shown in FIG. 13, a multi-channel SQUID sensor 1 is provided near a subject M. The multi-channel SQUID sensor 1 includes a plurality of magnetic sensors (pickup coils) S1 in a container called a dewar. ~ Sm is immersed in a refrigerant such as liquid nitrogen and stored.
【０００７】一方、被検体Ｍの診断対象領域である例え
ば脳に、多数の格子点１〜ｎを設定し、各格子点に未知
の電流源（電流双極子）を仮定し、各電流源を３次元ベ
クトルVPj （ｊ＝１〜ｎ）で表す。そうすると、ＳＱＵ
ＩＤセンサ１の各磁気センサＳ1 〜Ｓm で検出される磁
界Ｂ1 〜Ｂm は、次式（１）で表される。On the other hand, a large number of grid points 1 to n are set in, for example, the brain, which is a region to be diagnosed of the subject M, and an unknown current source (current dipole) is assumed for each grid point. It is represented by a three-dimensional vector VPj (j = 1 to n). Then, SSQ
The magnetic fields B1 to Bm detected by the magnetic sensors S1 to Sm of the ID sensor 1 are represented by the following equation (1).
【０００８】[0008]
【数１】式（１）において、VPj ＝（Ｐjx，Ｐjy，Ｐjz） αij＝（αijx,αijy,αijz ） で表される。なお、αijは、格子点上にＸ，Ｙ，Ｚ方向
の単位大きさの電流源を置いた場合に磁気センサＳ1 〜
Ｓm の各位置で検出される磁界の強さを表す既知の係数
である。(Equation 1) In Equation (1), VPj = (Pjx, Pjy, Pjz) αij = (αijx, αijy, αijz) Note that αij is a value obtained when a current source having a unit size in the X, Y, and Z directions is placed on a grid point.
This is a known coefficient representing the strength of the magnetic field detected at each position of Sm.
【０００９】ここで、［Ｂ］＝（Ｂ1,Ｂ2,・・・Ｂm ） ［Ｐ］＝（Ｐ1x，Ｐ1y，Ｐ1z，・・・・Ｐnx，Ｐny，Ｐ
nz） のように表すと、（１）式は（２）式のような線形の関
係式に書き換えられる。 ［Ｂ］＝Ａ［Ｐ］ （２） （２）式において、Ａは次式（３）で表される３ｎ×ｍ
個の要素を持った行列である。[B] = (B1, B2,... Bm) [P] = (P1x, P1y, P1z,... Pnx, Pny, P
(nz), equation (1) can be rewritten as a linear relational equation as equation (2). [B] = A [P] (2) In the equation (2), A is 3n × m represented by the following equation (3).
Is a matrix with elements.
【００１０】[0010]
【数２】ここで、Ａの逆行列をＡ-で表すと、［Ｐ］は次式
（４）で表される。(Equation 2) Here, when the inverse matrix of A is represented by A− , [P] is represented by the following equation (4).
【００１１】 ［Ｐ］＝Ａ-［Ｂ］ （４） ここで、最小ノルム法は、式の個数ｍ（磁気センサＳ1
〜Ｓm の個数）よりも、未知数の個数３ｎ（各格子点に
仮定される電流源のＸ，Ｙ，Ｚ方向の大きさを考慮した
場合の未知数）が多い場合を前提とするもので、電流源
［Ｐ］のノルム｜［Ｐ］｜を最小にするという条件を付
加することで電流源［Ｐ］の解を求めるものである。な
お、上述した式の個数ｍと未知数の個数３ｎとを等しく
とることで、解は一意的に求めることができるが、かか
る場合には、解が非常に不安定となることからこの最小
ノルム法が用いられている。[P] = A− [B] (4) Here, the minimum norm method is based on the number m of equations (the magnetic sensor S 1
The number of unknowns 3n (the unknowns when the size of the current source assumed in each grid point in the X, Y, and Z directions is considered) is assumed to be larger than the number of unknowns. The solution of the current source [P] is obtained by adding a condition that the norm | [P] | of the source [P] is minimized. Note that a solution can be uniquely obtained by making the number m of the above equations equal to the number 3n of unknowns. In such a case, however, the solution becomes very unstable, so the minimum norm method is used. Is used.
【００１２】電流源［Ｐ］のノルム｜［Ｐ］｜を最小に
するという条件を付加することで、上式（４）は次式
（５）のように表される。By adding the condition that the norm | [P] | of the current source [P] is minimized, the above equation (4) is expressed as the following equation (5).
【００１３】 ［Ｐ］＝Ａ+［Ｂ］ （５） ここで、Ａ+は次式（６）で表される一般行列である。[P] = A+ [B] (5) Here, A+ is a general matrix represented by the following equation (6).
【００１４】 Ａ+＝Ａt（ＡＡt）-1 （６） ただし、ＡtはＡの転置行列である。[0014]A + = A t (AA t ) -1 (6) However, At is the transpose matrix of A.
【００１５】上式（５）を解いて各格子点上の電流源VP
j の方向、大きさを推定し、その中で値の最も大きなも
のを真の電流源に近いものとしている。これが、最小ノ
ルム法による電流源推定方法の原理である。By solving the above equation (5), the current source VP on each grid point
The direction and magnitude of j are estimated, and the one with the largest value among them is assumed to be close to the true current source. This is the principle of the current source estimation method using the minimum norm method.
【００１６】さらに、最小ノルム法の位置分解能を向上
させるために格子点分割を細分しながら最小ノルム解を
繰り返し求める方法も提案されている（例えば、 Y.Ok
ada,J.Huang and C.Xu, 8th International Conference
on Biomagnetism, Munster,August 1991 ）。以下、図
１４を参照して、この方法を簡単に説明する。Furthermore, there has been proposed a method of repeatedly obtaining a minimum norm solution while subdividing a grid point division in order to improve the position resolution of the minimum norm method (for example, Y.Ok).
ada, J.Huang and C.Xu, 8th International Conference
on Biomagnetism, Munster, August 1991). Hereinafter, this method will be briefly described with reference to FIG.
【００１７】図１４は、図１３に示した格子点群Ｎの一
部を拡大して示したもので、図中の符号Ｊは、上述した
最小ノルム法を用いて推定された真の電流源に近い電流
源が存在する格子点で、この格子点Ｊの周りに細分され
た格子点群Ｍ（図１４では小さな黒点で示す）を追加設
定し、最初に設定した格子点群に新たに設定した格子点
群Ｍを含ませた形態で、前述と同様の手法を用いてより
真の電流源に近い電流源を推定するものである。FIG. 14 is an enlarged view of a part of the lattice point group N shown in FIG. 13, and the symbol J in the figure represents a true current source estimated using the above-described minimum norm method. , A grid point group M (indicated by small black dots in FIG. 14) subdivided around the grid point J is newly set at a grid point where a current source close to In this embodiment, a current source closer to the true current source is estimated by using the same method as described above in a form including the grid point group M described above.
