JP2751408B2 - Magnetoencephalograph - Google Patents

Magnetoencephalograph

Info

Publication number
JP2751408B2
JP2751408B2 JP1137615A JP13761589A JP2751408B2 JP 2751408 B2 JP2751408 B2 JP 2751408B2 JP 1137615 A JP1137615 A JP 1137615A JP 13761589 A JP13761589 A JP 13761589A JP 2751408 B2 JP2751408 B2 JP 2751408B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
image
mri
head
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1137615A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH031839A (en
Inventor
秀信 和邇
健治 芝田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimazu Seisakusho KK
Original Assignee
Shimazu Seisakusho KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimazu Seisakusho KK filed Critical Shimazu Seisakusho KK
Priority to JP1137615A priority Critical patent/JP2751408B2/en
Publication of JPH031839A publication Critical patent/JPH031839A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2751408B2 publication Critical patent/JP2751408B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この発明は、人間などの脳において発生する磁界を計
測し、脳の活動部位を推定する装置に関する。
The present invention relates to an apparatus that measures a magnetic field generated in a brain of a human or the like and estimates an active site of the brain.

【従来の技術】[Prior art]

従来より、人間の脳において発生する磁界を計測する
ことにより脳活動部位の位置を求めることは、てんかん
の位置推定、自発脳磁(とくにα波)の研究、誘発脳磁
の研究等、臨床医療に応用されている(Ritta Mari and
Risto J.Ilmoniemi,“Cevebral Magnetic Fields"CRC
Critical Reviews in Biomedical Engineering Vol.14,
No.2 p93−126,1986,L.Kaufman and J.Williamson,“Re
cent developments in neuromagnetism"in Third Inter
national Evoked Potentials Symposium,Stoneham:Butt
erworth,p100−113,1987)。 また、USP No.4,736,751では、脳波計測により脳活動
部位を同定するシステムが提案されている。
Conventionally, finding the position of the brain activity site by measuring the magnetic field generated in the human brain has been used in clinical medicine, such as estimating the location of epilepsy, researching spontaneous brain magnetism (especially alpha waves), and studying induced brain magnetism. (Ritta Mari and
Risto J. Ilmoniemi, “Cevebral Magnetic Fields” CRC
Critical Reviews in Biomedical Engineering Vol. 14,
No. 2 p93-126, 1986, L. Kaufman and J. Williamson, "Re
cent developments in neuromagnetism "in Third Inter
national Evoked Potentials Symposium, Stoneham: Butt
erworth, p100-113, 1987). Further, USP No. 4,736,751 proposes a system for identifying a brain active site by electroencephalogram measurement.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、従来では、いずれも脳磁計測する場
合、計測点が少ない磁気センサを用いているため、この
磁気センサの場所を変えながら頭蓋所要範囲の測定を行
って脳磁図を作成する必要があり、計測に時間がかか
り、脳磁図を作成した後、単に等磁界地図をつくり、そ
れを表示するだけであるので、等磁界地図により磁界分
布の全体把握あるいは電流双極子の簡易的な把握は可能
であるが、多数の電流双極子の精密な推定は不可能であ
る、という問題があった。 また、USP No.4,736.751では、脳波計測に適したシス
テムが提案されているが、脳磁計測においては測定系、
センサ・MRI頭部画像位置把握に特別な工夫が必要とな
る。 この発明は、脳磁計測に時間がかからず、しかも脳活
動部位の位置を精密に求めることができる脳磁計測装置
を提供することを目的とする。
However, in the past, when measuring magnetoencephalography, a magnetic sensor with a small number of measurement points was used, so it was necessary to create a magnetoencephalogram by measuring the required range of the skull while changing the location of this magnetic sensor, It takes a long time to measure, and after creating a magnetoencephalogram, it simply creates an isomagnetic field map and displays it.Therefore, it is possible to grasp the entire magnetic field distribution or simply grasp the current dipole using the isomagnetic field map. However, there was a problem that accurate estimation of a large number of current dipoles was impossible. Also, USP No. 4,736.751 proposes a system suitable for electroencephalogram measurement.
Special measures are required to grasp the position of the sensor / MRI head image. An object of the present invention is to provide a magnetoencephalography measurement apparatus that does not require much time for magnetoencephalography and that can accurately determine the position of a brain activity site.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するため、この発明による脳磁計測装
置においては、マルチチャンネルSQUID(Superconducti
ng Quantum Interference Device:超電導量子干渉型デ
バイス)センサにより脳磁界を多点において同時計測す
る手段と、頭部の特徴点を通る基準平面に平行な多数の
スライス面でのMRI画像を撮影するMRI手段と、頭部の特
徴位置に設けた、電流パルスの流される小コイルにより
形成される磁界を上記マルチチャンネルSQUIDセンサで
測定したデータと、上記MRI手段により得た、頭部の特
徴点を通る基準平面に平行な多数のスライス面での画像
データとを用いて、上記マルチチャンネルSQUIDセンサ
とMRI画像との位置関係を求める手段と、上記MRI画像よ
り頭部近似モデルを作成する手段と、該モデルにおいて
複数の電流双極子の位置、大きさ、向きをそれぞれ仮定
し、それら電流双極子群が上記脳磁界の計測点に作る磁
界分布と上記同時計測された多点の脳磁界データより求
めた磁界分布との差が最小になるような電流双極子群を
求める手段と、該電流双極子群を上記のMRI画像に関連
した画像上に表示する手段とが備えられる。
In order to achieve the above object, in the magnetoencephalograph according to the present invention, a multi-channel SQUID (Superconducti
ng Quantum Interference Device) A means for simultaneously measuring brain magnetic fields at multiple points using a sensor, and an MRI means for taking MRI images on a number of slice planes parallel to a reference plane passing through feature points on the head. And a magnetic field formed by a small coil through which a current pulse is provided at the characteristic position of the head, measured by the multi-channel SQUID sensor, and a reference passing through the characteristic point of the head obtained by the MRI means. Means for determining the positional relationship between the multi-channel SQUID sensor and the MRI image using image data on a number of slice planes parallel to the plane; means for creating a head approximation model from the MRI image; and The position, size, and orientation of a plurality of current dipoles are assumed in, and the magnetic field distribution created by the current dipole group at the measurement point of the brain magnetic field and the multi-point brain magnetic field measured simultaneously Means the difference between the magnetic field distribution obtained from the chromatography data seek current dipole groups as to minimize the said current dipole group and means for displaying on the image associated with the MRI images is provided.

