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JP6852372B2 - 生体データ処理装置、生体データ処理システム及び生体データ処理プログラム - Google Patents

生体データ処理装置、生体データ処理システム及び生体データ処理プログラム Download PDF

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Description

本発明は、生体データ処理装置、生体データ処理システム及び生体データ処理プログラムに関する。
従来より、生体センサを用いて測定した生体データに基づいて、被検者の神経活動を可視化する生体データ処理装置が知られている。一例として、磁気センサを用いて、被検者の脊椎内の神経を流れる電流を磁場データとして測定し、メッシュ単位で電流源を再構成することで再構成データを生成する磁場データ処理装置が挙げられる。当該磁場データ処理装置によれば、被検者の脊椎内の神経活動を再構成データとして可視化できるため、例えば、医師等が被検者の脊椎内の障害部位を特定するのを支援することができる。
ここで、上記のような磁場データ処理装置の場合、再構成データの生成に際して、メッシュサイズを大きくして格子点の数を減らすと、再構成データの精度が低下する。一方で、メッシュサイズを小さくして格子点の数を増やすと、再構成にかかる演算時間が長くなるとともに、アーチファクトに対する耐性が低下する。このため、再構成データの生成に際しては、適切な数の格子点にすることが求められる。
更に、適切な数の格子点にした場合であっても各格子点の位置（電流値を算出する位置）が適切でなければ、生成した再構成データに基づいて、医師等が被検者の障害部位を特定することが困難になる場合がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被検者の障害部位の特定に適した再構成データを生成することを目的とする。
本発明の実施形態に係る生体データ処理装置は、以下のような構成を有する。すなわち、
生体センサを用いて被検者を測定する際の、該生体センサに対する該被検者の相対位置を示す相対位置データを算出する算出手段と、
前記被検者の各脊椎骨の中心部位を通る直線と、該部位への神経が入り込む部位を通る直線とを基準としてメッシュを生成し、前記相対位置データに基づいて、前記所定の部位および前記メッシュの格子点についての前記生体センサに対する相対位置を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された相対位置において、前記生体センサにより測定された生体データから電流源を推定して電流データを生成する生成手段と、を有する。
本発明の実施形態によれば、被検者の障害部位の特定に適した再構成データを生成することができる。
磁場データ処理システムの全体構成の一例を示す図である。 Ｘ線撮像部の外観構成及びＸ線画像データの一例を示す図である。 磁気センサアレイの外観構成及び磁場データの一例を示す図である。 被検者の脊椎内の神経を流れる電流を模式的に示した図である。 磁場データ処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 磁場データ処理システムによる被検者測定処理の流れを示すフローチャートである。 磁場データ処理システムによる相対位置算出処理の流れを示すフローチャートである。 磁場データ処理装置による座標付きＸ線画像データ算出処理の流れを示すフローチャートである。 磁場データ処理システムによる相対位置算出処理（磁場データ処理装置による座標付きＸ線画像データ算出処理を含む）の流れを模式的に示した図である。 メッシュ生成処理を実行するメッシュ生成部の機能構成の詳細を示す図である。 メッシュ生成部の各部によるメッシュ生成処理の流れを示すフローチャートである。 メッシュ生成部の各部によるメッシュ生成処理の流れを模式的に示した図である。 磁場データ処理システムによる再構成処理の流れを示すフローチャートである。 磁場データ処理装置による再構成データ生成処理の流れを示すフローチャートである。 磁場データ処理システムによる再構成処理（磁場データ処理装置による再構成データ生成処理を含む）の流れを模式的に示した図である。
以下、実施形態の詳細について添付の図面を参照しながら説明する。なお、実施形態に係る明細書及び図面の記載に際して、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［実施形態］
＜１．磁場データ処理システムの全体構成＞
はじめに、生体データ処理システムの一例である磁場データ処理システムの全体構成について説明する。図１は、磁場データ処理システムの全体構成の一例を示す図である。
図１に示すように、磁場データ処理システム１００は、Ｘ線撮像部１１０と、Ｘ線画像データ処理装置１２０と、磁気センサアレイ１３０と、磁場データ処理装置１４０と、サーバ装置１５０とを有する。
Ｘ線撮像部１１０は、被検者に位置検出用マーカ（例えば、マーカコイル）を貼り付けた状態で、被検者の正面からＸ線を照射し、被検者を透過したＸ線を検出することで（つまり、Ｘ線撮影を行うことで）、Ｘ線画像データを生成する。Ｘ線撮像部１１０は、生成したＸ線画像データを、Ｘ線画像データ処理装置１２０に送信する。
Ｘ線画像データ処理装置１２０は、Ｘ線撮像部１１０より受信したＸ線画像データに対してノイズ除去等の各種画像処理を行い、処理後のＸ線画像データを磁場データ処理装置１４０に送信する。
磁気センサアレイ１３０は、複数の磁気センサがアレイ状に配置された生体センサであり、本実施形態では、複数の磁気センサそれぞれが、２種類の磁場データを測定する。第１に、本実施形態における磁気センサアレイ１３０は、座標付きＸ線画像データ（詳細は後述）を生成するのに用いられる磁場データを測定する。具体的には、被検者にマーカコイルを貼り付けた状態で磁場データを測定する。第２に、本実施形態における磁気センサアレイ１３０は、マーカコイルを外した状態で被検者に所定の電気刺激を与え、被検者の脊椎内の神経を流れる電流を磁場データとして測定する。
なお、磁気センサアレイ１３０に含まれる複数の磁気センサそれぞれにおいて測定された磁場データは、磁場データ処理装置１４０に入力される。
磁場データ処理装置１４０は生体データ処理装置の一例であり、磁場データ処理装置１４０には、生体データ処理プログラムの一例である磁場データ処理プログラムがインストールされている。磁場データ処理装置１４０は、当該プログラムを実行することで、座標付きＸ線画像データ算出部１４１、メッシュ生成部１４２、再構成データ生成部１４３として機能する。
座標付きＸ線画像データ算出部１４１は算出手段の一例である。座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、Ｘ線画像データ処理装置１２０により送信されたＸ線画像データを受信する。また、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、被検者にマーカコイルを貼り付けた状態で磁気センサアレイ１３０により測定された磁場データに基づいて、磁場分布データを生成する。更に、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、生成した磁場分布データに基づき、磁気センサアレイ１３０に対する相対的な位置関係を示す座標をＸ線画像データに付加することで"座標付きＸ線画像データ"を生成し、Ｘ線画像データ格納部１４４に格納する。
メッシュ生成部１４２は特定手段の一例である。メッシュ生成部１４２は、Ｘ線画像データ格納部１４４に格納された座標付きＸ線画像データを解析することで、被検者の所定の部位（障害部位を特定するうえで医師等が観測したい部位）を識別し、識別した部位に基づいてメッシュを生成する。また、メッシュ生成部１４２は、生成したメッシュの各格子点の位置を座標付きＸ線画像データに基づいて特定することでメッシュデータを特定し、メッシュデータ格納部１４５に格納する。
再構成データ生成部１４３は生成手段の一例であり、マーカコイルを外した状態で被検者に所定の電気刺激を与えることで磁気センサアレイ１３０により測定された磁場データを処理し、被検者の脊椎内を流れる電流の変化を示す再構成データを生成する。再構成データ生成部１４３は、再構成データの生成に際して、メッシュデータ格納部１４５に格納されたメッシュデータを用いる。また、再構成データ生成部１４３は、当該メッシュデータを用いて生成した再構成データをサーバ装置１５０に送信する。
このように、磁場データ処理装置１４０は、再構成データの生成に際して、被検者の所定の部位に基づいて生成したメッシュを用いるため、障害部位を特定するうえで医師等が観測したい部位を、再構成データを生成する際の算出位置とすることができる。つまり、本実施形態における磁場データ処理装置１４０は、被検者の障害部位の特定に適した算出位置にて電流源を再構成した再構成データを生成することができる。
サーバ装置１５０は、各種データを管理する情報処理装置である。サーバ装置１５０には、管理プログラムがインストールされており、当該管理プログラムが実行されることで、サーバ装置１５０は、管理部１５１として機能する。
管理部１５１は、磁場データ処理装置１４０により送信された再構成データを受信し、再構成データ格納部１５２に格納する。なお、サーバ装置１５０は、例えば、ネットワークに接続されていてもよい。また、管理部１５１は、ネットワークを介して特定の被検者の再構成データについて送信要求を受信した場合に、要求された当該被検者の再構成データを、要求元に送信するように構成されていてもよい。
なお、図１の例では、Ｘ線画像データ処理装置１２０と、磁場データ処理装置１４０とを別体として示したが、Ｘ線画像データ処理装置１２０と、磁場データ処理装置１４０とは一体的に構成されていてもよい。あるいは、磁場データ処理装置１４０が有する機能の一部を、Ｘ線画像データ処理装置１２０が有していてもよい。
また、図１の例では、サーバ装置１５０と、磁場データ処理装置１４０とを別体として示したが、サーバ装置１５０と、磁場データ処理装置１４０とは一体的に構成されていてもよい。
＜２．Ｘ線撮像部の外観構成及びＸ線画像データ＞
次に、Ｘ線撮像部１１０の外観構成及びＸ線画像データについて説明する。図２は、Ｘ線撮像部の外観構成及びＸ線画像データの一例を示す図である。なお、本実施形態において、ｘｙｚ軸は以下のように定義するものとする。
・測定対象である被検者２００の胸部から頭部方向に向かう軸をｙ軸とする。
・測定対象である被検者２００の背中から胸部に向かう軸をｚ軸とする。
・測定対象である被検者２００の右腕から左腕に向かう軸をｘ軸とする。
図２に示すように、Ｘ線撮像部１１０は、Ｘ線源１１０＿１とＸ線検出器１１０＿２とを有し、被検者２００の正面からＸ線を照射することで被検者２００のＸ線撮影を行い、Ｘ線画像データ２１０を出力する。
上述したとおり、Ｘ線撮像部１１０によるＸ線撮影の際には、被検者２００に対してマーカコイル２０１が貼り付けられる。このため、Ｘ線画像データ２１０には、マーカコイルが写ることになる（符号２１１参照）。
＜３．磁気センサアレイの外観構成及び磁場データ＞
次に、磁気センサアレイ１３０の外観構成及び磁場データについて説明する。図３は、磁気センサアレイの外観構成及び磁場データの一例を示す図である。
図３に示すように、磁気センサアレイ１３０は、デュワー３００内に配される。デュワー３００内には、液体ヘリウムが充填されており、磁気センサアレイ１３０を極低温で動作させるための冷却が行われている。
磁気センサアレイ１３０には、複数の磁気センサ（図３の例では、７×５個の磁気センサ）が含まれており、各磁気センサ３０１は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各方向の磁場データを電圧信号として出力する。なお、本実施形態では、マーカコイル２０１が発する磁場を各磁気センサ３０１が測定することで出力された各方向の電圧信号を、磁場データ３１０と称する。また、マーカコイル２０１を外した状態で被検者２００に電気刺激を与え、被検者２００の脊椎内の神経を流れる電流を磁場データとして測定することで出力された各方向の電圧信号を、磁場データ３２０と称する。
また、本実施形態では、磁気センサアレイ１３０上の点３３０の位置（図３参照）をｘｙｚ軸の原点として説明を行う。磁気センサアレイ１３０上の点３３０の位置をｘｙｚ軸の原点とすることで、磁気センサアレイ１３０との間の相対的な位置関係は、すべて、ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標により表すことができる。
＜４．被検者の脊椎内の神経を流れる電流＞
ここで、被検者２００に電気刺激を与えることで、被検者２００の脊椎内の神経を流れる電流について簡単に説明する。図４は、被検者の脊椎内の神経を流れる電流を模式的に示した図である。図４において、太実線の矢印４００は、神経活動が移動する方向を示している。図４に示すように、被検者２００の所定の部位に電気刺激を与えた場合、被検者２００の脊椎内の神経４１０には、ｙ軸方向（被検者２００の頭部方向）に神経活動が移動する。
曲線４０１〜４０４は、被検者２００の生体内の電流回路を概念的に示したものである。図４に示すように、被検者２００の生体内において、電流は、神経４１０内を流れた後、その外側の細胞を回って戻る。
つまり、被検者２００の生体内の電流回路に流れる電流には、神経４１０に対して矢印４１１、４１２方向に流れ込む電流（「体積電流」と称す）と、神経４１０内を矢印４１３、４１４方向に流れる電流（「細胞内電流」と称す）とが含まれる。
このうち、神経４１０内を流れる電流は、矢印４１３方向に流れる細胞内電流と矢印４１４方向に流れる細胞内電流とが対をなしており、この状態で、細胞内電流は神経４１０内を全体としてｙ軸方向（矢印４００方向）に伝達されていく。
このため、矢印４００方向に伝達される細胞内電流を、例えば、観測点４２０で観測すると、はじめに矢印４１４方向に流れる細胞内電流が通過し、続いて、矢印４１３方向に流れる細胞内電流が通過する。この結果、観測点４２０では、はじめに上向きの電流が観測され、続いて下向きの電流が観測されることになる。
磁気センサアレイ１３０では、上記体積電流と上記細胞内電流とが流れることで発生する磁場を測定し、電圧信号として出力する。また、磁場データ処理装置１４０では、磁気センサアレイ１３０により出力された電圧信号に基づいて、電流源（上記体積電流、上記細胞内電流）を再構成し、神経４１０内の所定の観測点（メッシュに含まれる各格子点）での電流値を算出する。
＜５．各装置のハードウェア構成＞
次に、磁場データ処理システム１００を構成する各装置（Ｘ線画像データ処理装置１２０、磁場データ処理装置１４０、サーバ装置１５０）のハードウェア構成について説明する。なお、当該各装置のハードウェア構成は概ね等しいことから、ここでは、説明の簡略化のため、磁場データ処理装置１４０のハードウェア構成について説明する。
図５は、磁場データ処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図５に示すように、磁場データ処理装置１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３を備える。ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３は、いわゆるコンピュータを形成する。更に、磁場データ処理装置１４０は、補助記憶部５０４、表示部５０５、入力部５０６、接続部５０７を備える。なお、磁場データ処理装置１４０の各部は、バス５０８を介して相互に接続されている。
ＣＰＵ５０１は、補助記憶部５０４に格納された各種プログラム（例えば、磁場データ処理プログラム）を実行するデバイスである。
ＲＯＭ５０２は不揮発性の主記憶デバイスである。ＲＯＭ５０２は、補助記憶部５０４に格納された各種プログラムを、ＣＰＵ５０１が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する。具体的には、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）やＥＦＩ（Extensible Firmware Interface）等のブートプログラムなどを格納する。
ＲＡＭ５０３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の揮発性の主記憶デバイスである。ＲＡＭ５０３は、補助記憶部５０４に格納された各種プログラムがＣＰＵ５０１によって実行される際に展開される、作業領域を提供する。
補助記憶部５０４は、ＣＰＵ５０１により実行される各種プログラムを格納する補助記憶デバイスである。
表示部５０５は、各種画面を表示する表示デバイスである。入力部５０６は、磁場データ処理装置１４０に各種情報を入力するための入力デバイスである。接続部５０７は、磁気センサアレイ１３０、Ｘ線画像データ処理装置１２０、サーバ装置１５０と、磁場データ処理装置１４０とを接続するための接続デバイスである。
＜６．磁場データ処理システムによる被検者測定処理の流れ＞
次に、磁場データ処理システム１００を用いて被検者２００を測定する被検者測定処理の流れについて説明する。図６は、磁場データ処理システムによる被検者測定処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ６０１において、磁場データ処理システム１００は、磁気センサアレイ１３０と被検者２００との相対位置を算出する"相対位置算出処理"を実行する。これにより、磁場データ処理システム１００は、座標付きＸ線画像データ（点３３０を原点とするｘ座標、ｙ座標が付加されたＸ線画像データ）を生成する。
ステップＳ６０２において、磁場データ処理システム１００は、磁気センサアレイ１３０により測定された磁場データから電流源を再構成する際に用いられるメッシュを、被検者の所定の部位に基づいて生成する"メッシュ生成処理"を実行する。これにより、磁場データ処理システム１００は、メッシュデータを特定する。
ステップＳ６０３において、磁場データ処理システム１００は、磁気センサアレイ１３０を用いて被検者２００を測定し、メッシュデータを用いて電流源を再構成する再構成処理を実行する。これにより、磁場データ処理システム１００は、再構成データを生成する。
以下、被検者測定処理（図６）に含まれる各処理（相対位置算出処理（ステップＳ６０１）、メッシュ生成処理（ステップＳ６０２）、再構成処理（ステップＳ６０３））の詳細について、それぞれ具体例を挙げて説明する。
＜７．相対位置算出処理（ステップＳ６０１）の説明＞
はじめに、相対位置算出処理（ステップＳ６０１）の詳細について、図９を参照しながら、図７及び図８を用いて説明する。図７は、磁場データ処理システムによる相対位置算出処理の流れを示すフローチャートである。図８は、磁場データ処理装置による座標付きＸ線画像データ算出処理の流れを示すフローチャートである。図９は、磁場データ処理システムによる相対位置算出処理（磁場データ処理装置による座標付きＸ線画像データ算出処理を含む）の流れを模式的に示した図である。
ステップＳ７０１において、医師等は、被検者２００の情報（被検者情報）を、Ｘ線画像データ処理装置１２０に入力する。医師等により入力される被検者情報には、被検者ＩＤ、氏名、年齢、性別、身長、体重等が含まれる。
ステップＳ７０２において、医師等は、被検者２００にマーカコイル２０１を貼り付ける。
ステップＳ７０３において、医師等は、Ｘ線撮像部１１０を用いて、被検者２００の正面からＸ線撮影を行う。
ステップＳ７０４において、Ｘ線撮像部１１０はＸ線画像データ２１０を生成し、Ｘ線画像データ処理装置１２０に送信する。これにより、Ｘ線画像データ処理装置１２０は、Ｘ線画像データ２１０を取得する（図９の符号９０１参照）。Ｘ線画像データ処理装置１２０は、取得したＸ線画像データ２１０に対して各種画像処理を行い、処理後のＸ線画像データを磁場データ処理装置１４０に送信する（図９の矢印９０２参照）。
ステップＳ７０５において、医師等は、デュワー３００の位置に被検者２００の脊椎付近が当接するように被検者２００を仰向けに横臥させる。また、医師等は、磁気センサアレイ１３０を用いて、被検者２００に貼り付けられたマーカコイル２０１の磁場を測定する。
ステップＳ７０６において、磁気センサアレイ１３０は磁場データ３１０を生成し、磁場データ処理装置１４０に送信する（図９の符号９３１及び矢印９３２参照）。
ステップＳ７０７において、磁場データ処理装置１４０は、座標付きＸ線画像データ算出処理を実行する。
具体的には、図８のステップＳ８０１において、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、Ｘ線画像データ処理装置１２０より、Ｘ線画像データ２１０を取得する。
ステップＳ８０２において、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、磁気センサアレイ１３０より磁場データ３１０を取得する。
ステップＳ８０３において、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、磁場データ３１０に基づき磁場分布データ９１０を生成する（図９の符号９４１参照）。また、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、磁場分布データ９１０において、磁場の強さがピークとなる位置を検出する。ここで、磁場分布データ９１０において磁場の強さがピークとなる位置は、マーカコイル２０１の位置に対応する（図９の符号９４１参照）。
座標付きＸ線画像データ算出部１４１では、点３３０を原点として、磁場の強さがピークとなる位置までの距離を算出し、ピークとなる位置の座標を算出する。これにより、座標付きＸ線画像データ算出部１４１では、マーカコイル２０１それぞれのｘ座標及びｙ座標を算出する。なお、図９の例は、マーカコイル２０１それぞれのｘ座標及びｙ座標として、（ｘｍ１，ｙｍ１）、（ｘｍ２，ｙｍ２）、（ｘｍ３，ｙｍ３）、（ｘｍ４，ｙｍ４）が算出されたことを示している（図９の符号９４１参照）。
ステップＳ８０４において、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、取得したＸ線画像データ２１０に写っているマーカコイル（符号２１１）それぞれを検出する。
また、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、Ｘ線画像データ２１０より検出したマーカコイル（符号２１１）それぞれの位置に、算出したマーカコイル２０１それぞれのｘ座標及びｙ座標（（ｘｍ１，ｙｍ１）〜（ｘｍ４，ｙｍ４））を反映させる。図９において矢印９４２は、算出したマーカコイル２０１それぞれのｘ座標及びｙ座標を反映させたことを示している。
ステップＳ８０５において、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、マーカコイル（符号２１１）の位置に反映させたｘ座標及びｙ座標に基づき、Ｘ線画像データ２１０の各画素の座標（点３３０を原点とする各画素のｘ座標及びｙ座標）を算出する。これにより、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、座標付きＸ線画像データ９２０を生成する（図９の符号９４１参照）。つまり、座標付きＸ線画像データ算出部１４１により生成される座標付きＸ線画像データ９２０は、Ｘ線画像データ２１０の各画素に、磁気センサアレイ１３０の点３３０の位置を原点とした相対位置（ｘｙ座標）を付加した相対位置データに他ならない。
なお、図９において、座標付きＸ線画像データ９２０上のｘｙ座標を示す格子線は、説明のために便宜的に明示したものにすぎず、以降の説明における座標付きＸ線画像データ９２０においては、当該格子線を明示しない。
ステップＳ８０６において、座標付きＸ線画像データ算出部１４１は、生成した座標付きＸ線画像データ９２０を、Ｘ線画像データ格納部１４４に格納する。
＜８．メッシュ生成処理（ステップＳ６０２）の説明＞
次に、メッシュ生成処理（ステップＳ６０２）の詳細について説明する。図１０は、メッシュ生成処理を実行するメッシュ生成部の機能構成の詳細を示す図である。図１０に示すように、メッシュ生成部１４２は、座標付きＸ線画像データ読み出し部１００１と、部位識別部１００２と、メッシュデータ特定部１００３とを有する。
座標付きＸ線画像データ読み出し部１００１は、Ｘ線画像データ格納部１４４より、座標付きＸ線画像データ９２０を読み出す。
部位識別部１００２は、読み出された座標付きＸ線画像データ９２０を解析することで、被検者の所定の部位（障害部位を特定するうえで医師等が観測したい部位）を識別する。
メッシュデータ特定部１００３は、識別した所定の部位を通る直線に基づいてメッシュを生成することで、所定の部位を格子点とするメッシュを生成する。また、メッシュデータ特定部１００３は、生成したメッシュの各格子点の位置を、座標付きＸ線画像データ９２０に基づいて特定することで、メッシュデータを特定する。
以下、メッシュ生成部１４２の各部（座標付きＸ線画像データ読み出し部１００１、部位識別部１００２、メッシュデータ特定部１００３）の機能の詳細について、図１１及び図１２を用いて説明する。
図１１は、メッシュ生成部の各部によるメッシュ生成処理の流れを示すフローチャートである。図１２は、メッシュ生成部の各部によるメッシュ生成処理の流れを模式的に示した図である。
ステップＳ１１０１において、座標付きＸ線画像データ読み出し部１００１は、Ｘ線画像データ格納部１４４より、座標付きＸ線画像データ９２０を読み出す。
ステップＳ１１０２において、部位識別部１００２は、座標付きＸ線画像データ９２０を解析することで、脊椎骨領域を識別する。なお、本実施形態において、部位識別部１００２は、公知の識別方法を用いて、脊椎骨領域を識別するものとする。図１２（ａ）において領域１２０１〜１２０５は、部位識別部１００２により識別された脊椎骨領域を示している。
ステップＳ１１０３において、部位識別部１００２は、識別した脊椎骨領域１２０１〜１２０５のｘ軸方向の中心部位を識別する。図１２（ａ）において点１２１１〜１２１５は、脊椎骨領域１２０１〜１２０５それぞれについて、部位識別部１００２が識別した中心部位を示している。
ステップＳ１１０４において、メッシュデータ特定部１００３は、識別した中心部位を通る直線（ｘ軸方向中心線）を算出する。図１２（ａ）において、直線１２２１は、点１２１１〜１２１５を通るｘ軸方向中心線を示している。
ステップＳ１１０５において、部位識別部１００２は、直線１２２１からｘ軸方向に＋ｄの位置の部位と、直線１２２１からｘ軸方向に−ｄの位置の部位とを識別する。図１２（ｂ）において、矢印１２３１は、直線１２２１からｘ軸方向に＋ｄの位置を示している。また、矢印１２３２は、直線１２２１からｘ軸方向に−ｄの位置を示している。
メッシュデータ特定部１００３は、直線１２２１に対して略平行な直線であって、矢印１２３１の位置及び矢印１２３２の位置からそれぞれｙ軸方向に延びる直線（直線１２２１からｘ軸方向に＋ｄまたは−ｄの位置の部位を通る直線）を算出する。メッシュデータ特定部１００３が算出するこれらの直線は、それぞれ、上記ｘ軸方向中心線とともにメッシュを生成するための縦線となる。また、メッシュデータ特定部１００３は、これらの直線と、脊椎骨領域１２０１〜１２０５とに基づいて、矢印１２３１及び矢印１２３２を両端位置とする矩形領域１２４１〜１２４５を生成する。
ステップＳ１１０６において、部位識別部１００２は、矩形領域１２４１〜１２４５それぞれについて、ｙ軸方向の上下端の部位及び中心部位を識別する。図１２（ｃ）において、矢印１２４１＿１、１２４１＿２、１２４２＿１は、それぞれ、矩形領域１２４１のｙ軸方向の上端の部位の位置、中心部位の位置、下端の部位の位置を示している。また、矢印１２４２＿１、１２４２＿２、１２４３＿１は、それぞれ、矩形領域１２４２のｙ軸方向の上端の部位の位置、中心部位の位置、下端の部位の位置を示している。以下、同様に、矢印１２４３＿１〜１２４５＿３は、それぞれ、矩形領域１２４３〜１２４５のｙ軸方向の上端の部位の位置、中心部位の位置、下端の部位の位置を示している。
メッシュデータ特定部１００３は、直線１２２１に略直交する直線であって、矢印１２４１＿１の位置〜１２４５＿３の位置からそれぞれｘ軸方向に延びる直線（矩形領域１２４１〜１２４５それぞれのｙ軸方向の上下端の部位、中心部位を通る直線）を算出する。メッシュデータ特定部１００３が算出するこれらの直線は、メッシュを生成するための横線となる。
ステップＳ１１０７において、メッシュデータ特定部１００３は、メッシュを生成するための縦線と横線とに基づき、メッシュ１２５０（図１２（ｄ）参照）を生成し、各格子点の位置を決定する。なお、格子点とは、メッシュ１２５０を生成するための縦線と横線との交点であり、磁場データ３２０に基づいて再構成データを生成する際に、電流値が算出される算出位置である。
このように、部位識別部１００２が所定の部位（障害部位を特定するうえで医師等が観測したい部位）を識別し、メッシュデータ特定部１００３が、当該部位を通る直線に基づいてメッシュを生成する。これにより、メッシュデータ特定部１００３では、部位識別部１００２により識別された各部位の位置を格子点とするメッシュを生成することができる。つまり、メッシュデータ特定部１００３では、障害部位を特定するうえで医師等が観測したい部位（障害部位を特定するのに適した位置）を、再構成データを生成する際の算出位置とすることができる。
メッシュデータ特定部１００３は、生成したメッシュ１２５０（図１２（ｄ）参照）の各格子点の位置を示す座標を、座標付きＸ線画像データ９２０に基づいて特定し、メッシュデータを特定する。メッシュデータは、例えば、メッシュ１２５０の各格子点の位置を示す座標（点３３０を原点とするｘ座標及びｙ座標）の集合により表すことができる。
メッシュデータ特定部１００３は、特定したメッシュデータを、メッシュデータ格納部１４５に格納する。
なお、メッシュ生成部１４２が上記のようなメッシュ生成処理に基づいてメッシュデータを特定するのは、以下のような理由による。
被検者の脊椎内の障害部位を、医師等が再構成データに基づいて特定するにあたっては、被検者２００の脊椎骨の中、脊椎と脊椎の間、あるいは脊椎骨の内側と外側、のいずれの部分で神経の伝達が滞っているのかを判定する。このため、再構成データの生成においては、脊椎骨の中心部位、椎間の部位、脊椎に神経が入り込む脊椎骨の両端の部位において、電流値が算出されることが望ましい。
そこで、メッシュ生成部１４２では、脊椎骨の中心部位を識別し、当該部位を通る直線（直線１２２１、矢印１２４１＿２、１２４２＿２、・・・１２４５＿２で示される位置の直線）を算出し、メッシュ１２５０を生成する。また、椎間の部位及び脊椎骨の両端の部位を識別し、当該部位を通る直線（矢印１２２１、１２３１、１２３２、１２４１＿１、１２４２＿１、・・・１２４５＿３で示される位置の直線）を算出し、メッシュ１２５０を生成する。
上述したように、メッシュ生成部１４２は、メッシュ１２５０の各格子点の位置を算出位置として磁場データ３２０に基づいて電流値を算出する。このため、上記のようにして生成したメッシュ１２５０を用いて生成した再構成データに基づいて、医師等は、当該各格子点における電流源の有無を確認することができる。この結果、医師等は、被検者の脊椎骨の中、脊椎と脊椎の間、あるいは脊椎骨の内側と外側のいずれの部位で神経の伝達が滞っているのかを把握することが可能となり、障害部位を特定することができる。
例えば、医師等が、所定の脊椎骨に注目した場合において、当該所定の脊椎骨の下の椎間の部位では電流源が確認できたが、当該所定の脊椎骨の上の椎間の部位では電流源が確認できなかったとする。この場合、医師等は、当該脊椎骨において、神経の伝達が滞っていることを把握できるため、当該脊椎骨を障害部位として特定することができる。
また、矢印１２３１及び矢印１２３２の位置を特定する距離ｄの値を適切に設定することで、医師等は、脊椎骨に神経が入り込む部位において神経の伝達が滞っているか否かを把握することができる。この場合、距離ｄには、例えば、脊椎骨の中心部位から、神経が入り込む部位までの距離の値が設定されるものとする。なお、脊椎骨の中心部位から神経が入り込む部位までの距離は、個体差がそれほど大きくないことから、距離ｄは固定値としてもよいが、脊椎骨の幅に対する所定比率に基づいて算出してもよい。
＜９．再構成処理（ステップＳ６０３）の説明＞
次に、再構成処理（ステップＳ６０３）の詳細について、図１５を参照しながら、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、磁場データ処理システムによる再構成処理の流れを示すフローチャートである。図１４は、磁場データ処理装置による再構成データ生成処理の流れを示すフローチャートである。図１５は、磁場データ処理システムによる再構成処理（磁場データ処理装置による再構成データ生成処理を含む）の流れを模式的に示した図である。
ステップＳ１３０１において、医師等は、被検者２００の情報（被検者情報）を、磁場データ処理装置１４０に入力する。
ステップＳ１３０２において、医師等は、デュワー３００の位置に被検者２００の脊椎付近が当接するように仰向けに横臥された状態の被検者２００から、マーカコイル２０１を外す。また、医師等は、磁気センサアレイ１３０を用いて磁場データの測定を開始する（図１５の符号１５０１参照）。
ステップＳ１３０３において、医師等は、被検者２００の所定の刺激部位（例えば、被検者２００の左腕）に電極を取り付け、被検者２００に電気刺激を与える。
ステップＳ１３０４において、磁気センサアレイ１３０は、磁場データ３２０を生成し、磁場データ処理装置１４０に送信する（図１５の符号１５０１参照）。
ステップＳ１３０５において、磁場データ処理装置１４０の再構成データ生成部１４３は、再構成データ生成処理を実行する。
具体的には、図１４のステップＳ１４０１において、再構成データ生成部１４３は、磁場データ３２０を取得する。
ステップＳ１４０２において、再構成データ生成部１４３は、磁場データ３２０に含まれるアーチファクトを除去する。
ステップＳ１４０３において、再構成データ生成部１４３は、メッシュデータ格納部１４５に格納されたメッシュデータを読み出す。
ステップＳ１４０４において、再構成データ生成部１４３は、読み出したメッシュデータを用いて、磁場データ３２０から電流源を再構成することで、各格子点における電流値を算出し、再構成データを生成する。図１５に示す再構成データ１５０２は、メッシュ１２５０を規定する縦線と横線とを、ｘ軸方向及びｙ軸方向に更に複数展開することで生成したメッシュを用いて再構成データを生成した例を示している。再構成データ１５０２では、医師等が観測したい部位の位置を算出位置として電流値が算出されている。このため、再構成データ１５０２を参照することで、医師等は、被検者２００の障害部位を特定（例えば、被検者２００の脊椎内のどの部位に神経伝達障害があるか否かを特定）できる。
再構成データ生成部１４３は、生成した再構成データ１５０２を、被検者情報と対応付けて、サーバ装置１５０に送信する。
＜１０．まとめ＞
以上の説明から明らかなように、本実施形態における磁場データ処理システム１００は、
・Ｘ線撮像部を有し、マーカコイルを貼り付けた被検者をＸ線撮影することで被検者の脊椎の所定の部位（障害部位を特定するうえで医師等が観測したい部位）を含むＸ線画像データを生成する。
・生成したＸ線画像データとマーカコイルの磁場分布データとに基づき、磁気センサアレイを用いて被検者を測定する際の、該磁気センサアレイに対する該被検者の相対位置（ｘ座標、ｙ座標）を示す相対位置データ（座標付きＸ線画像データ）を算出する。
・座標付きＸ線画像データにおいて被検者の脊椎の所定の部位を識別するとともに、識別した所定の部位の、磁気センサアレイに対する相対位置（ｘ座標、ｙ座標）を、座標付きＸ線画像データに基づいて特定する。
・特定した相対位置を格子点（算出位置）とするメッシュを生成し、生成したメッシュを用いて、磁気センサアレイにより測定された磁場データから電流源を再構成することで、再構成データを生成する。
このように、本実施形態における磁場データ処理システム１００では、被検者の所定の部位の磁気センサアレイに対する相対位置に基づいてメッシュを生成する。これにより、本実施形態における磁場データ処理システム１００によれば、障害部位を特定するうえで医師等が観測したい部位を、再構成データを生成する際の算出位置とすることができる。この結果、本実施形態における磁場データ処理システム１００によれば、被検者の障害部位の特定に適した算出位置にて電流源が再構成された再構成データを生成することができる。
［その他の実施形態］
上記実施形態では、磁場データ処理システム１００にＸ線撮像部１１０を配することで、被検者の脊椎の所定の部位を含む画像データを生成する構成とした。しかしながら、被検者２００の脊椎の所定の部位を含む画像データを生成するための構成は、Ｘ線撮像部１１０に限定されず、被検者２００の脊椎の所定の部位を可視化できる他の測定装置をＸ線撮像部１１０に代えて配してもよい。
また、上記実施形態では、座標付きＸ線画像データにおいて被検者２００の脊椎の所定の部位を識別し、識別した所定の部位の位置を格子点（算出位置）とするメッシュを生成した。しかしながら、メッシュの生成方法はこれに限定されない。例えば、識別した所定の部位が格子点に含まれていれば、更に細かく格子点を設定してメッシュを生成してもよい。
また、上記実施形態では、座標付きＸ線画像データにおいて被検者２００の脊椎の所定の部位を識別し、識別した所定の部位に基づいてメッシュを生成したうえで算出位置を特定する構成とした。具体的には、識別した所定の部位を通る直線を算出し、算出した直線に基づいてメッシュを生成することで、各格子点の位置を決定し、決定した各格子点の位置を、再構成データを算出する際の算出位置とした。しかしながら、メッシュを生成することなく、識別した所定の部位の位置を直接、再構成データを算出する際の算出位置としてもよい。
また、上記実施形態では、座標付きＸ線画像データにおいて被検者２００の脊椎の所定の部位を、部位識別部１００２が識別する構成とした。しかしながら、被検者２００の脊椎の所定の部位の識別方法はこれに限定されない。例えば、医師等が座標付きＸ線画像データを参照しながら被検者の脊椎の所定の部位の位置を指定し、部位識別部１００２が、医師等により指定された部位の位置を識別するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、生体センサとして磁気センサアレイ１３０を用いる場合について説明した。しかしながら、他の生体センサ（例えば、脳波計）を用いて測定した生体データを用いて電流源を再構成する場合に適用してもよい。
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
１００ ：磁場データ処理システム
１１０ ：Ｘ線撮像部
１２０ ：Ｘ線画像データ処理装置
１３０ ：磁気センサアレイ
１４０ ：磁場データ処理装置
１４１ ：座標付きＸ線画像データ算出部
１４２ ：メッシュ生成部
１４３ ：再構成データ生成部
１５０ ：サーバ装置
２００ ：被検者
２１０ ：Ｘ線画像データ
３１０ ：磁場データ
３２０ ：磁場データ
３３０ ：原点
９１０ ：磁場分布データ
９２０ ：座標付きＸ線画像データ
１００１ ：座標付きＸ線画像データ読み出し部
１００２ ：部位識別部
１００３ ：メッシュデータ特定部
１５０２ ：再構成データ
特開平５−１９７７６７号公報

Claims (6)

  1. 生体センサを用いて被検者を測定する際の、該生体センサに対する該被検者の相対位置を示す相対位置データを算出する算出手段と、
    前記被検者の各脊椎骨の中心部位を通る直線と、該部位への神経が入り込む部位を通る直線とを基準としてメッシュを生成し、前記相対位置データに基づいて、前記所定の部位および前記メッシュの格子点についての前記生体センサに対する相対位置を特定する特定手段と、
    前記特定手段により特定された相対位置において、前記生体センサにより測定された生体データから電流源を推定して電流データを生成する生成手段と、
    を有することを特徴とする生体データ処理装置。
  2. 前記生体センサは磁気センサであり、
    前記算出手段は、前記被検者に位置検出用マーカを付した状態でＸ線撮影を行うことで生成したＸ線画像データと、前記被検者に位置検出用マーカを付した状態で前記磁気センサを用いて測定を行うことで生成した磁場分布データと、を取得し、該Ｘ線画像データにおける位置検出用マーカの位置と、該磁場分布データにおける位置検出用マーカの位置とに基づいて、前記相対位置データを算出することを特徴とする請求項１に記載の生体データ処理装置。
  3. 前記特定手段は、前記被検者の脊椎骨の中心部位の前記生体センサに対する相対位置を、前記Ｘ線画像データに基づいて特定することを特徴とする請求項２に記載の生体データ処理装置。
  4. 前記直線上に、前記被検者の椎間の部位が含まれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体データ処理装置。
  5. 生体センサを用いて被検者を測定する際の、該生体センサに対する該被検者の相対位置を示す相対位置データを算出する算出手段と、
    前記被検者の各脊椎骨の中心部位を通る直線と、該部位への神経が入り込む部位を通る直線とを基準としてメッシュを生成し、前記相対位置データに基づいて、前記所定の部位および前記メッシュの格子点についても前記生体センサに対する相対位置を特定する特定手段と、
    前記特定手段により特定された相対位置において、前記生体センサにより測定された生体データから電流源を推定して電流データを生成する生成手段と、
    を有することを特徴とする生体データ処理システム。
  6. 生体センサを用いて被検者を測定する際の、該生体センサに対する該被検者の相対位置を示す相対位置データを算出する算出工程と、
    前記被検者の各脊椎骨の中心部位を通る直線と、該部位への神経が入り込む部位を通る直線とを基準としてメッシュを生成し、前記相対位置データに基づいて、前記所定の部位および前記メッシュの格子点についての前記生体センサに対する相対位置を特定する特定工程と、
    前記特定工程において特定された相対位置において、前記生体センサにより測定された生体データから電流源を推定して電流データを生成する生成工程と、
    をコンピュータに実行させるための生体データ処理プログラム。
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