【００１８】しかしながら、このような構成を有する従
来例の場合には、最初に設定した格子点群Ｎに追加し
て、細分化された格子点群を新たに設定するので、格子
点の数が多くなり、従って、（５）式におけるベクトル
［Ｐ］の要素が多くなるため、最小ノルム解の計算精度
が低下するという問題があった。However, in the case of the conventional example having such a configuration, the number of grid points is reduced because a subdivided grid point group is newly set in addition to the initially set grid point group N. Therefore, the number of elements of the vector [P] in the equation (5) increases, so that the calculation accuracy of the minimum norm solution is reduced.
【００１９】そこで、特願平５−１６０４５０号及び特
願平５−１６０４５１号によって、最小ノルム法によっ
て推定された電流源の内、値の大きな電流源が存在する
格子点付近に他の格子点群を移動させる格子点移動最小
ノルム法が提案されている。この方法は、格子点の数を
前回と同じくして、格子点間隔のみを狭くした状態で電
流源を推定することで、最小ノルム解の計算精度を維持
しながら、電流源を精度よく推定しようとするものであ
る。Therefore, according to Japanese Patent Application Nos. 5-160450 and 5-160451, among the current sources estimated by the minimum norm method, another grid point is located near a grid point where a current source having a large value exists. A grid point moving minimum norm method for moving a group has been proposed. This method estimates the current source while keeping the number of grid points the same as before and narrowing only the grid point spacing, so that the current source can be estimated accurately while maintaining the calculation accuracy of the minimum norm solution. It is assumed that.
【００２０】[0020]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た最小ノルム法は、磁気センサの数ｍ（式の個数）より
も各格子点上に仮定した電流源のＸ，Ｙ，Ｚ方向の大き
さ考慮した未知数の個数３ｎ（ｎは格子点の数）が多い
場合、すなわち、３ｎ＞ｍであることを前提としている
ため、上式（２）の係数行列Ａがランク落する可能性が
高く、求めた解が不安定となる可能性がある。However, the above-mentioned minimum norm method considers the size of the current source in the X, Y, and Z directions assumed on each grid point rather than the number m of magnetic sensors (the number of equations). If the number of unknowns 3n (n is the number of grid points) is large, that is, it is assumed that 3n> m, the coefficient matrix A in the above equation (2) is highly likely to be ranked down. Solution may be unstable.
【００２１】また、最小ノルム法は単に上式（２）の連
立方程式を解くための条件として付加したものにすぎ
ず、電流源［Ｐ］のノルム｜Ｐ｜を最小にすることにつ
いての理論的根拠が薄いため、この方法により電流源
［Ｐ］を求めても、それが略真の電流源を表しているか
否かの確証は得られない。The minimum norm method is merely added as a condition for solving the simultaneous equations of the above equation (2), and is a theoretical value for minimizing the norm | P | of the current source [P]. Because the basis is thin, even if the current source [P] is obtained by this method, it cannot be confirmed whether or not it represents a substantially true current source.
【００２２】さらに、特願平５−１６０４５０号及び特
願平５−１６０４５１号が提案する格子点移動最小ノル
ム法においても、格子点群の移動と最小ノルム法を繰り
返し行う過程において最終の電流源を推定するために、
最小の格子点間隔が予め設定した収束判定値以下になっ
たか否かを収束判定条件としているため、この設定され
た収束判定値の値によって推定結果が異なり、推定法に
一般性を持たせることができないという問題がある。Further, in the grid point moving minimum norm method proposed in Japanese Patent Application Nos. 5-160450 and 5-160451, a final current source is generated in the process of repeatedly moving the grid points and the minimum norm method. To estimate
Since the convergence judgment condition is whether or not the minimum grid point interval is equal to or less than a preset convergence judgment value, the estimation result differs depending on the value of the set convergence judgment value, and the estimation method should have generality. There is a problem that can not be.
【００２３】そこで、本発明は、これらの問題点を解消
するために創案されたものであって、上述した電流源の
推定をより正確に行うことができ、しかも、電流源を推
定する過程で収束判定値の設定を不要とし、最終の電流
源の推定を一意的になしうる生体活動電流源推定方法を
提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and can estimate the current source more accurately, and furthermore, in the process of estimating the current source. It is an object of the present invention to provide a life activity current source estimation method that does not require setting of a convergence determination value and can uniquely estimate a final current source.
【００２４】[0024]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の第１の発明における生体活動電流源推定方法
は、生体活動電流によって生じる磁界を複数個の磁気セ
ンサで検出することによって、生体活動電流源の位置、
大きさ、方向等の物理量を推定する方法であって、被検
体内に設定すべき格子点についての未知の電流源の個数
が前記磁気センサの個数よりも少なくなるよう前記格子
点を被検体内に設定する第１過程と、各格子点上の未知
の電流源［Ｐ］が及ぼす磁界［Ｂ］と前記磁気センサに
よって計測した磁界［Ｂｄ］の２乗誤差を最小にすると
いう条件を付加することにより前記未知の電流源［Ｐ］
を求める第２過程と、前記第２過程で求めた電流源
［Ｐ］から計算した磁界［Ｂ］と前記磁気センサにより
実際に計測した磁界［Ｂｄ］との２乗誤差が、順次移動
される格子点配置毎に求められた各２乗誤差の値の中で
最小となったか否かを判断する第３過程と、前記第３過
程で２乗誤差が最小となっていないと判断された場合に
前記第２過程で求めた各格子点についての電流源［Ｐ］
の内、値の大きな電流源が存在する格子点の付近に他の
格子点群を移動させる第４過程と、前記第２過程から前
記第４過程を繰り返し、前記第３過程で２乗誤差が最小
となったと判断された場合の磁界［Ｂ］に対応する電流
源［Ｐ］を真の電流源と推定する第５過程と、からなる
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, a living activity current source estimating method according to the first invention of the present application is to detect a magnetic field generated by a living activity current by a plurality of magnetic sensors. The position of the biological activity current source,
A method for estimating a physical quantity such as a size, a direction, or the like, wherein the number of unknown current sources for grid points to be set in a subject is smaller than the number of the magnetic sensors. And a condition that minimizes the square error between the magnetic field [B] exerted by the unknown current source [P] on each grid point and the magnetic field [Bd] measured by the magnetic sensor. Thus, the unknown current source [P]
, And the square error between the magnetic field [B] calculated from the current source [P] obtained in the second step and the magnetic field [Bd] actually measured by the magnetic sensor is sequentially moved. A third step of determining whether or not the square error has been minimized among the square error values obtained for each grid point arrangement, and a case where the square error is determined not to be minimum in the third step The current source [P] for each grid point obtained in the second step
Among the above, the fourth step of moving another group of lattice points near the lattice point where the current source having a large value exists, and the fourth step from the second step are repeated, and the square error is reduced in the third step. A fifth step of estimating the current source [P] corresponding to the magnetic field [B] when it is determined to be the minimum as a true current source.