【作用】[Action]

マルチチャンネルSQUIDセンサを用いることにより、
脳磁界が多点において同時に計測できる。 他方、MRI手段により頭部のMRI画像が撮影される。そ
の際、頭部の特徴点を通る基準平面に平行な多数のスラ
イス面での画像データを得るようにする。 そして、マルチチャンネルSQUIDセンサにより、頭部
の特徴位置に設けた、電流パルスの流される小コイルに
より形成される磁界を測定し、その磁界測定データと、
上記MRI手段により得た、頭部の特徴点を通る基準平面
に平行な多数のスライス面での画像データを用いて、マ
ルチチャンネルSQUIDセンサとMRI画像との位置関係を求
める。これにより脳磁計測データの測定点MRI画像との
位置関係が分かる。 MRI画像より頭部近似モデルが作成され、このモデル
において複数の電流双極子の位置、大きさ、向きをそれ
ぞれ仮定し、それら電流双極子群が上記脳磁界の計測点
に作る磁界分布と上記同時計測された多点の脳磁界デー
タより求めた磁界分布との差が最小になるような電流双
極子群を求めることにより、電流双極子の各々の位置、
大きさ、向きが分かる。 こうして求められた電流双極子群の各位置は、MRI画
像と対応しているので、MRI画像に関連した画像(つま
りMRI画像自体、あるいはそれから作られた画像)上に
表示することができる。 これにより、脳活動部位が電流双極子群としてMRI画
像上に表示され、その位置を精密に知ることができる。
上記のように、頭部の特徴位置に設けた小コイルにより
形成される磁界をマルチチャンネルSQUIDセンサにより
計測するとともに、MRI手段により頭部の特徴点を通る
基準平面に平行な多数のスライス面でのMRI画像を得、
これらによって、脳磁データの位置情報とMRIデータの
位置情報とを一致させているため、位置関係の合致が正
確であり、結果的に得られる脳活動打位の位置精度が高
まり、しかも位置関係の照合の操作も簡単である。
By using a multi-channel SQUID sensor,
Brain magnetic fields can be measured simultaneously at multiple points. On the other hand, an MRI image of the head is taken by MRI means. At this time, image data is obtained on a number of slice planes parallel to a reference plane passing through the feature points of the head. Then, a multi-channel SQUID sensor measures a magnetic field formed by a small coil provided with a current pulse, provided at a characteristic position of the head, and the magnetic field measurement data,
The positional relationship between the multi-channel SQUID sensor and the MRI image is obtained by using the image data obtained on the multiple slice planes parallel to the reference plane passing through the feature points of the head and obtained by the MRI means. Thus, the positional relationship between the magnetoencephalographic measurement data and the measurement point MRI image can be determined. A head approximation model was created from the MRI image.In this model, the position, size, and direction of a plurality of current dipoles were assumed, and the current dipole group and the simultaneous By obtaining a group of current dipoles such that the difference from the magnetic field distribution obtained from the measured multi-point brain magnetic field data is minimized, each position of the current dipole,
You can see the size and direction. Each position of the current dipole group obtained in this way corresponds to the MRI image, and thus can be displayed on an image related to the MRI image (that is, the MRI image itself or an image created therefrom). Thereby, the brain activity site is displayed on the MRI image as a current dipole group, and the position can be known precisely.
As described above, the magnetic field formed by the small coil provided at the characteristic position of the head is measured by the multi-channel SQUID sensor, and the MRI means is used to measure the number of slice planes parallel to the reference plane passing through the characteristic point of the head. MRI image of
With these, the position information of the magnetoencephalogram data and the position information of the MRI data are matched, so that the positional relationship is accurate, and the positional accuracy of the resulting brain activity striking position is increased. The operation of collating is also easy.

【実 施 例】【Example】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第1図に示すように被検者10は検査室(シ
ールドルームあるいは外来磁場の少ない部屋)8内で検
査を受ける。この検査室8内で使用する構造物などはす
べて非磁性体材料で作られている。被検者10の頭部には
マルチチャンネルのSQUIDセンサ11がセットされる。検
査室8外にはTVモニター装置などの表示装置12が配置さ
れ、ミラー12aを介してその画像を被検者10に観察させ
ることにより視覚刺激が与えられる。また、イヤホン13
が検査室8の外に配置され、その音声をシリコンチュー
ブ13aなどを通して被検者10の耳に導き、これにより聴
覚刺激が与えられる。さらに図示しない電気刺激装置を
用いて体性感覚刺激が与えられる、あるいは認識動作を
行わせるため動作検出器14が用いられる。これらは実験
制御装置15によりコントロールされ、測定系9が形成さ
れる。データ採集装置16はマルチチャンネルのSQUIDセ
ンサ11から多点の脳磁界計測データを収集する。被検者
10の頭部はMRI装置17により撮影される。 これらデータ採集装置16で得た脳磁界の多点計測デー
タ及びMRI装置17で得たMRI画像データはコンピュータ18
に送られる。コンピュータ18において、磁界計測データ
は、てんかん脳磁の場合特別な処理を受けず、α波など
の自発脳磁の場合FFT(高速フーリエ変換)処理を受
け、また誘発脳波の場合はS/N比の向上のため加算(積
分)処理を受ける。これら各場合においてS/N比の向上
のためさらにディジタルフィルタ処理を受けることもあ
る。頭部MRI画像より頭部近似モデルが作成される。ま
たSQUIDセンサと頭部との相対位置関係が求められ、こ
れにより脳磁計測点と頭部MRI画像との位置関係が定め
られる。このように計測点とMRI画像との位置関係の把
握がなされた上で、頭部近似モデルが選択され、座標系
が選択される。こうして座標系が定められ、上記の処理
を受けた脳磁計測データを用いて電流双極子群の各々の
位置、大きさ、向きが求められる。これは逆方向問題を
解くことに相当し、ここでは上記の座標上で複数の電流
双極子の位置、大きさ、向きをそれぞれ仮定し、これら
電流双極子群が磁界計測点に作る磁界分布と、実際に計
測した磁界分布との最小2乗誤差が最小になるような電
流双極子群の各位置、大きさ、向きを求めている。 こうして求められた電流双極子は、表示装置19におい
てそれぞれ矢印などのマークでMRI画像あるいはそれよ
り作成された3次元画像上に表示され、あるいは座標表
示される。 マルチチャンネルSQUIDセンサ11は通常デュワーと呼
ばれる容器中に満たされた液体ヘリウム中に浸されて冷
却される。ここでは第2図に示すように3個のデュワー
2を同時に用い、その先端の底面で被検者頭部を囲むよ
うにする。これら3個のデュワー2は、それぞれ、ベー
ス21から伸縮自在に下がっているアーム22の先端に、軸
23を介してベルト24によって保持されている。デュワー
2は概略円多状であり、ベルト24を図示しない固定具を
緩めることにより、デュワー2がその中心軸に対して回
転できるようになっている。また、このベルト24は軸23
によって回転自在にアーム22の先端に取り付けられてい
る。さらにベース21は天井に設けられたレール(図示し
ない)に沿って移動可能とされるとともに鉛直軸に対し
て回転自在である。このような吊り下げ機構により、各
デュワー2は、水平方及び鉛直方向に位置を自由に定め
ることができ、しかも水平面内での方向も自由であり、
鉛直軸に対する傾き角度も自由に設定できるとともに、
自身の中心軸を中心にした回転もできる。 また、両側部に位置するデュワー2の底面は第2図及
び第3図に示すように、その中心軸から約45゜に傾けら
れている。中央部に位置するデュワー2の底面はその中
心軸に対してほぼ直角にされている。これらの底面はい
ずれも頭蓋に近似した球状の凹面とされている。 デュワー2の内部は第3図のように構成されている。
デュワー2は、液体ヘリウム41が入られる液体ヘリウム
容器32と、その外側を覆う外囲器31とからなる。この外
囲器31の中は真空33となっており、液体ヘリウム容器32
を囲むようにして断熱材たるスーパーインシュレーショ
ン層35と、蒸気冷却金属ストリップ34とが配置される。
液体ヘリウム容器32の底部には多数の検出コイル42が配
置される。この検出コイル42はそれぞれ石英ボビンに巻
かれている。このデュワー2は底面が45゜に傾けられ且
つ球面状の凹面をなしているため、この45゜の凹面に沿
って多数の検出コイル42が配置される。なお、中央部の
デュワー2の場合は底面はほぼ直角な球面状の凹面とな
っていて、多数の検出コイルがその底面に沿って配置さ
れる。いずれの場合も、その検出コイル42を正面からみ
ると、第4図に示すように等間隔に配置されており、し
かも球面状凹面の曲率中心を向くようにされる。ここで
は検出コイル42は第4図のようにデュワー1個当り19個
配置されており、それらがそれぞれ19個のDC SQUIDユ
ニット43に接続されている。これら検出コイル42及びDC
SQUIDユニット43は支持筒44によって支持される。こ
の支持筒44の上部には熱放射シールド45が取り付けられ
ている。DC SQUIDユニット43には磁束トランスにより
検出コイル42の検出した磁束が伝達され、FLL(Flux Lo
ck Loop)の動作によって磁束が電圧に変換され、その
電圧信号が、デュワー2の外側に取り付けられたプリア
ンプユニット46を介して外部に出力される。 各デュワー2は、その底面がこのような凹面になって
いること、及び上記のようにデュワー2の位置・方向が
自在に定め得るようになっていることから、検出コイル
42の位置つまり磁界計測点は頭蓋に近似した球面上とす
ることができる。 この57(=19×3)個の計測信号はデータ採集装置16
を経てコンピュータ18に送られる。すなわち、第5図に
示すようにCPUバス52に送られ、CPUメモリ(図示しな
い)に格納されるとともに、ディスクインターフェイス
53を経てハードディスクドライバ装置54に送られて格納
される。その後、CPU51による処理が行われ、得られた
画像がイメージメモリ58に格納された後カラーイメージ
モニター装置59に送られ、画像表示されることになる。
また、キャラクタモニター装置56とキーボード装置57と
がコンソールコントロータ55を介してCPUバス52に接続
され、データ処理手順などの入力が行えるようになって
いる。 データ採集装置16は第6図のように構成される。SQUI
Dセンサ11のFLLから送られた信号(アナログ)はまずア
ンプ61を経て取り込まれ、フィルタ62、サンプルホール
ド回路63及びマルチプレクサ64を経てA/D変換器65に入
力され、ここで実時間でデジタル信号に変換された後、
FIFO(First In First Out)回路66を経て出力される。 一方、磁界測定点とMRI画像との位置関係は次のよう
にして求められる。第7図のようにいくつかの小コイル
71を被検者10の頭蓋の特徴位置に取り付ける。この特徴
位置としては、鼻根、耳介前方切痕、外後頭隆起点のう
ちの3点が望ましい。こうして取り付けた小コイル71の
1つずつに順次既知の電流パルスを流し、複数のSQUID
センサ11により計測する。既知の座標上に置かれた小コ
イル71による計測磁界をコンピュータ18において予め記
憶しておくことにより、頭蓋に取り付けられた小コイル
71の位置を求めることができる。これにより、小コイル
71が取り付けられた頭蓋特徴点の、磁界計測座標上での
位置関係を知ることができる。 なお、このように小コイル71を用いるのではなく、3
次元デジタイザを用いてSQUIDセンサ11による計測点と
頭部との位置関係を求めることもできる。これは直交コ
イルを頭部側に取り付け、この直交コイルにより直交磁
界を発生させ、SQUIDセンサ11側に設けた直交コイルで
検出することにより、頭部とSQUIDセンサ11との位置関
係を3次元的に検出するものである。 一方、MRI装置17では、第8図のように、鼻根、耳介
前方切痕、外後頭隆起点を通る平面をx−y平面と定
め、このx−y平面に平行な多数のスライス面(x−y
平面に直角なz方向に並ぶ)についての画像データを得
るようにする。この画像データがコンピュータ18に送ら
れるため、MRI画像と磁界計測データとの位置関係の整
合を図ることができる。コンピュータ18ではこの3次元
MRI画像データから頭表皮、頭蓋、脳のそれぞれの境界
を識別し、この各境界線を用いることにより近似モデル
が作成される。この近似モデルはたとえば第9図、第10
図、第11図に示すようなものである。第9図は大脳皮質
を均質球で表現する。第10図、第11図は頭表皮、頭表皮
−頭蓋境界、頭蓋−大脳皮質境界を、それぞれ多層球、
三角要素で表現する。三角要素表現が最も精密なモデル
である。 これらのモデルについて複数の電流双極子の位置、大
きさ、方向を仮定して、いわゆる逆方向問題を解く。電
流双極子が測定点に作る磁界Birは球モデル(第9図)
の場合、解析表現がすでに求められており(B.NEIL CUF
FIN et al.“Magnetic Fields of a Dipole in Special
Volume Conductor Shapes"IEEE Trans.Biomed.Eng.,Vo
l.BME−24,No.4,p372−381,1977)、これを用いること
により求められる。多層球モデル(第10図)及び精密モ
デル(第11図の)の場合、モデルを三角要素で表現し、
3次元ポテンシャル問題を境界要素法(C.A.ブレビア
「境界要素法入門」培風館)、境界積分方程式法(A.C.
L.Barnard et al.“The application of electromagnet
ic theory of electrocardiology"Biophysical Journa
l,Vol.7,p443−491,1967)を用いて求める。 そしてつぎのように測定値Bieとの最小2乗誤差Eを
求める。 ここでNは測定点である。この最小2乗誤差Eが最小に
なるような複数の電流双極子の位置、大きさ、方向を決
定する。 こうして各電流双極子の位置、大きさ、方向が求めら
れたら、それらを矢印等のマークで、3次元MRI画像上
に、あるいはその3次元MRI画像を変形して得た立体画
像上の重ね合わせる。こうしてたとえば第12図のように
頭部切削3次元画像上に電流双極子を表す矢印が表示さ
れ、あるいは第13図A,B,Cのようにコロナル、サジタ
ル、トランスバースの3方向断面図上に矢印が表示され
る。また、電流双極子の頭表皮任意点からの距離や座標
を表示するようにしてもよい。 なお、ある時点での脳磁計測データよりその時点の脳
活動に対応る電流双極子を表示するだけでなく、脳磁を
ある長い時間連続的に測定しそれから電流双極子を一定
時間枚に求めて表示し、あるい時間経過ごとに電流双極
子の色の変化させて表現するなどにより、脳活動の時間
的な変化を知り、脳活動のダイナミックな把握を行うこ
とも可能である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a subject 10 undergoes an examination in an examination room (a shield room or a room with a small external magnetic field) 8. All the structures and the like used in the inspection room 8 are made of a non-magnetic material. A multi-channel SQUID sensor 11 is set on the head of the subject 10. A display device 12 such as a TV monitor device is arranged outside the examination room 8, and a visual stimulus is given to the subject 10 by observing the image via a mirror 12a. In addition, earphone 13
Is placed outside the examination room 8 and its sound is guided to the ear of the subject 10 through the silicon tube 13a or the like, thereby giving an auditory stimulus. Further, a somatic sensory stimulus is given using an electric stimulator (not shown), or a motion detector 14 is used to perform a recognition operation. These are controlled by the experiment control device 15, and the measurement system 9 is formed. The data collection device 16 collects multipoint brain magnetic field measurement data from the multi-channel SQUID sensor 11. Subject
The head of 10 is imaged by the MRI apparatus 17. The multipoint measurement data of the brain magnetic field obtained by the data collection device 16 and the MRI image data obtained by the MRI device 17 are
Sent to In the computer 18, the magnetic field measurement data is not subjected to special processing in the case of epileptic magnetoencephalography, is subjected to FFT (Fast Fourier Transform) processing in the case of spontaneous electroencephalogram such as α-wave, and the S / N ratio is Undergoes an addition (integration) process to improve. In each of these cases, digital filtering may be further performed to improve the S / N ratio. An approximate head model is created from the head MRI image. Further, the relative positional relationship between the SQUID sensor and the head is determined, and the positional relationship between the magnetoencephalographic measurement point and the head MRI image is determined. After the positional relationship between the measurement point and the MRI image is grasped in this way, the approximate head model is selected, and the coordinate system is selected. Thus, the coordinate system is determined, and the position, size, and direction of each current dipole group are obtained using the magnetoencephalographic data subjected to the above processing. This is equivalent to solving the reverse problem.Here, the positions, sizes, and directions of a plurality of current dipoles are assumed on the coordinates described above, and the magnetic field distribution created by the current dipole group at the magnetic field measurement point is calculated. Each position, size, and direction of the current dipole group that minimizes the least square error with the actually measured magnetic field distribution is obtained. The current dipoles determined in this way are displayed on the MRI image or a three-dimensional image created therefrom with a mark such as an arrow on the display device 19, or displayed as coordinates. The multi-channel SQUID sensor 11 is cooled by being immersed in liquid helium filled in a container usually called a dewar. Here, as shown in FIG. 2, three dewars 2 are used at the same time, and the bottom of the tip of the dewar 2 surrounds the subject's head. Each of these three dewars 2 is attached to the tip of an arm 22 which extends and contracts from the base 21 so as to extend freely.
It is held by a belt 24 via 23. The dewar 2 has a substantially circular shape, and the belt 24 can be rotated about its central axis by loosening a fixing member (not shown). Also, this belt 24 is
The arm 22 is rotatably attached to the tip of the arm 22. Further, the base 21 is movable along a rail (not shown) provided on the ceiling and is rotatable about a vertical axis. With such a suspending mechanism, each dewar 2 can be freely positioned in the horizontal and vertical directions, and can be freely set in a horizontal plane.
The tilt angle with respect to the vertical axis can be set freely,
It can also rotate around its own central axis. In addition, the bottom surfaces of the dewars 2 located on both sides are inclined at about 45 ° from the central axis, as shown in FIGS. The bottom surface of the central dewar 2 is substantially perpendicular to its central axis. Each of these bottom surfaces is a spherical concave surface similar to the skull. The interior of the dewar 2 is configured as shown in FIG.
The dewar 2 includes a liquid helium container 32 in which the liquid helium 41 is contained, and an envelope 31 that covers the outside thereof. A vacuum 33 is formed in the envelope 31, and the liquid helium container 32
A super-insulation layer 35 as a heat insulating material and a steam-cooled metal strip 34 are arranged so as to surround.
A number of detection coils 42 are arranged at the bottom of the liquid helium container 32. The detection coils 42 are respectively wound around quartz bobbins. Since the dewar 2 has a bottom surface inclined at 45 ° and a spherical concave surface, a large number of detection coils 42 are arranged along the 45 ° concave surface. In the case of the central dewar 2, the bottom surface is a substantially right-angled spherical concave surface, and a large number of detection coils are arranged along the bottom surface. In any case, when the detection coils 42 are viewed from the front, they are arranged at equal intervals as shown in FIG. 4, and are directed to the center of curvature of the spherical concave surface. Here, 19 detection coils 42 are arranged per dewar as shown in FIG. 4, and they are connected to 19 DC SQUID units 43, respectively. These detection coil 42 and DC
The SQUID unit 43 is supported by a support cylinder 44. A heat radiation shield 45 is attached to the upper part of the support cylinder 44. The magnetic flux detected by the detection coil 42 is transmitted to the DC SQUID unit 43 by a magnetic flux transformer, and the FLL (Flux Lo
The magnetic flux is converted into a voltage by the operation of the ck Loop), and the voltage signal is output to the outside via a preamplifier unit 46 attached outside the dewar 2. Since each dewar 2 has such a concave bottom surface and the position and direction of the dewar 2 can be freely determined as described above, the detection coil
The position 42, that is, the magnetic field measurement point, can be on a spherical surface approximating the skull. The 57 (= 19 × 3) measurement signals are transmitted to the data collection device 16
Is sent to the computer 18. That is, as shown in FIG. 5, the data is sent to the CPU bus 52, stored in the CPU memory (not shown), and
The data is sent to the hard disk driver 54 via the storage 53 and stored. Thereafter, processing by the CPU 51 is performed, and the obtained image is stored in the image memory 58, and then sent to the color image monitor device 59, where the image is displayed.
In addition, a character monitor device 56 and a keyboard device 57 are connected to the CPU bus 52 via the console controller 55, so that data processing procedures and the like can be input. The data collection device 16 is configured as shown in FIG. SQUI
The signal (analog) sent from the FLL of the D sensor 11 is first captured via the amplifier 61, and then input to the A / D converter 65 via the filter 62, the sample-and-hold circuit 63 and the multiplexer 64, where it is digitally converted in real time. After being converted to a signal,
The signal is output through a FIFO (First In First Out) circuit 66. On the other hand, the positional relationship between the magnetic field measurement point and the MRI image is obtained as follows. Several small coils as shown in Fig. 7
71 is attached to the characteristic position of the skull of the subject 10. As the characteristic positions, three points out of the root of the nose, the notch in front of the auricle, and the outer occipital ridge are desirable. A known current pulse is sequentially passed to each of the small coils 71 attached in this manner, and a plurality of
It is measured by the sensor 11. By storing in advance in the computer 18 the magnetic field measured by the small coil 71 placed on known coordinates, the small coil attached to the skull
71 positions can be obtained. This allows small coils
The positional relationship on the magnetic field measurement coordinates of the skull feature point to which 71 is attached can be known. Instead of using the small coil 71 as described above, 3
The positional relationship between the measurement point of the SQUID sensor 11 and the head can also be obtained using a dimensional digitizer. The three-dimensional positional relationship between the head and the SQUID sensor 11 is obtained by attaching a quadrature coil to the head side, generating a quadrature magnetic field by the quadrature coil, and detecting the quadrature coil provided on the SQUID sensor 11 side. Is to be detected. On the other hand, in the MRI apparatus 17, as shown in FIG. 8, a plane passing through the root of the nose, the notch in front of the auricle, and the occipital ridge is defined as an xy plane, and a large number of slice planes parallel to the xy plane are defined. (Xy
(Arranged in the z direction perpendicular to the plane). Since this image data is sent to the computer 18, the positional relationship between the MRI image and the magnetic field measurement data can be matched. In computer 18 this three-dimensional
From the MRI image data, boundaries of the scalp, skull, and brain are identified, and an approximate model is created by using these boundaries. This approximate model is shown in, for example, FIG.
This is as shown in FIG. 11 and FIG. FIG. 9 represents the cerebral cortex as a homogeneous sphere. FIG. 10 and FIG. 11 show the scalp epidermis, scalp epidermis-skull boundary, skull-cerebral cortex boundary,
Expressed by triangular elements. The triangular element representation is the most precise model. Assuming the positions, sizes, and directions of a plurality of current dipoles in these models, a so-called backward problem is solved. The magnetic field Bir created by the current dipole at the measurement point is a spherical model (Fig. 9)
In the case of, an analytical expression is already required (B.NEIL CUF
FIN et al. “Magnetic Fields of a Dipole in Special
Volume Conductor Shapes "IEEE Trans.Biomed.Eng., Vo
l. BME-24, No. 4, pp. 372-381, 1977). In the case of the multilayer sphere model (Fig. 10) and the precision model (Fig. 11), the model is represented by triangular elements,
Boundary element method (CA Brevia "Introduction to Boundary Element Method" Baifukan), boundary integral equation method (AC
L. Barnard et al. “The application of electromagnet
ic theory of electrocardiology "Biophysical Journa
1, Vol. 7, p443-491, 1967). Then, a least square error E with respect to the measured value Bie is obtained as follows. Here, N is a measurement point. The positions, the sizes, and the directions of the plurality of current dipoles that minimize the least square error E are determined. When the position, size, and direction of each current dipole are obtained in this way, they are superimposed on a three-dimensional MRI image or on a three-dimensional image obtained by transforming the three-dimensional MRI image with marks such as arrows. . Thus, for example, an arrow representing a current dipole is displayed on a three-dimensional image of the head as shown in FIG. 12, or as shown in FIG. 13A, B, C, a three-dimensional sectional view of coronal, sagittal, and transverse. An arrow is displayed on. Further, the distance and coordinates of the current dipole from any point on the epidermis of the head may be displayed. In addition, not only the current dipole corresponding to the brain activity at that time is displayed from the magnetoencephalogram measurement data at a certain time, but also the brain magnet is continuously measured for a long time, and then the current dipole is obtained for a certain period of time. It is also possible to know the temporal change of the brain activity and perform a dynamic grasp of the brain activity, for example, by displaying the information and changing the color of the current dipole every time.

【発明の効果】【The invention's effect】

この発明の脳磁計測装置によれば、マルチチャンネル
SQUIDセンサで脳磁計測を行っているため、検査時間が
短縮できる。しかも、マルチチャンネルSQUIDセンサに
よる脳磁計測データとMRI画像データとの位置関係の照
合が容易でしかも正確であるため、脳活動部位の精密な
位置を求めることができる。そのため、たとえばてんか
んの場合、MRI画像上での生体機能異常部とてんかんに
よって発生する電流双極子との位置対応が明確になる。
According to the magnetoencephalograph of the present invention, the multi-channel
Since the brain magnetism measurement is performed with the SQUID sensor, the inspection time can be reduced. In addition, since the collation between the magnetoencephalographic measurement data and the MRI image data by the multi-channel SQUID sensor is easy and accurate, the precise position of the brain activity site can be obtained. Therefore, for example, in the case of epilepsy, the positional correspondence between the abnormal biofunction on the MRI image and the current dipole generated by the epilepsy becomes clear.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例にかかる全体システムを示
すブロック図、第2図はSQUIDセンサが収納されるデュ
ワーの配置を示す正面図、第3図はデュワー内部を示す
断面図、第4図は検出コイルの位置関係を示す図、第5
図はコンピュータのハードウェア構成を示すブロック
図、第6図はデータ採集装置のハードウェア構成を示す
ブロック図、第7図は被検者頭蓋に対する小コイルの取
り付け位置を示す図、第8図はMRI像のスライス面を示
す図、第9図は頭蓋の球モデルを示す図、第10図は頭蓋
の多層球モデルを示す図、第11図A,B,Cは頭蓋の精密模
擬均質モデルを示す図、第12図は頭部切削3次元像を示
す図、第13図A,B,Cは頭部の3方向断面像を示す図であ
る。 8……検査室、9……測定系、10……被検者、11……SQ
UIDセンサ、12、19……表示装置、12a……ミラー、13…
…イヤホン、13a……シリコンチューブ、14……動作検
出器、15……実験制御装置、16……データ採集装置、17
……MRI装置、18……コンピュータ、2……デュワー、2
1……ベース、22……アーム、23……軸、24……ベル
ト、31……外囲器、32……液体ヘリウム、33……真空、
34……蒸気冷却金属ストリップ、35……スーパーインシ
ュレーション層、41……液体ヘリウム、42……検出コイ
ル、43……DC SQUIDユニット、44……支持筒、45……
熱放射シールド、46……プリアンプユニット、51……CP
U、52……CPUバス、53……ディスクインターフェイス、
54……ハードディスクドライバ装置、55……コンソール
コントローラ、56……キャラクタモニター装置、57……
キーボード装置、58……イメージメモリ、59……カラー
イメージモニター装置、61……アンプ、62……フィル
タ、63……サンプルホールド回路、64……マルチプレク
サ、65……A/D変換器、66……FIFO回路、71……小コイ
ル。
FIG. 1 is a block diagram showing an entire system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing an arrangement of a dewar in which a SQUID sensor is housed, FIG. The figure shows the positional relationship of the detection coils.
FIG. 6 is a block diagram showing a hardware configuration of a computer, FIG. 6 is a block diagram showing a hardware configuration of a data collection device, FIG. 7 is a diagram showing an attachment position of a small coil to a skull of a subject, and FIG. FIG. 9 shows a skull sphere model, FIG. 10 shows a multi-layer skull model of the skull, and FIGS. 11A, 11B and 11C show precision simulated homogeneous models of the skull. FIG. 12 is a diagram showing a three-dimensional image of a head cut, and FIGS. 13A, 13B, and 13C are diagrams showing cross-sectional images of the head in three directions. 8 ... laboratory, 9 ... measurement system, 10 ... subject, 11 ... SQ
UID sensor, 12, 19 …… Display device, 12a …… Mirror, 13…
… Earphone, 13a …… Silicon tube, 14 …… Motion detector, 15 …… Experiment control device, 16 …… Data collection device, 17
…… MRI device, 18 …… Computer, 2 …… Dewar, 2
1 ... base, 22 ... arm, 23 ... shaft, 24 ... belt, 31 ... envelope, 32 ... liquid helium, 33 ... vacuum
34 ... Steam cooled metal strip, 35 ... Super insulation layer, 41 ... Liquid helium, 42 ... Detection coil, 43 ... DC SQUID unit, 44 ... Support cylinder, 45 ...
Heat radiation shield, 46 …… Preamplifier unit, 51 …… CP
U, 52: CPU bus, 53: Disk interface,
54: Hard disk drive device, 55: Console controller, 56: Character monitor device, 57:
Keyboard device, 58 Image memory, 59 Color image monitor device, 61 Amplifier, 62 Filter, 63 Sample hold circuit, 64 Multiplexer, 65 A / D converter, 66 ... FIFO circuit, 71 ... Small coil.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マルチチャンネルSQUIDセンサにより脳磁
界を多点において同時計測する手段と、頭部の特徴点を
通る基準平面に平行な多数のスライス面でのMRI画像を
撮影するMRI手段と、頭部の特徴位置に設けた、電流パ
ルスの流される小コイルにより形成される磁界を上記マ
ルチチャンネルSQUIDセンサで測定したデータと、上記M
RI手段により得た、頭部の特徴点を通る基準平面に平行
な多数のスライス面での画像データとを用いて、上記マ
ルチチャンネルSQUIDセンサとMRI画像との位置関係を求
める手段と、上記MRI画像より頭部近似モデルを作成す
る手段と、該モデルにおいて複数の電流双極子の位置、
大きさ、向きをそれぞれ仮定し、それら電流双極子群が
上記脳磁界の計測点に作る磁界分布と上記同時計測され
た多点の脳磁界データより求めた磁界分布との差が最小
になるような電流双極子群を求める手段と、該電流双極
子群を上記のMRI画像に関連した画像上に表示する手段
とを備える脳磁計測装置。
A multi-channel SQUID sensor for simultaneously measuring brain magnetic fields at multiple points; an MRI means for capturing MRI images on a number of slice planes parallel to a reference plane passing through feature points of the head; Data obtained by measuring the magnetic field formed by the small coil through which the current pulse is provided at the characteristic position of the section with the multi-channel SQUID sensor,
Means for obtaining a positional relationship between the multi-channel SQUID sensor and the MRI image by using image data on a number of slice planes parallel to a reference plane passing through the feature points of the head obtained by the RI means; and Means for creating a head approximation model from an image, positions of a plurality of current dipoles in the model,
Assuming the size and direction respectively, the difference between the magnetic field distribution created by the current dipole group at the measurement point of the brain magnetic field and the magnetic field distribution obtained from the simultaneous measurement of multiple points of the brain magnetic field data is minimized. A magnetoencephalography apparatus comprising: means for obtaining a current dipole group; and means for displaying the current dipole group on an image related to the MRI image.
JP1137615A 1989-05-31 1989-05-31 Magnetoencephalograph Expired - Fee Related JP2751408B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1137615A JP2751408B2 (en) 1989-05-31 1989-05-31 Magnetoencephalograph

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1137615A JP2751408B2 (en) 1989-05-31 1989-05-31 Magnetoencephalograph

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH031839A JPH031839A (en) 1991-01-08
JP2751408B2 true JP2751408B2 (en) 1998-05-18

Family

ID=15202819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1137615A Expired - Fee Related JP2751408B2 (en) 1989-05-31 1989-05-31 Magnetoencephalograph

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2751408B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008086675A (en) * 2006-10-05 2008-04-17 Hitachi Ltd Magnetic field measuring apparatus

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2796478B2 (en) * 1992-12-02 1998-09-10 科学技術振興事業団 Diagnostic device
JP2690678B2 (en) * 1993-11-08 1997-12-10 大阪瓦斯株式会社 Approximate model display device
KR101081482B1 (en) * 2009-12-29 2011-11-08 한국표준과학연구원 Low noise crycooling apparatus
EP2614770B1 (en) 2010-09-10 2022-03-02 Konica Minolta Advanced Layers, Inc. Biomagnetism measuring device, biomagnetism measuring system, and biomagnetism measuring method
JP5712640B2 (en) * 2011-01-28 2015-05-07 コニカミノルタ株式会社 Magnetic measuring device and biomagnetic measuring method
WO2012161037A1 (en) 2011-05-20 2012-11-29 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 Magnetic sensor and biomagnetism measurement system
JP2020146286A (en) 2019-03-14 2020-09-17 株式会社リコー Information processing device, information processing method, program and biological signal measurement system
CN114190945B (en) * 2021-12-01 2023-10-20 南京景瑞康分子医药科技有限公司 Adjustable helmet for measuring brain magnetic signals

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4736751A (en) * 1986-12-16 1988-04-12 Eeg Systems Laboratory Brain wave source network location scanning method and system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008086675A (en) * 2006-10-05 2008-04-17 Hitachi Ltd Magnetic field measuring apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH031839A (en) 1991-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5817029A (en) Spatial measurement of EEG electrodes
JP3473210B2 (en) Biomagnetic measurement device
US20020173714A1 (en) Biomagnetic field measuring method and apparatus
JP2007029401A (en) Motor function measuring instrument
JP7293814B2 (en) Biological information measuring device, biological information measuring method and program
JP6890484B2 (en) Magnetic field measuring device and measured magnetic field display method
JP2751408B2 (en) Magnetoencephalograph
JP2844848B2 (en) Biomagnetic measurement device
JPH04109932A (en) Living body magnetism measuring device
JP7227609B2 (en) Marker coil and magnetic measuring device
JP2797665B2 (en) Magnetoencephalograph
JP2022147542A (en) Biological information measurement system and program for biological information measurement
JPH04109929A (en) Method for measuring living body magnetism
JP3233444B2 (en) Biomagnetism measuring device, biomagnetism measuring method, and mounting device for biomagnetism measuring device
JPH03251226A (en) Organism magnetic measuring method
JP2690678B2 (en) Approximate model display device
JPH04303416A (en) Device for measuring magnetism of living body
JP3814923B2 (en) Biomagnetic measurement device
JPH02249530A (en) Action current display method
JPH02180243A (en) Medical measuring device
JPH05146416A (en) Living body action current source estimating method
JPH08266499A (en) Biomagnetic measuring apparatus
JP7002416B2 (en) Magnetic field measuring device
Erné et al. Magnetocardiography under clinical conditions
JPH07124133A (en) Magnetic measuring instrument

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees