JP5478071B2

JP5478071B2 - 磁気誘導断層撮影のシステムおよび方法

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Publication number: JP5478071B2
Application number: JP2008546755A
Authority: JP
Inventors: ハンネロアイグニー，クラウディア; ピンター，ローベルト; ズーフ，オラーフ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: JP2009520549A; CN101341424B; EP1966633A2; JP2014023950A; US8125220B2; WO2007072343A3; WO2007072343A2; US20080258717A1; CN101341424A

Description

本発明は、対象の電磁的性質を調査する磁気誘導断層撮影のシステムおよび方法に関する。

磁気誘導断層撮影（MIT: magnetic induction tomography）は、非侵襲的な撮像技法で、工業におけるおよび医療撮像のための用途をもつ。他の電気的撮像技法とは対照的に、センサーのMITは撮像される対象との直接接触を必要としない。

MITは一つまたは複数の発生器コイル（励起コイルとも呼ばれる）からの磁場を加えて調査する物質中に渦電流を誘導する。換言すれば、スキャン領域は時間変動する磁場で励起される。伝導性および／または透磁性の物質の存在は内部で励起場をゆがめる。前記一次磁場の摂動、すなわち渦電流から帰結する二次的な磁場がいくつかのセンサー・コイル（測定コイル、検出コイルまたは受信コイルとも呼ばれる）によって検出される。測定値の諸セットが取られ、対象の位置、形および電磁的性質を復元するために使われる。MITは電気伝導率、誘電率および透磁率という三つの受動的な電磁的性質すべてに感度をもつ。結果として、目標とする対象におけるたとえば伝導率の寄与が再構成できる。特に、生物組織の透磁率の値はμ_R〜1なので、MITは生物組織の検査に好適である。

複数測定を使ったMITによる画像再構成は、非適切、不足決定かつ非線形な逆問題であり、問題を線形化することによって推定できる。さらなる詳細はOlaf D¨ossel, “Bildgebende Verfahren in der Medizin. Von der Technik zur medizinischen Anwendung”, Springer-Verlag, 2000の章9.10および章11.6に説明されている。したがって、次の式が得られる：
S(x₀)*(x−x₀)＝b−b₀
ここで、S：感度行列（磁場導出行列［lead field matrix］）、x：画像ベクトル（伝導率）、x₀：初期伝導率値、b：測定ベクトル（センサー・コイルによって測定された電圧）およびb₀：伝導率x₀での初期の測定されたベクトルである。以下のために、感度行列（伝達行列［transfer matrix］）Sは：
Sx＝b
と書けると想定される。
感度行列は
x＝S^-1b
のように逆行列を求められる必要がある。

逆行列の計算は、種々の逆行列計算方法を使って、たとえばムーア・ペンローズの擬似逆行列（MPS: Moore-Penrose pseudo-inverse）、一般化交差検定技法を用いたティホノフ正則化（TCGV: Tikhonov Regularization with Generalized Cross-Validation）または非負性制約条件を用いたティホノフ正則化（TNN: Tikhonov Regularization with non-negativity constraint）を使って実行できる。多数の独立な測定情報（bの値）が存在すれば、感度行列Sの逆行列計算はより簡単に実行でき、解はより安定であり、再構成された画像の空間解像度はより高い。

換言すれば、好ましくは多数の（独立な）測定が必要とされる。E個の発生器コイルおよびM個のセンサー・コイルを有するMITシステムはE(M−1)個の測定値を許容し、このうちE(M−1)/2個の測定値のみが独立である。したがって、従来技術の解法は常に、増加した数のコイルを使うことによって測定値の数を増やすことを提案する。これは非常に大型で複雑なMITシステムにつながる。さらに、そのようなシステムは、要求される操作設備のために非常に高価である。
次の文献には従来技術から知られている種々の測定構成が記載されている：WO2005/057467A、Hermann Scharfetter et al. “A new type of gradiometer for the receiving circuit of magnetic induction tomography (MIT)” Physiological Measurement, Institute of Physics Publishing, Bristol, GB, vol. 26, no. 2, 1 April 2005, pp. 307-318およびUS5,144,236。

コイルの数を増やす必要なしに高解像度のMIT技法を提供することが本発明の一つの目的である。

この目的は、本発明によれば、対象の電磁的性質を調査する磁気誘導断層撮影システムであって、対象中に渦電流を誘導する一次磁場を発生させるよう適応された一つまたは複数の発生器コイルを有し、前記渦電流の結果として生成される二次磁場を感知するよう適応された一つまたは複数のセンサー・コイルをさらに有し、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルと調査すべき対象との間の相対的な動きを与える手段とを有しており、前記動き手段が、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルを調査すべき対象に対して回転させるよう適応されている、システムによって達成される。

本発明の前記目的は、対象の電磁的性質を調査する磁気誘導断層撮影方法であって、一つまたは複数の発生器コイルによって、対象中に渦電流を誘導する一次磁場を発生させる段階、一つまたは複数のセンサー・コイルによって、前記渦電流の結果として生成される二次磁場を感知する段階、ならびに、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルと調査すべき対象との間の相対的な動きを与える段階とを有しており、該段階において、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルが調査すべき対象に対して回転させられる、方法によっても達成される。

本発明の前記目的は、対象の電磁的性質を調査する磁気誘導断層撮影システムを動作させるコンピュータ・プログラムであって、前記システムは、対象中に渦電流を誘導する一次磁場を発生させるよう適応された一つまたは複数の発生器コイル、前記渦電流の結果として生成される二次磁場を感知するよう適応された一つまたは複数のセンサー・コイル、ならびに、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルと調査すべき対象との間の相対的な動きを与える手段を有しており、前記動き手段が、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルを調査すべき対象に対して回転させるよう適応されている、当該コンピュータ・プログラムは、コンピュータ上で実行されたときに、前記コイル（単数または複数）の動き（単数または複数）および／または前記対象の動き（単数または複数）を自動的に制御するコンピュータ命令を有している、コンピュータ・プログラムによっても達成される。よって、本発明に基づいて必要な技術的効果は、本発明に基づく前記コンピュータ・プログラムの命令に基づいて実現されることができる。そのようなコンピュータ・プログラムはCD-ROMのような担体上に記憶されていることができ、あるいはインターネットもしくは他のコンピュータ・ネットワーク上で利用可能であることができる。実行に先立ち、前記コンピュータ・プログラムは、該コンピュータ・プログラムをたとえばCD-ROMプレーヤーによって担体から、あるいはインターネットから読み込み、それをコンピュータのメモリ内に記憶させることによってコンピュータにロードされる。コンピュータは、なかんづく、中央処理ユニット（CPU）、バス・システム、メモリ手段、たとえばRAMもしくはROMなど、記憶手段、たとえばフロッピー（登録商標）・ディスクもしくはハードディスク・ユニットなどおよび入出力ユニットを含んでいる。あるいはまた、本発明の方法は、ハードウェアで、たとえば一つまたは複数の集積回路を使って実装されることができる。

本発明の中核的な発想は、目標とする対象に関して発生器コイルおよび／またはセンサー・コイルを動かすことである。そうすることによって、より多数のコイルを必要とすることなく、独立した測定の数が増やされる。結果として、感度行列の逆行列計算がより簡単に実行でき、解がより安定になり、再構成される画像の空間解像度がより高くなる。提案されるMITシステムおよび方法に基づいて、高価でコントロールが難しい操作設備なしに、高品質な画像再構成が可能である。

動き手段は、一つまたは複数のコイルを調査すべき対象に対して回転させるよう、特に一つまたは複数のコイルを対象のまわりに回転させるよう適応されている。これは、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルを対象に対して回転させる場合を含む。回転運動は好ましくは、単純な円状の実験的レイアウトとともに使われることができる。回転運動を適用することのもう一つの利点は、完全な360°の測定情報のセットが簡単に集められることである。完全な測定情報のセットは、対象のまわりを360°動く一つのセンサー・コイルを使って、あるいは対象のまわりをそれぞれ180°動く二つの等間隔のセンサー・コイルを使って、あるいはたとえば対象のまわりをそれぞれ22.5°動く16個の等間隔のセンサー・コイルなどを使って収集できる。好ましくは、動き手段は、コイル（単数または複数）を任意の小さなステップで回転させるよう適応される。それらの各ステップののち、二次磁場の感知が実行される。たとえば、前記の16個のセンサー・コイルのそれぞれは、10（または100）の中間ステップを実行することによって22.5°の領域をカバーしてもよい。それは、その22.5°の回転の間に10（または100）回の測定が実行される、すなわち2.25°の回転ごとに（または0.225°の回転ごとに）単一の測定が実行されることを意味する。コイルの動きの種類は、コイル配置の幾何学に依存して変わることができる。

本発明のこれらの側面およびその他の側面について、従属請求項で定義される以下の実施形態に基づいてさらに論じる。

本発明のある好ましい実施形態によれば、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルが非対称な仕方で配列される場合、さらに多くの独立な測定が可能である。コイルの非対称な配列を相対的なコイルの動きと組み合わせて使うことは、感度行列において使用されるべき独立した測定情報の著しい増加につながる。この実施形態は、発生器コイルの互いに対する非対称な配列も、センサー・コイルの互いに対する非対称な配列も、発生器コイルのセンサー・コイルに対する非対称な配列も含む。

もう一つの好ましい実施形態では、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルはアレイの形に配列される。この実施形態は、いくつかの発生器コイルがアレイの形に配列される場合も、いくつかのセンサー・コイルがアレイの形に配列される場合も、一つもしくは複数の発生器コイルおよび一つもしくは複数のセンサー・コイルがアレイの形に配列される場合も含む。たとえば、たとえば、単一の発生器コイルがセンサー・コイルのアレイと協働してもよいし、あるいは発生器コイルのアレイがセンサー・コイルのアレイと協働してもよい。コイルのアレイ状の配列は、すべてのセンサー・コイルが同時に信号を取得できるので、より高速なスキャン・パフォーマンスにつながる。さらに、対称的な配列が使用されるなら完全な360°回転は必要ないので、システムの機械的設計はそれほど複雑でなくなる。

本発明のもう一つの実施形態では、前記動き手段は、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルが互いとは独立に動きを実行できるよう適応されている。この実施形態は、いくつかの発生器コイルが互いと独立して動く場合も、いくつかのセンサー・コイルが互いと独立して動く場合も、一つもしくは複数の発生器コイルが一つもしくは複数のセンサー・コイルと独立して動く場合も含む。コイルが独立して動かされることの主たる利点は、あらゆる可能な幾何学的配置が到達可能であるということである。換言すれば、あらゆるコイル位置が別個に到達可能である。

本発明のもう一つの実施形態では、動き手段は、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルを回転軸に沿って、すなわちz方向に動かすよう適応される。z方向の動きの主たる利点は、対象を動かすことなく、より大きな3D領域が検査できるということである。このようにして、対象の完全なスキャンが達成でき、少数のコイルだけを使って追加的な独立な測定情報を得ることができる。

MITスキャンの間、スキャンされる対象は好ましくは静止している。しかしながら、本発明の別の実施形態では、システムはさらに調査すべき対象を、一つもしくは複数の発生器コイルに対しておよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルに対して動かす手段、特に対象を回転させるよう適応された該手段を有する。

所与の伝導率変化の結果としてどのくらいの電圧変化が受領されるかを表すMITスキャナ感度は、測定ユニットの中心よりも、周沿いおよび周近くでより高いことが見出されている。換言すれば、MITスキャナの感度、よってMITスキャナの解像度は、スキャナの中心あたりで最低になる。こうして、本発明の他の実施形態では、当該システムは、MITスキャナに対して対象を、ある平面内で第一の測定位置から第二の測定位置に動かす手段および／または調査すべき対象に対してMITスキャナをある平面内で動かす手段を有する。換言すれば、調査すべき対象およびMITスキャナの位置が互いに対して単一平面、好ましくは水平面内で変えられる。結果として、スキャナに対する対象の位置が、測定手順の間に変化する。対象の相対位置は、スキャナの中心での感度が改善されるように、変わる。さらに、多数の独立な測定情報が生成され、より高い画質につながる。

本発明のもう一つの実施形態では、発生器コイルおよび／またはセンサー・コイルとして異なるコイルが使われる。好ましくは、異なるコイル・サイズを示すいくつかの発生器コイルおよびいくつかのセンサー・コイルが使われる。特に、発生器コイルおよび／またはセンサー・コイルの直径ならびに／または導線材料の直径および／または長さのような他のコイル・パラメータが異なっている。こうして、そのような異なるコイルが使われる場合、より多数の独立な測定情報（bの値）が生成される。これによって、コイルの総数を増やすことなく、感度行列の貧弱な調整が改善される。換言すれば、逆先行場行列（inverse lead-field matrix）の計算がより堅牢にされる。すなわち、計算の曖昧さが低減される。これは、コイルのいくつかについて影響の領域が限定される、たとえばセンサー・コイルが信号を受信する領域および／または発生器コイルが渦電流を誘導する領域が縮小されるからである。

本発明のこれらの側面およびその他の側面は以下で例として、以下の実施形態および付属の図面を参照して詳細に述べられる。

本発明に基づくMITシステム１のブロック概略図が図１に示されている。MITシステム１は生物学的対象、特に伝導性組織２の電磁的性質を調査するよう適応されている。MITシステム１はなかんづく、測定ユニット３を有する。該測定ユニット３は励起モジュール３′および受信モジュール３″を有する。励起モジュール３′は電力増幅器および時間変動する一次磁場を発生させるよう適応されたいくつかの発生器コイル４を含む。該一次磁場が組織２に渦電流を誘導する。この目的のため、交流が発生器コイル４に導入される。受信モジュール３″は測定増幅器および前記渦電流の結果として生成される二次磁場を感知するよう適応されたいくつかのセンサー・コイル５を有する。MITシステム１はさらに、一つまたは複数の発生器コイル４を組織２に対して動かすための電気的に駆動されるアクチュエータ６と、一つまたは複数のセンサー・コイル５を組織２に対して動かすための電気的に駆動されるアクチュエータ７とを有する。アクチュエータ６、７はコイルの動きを制御するために測定ユニット３に接続されている。両アクチュエータ６、７は、中央制御ユニット８に接続されており、そこから両者は制御される。

制御ユニット８は機能モジュールまたはユニットをもつコンピュータ・システム９を有する。機能モジュールまたはユニットは、ハードウェア、ソフトウェアの形で、あるいはハードウェアおよびソフトウェア両方の組み合わせの形で実装される。コンピュータ・システム９はマイクロプロセッサなどおよびソフトウェアの形のコンピュータにロードできるコンピュータ・プログラムを有していてもよい。あるいはまた、コンピュータ・プログラムはハードウェア・コンピュータ・コードの形で実現される。コンピュータ・プログラムは、該コンピュータ・プログラムがコンピュータ・システム９において実行されるときに前記コイルの動きを自動的に制御するためのコンピュータ命令を有する。

MITスキャンの間、検査されるべき組織２は静止している。本発明の別の実施形態では、MITシステム１はさらに、前記一つもしくは複数の発生器コイル４に対しておよび／または前記一つもしくは複数のセンサー・コイル５に対して組織２を動かすよう適応されたアクチュエータ１１を有する。該アクチュエータ１１も制御ユニット８によって制御される。アクチュエータ１１およびアクチュエータ１１と制御ユニット８との間の接続は図１では破線で示されている。

発生器コイル４は、好ましくは、100kHzないし20MHzの励起周波数で動作するよう適応される。本発明のある好ましい実施形態では、発生器コイル４は「掃引」を許容するよう、複数の周波数で動作させられる。たとえば、発生器コイルに導入されるべき電流のために非正弦波形、たとえば方形波形を使うことによって、いくつかの発生器コイルが2MHzおよび5MHzで同時に動作させられる。結果として得られる測定情報から、高速フーリエ変換（FFT）を使って異なる周波数情報が抽出される。この目的のため、測定ユニット３は読み出しユニット（図示せず）に接続されている。読み出しユニット３は好ましくは、マイクロプロセッサまたは別のコンピュータ手段と組み合わされたデータ収集ユニット（データログ記録器）である。異なる種類の組織は異なる励起周波数に関して異なる挙動を示すので、このアプローチは調査対象についての追加的な情報につながる。あるいはまた、いくつかの第一の発生器コイル４が2MHzで動作させられ、同時にいくつかの第二の発生器コイル４が5MHzで動作させられる。あるいはまた、異なる複数の励起周波数が逐次的に使われてもよい。たとえば、第一の測定サイクルでは発生器コイル４はたとえば2MHzで動作させられ、第二の測定サイクルでは同じ発生器コイル４がたとえば5MHzで動作させられる。しかしながら、この第二のアプローチは、第一のアプローチより遅いが、結果を分離する労力はより少なくなる。すべてのセンサー・コイル５の読み出しは好ましくは同時に、すなわち一度に実行される。これによって、測定速度を上げられる。

本発明は、たとえば通常のコイル整列で、あるいは平面グラジオメータ・セットアップで使用できる。図２および図３には、コイル４、５の通常の（すなわち縦の）整列をもつ測定ユニットが示されている。この実施形態では、測定ユニット３は、8つの発生器コイル４および該発生器コイル４に対応する8つのセンサー・コイル５を有する。図２では明確のため、一つの発生器コイル４しか示されていない。ソレノイド・コイル４、５はスキャンされるべき組織２のまわりに円形に配列されている。発生器コイル４およびセンサー・コイル５は共通の平面上に位置され、センサー・コイル４の軸１２は発生器コイル５の軸１３に垂直に配向されている。特に、発生器コイル５の軸１３は動径方向に整列されており、組織２のほうに向けられている一方、センサー・コイル４の軸１２はz方向に整列されている。

図４および図５では、平面型グラジオメータの形のコイル・セットアップが示されている。ここでもまた、測定ユニット３は8つの発生器コイル４および該発生器コイル４に対応する8つのセンサー・コイル５を有する。図４でもまた、明確のため、一つの発生器コイル４および8つのセンサー・コイル５のうちの4つしか示されていない。コイル４、５はスキャンされるべき組織２のまわりに円形に配列されている。ソレノイド発生器コイル４については、通常の整列と同じ配列が使われる。しかしながら、センサー・コイル５としては、平面型グラジオメータが使われる。平面型グラジオメータは、巻き方向が反対の二つの方形渦巻きとして描かれている。

図６および図７では、コイル４、５の一次場無補償整列をもつ測定ユニットが示されている。センサー・コイル４の軸１２は発生器コイル５の軸１３と平行である。ここでもまた、明確のため、発生器コイル４一つだけしか示されていない。すべてのソレノイド・コイル４、５は組織２のまわりに円形に配列されており、共通の平面上に位置されている。このセットアップのため、本発明は高解像度撮像に関して大いなる利点をもたらす。

三つの実施形態すべてにおいて、発生器コイル４および／またはセンサー・コイル５は、一つまたは複数のアレイの形に配列されてもよく、各コイル・アレイはアクチュエータ６、７によって全体として動かされるよう適応されてもよい。たとえば、図４および図５における8つのセンサー・コイル５は一つのセンサー・コイル・アレイに組み合わされることができる。結果として、センサー・コイル５に接続されたアクチュエータ７がしかるべく制御されれば、8つすべてのセンサー・コイル５が組織２に対して動く。あるいはまた、前記の数のセンサー・コイル５は二つのコイルのアレイに分けることができる。それにより、各アレイは4つのセンサー・コイル５、たとえば4つの隣り合うセンサー・コイル５または4つの任意のセンサー・コイル５を有する。あるいはまた、前記の数のセンサー・コイル５は任意の数のアレイに分けることができる。各アレイは独立して動かされるよう適応される。

アクチュエータ６、７はいくつかの発生器コイル４および／またはいくつかのセンサー・コイル５を互いに独立に動かすよう適応される。特に、アクチュエータ６、７は単一の発生器コイル４または発生器コイル４のアレイをある方向に、（同時に）単一のセンサー・コイル５またはセンサー・コイル５のアレイを別の方向、たとえば逆方向に動かすよう適応される。

円形コイル配列では、アクチュエータ６、７は、コイル配列内に位置されている組織２のまわりに発生器コイルおよび／またはセンサー・コイル４、５を回転するよう適応される。センサー・コイル５の等距離の配列の場合、各センサー・コイル５は45°の領域をカバーしなければならない。換言すれば、測定情報の360°のセットは、組織のまわりの45°の領域にわたって8つのセンサー・コイル５のアレイを動かすことによって得ることができる。この動きは、アクチュエータ６、７によって、多数の小さな中間ステップ、たとえば45個のステップを使って実行される。結果として、完全なMITスキャンはコイル配列の45°回転によって実行される。それにより、1°の解像度が達成される。アクチュエータ６、７は、発生器コイル（単数または複数）４およびセンサー・コイル（単数または複数）５が独立して回転できるよう適応される。図２ないし図７において、発生器コイル（単数または複数）４の回転方向は矢印１４を使って示されており、センサー・コイル（単数または複数）５の回転方向は矢印１５を使って示されている。中間ステップの数は用途に応じて選ぶことができる。

図８では、12個の発生器コイル４および12個のセンサー・コイル５が使われる本発明のある実施形態が示されている。明確のため、5個の発生器コイル４ａないし４ｅおよび5個のセンサー・コイル５ａないし５ｅしか示されていない。コイルは、図６および図７に示されるように、一次場無補償セットアップで配列されている。コイル４、５の配列は二つの「コイルになっていない」ストリップ（励起モジュール３′および受信モジュール３″）の形で示されている。これらのストリップは、通常、スキャンされるべき対象２のまわりの閉ループを形成する。本システムは、発生器コイル４ａないし４ｅの非対称な配列およびセンサー・コイル５ａないし５ｅの対称的な配列を示している。換言すれば、センサー・コイル５ａないし５ｅは互いに等距離に位置され、センサー・コイル５ａないし５ｅのz方向の、すなわち回転軸１６に沿った変位はない。よって、2つのセンサー・コイル５の間の距離はφ＝30°である。

他方、発生器コイルは異なる種類のオフセットを使って位置されている。この例では、発生器コイル４ｅは変位のない通常の位置（基準位置）に位置されている。発生器コイル４ａはz軸の負方向に変位されている。発生器コイル４ｂはz軸の正方向に変位されている。発生器コイル４ｃは「水平」方向に変位され、その元の位置からΔφ＝7.5°の負のオフセットを示している。発生器コイル４ｄは「水平」方向に変位され、その元の位置から正のオフセットΔφを示し、同時に、z軸の正方向に変位されている。

スキャン手順の間、単一の発生器コイル・アレイをなす発生器コイル４は回転方向１４に回転させられる。センサー・コイル５はその位置に留まる。発生器コイル４の回転は10°のステップで実行される。発生器コイル・アレイの360°回転の間、発生器コイル４の非対称的な配列のため、常に異なって位置されたコイル組み合わせがある。換言すれば、発生器コイル・アレイが10°の動きを実行するたびに、発生器コイル４は対応するセンサー・コイル５に対して別の相対位置を示す。これは、増加した数の独立した測定につながり、それが画像再構成に利用できる。図８に示される実施形態は、一例として理解されるべきである。他のコイル変位および／または他のコイル動きも可能である。特に、一方では、発生器コイル４もしくはセンサー・コイル５いずれかの非対称な配置、あるいは非対称に配列された発生器コイルおよびセンサー・コイル４、５の組み合わせを使うことができ、他方では発生器コイル４もしくはセンサー・コイル５の動き、あるいは発生器コイルおよびセンサー・コイル４、５の組み合わされた動きを使うことが可能である。

図９にはもう一つの実施形態が示されている。MITシステム１の測定ユニットは、z方向１８に動かせるよう適応されている。これらの目的のために、一つまたは複数の発生器コイル４および／または一つまたは複数のセンサー・コイル５を回転軸１６に沿って動かすためにアクチュエータ６、７が備えられる。コイル回転が同時に実行される場合、スパイラル状のスキャンが実行され、MITシステム１は、コイル４、５が組織２を横断して動く際に、ノンストップで画像を撮ることができる。

図１０および図１１には本発明のあるさらなる実施形態が示されている。上面図（図１１）は二つの異なる測定位置を示している。第一の測定位置１９（点線で示されている）では、対象２は測定ユニット３の中心２１に位置されている。第二の測定位置２０では、対象２は測定ユニット３の中心２１の外側に位置されている。対象２の変位は、対象２を測定ユニット３に対して動かすことによって、あるいは測定ユニット３を対象２に対して動かすことによって、あるいは対象２と測定ユニット３を互いに対して動かすことによって達成できる。動きは、上記のように、アクチュエータ６、７、コンピュータ・システム９を有する制御ユニット８および／またはアクチュエータ１１によって達成される。

変位は単一の水平面２２内で、すなわち対象またはスキャナをz軸方向１８に動かすことなく実行される。第二の測定位置２０で、対象２は、変位平面２２内で、第一の水平方向２３に、かつ第二の水平方向２４（第一の水平方向２３に垂直）に変位されている。換言すれば、対象２の中心は、スキャナの中心２１内の敏感でない領域内に常時あるわけではないことが保証される。スキャン手順の間、スキャナの敏感でない中心は、対象２の種々の領域に一致する。よって、最初低い感度でスキャンされた対象２の領域が、別の測定位置では高い感度を使ってスキャンできる。結果として、種々の（たとえば第一および第二の）測定位置についてMIT信号が得られるので、種々の感度をもったMIT信号が得られ、改善された全体的なMIT解像度につながる。ある代替的な実施形態（図示せず）では、変位平面は水平ではなく、z軸１８に関して傾いている。

本発明のもう一つの実施形態が図１２に示されている。MITシステム１は、異なるコイル・サイズの発生器コイル４および異なるコイル・サイズのセンサー・コイル５を有する。より小さな直径をもつ発生器コイル４′はその電磁場を近くの環境に集中させる。結果として、調査すべき対象のより深いところに起因しうる測定結果に対する影響が排除できる。より大きな直径をもつ発生器コイル４″が追加的により深いところを励起するために使われる。より小さな直径をもつセンサー・コイル５′はその近い環境への高い受信感度を示し、一方、長距離では敏感でない。他方、より大きな直径をもつセンサー・コイル５″はより深いところをカバーする。両方の型のコイルを用いることにより、両者の利点、すなわち調査すべき対象のより深い深さをカバーしつつの短距離での高感度が組み合わされる。結果として、再構成された映像の高い画質が得られる。

記載されたMITシステム１は、より多数の独立した測定情報を提供する。よって、画像再構成のために解くべき非適切かつ非線形な逆問題を、よりよい結果につながる、より快適な仕方で解くことができる。

当業者には、本発明が以上の例示的な実施形態の詳細に限定されるものではなく、本発明はその精神および本質的な性質から外れることなく他の個別的な形で具現されてもよいことは明白であろう。したがって、本実施形態は、あらゆる観点において、制限するものではなく例示的なものと考えられるべきである。本発明の範囲は、以上の記載ではなく、付属の請求項によって示される。したがって、請求項の意味および等価の範囲内にはいるあらゆる変更は、そこに包含されることが意図されている。さらに、「有する」の語が他の要素またはステップを排除するものではないこと、単数形の表現が複数を排除しないこと、およびコンピュータ・システムまたは他のユニットのような単一の要素が請求項において記載されているいくつかの手段の機能を満たしてもよいことは明白であろう。請求項に参照符号があったとしても、当該請求項を限定するものと解釈してはならない。

符号の説明

１ MITシステム
２組織
３測定ユニット
４発生器コイル
５センサー・コイル
６アクチュエータ
７アクチュエータ
８制御ユニット
９コンピュータ・システム
１０（欠）
１１アクチュエータ
１２センサー・コイル軸
１３発生器コイル軸
１４発生器コイルの回転方向
１５センサー・コイルの回転方向
１６回転軸
１７オフセット
１８ z軸
１９第一の測定位置
２０第二の測定位置
２１測定ユニットの中心
２２水平面
２３第一の水平方向
２４第二の水平方向

本発明に基づくMITシステムのブロック概略図である。第一のコイル・セットアップ（「通常整列」）を示す図である。図２のコイル・セットアップの上面図である。第二のコイル・セットアップ（「平面型グラジオメータ」）を示す図である。図４のコイル・セットアップの上面図である。第三のコイル・セットアップ（「一次場無補償セットアップ」）を示す図である。図６のコイル・セットアップの上面図である。センサー・コイルの非対称な配列を示す図である。 z方向に動かせる測定ユニットを示す図である。水平面内に動かせる測定ユニットを示す図である。 MITスキャナに対する対象の変位を示す図である。異なる大きさのコイルの配列を示す図である。

Claims

対象の電磁的性質を調査する磁気誘導断層撮影システムであって、
・対象中に渦電流を誘導する一次磁場を発生させるよう適応された一つまたは複数の発生器コイルと、
・前記渦電流の結果として生成される二次磁場を感知するよう適応された一つまたは複数のセンサー・コイルとを有しており、
当該システムがさらに、
・一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルと調査すべき対象との間の相対的な動きを与える手段を有しており、前記動き手段が、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルを調査すべき対象のまわりに回転させるよう適応されており、前記一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または前記一つもしくは複数のセンサー・コイルは、前記回転の軸のまわりに円形に配列されており、
（ｉ）複数の発生器コイルがあり、かつ、隣り合う発生器コイルの間の距離が均等でない；および／または
（ｉｉ）複数のセンサー・コイルがあり、かつ、隣り合うセンサー・コイルの間の距離が均等でない；および／または
（ｉｉｉ）複数の発生器コイルがあり、かつ少なくとも一つの発生器コイルが他のコイルに対して前記回転の軸の方向に変位している；および／または
（ｉｖ）複数のセンサー・コイルがあり、かつ、少なくとも一つのセンサー・コイルが他のコイルに対して前記回転の軸の方向に変位しているよう、非対称な仕方で配列されている、
システム。
（ｉ）複数の発生器コイルがあり、かつ、前記複数の発生器コイルがアレイをなす、および／または
（ｉｉ）複数のセンサー・コイルがあり、前記複数のセンサー・コイルがアレイをなす、請求項１記載のシステム。
（ｉ）複数の発生器コイルがあり、かつ、前記動き手段が、前記複数の発生器コイルを互いとは独立に動かすよう適応されている；および／または
（ｉｉ）複数のセンサー・コイルがあり、かつ、前記動き手段が、前記複数のセンサー・コイルを互いとは独立に動かすよう適応されている；および／または
（ｉｉｉ）前記動き手段が、前記一つまたは複数の発生器コイルを、前記一つまたは複数のセンサー・コイルとは独立に動かすよう適応されている；および／または
（ｉｖ）前記動き手段が、前記一つまたは複数のセンサー・コイルを、前記一つまたは複数の発生器コイルとは独立に動かすよう適応されている、
ことを特徴とする、請求項１記載のシステム。
前記動き手段が、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルを前記回転の軸に沿って動かすよう適応されていることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
当該システムがさらに、調査すべき対象を、前記一つもしくは複数の発生器コイルに対しておよび／または前記一つもしくは複数のセンサー・コイルに対して動かす手段を有する、請求項１記載のシステム。
前記対象を動かす手段が、前記対象を回転させるよう適応されている、請求項５記載のシステム。
当該システムが、調査すべき対象を、前記一つもしくは複数の発生器コイルに対しておよび／または前記一つもしくは複数のセンサー・コイルに対して、ある平面内で第一の測定位置から第二の測定位置に動かす手段を有することを特徴とする、請求項１記載のシステム。
当該システムが、一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルを、調査すべき対象に対して、ある平面内で第一の測定位置から第二の測定位置に動かす手段を有することを特徴とする、請求項１記載のシステム。
少なくとも二つの異なる発生器コイルおよび／または少なくとも二つの異なるセンサー・コイルがあり、異なる発生器コイルは直径および／または他のコイル・パラメータにおいて異なっており、異なるセンサー・コイルは直径および／または他のコイル・パラメータにおいて異なっている、請求項１記載のシステム。
対象の電磁的性質を調査する磁気誘導断層撮影方法であって：
・一つまたは複数の発生器コイルによって、対象中に渦電流を誘導する一次磁場を発生させる段階と、
・一つまたは複数のセンサー・コイルによって、前記渦電流の結果として生成される二次磁場を感知する段階とを有しており、当該方法がさらに、
・一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルと調査すべき対象との間の相対的な動きを与える段階を有しており、該段階において一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または一つもしくは複数のセンサー・コイルが調査すべき対象のまわりに回転させられ、前記一つもしくは複数の発生器コイルおよび／または前記一つもしくは複数のセンサー・コイルは、前記回転の軸のまわりに円形に配列されており、
（ｉ）複数の発生器コイルがあり、かつ、隣り合う発生器コイルの間の距離が均等でない；および／または
（ｉｉ）複数のセンサー・コイルがあり、かつ、隣り合うセンサー・コイルの間の距離が均等でない；および／または
（ｉｉｉ）複数の発生器コイルがあり、かつ少なくとも一つの発生器コイルが他のコイルに対して前記回転の軸の方向に変位している；および／または
（ｉｖ）複数のセンサー・コイルがあり、かつ、少なくとも一つのセンサー・コイルが他のコイルに対して前記回転の軸の方向に変位しているよう、非対称な仕方で配列されている、
方法。