【００２５】また、本願の第２の発明における生体活動
電流源推定方法は、生体活動電流によって生じる磁界を
複数個の磁気センサで検出することによって、生体活動
電流源の位置、大きさ、方向等の物理量を推定する方法
であって、被検体内に設定すべき格子点についての未知
の電流源の個数が前記磁気センサの個数よりも少なくな
るよう前記格子点を被検体内に設定する第１過程と、各
格子点上の未知の電流源［Ｐ］が及ぼす磁界［Ｂ］と前
記磁気センサによって計測した磁界［Ｂｄ］の２乗誤差
を最小にするという条件を付加することにより前記未知
の電流源［Ｐ］を求める第２過程と、前記第２過程で求
めた電流源［Ｐ］から計算した磁界［Ｂ］と前記磁気セ
ンサにより実際に計測した磁界［Ｂｄ］との２乗誤差
が、順次移動される格子点配置毎に求められた各２乗誤
差の値の中で最小となったか否かを判断する第３過程
と、前記第３過程で２乗誤差が最小となっていないと判
断された場合に、前記第２過程で求めた電流源［Ｐ］が
及ぼす磁界［Ｂ］と前記磁気センサによって計測した磁
界［Ｂｄ］の２乗誤差と、前記未知の電流源［Ｐ］の重
み付き２乗和との和を最小にするという条件を付加する
ことにより前記各格子点上の電流源［Ｐ］を求める第
４'過程と、前記第４'過程で求めた電流源［Ｐ］の内、
値の大きな電流源が存在する格子点の付近に他の格子点
群を移動させる第４"過程と、前記第２過程から前記第
４"過程を繰り返し、前記第３過程で２乗誤差が最小と
なったと判断された場合の磁界［Ｂ］に対応する電流源
［Ｐ］を真の電流源と推定する第５過程と、からなるこ
とを特徴とする。Further, the method for estimating a biological activity current source according to the second invention of the present application detects the magnetic field generated by the biological activity current with a plurality of magnetic sensors, thereby detecting the position, size, direction, etc. of the biological activity current source. A method for estimating the physical quantity of the current, wherein the number of unknown current sources for the grid points to be set in the subject is smaller than the number of the magnetic sensors. By adding a condition that minimizes a square error between a magnetic field [B] exerted by an unknown current source [P] on each grid point and a magnetic field [Bd] measured by the magnetic sensor. The second step of obtaining the current source [P], and the square error between the magnetic field [B] calculated from the current source [P] obtained in the second step and the magnetic field [Bd] actually measured by the magnetic sensor are: Are moved sequentially A third step of determining whether or not the square error has been minimized among the square error values obtained for each of the child point arrangements, and a case where the square error is determined not to be minimum in the third step The square error between the magnetic field [B] exerted by the current source [P] obtained in the second step and the magnetic field [Bd] measured by the magnetic sensor, and the weighted square of the unknown current source [P] A fourth step of obtaining a current source [P] on each of the lattice points by adding a condition of minimizing the sum with the sum, and among the current sources [P] obtained in the fourth step,
The fourth "step of moving another group of lattice points near the lattice point where the current source having a large value exists, and the fourth" step from the second step are repeated, and the square error is minimized in the third step. And a fifth step of estimating the current source [P] corresponding to the magnetic field [B] when it is determined that the current source has become true.
【００２６】[0026]
【作用】本願の第１の発明にかかる生体活動電流源推定
方法によれば、図１に示されるように、第１過程で被検
体内に設定すべき格子点についての未知の電流源の個数
が前記磁気センサの個数よりも少なくなるよう前記格子
点を被検体内に設定し（Ｓ１）、第２過程で各格子点上
の未知の電流源［Ｐ］が及ぼす磁界［Ｂ］と前記磁気セ
ンサによって計測した磁界［Ｂｄ］の２乗誤差を最小に
するという条件を付加することにより前記未知の電流源
［Ｐ］を求める（Ｓ２）。次に、第３過程で、前記第２
過程で求めた電流源［Ｐ］から計算した磁界［Ｂ］と前
記磁気センサにより実際に計測した磁界［Ｂｄ］との２
乗誤差が、順次移動される格子点配置毎に求められた各
２乗誤差の値の中で最小となったか否かを判断し（Ｓ
３）、最小となっていないと判断した場合は第４過程で
前記第２過程で求めた各格子点の電流源［Ｐ］の内、値
の大きな電流源が存在する格子点の付近に他の格子点群
を移動させる（Ｓ４）。そして、前記第２過程から前記
第４過程を繰り返し、前記第３過程で２乗誤差が最小と
なったと判断された場合に、第５過程において２乗誤差
が最小となったと判断された磁界［Ｂ］に対応する電流
源［Ｐ］を真の電流源と推定する（Ｓ５）。According to the biological activity current source estimating method according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, the number of unknown current sources for grid points to be set in the subject in the first step Is set in the subject so that the number of the magnetic sensors is smaller than the number of the magnetic sensors (S1). In the second step, the magnetic field [B] exerted by the unknown current source [P] on each grid point and the magnetic field The unknown current source [P] is obtained by adding a condition to minimize the square error of the magnetic field [Bd] measured by the sensor (S2). Next, in a third step, the second
The magnetic field [B] calculated from the current source [P] obtained in the process and the magnetic field [Bd] actually measured by the magnetic sensor.
It is determined whether or not the squared error has become the minimum of the squared error values obtained for each grid point arrangement sequentially moved (S
3) If it is determined that the current source is not the minimum, in the fourth step, among the current sources [P] of the respective grid points obtained in the second step, other sources near the grid point where the current source having a large value exists. Is moved (S4). Then, the second step to the fourth step are repeated, and when it is determined in the third step that the square error is minimized, the magnetic field [in which it is determined in the fifth step that the square error is minimized] The current source [P] corresponding to B] is estimated as a true current source (S5).
【００２７】また、本願の第２の発明にかかる生体活動
電流源推定方法によれば、図７に示されるように、第１
過程で被検体内に設定すべき格子点についての未知の電
流源の個数が前記磁気センサの個数よりも少なくなるよ
う前記格子点を被検体内に設定し（Ｓ１’）、第２過程
で各格子点上の未知の電流源［Ｐ］が及ぼす磁界［Ｂ］
と前記磁気センサによって計測した磁界［Ｂｄ］の２乗
誤差を最小にするという条件を付加することにより前記
未知の電流源［Ｐ］を求める（Ｓ２’）。次に、第３過
程で、前記第２過程で求めた電流源［Ｐ］から計算した
磁界［Ｂ］と前記磁気センサにより実際に計測した磁界
［Ｂｄ］との２乗誤差が、順次移動される格子点配置毎
に求められた各２乗誤差の値の中で最小となったか否か
を判断し（Ｓ３’）、最小となっていないと判断した場
合は、第４’過程で、各格子点上の未知の電流源［Ｐ］
が及ぼす磁界［Ｂ］と前記磁気センサによって計測した
磁界［Ｂｄ］の２乗誤差と、前記各格子点上の未知の電
流源［Ｐ］の重み付き２乗和との和を最小にするという
条件を付加することにより前記未知の電流源［Ｐ］を求
める（Ｓ４’）。そして、第４”過程で前記第４’過程
で求めた電流源［Ｐ］の内、値の大きな電流源が存在す
る格子点の付近に他の格子点群を移動させる（Ｓ
４”）。そして、前記第２過程から前記第４”過程を繰
り返し、前記第３過程で２乗誤差が最小となったと判断
された場合に、第５過程において２乗誤差が最小となっ
たと判断された磁界［Ｂ］に対応する電流源［Ｐ］を真
の電流源と推定する（Ｓ５’）。According to the biological activity current source estimating method according to the second aspect of the present invention, as shown in FIG.
The grid points are set in the subject so that the number of unknown current sources for the grid points to be set in the subject in the process is smaller than the number of the magnetic sensors (S1 '). Magnetic field [B] exerted by an unknown current source [P] on a grid point
And the condition that the square error of the magnetic field [Bd] measured by the magnetic sensor is minimized to obtain the unknown current source [P] (S2 ′). Next, in a third step, the square error between the magnetic field [B] calculated from the current source [P] obtained in the second step and the magnetic field [Bd] actually measured by the magnetic sensor is sequentially moved. It is determined whether or not each of the square error values obtained for each grid point arrangement has become minimum (S3 ′). Unknown current source on grid point [P]
Minimizes the sum of the square error of the magnetic field [B] caused by the above and the magnetic field [Bd] measured by the magnetic sensor and the weighted sum of squares of the unknown current source [P] on each of the grid points. The unknown current source [P] is obtained by adding a condition (S4 '). Then, in the fourth "step, another group of grid points is moved to the vicinity of the grid point where the current source having a large value exists among the current sources [P] obtained in the fourth 'step (S
4 "). Then, when the fourth step is repeated from the second step and it is determined that the square error is minimized in the third step, the square error is minimized in the fifth step. The current source [P] corresponding to the determined magnetic field [B] is estimated as a true current source (S5 ').
【００２８】[0028]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図１３に基
づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００２９】本発明の実施例においても、図１３に示し
た従来の方法と同様に、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセ
ンサ１を被検体Ｍ例えば脳に近接配備し、脳内に生じた
生体活動電流源による微小磁界をＳＱＵＩＤセンサ１で
無侵襲に計測して、磁界データが収集される。Also in the embodiment of the present invention, similarly to the conventional method shown in FIG. 13, the multi-channel SQUID sensor 1 is disposed in close proximity to the subject M, for example, the brain, and the micro-channel SQUID sensor 1 is generated by a bioactive current source generated in the brain. The magnetic field is measured non-invasively by the SQUID sensor 1, and magnetic field data is collected.
【００３０】以下、本願の第１の発明によれば、図１の
フローチャートに示した手順で、収集した磁界データに
基づき、真の電流源が推定される。Hereinafter, according to the first invention of the present application, a true current source is estimated based on the collected magnetic field data by the procedure shown in the flowchart of FIG.
【００３１】まず、ステップＳ１で、図１４に示した従
来の方法と同様に、診断対象領域である例えば脳内に３
次元の格子点群Ｎを均等に設定する。ここで、格子点群
Ｎについての未知数の数３ｎが磁気センサＳ1 〜Ｓm の
数ｍよりも少なくなるよう格子点群Ｎの格子点の数を設
定する。これにより、後述する線形最小２乗法により、
電流源［Ｐ］を求めることが可能となる。First, in step S1, similar to the conventional method shown in FIG.
The dimensional grid point group N is set uniformly. Here, the number of grid points of the grid point group N is set such that the unknown number 3n of the grid point group N is smaller than the number m of the magnetic sensors S1 to Sm. Thereby, by the linear least square method described later,
The current source [P] can be obtained.
【００３２】次に、ステップＳ２に進んで、磁気センサ
Ｓ1 〜Ｓm によって計測された磁界［Ｂｄ］から電流源
［Ｐ］を求める。電流源［Ｐ］と磁界［Ｂｄ］との関係
は、上述した（２）式と同様に以下の関係を有する。Next, the process proceeds to step S2, where a current source [P] is obtained from the magnetic field [Bd] measured by the magnetic sensors S1 to Sm. The relationship between the current source [P] and the magnetic field [Bd] has the following relationship, as in the above-described equation (2).
【００３３】［Ｂｄ］＝Ａ［Ｐ］ ここで、行列Ａは上述したように格子点上にＸ，Ｙ，Ｚ
方向の単位大きさの電流源を置いた場合に磁気センサＳ
1 〜Ｓm の各位置で検出される磁界の強さを表す係数α
ijからなり、３ｎ×ｍ個の要素を持った行列である。従
って、電流源［Ｐ］は上述した（４）式で示したよう
に、 ［Ｐ］＝Ａ-［Ｂｄ］ によって求めることができるが、式の個数ｍ（磁気セン
サＳ1 〜Ｓm の個数）が、未知数の個数ｎ（各格子点に
仮定される電流源の個数）よりも多い場合は解が求まら
ない。そこで、測定された磁界［Ｂｄ］と各格子点上に
仮定した電流源［Ｐ］が磁気センサＳ1 〜Ｓm に及ぼす
磁界［Ｂ］との２乗誤差｜［Ｂｄ］−［Ｂ］｜を最小に
するという条件を付加すると、周知の２乗誤差を最小化
する線形最小２乗法を用いて、電流源［Ｐ］は次式によ
って求めることができる。[Bd] = A [P] Here, the matrix A is X, Y, Z on the grid point as described above.
When a current source of unit size in the direction is placed, the magnetic sensor S
Coefficient α representing the strength of the magnetic field detected at each position of 1 to Sm
ij is a matrix having 3n × m elements. Thus, current source [P], as shown in the aforementioned (4), [P]= A - can be determined by [Bd], the number of the formula m (the number of the magnetic sensors S1 -Sm) is If the number is larger than the number n of unknowns (the number of current sources assumed for each grid point), no solution is obtained. Therefore, the square error | [Bd] − [B] | between the measured magnetic field [Bd] and the magnetic field [B] exerted on the magnetic sensors S1 to Sm by the current source [P] assumed on each grid point is minimized. Is added, the current source [P] can be obtained by the following equation using the well-known linear least square method for minimizing the square error.
【００３４】［Ｐ］＝（ＡtＡ）-1Ａt［Ｂｄ］ 次に、ステップＳ３では、ステップＳ２で線形最小２乗
法により求めた電流源［Ｐ］が磁気センサＳ1 〜Ｓm に
及ぼす磁界を上述した（２）式 ［Ｂ］＝Ａ［Ｐ］ によって求め、この磁気センサＳ1 〜Ｓm によって実際
に計測された磁界との２乗誤差｜［Ｂｄ］−［Ｂ］｜を
算出し、さらに２乗誤差が大域的に最小となったか否か
の判断を行う。[P] = (At A)−1 Att [Bd] Next, in step S3, the magnetic field exerted on the magnetic sensors S1 to Sm by the current source [P] obtained by the linear least squares method in step S2. [B] = A [P], and the square error | [Bd] − [B] | with the magnetic field actually measured by the magnetic sensors S1 to Sm is calculated. It is determined whether or not the square error has been globally minimized.
【００３５】ここで、２乗誤差が大域的に最小であると
は、後述するステップＳ４を繰り返す過程で格子点を複
数回移動させた場合に、それぞれの格子点の位置で上述
した方法により求めた最小２乗誤差の中での値が最小で
あることをいう。そして、２乗誤差が大域的に最小とな
ったか否かの判断は、後述するステップＳ４を繰り返す
過程で順次移動した格子点について、上述したステップ
Ｓ２、ステップＳ３の方法により、それぞれ求めた最小
２乗誤差を記憶しておき、それぞれの値を比較して極小
となる値を大域的な最小値とすればよい。このようにし
て、ステップＳ３において、求めた２乗誤差が最小でな
いと判断された場合はステップＳ４に進んで格子点の移
動を行い、最小と判断された場合は、ステップＳ５に進
んで電流源［Ｐ］の最終的な推定を行う。Here, it is determined that the square error is globally minimum when the grid points are moved a plurality of times in the process of repeating step S4, which will be described later, at each grid point position by the above-described method. Means that the value in the least square error is the smallest. The determination as to whether or not the square error has become the global minimum is made by the method of steps S2 and S3 described above for the grid points sequentially moved in the process of repeating step S4 described later. The multiplication error may be stored, and the respective values may be compared to set the minimum value as the global minimum value. In this manner, in step S3, when it is determined that the obtained square error is not the minimum, the process proceeds to step S4 to move the lattice point, and when it is determined that the square error is the minimum, the process proceeds to step S5 and the current source A final estimate of [P] is made.
【００３６】次に、ステップＳ４では、各格子点上に電
流源が存在する確度により格子点群をグループ分けして
格子点群を移動させる。即ち、ｉ番目の格子点の位置ベ
クトルVri 、またｋ（ｋ≠ｉ）番目の格子点の位置ベク
トルVrk 、その推定電流源をベクトルVPk としたとき、
ｉ番目の格子点上に電流源が存在する確度Ｑi を例え
ば、次式（７）により定義し、この式を用いて各格子点
上にステップＳ２で求めた電流源が存在する確度を求め
る。Next, in step S4, the grid points are grouped according to the probability that the current source exists on each grid point, and the grid points are moved. That is, when the position vector Vri of the i-th grid point, the position vector Vrk of the k-th (k ≠ i) -th grid point, and its estimated current source are vectors VPk,
The accuracy Qi of the existence of the current source on the i-th grid point is defined by, for example, the following equation (7), and using this equation, the probability of the existence of the current source obtained in step S2 on each grid point is obtained.
【００３７】[0037]
【数３】（７）式において、αは格子点間距離に対する確度の大
きさを調整するためのパラメータ、βは１項と２項の重
みを決定するパラメータであり、これらのパラメータは
経験的に適宜設定される。ｅは自然数、ｎは全格子点数
である。(Equation 3) In the equation (7), α is a parameter for adjusting the degree of accuracy with respect to the distance between lattice points, β is a parameter for determining the weight of the first and second terms, and these parameters are appropriately set empirically. You. e is a natural number, and n is the total number of grid points.
【００３８】（７）式の第１項は、ｉ番目の格子点上の
電流源の大きさが大きいほど、その格子点に電流源が存
在する確度が高くなることを示している。また、第２項
は、ｉ番目の格子点の周りの格子点密度が高いほど電流
源が存在する確度が高いことを示している。The first term in equation (7) indicates that the greater the size of the current source on the i-th grid point, the higher the probability that the current source exists at that grid point. The second term indicates that the higher the grid point density around the i-th grid point, the higher the probability that the current source exists.
【００３９】そして、以下の処理では、確度が小さい格
子点をより確度の大きい格子点付近に移動させ、より適
切な格子点配置で電流源を推定する。このような格子点
の移動を行うために、例えば次式（８）で定義したグル
ープ関数φi を用いて、格子点群Ｎをグループ分けす
る。In the following processing, a grid point having a low accuracy is moved to a position near a grid point having a higher accuracy, and a current source is estimated with a more appropriate grid point arrangement. In order to perform such a movement of the grid points, the grid point group N is divided into groups using, for example, a group function φi defined by the following equation (8).
【００４０】[0040]
【数４】グループ関数φi は、ｉ番目の格子点の電流源が他の格
子点に及ぼす影響を示しており、（８）式中のVrは任意
の点の位置ベクトル、γは（８）式の関数の形状を決定
するパラメータで経験的に適宜設定される。(Equation 4) The group function φi indicates the effect of the current source at the i-th grid point on other grid points, where Vr in equation (8) is a position vector of an arbitrary point, and γ is the function of equation (8). It is empirically set as appropriate with parameters that determine the shape.
【００４１】グループ関数φi を用いて格子点群Ｎをグ
ループ分けするための手法を図２を参照して説明する。
図２のグラフは、縦軸がグループ関数φi 、横軸が任意
の位置ベクトルVrであり、横軸上のＡ，Ｂ，Ｃは格子点
群Ｎ中の格子点である。また、φA,φB,φC はそれぞれ
格子点Ａ，Ｂ，Ｃのグループ関数φi である。図２の例
において、格子点Ａでの最大の関数値を与える格子点は
Ｂである。従って、この場合、格子点Ａは格子点Ｂと同
じグループに属する。一方、格子点Ｃの最大の関数値は
Ｃ自身であるので、格子点Ｃは格子点Ａ、Ｂとは別のグ
ループに属する。このようにして格子点群Ｎを複数個の
グループに分割する。A method for grouping the grid point group N using the group function φi will be described with reference to FIG.
In the graph of FIG. 2, the vertical axis represents the group function φi, the horizontal axis represents an arbitrary position vector Vr, and A, B, and C on the horizontal axis represent grid points in the grid point group N. .Phi.A, .phi.B, and .phi.C are group functions .phi.i of lattice points A, B, and C, respectively. In the example of FIG. 2, the grid point that gives the maximum function value at the grid point A is B. Therefore, in this case, grid point A belongs to the same group as grid point B. On the other hand, since the maximum function value of the grid point C is C itself, the grid point C belongs to a different group from the grid points A and B. In this way, the grid point group N is divided into a plurality of groups.
【００４２】そして、各グループにおいて、最大の関数
値（電流源の大きさ）を持つ格子点の付近に、各グルー
プ内の他の格子点を移動させる。図３はその様子を示し
たもので、符号Ｎは、ステップＳ１で設定された最初の
格子点群で、×印で示した格子点が、各グループ内で最
大の値をもつ電流源が存在する格子点である。この格子
点に向かって、そのグループ内の他の格子点が移動する
ことにより、間隔が密になった分割格子点群Ｎ1,Ｎ2 が
得られる。最初の格子点群Ｎの格子点数と、分割格子点
群Ｎ1,Ｎ2 の総格子点数は同じである。Then, in each group, the other grid points in each group are moved to the vicinity of the grid point having the maximum function value (the size of the current source). FIG. 3 shows this state, where the symbol N is the first group of grid points set in step S1, and the grid points indicated by crosses indicate that there is a current source having the maximum value in each group. Is a grid point. By moving the other grid points in the group toward this grid point, a group of divided grid points N1 and N2 with close intervals are obtained. The number of lattice points of the first lattice point group N is the same as the total number of lattice points of the divided lattice point groups N1 and N2.
【００４３】ここで、最大の電流源が存在する格子点の
付近に、他の格子点を移動させるための手法は特に限定
されないが、例えば、格子点の電流の大きさを質量と考
え、重力によって各格子点間に引力が働くと仮定する。
そうすると、各格子点は、質量の大きな格子点に近づい
て行き、質量の大きな格子点に近いほど、密度が高い格
子点群が得られる。なお、格子点の移動距離は適宜設定
される。Here, a method for moving another grid point near the grid point where the largest current source exists is not particularly limited. For example, the magnitude of the current at the grid point is considered as mass, It is assumed that an attractive force acts between each lattice point.
Then, each lattice point approaches a lattice point having a large mass, and a lattice point group having a higher density is obtained as the lattice point is closer to a lattice point having a large mass. The moving distance of the grid point is set as appropriate.
【００４４】上述した手順で格子点を移動させた後、ス
テップＳ２に戻って、移動させた格子点について、電流
源［Ｐ］を新たに求める。ここで、前回の計算と異なる
のは格子点の位置によって特定される行列Ａの係数であ
る。そして、ステップＳ３で再び２乗誤差が最小である
か否かの判断を行い、最小でないと判断した場合には上
述したステップＳ２〜ステップＳ４の手順を繰り返し行
う。ステップＳ３で２乗誤差が最小であると判断した場
合は、ステップＳ５において最小となった磁界［Ｂ］に
対する電流源［Ｐ］を真の電流源と推定し、処理を終え
る。After moving the grid points in the above-described procedure, the process returns to step S2, and a current source [P] is newly obtained for the moved grid points. Here, what differs from the previous calculation is the coefficient of the matrix A specified by the position of the grid point. Then, in step S3, it is determined again whether or not the square error is minimum. If it is not, the procedure of steps S2 to S4 described above is repeated. If it is determined in step S3 that the square error is minimum, the current source [P] for the magnetic field [B] that has been minimized in step S5 is estimated as a true current source, and the process ends.
【００４５】上述した手法の作用を視覚的に確認するた
めにシミュレーションを行った。図４〜図６は格子点の
数ｎを２８、磁気センサの数ｍを１２９として、図中の
丸印の位置(16.0,16.0,30.0)[mm]に(5.6,5.6,-6.0)[nA
m] の電流源があると仮定して、格子点等を３次元的に
表示したものである。ここで、矢印或いは黒点で示され
るのが格子点で、電流値が大きいものはより濃く、さら
に大きいものは矢印で示されている。また、格子点のう
ち電流値が小さいものは図に現れていないため、図示さ
れているのは実際の格子点の数である２８より少ない数
になっている。A simulation was performed to visually confirm the operation of the above method. 4 to 6 show that the number n of lattice points is 28 and the number m of magnetic sensors is 129, and the positions (16.0, 16.0, 30.0) [mm] of circles in the figures are (5.6, 5.6, -6.0) [mm]. nA
m] are displayed three-dimensionally, assuming that there is a current source of [m]. Here, grid points are indicated by arrows or black points, and those with larger current values are darker, and those with larger current values are indicated by arrows. In addition, since the grid point having the smaller current value does not appear in the figure, the number shown is smaller than 28, which is the actual number of grid points.
【００４６】まず、図４は格子点群を均等に設定した直
後に推定した電流源［Ｐ］を表すもので、このときの２
乗誤差はｆ＝１．４５４９２５ｅ-03である。図５は格
子点を複数回移動させた後の電流源［Ｐ］を示す図であ
る。図から明らかなように、図４に比べて格子点は真の
電流源付近に集まっており、矢印で示される電流値の大
きい格子点が真の電流源の近傍に現れている。そして、
このときの２乗誤差はｆ＝４．１１９９０１ｅ-06であ
る。図６は２乗誤差が最小となったときの電流源の位置
を表すもので、図５で複数存在していた矢印で示される
電流値の大きな電流源は真の電流源で重なっており、真
の電流源が正しく推定されたことを示している。First, FIG. 4 shows the current source [P] estimated immediately after the grid point group is set uniformly.
The power error is f = 1.454925e-03 . FIG. 5 is a diagram showing the current source [P] after the lattice point has been moved a plurality of times. As is clear from the figure, the lattice points are gathered near the true current source as compared with FIG. 4, and the lattice points with large current values indicated by arrows appear near the true current source. And
The square error at this time is f = 4.119901e-06 . FIG. 6 shows the position of the current source when the square error is minimized, and the current sources having a large current value indicated by arrows, which existed in FIG. 5, overlap with the true current sources. It shows that the true current source was correctly estimated.
【００４７】次に、本願の第２の発明を図７のフローチ
ャートに基づいて説明する。Next, the second invention of the present application will be described with reference to the flowchart of FIG.
【００４８】まず、上述した本願の第１の発明の一実施
例と同様にステップＳ１’で診断対象領域に格子点群を
均等に設定し、ステップＳ２’で設定した各格子点上の
未知の電流源［Ｐ］を最小２乗法により求め、ステップ
Ｓ３’でステップＳ２’で求めた電流源［Ｐ］から計算
した磁界［Ｂ］と前記磁気センサにより実際に計測した
磁界［Ｂｄ］との２乗誤差が、順次移動される格子点配
置毎に求められた各２乗誤差の値の中で最小となったか
否かを判断する。First, similarly to the above-described embodiment of the first invention of the present application, in step S1 ', a grid point group is set evenly in the diagnosis target area, and unknown points on each grid point set in step S2' are set. The current source [P] is obtained by the least square method, and in step S3 ', the magnetic field [B] calculated from the current source [P] obtained in step S2' and the magnetic field [Bd] actually measured by the magnetic sensor are calculated. It is determined whether or not the squared error has become the minimum among the squared error values obtained for each grid point sequentially moved.
【００４９】そして、ステップＳ３’において、求めた
２乗誤差が大域的に最小でないと判断された場合は、ス
テップＳ４’に進んで、以下に示すペナルティ項を付加
した評価関数ｆを最小にするという条件の下、新たに格
子点上の電流源を求める。If it is determined in step S3 'that the obtained square error is not globally minimum, the flow advances to step S4' to minimize the evaluation function f to which the following penalty term is added. Under the condition, a current source on the grid point is newly obtained.
【００５０】[0050]
【数５】かかる場合、上式（５）で示される［Ｐ］＝Ａ+［Ｂ］
におけるＡ+は次式により求めることができ、(Equation 5) In such a case, [P] = A+ [B] represented by the above equation (5)
A+ can be calculated by the following equation in,
【数６】ここで、一般に、電流源Ｐi が磁場測定面に近いほど大
きな磁場が測定されるため、行列Ｗを例えば、(Equation 6) Here, in general, a larger magnetic field is measured as the current source Pi is closer to the magnetic field measurement surface.
【数７】とすることで、求める電流源Ｐi について、磁場測定面
との距離による影響をキャンセルすることができる。ま
た、λ＝｜ＡtＡ｜／｜Ｗ｜とすることによって、磁場
の２乗誤差の項（ＡtＡ）とペナルティ項（Ｗ）を同程
度の大きさとることができる。(Equation 7) By doing so, the influence of the distance from the magnetic field measurement surface on the current source Pi to be determined can be canceled. By setting λ = | At A | / | W |, it is possible to make the terms of the square error of the magnetic field (At A) and the penalty term (W) approximately the same.
【００５１】以上により、上記の（数６）と上式（５）
とから各格子点上の電流源［Ｐ］が求まる。そして、Ｓ
４”において、Ｓ４’で求めた電流源［Ｐ］のうち最大
の電流源が存在する格子点の回りに他の格子点上の電流
源を移動させる。ここで、電流源の移動方法は、本願第
１の発明の実施例と同様に特に限定されないが、例え
ば、推定電流の最も大きい格子点を中心とする立方体の
頂点に推定電流の小さい各格子点８個を移動する。な
お、立方体の大きさは、推定電流の最も大きい格子点と
最も近い格子点との距離の半分とする。As described above, the above equation (6) and the above equation (5)
From this, the current source [P] on each grid point is obtained. And S
In 4 ", the current sources on the other grid points are moved around the grid point where the largest current source among the current sources [P] obtained in S4 'is located. Although not particularly limited, as in the embodiment of the first invention of the present application, for example, eight grid points with small estimated currents are moved to the vertices of a cube centered on the grid point with the largest estimated current. The magnitude is half the distance between the lattice point with the largest estimated current and the nearest lattice point.
【００５２】上述した手順で格子点を移動させた後、ス
テップＳ２’に戻って、移動させた格子点群について、
電流源［Ｐ］を新たに求める。そして、ステップＳ３’
で再び２乗誤差が大域的に最小であるか否かの判断を行
い、最小でないと判断した場合には上述したステップＳ
２’〜ステップＳ４”の手順を繰り返し行う。ステップ
Ｓ３’で２乗誤差が大域的に最小であると判断された場
合は、ステップＳ５’において大域的に最小となった磁
界［Ｂ］に対する電流源［Ｐ］を真の電流源と推定し、
処理を終える。After the grid points have been moved in the above-described procedure, the process returns to step S2 ', and the moved grid point group is
A current source [P] is newly obtained. Then, step S3 '
It is determined again whether or not the square error is globally minimum. If it is not, the above-described step S
The procedure from step 2 ′ to step S4 ″ is repeated. If it is determined in step S3 ′ that the square error is globally minimum, the current with respect to the magnetic field [B] that is globally minimum in step S5 ′ Source [P] is assumed to be a true current source,
Finish the process.
【００５３】ここで、上述した本願の第２の発明によれ
ば、格子点上の電流源の移動に際して評価関数を用いて
一意的に電流源を求めるため、より簡単な手順で最大電
流源を求めることができ、また、評価関数に電流源の重
み付き２乗和であるペナルティ項を加えたことから、格
子点が真の電流源にない場合であっても安定した解が得
られるため、最大電流源付近への他の格子点の移動を一
度で行うことができる。このため、本願の第１の発明で
述べたグループ化関数を用いずに最大電流源を求めるこ
とが可能となるため、電流源の推定を行うためのパラメ
ータの設定を行う等の複雑な手順が不要となると共に、
本願の第１の発明の場合、グループ内での格子点移動は
少量づつ行われるため、推定結果がでるまで格子点の移
動回数が非常に多く、その計算に多大な時間が必要とさ
れたが、本願の第２の発明では上述したように格子点の
移動を一度で行うことができるため、短時間で電流源を
推定することが可能となる。According to the second aspect of the present invention, since the current source is uniquely obtained by using the evaluation function when the current source is moved on the grid point, the maximum current source can be determined by a simpler procedure. Since a penalty term that is a weighted sum of squares of the current source is added to the evaluation function, a stable solution can be obtained even when the lattice point is not in the true current source. The movement of another lattice point to the vicinity of the maximum current source can be performed at one time. For this reason, since the maximum current source can be obtained without using the grouping function described in the first invention of the present application, a complicated procedure such as setting parameters for estimating the current source is required. It is no longer necessary,
In the case of the first invention of the present application, since the movement of the grid points within the group is performed in small amounts, the number of movements of the grid points is very large until the estimation result is obtained, and a great amount of time is required for the calculation. According to the second aspect of the present invention, since the grid points can be moved at one time as described above, the current source can be estimated in a short time.
【００５４】上述した手法の作用を視覚的に確認するた
めにシミュレーションを行った。図８は本願の第１の発
明でパラメータの設定が不適切であった場合のシミュレ
ーション結果を、また、図９は上式（９）で示される評
価関数においてペナルティ項を外して電流源を推定した
結果を、さらに、図１０〜図１２は本願の第２の発明に
より真の電流源が推定される様子を示すシミュレーショ
ン結果である。図８〜図１２とも格子点の数ｎを３２、
磁気センサの数ｍを１２９として、図中の丸印の位置(1
6.0,16.0,60.0)[mm]に(-10√2,10√2,0)[nAm] の電流源
があると仮定して、格子点等を３次元的に表示したもの
である。ここで、矢印或いは黒点で示されるのが格子点
で、電流値が大きいものはより濃く、さらに大きいもの
は矢印で示されている。また、格子点のうち電流値が小
さいものは図に現れていないため、図示されているのは
実際の格子点の数である３２より少ない数になってい
る。A simulation was performed to visually confirm the operation of the above method. FIG. 8 shows a simulation result when parameters are inappropriately set in the first invention of the present application, and FIG. 9 estimates a current source without a penalty term in the evaluation function represented by the above equation (9). FIG. 10 to FIG. 12 are simulation results showing how a true current source is estimated according to the second invention of the present application. 8 to 12, the number n of grid points is 32,
Assuming that the number m of the magnetic sensors is 129, the position (1
Assuming that a current source of (-10mm2,10√2,0) [nAm] exists in [6.0, 16.0, 60.0) [mm], grid points and the like are three-dimensionally displayed. Here, grid points are indicated by arrows or black points, and those with larger current values are darker, and those with larger current values are indicated by arrows. In addition, since the grid point having the smaller current value does not appear in the figure, the number shown in the figure is smaller than 32, which is the actual number of grid points.
【００５５】図８に示されるように、本願の第１の発明
でパラメータの設定を誤ると真の電流源が正しく推定さ
れないが、本願の第２の発明によれば、図１０〜図１２
に示されるように、格子点の移動を繰り返すにつれて、
図１０で複数存在していた電流源は真の電流源に近づい
ていき、最終的には図１２に示されるように真の電流源
で重なって、真の電流源が正しく推定される。As shown in FIG. 8, if the parameter setting is incorrect in the first invention of the present application, the true current source cannot be estimated correctly. However, according to the second invention of the present application, FIGS.
As shown in, as the movement of the grid points is repeated,
The multiple current sources in FIG. 10 approach the true current source, and eventually overlap with the true current source as shown in FIG. 12, and the true current source is correctly estimated.
【００５６】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、設定した格子点につい
ての未知数の数よりも磁気センサの数を多く設定する構
成を採用したため、磁気センサによって計測された磁界
［Ｂｄ］から安定した解（電流源［Ｐ］）が得られる。According to the present invention, a configuration is adopted in which the number of magnetic sensors is set to be larger than the number of unknowns for the set grid points, so that a stable solution (Bd) can be obtained from the magnetic field [Bd] measured by the magnetic sensors. A current source [P]) is obtained.
【００５７】また、計測した磁界から電流源を求めるた
めの条件として、各格子点上の未知の電流源［Ｐ］が及
ぼす磁界［Ｂ］と前記磁気センサによって計測された磁
界［Ｂｄ］の２乗誤差を最小にするという条件を採用し
たため、電流源［Ｐ］の推定をより正確に行うことがで
き、しかもこの２乗誤差が大域的に最小となるときの電
流源［Ｐ］を真の電流源と推定するため、最終の電流源
を推定する過程で収束判定値の設定を不要とし、最終の
電流源の推定を一意的に行うことが可能となる。As conditions for obtaining a current source from the measured magnetic field, there are two conditions: a magnetic field [B] exerted by an unknown current source [P] on each grid point and a magnetic field [Bd] measured by the magnetic sensor. Since the condition that the square error is minimized is employed, the current source [P] can be estimated more accurately, and the current source [P] when the square error is globally minimized is set to the true value. Since the current source is estimated, it is not necessary to set a convergence determination value in the process of estimating the final current source, and the final current source can be uniquely estimated.
【図１】第１の発明にかかる生体活動電流源推定方法の
手順を示したフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a life activity current source estimating method according to the first invention.
【図２】グループ関数を用いて格子点群を分割する手法
の説明に共する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a method of dividing a grid point group using a group function.
【図３】格子点群をグループ分けした状態を示した図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing a state in which grid points are grouped.
【図４】シミュレーションのモデルを示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a simulation model.
【図５】シミュレーションのモデルを示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a simulation model.
【図６】シミュレーションのモデルを示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a simulation model.
【図７】第２の発明にかかる生体活動電流源推定方法の
手順を示したフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of a life activity current source estimating method according to the second invention.
【図８】シミュレーションのモデルを示した図である。FIG. 8 is a diagram showing a simulation model.
【図９】シミュレーションのモデルを示した図である。FIG. 9 is a diagram showing a simulation model.
【図１０】シミュレーションのモデルを示した図であ
る。FIG. 10 is a diagram showing a simulation model.
【図１１】シミュレーションのモデルを示した図であ
る。FIG. 11 is a diagram showing a simulation model.
【図１２】シミュレーションのモデルを示した図であ
る。FIG. 12 is a diagram showing a simulation model.
【図１３】従来の生体活動電流源推定方法の説明に供す
る図である。FIG. 13 is a diagram provided for explanation of a conventional life activity current source estimating method.
【図１４】従来の生体活動電流源推定方法の説明に供す
る図である。FIG. 14 is a diagram provided for describing a conventional life activity current source estimating method.
１・・・・・・マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ Ｓ1 〜Ｓm ・・磁気センサ Ｍ・・・・・・被検体 Ｎ・・・・・・最初の格子点数 1 Multi-channel SQUID sensor S1 to Sm Magnetic sensor M Subject N First number of grid points
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04722094AJP3324262B2 (en) | 1993-09-30 | 1994-03-17 | Life activity current source estimation method |
| US08/252,788US5601081A (en) | 1993-06-04 | 1994-06-02 | Method and apparatus for deducing bioelectric current sources |
| EP94108543AEP0627192B1 (en) | 1993-06-04 | 1994-06-03 | Method and apparatus for deducing bioelectric current sources |
| FI942643AFI942643A7 (en) | 1993-06-04 | 1994-06-03 | Method and device for deducing bioelectric current sources |
| CA002125086ACA2125086A1 (en) | 1993-06-04 | 1994-06-03 | Method and apparatus for deducing bioelectric current sources |
| DE69420615TDE69420615T2 (en) | 1993-06-04 | 1994-06-03 | Method and device for measuring bioelectric sources |
| CNA021061009ACN1491612A (en) | 1993-06-04 | 1994-06-04 | Method and device for obtaining bioelectric current source |
| CN94106684ACN1102774A (en) | 1993-06-04 | 1994-06-04 | Method and device for obtaining bioelectric current source |
| US08/739,463US5755227A (en) | 1993-06-04 | 1996-10-29 | Method and apparatus for deducing bioelectric current sources |
| US08/739,461US5682889A (en) | 1993-06-04 | 1996-10-29 | Method and apparatus for deducing bioelectric current sources |
| US08/739,452US5671740A (en) | 1993-06-04 | 1996-10-29 | Method and apparatus for deducing bioelectric current sources |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-245615 | 1993-09-30 | ||
| JP24561593 | 1993-09-30 | ||
| JP04722094AJP3324262B2 (en) | 1993-09-30 | 1994-03-17 | Life activity current source estimation method |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07143973A JPH07143973A (en) | 1995-06-06 |
| JP3324262B2true JP3324262B2 (en) | 2002-09-17 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04722094AExpired - Fee RelatedJP3324262B2 (en) | 1993-06-04 | 1994-03-17 | Life activity current source estimation method |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324262B2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8406848B2 (en)* | 2009-10-06 | 2013-03-26 | Seiko Epson Corporation | Reconstructing three-dimensional current sources from magnetic sensor data |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07143973A (en) | 1995-06-06 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5671740A (en) | Method and apparatus for deducing bioelectric current sources | |
| US5526811A (en) | Apparatus and process for determining the sources of biomagnetic activity | |
| JP3364507B2 (en) | Method and system for estimating and displaying current source distribution in a living body | |
| EP2499585B1 (en) | Methods and systems for channel selection | |
| EP1769741B1 (en) | Cardiac magnetic field diagnostic apparatus and damaged cardiac muscle three-dimensional localization evaluating method | |
| JP3839088B2 (en) | How to reproduce the surface of an object | |
| JP2012157696A (en) | Magnetocardiogram system, and method for creating magnetocardiogram image | |
| JPH0542119A (en) | Biomagnetism measuring instrument | |
| JP3660781B2 (en) | Diagnostic device for intracardiac electrical phenomena | |
| JP3835805B2 (en) | Cardiac magnetic field diagnostic apparatus and operating method thereof | |
| JP3324262B2 (en) | Life activity current source estimation method | |
| JP4495803B2 (en) | Intracardiac electrical phenomenon diagnostic device | |
| JP2500715B2 (en) | Living activity current source estimation device | |
| Ziolkowski et al. | Equivalent ellipsoid as an interpretation tool of extended current distributions in biomagnetic inverse problems | |
| JP4006543B2 (en) | Bioactive current source estimation device | |
| JP3227958B2 (en) | Life activity current source estimation method | |
| JP4000343B2 (en) | Bioactive current source estimation device | |
| JP3237359B2 (en) | Life activity current source estimation method | |
| JP2752885B2 (en) | Life activity current source estimation method | |
| JP3298312B2 (en) | Biological activity current source estimation device | |
| JP2752884B2 (en) | Life activity current source estimation method | |
| Schreiber et al. | A new method for choosing the regularization parameter in time-dependent inverse problems and its application to magnetocardiography | |
| JP2001033534A (en) | Intracardiac electrical phenomenon diagnostic device | |
| Habboush et al. | Pipeline for Forward Modeling and Source Imaging of Magnetocardiographic Recordings via Spatiotemporal Kalman Filtering | |
| JP2795211B2 (en) | Biomagnetic measurement device |
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |