CN109620201A - 柔性多导联帽式脑磁仪及其高精度成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性多导联帽式脑磁仪及其高精度成像方法，该脑磁仪包括柔性多导联帽、磁传感器阵列、磁屏蔽与补偿模块、磁传感器位姿标定模块、信号检测与存储模块及脑磁成像模块。本发明的柔性多导联帽式脑磁仪，通过引入磁传感器位姿标定模块，即不仅可以确定磁传感器和标准点的中心位置，而且可以确定磁传感器相对被试头部的姿态，能提高成像精度；本发明提出了基于CT和多模态MRI的MEG成像方法，多模态MRI至少包括T1，T2和DTI，能解决婴幼儿脑磁成像精度低的问题。本发明的柔性多导联帽式脑磁仪使用灵活，佩戴舒适，生产成本低；其成像方法操作简单，成像精度高。

Description

柔性多导联帽式脑磁仪及其高精度成像方法

技术领域

本发明涉及脑磁仪领域，特别涉及一种柔性多导联帽式脑磁仪及其高精度成像方法。

背景技术

脑磁仪(MEG)，是利用高灵敏磁传感器等精密的电子仪器，通过在被试头的外部测量并记录被试颅内皮层神经活动产生的极微弱的磁场信息，使用信号处理等方法建立上述磁场信息与神经活动的关联关系(脑磁信号成像)，进而辅助疾病/脑认知等科学问题研究的仪器。相比MRI等脑部信号获取仪器，MEG信号时间分辨率较高，约1ms，更适合用于捕获并分析瞬息万变的神经活动。相比EEG，MEG测量和记录的是磁场变化，不受颅骨等脑组织的影响，信噪比更高，可更高空间分辨率的颅内皮层神经活动分析。由此可见，MEG兼具高时间和高空间分辨率的优点，是脑疾病与脑认知等科学研究中的宠儿。

现有脑磁仪主要包括两类：一类是基于SQUID磁传感器设计的，另一类是基于原子磁力计设计的。其中，第一类是目前在售的，而第二类还处于实验室研究阶段。现有设备的主要问题在于：

(1)对于基于SQUID磁传感器设计的脑磁仪，几十个SQUID磁传感器阵列被安置在一个固定的头盔式数据采集装置上(以下简称头盔)，需要液氦配合使用，制造和维护成本高，体积较大，使用不便，而且头盔同质化，应用于成人的脑磁仪不适用于儿童等用户，而如果针对儿童等用户制作小头盔的脑磁仪，磁传感器阵列因固定安置无法重复利用，需要搭配另一套的磁传感器阵列，成本极高。另外，使用中要求被试尽量保持头部静止，因此无法用于运动等认知科学问题研究以及婴幼儿。

(2)基于原子磁力计设计的脑磁仪，因该传感器无需液氦即可使用，所以该类脑磁仪的体积大大减小，如日本住友公司在其申请的名称为Magnetoencephalographymeterfor measuring neuromagnitism的专利中提出的脑磁仪(简称“日本脑磁仪”)，英国诺丁汉大学于2017年公布了基于原子磁力计的穿戴式脑磁图仪工程样机(简称“英国脑磁仪”)，以及国内中科院生物物理所、中科院电工所、上海理工大学和北京大学的专家在他们分别申请的专利中提出的便携/穿戴脑磁仪(分别简称中科生物脑磁仪、中科电工脑磁仪、上理脑磁仪和北大脑磁仪)。除中科电工脑磁仪的脑磁帽未做明确说明，日本脑磁仪头盔仍是固定的，其余脑磁仪均可穿戴。并且，其中英国脑磁仪和中科生物脑磁仪的脑磁帽均为特制的刚性脑磁帽，不同被试头部形状等有所不同，为确保磁传感器阵列的位置和它们与头皮之间的距离在成像的理论计算精度允许范围之内，通常要求针对个体逐一打印脑磁帽，制作周期较长，费用较高，也造成一定程度上的资源浪费，而且婴幼儿等人群佩戴刚性脑磁帽的舒适度欠佳。而上理脑磁仪和北大脑磁仪的脑磁帽为柔性材质制成的，避免了上述问题。但是这两个脑磁帽所使用材料是传统硅胶/弹性布，亲肤性较差，不适合长时间佩戴，而且柔性佩戴会导致磁传感器位置和相对被试头部的姿态产生不可预测的改变，虽然上理脑磁仪中增加使用眼部磁场测量磁传感器标定所有磁传感器位置，但是该种方法无法实现磁传感器姿态的测量，北大脑磁仪增加使用陀螺仪测量磁传感器的姿态，陀螺仪也无法实现设备初始姿态的测量，且一定程度上增加了头戴装置的重量。综上所述，现有的柔性脑磁仪无法实现磁传感器相对被试头部的初始姿态测量，会直接降低成像精度，影响后续临床/科学问题的研究。

另外，所有脑磁仪还尚未应用于婴幼儿，脑磁成像算法几乎全是针对成年人或者年龄较大的儿童设计的，直接将上述算法应用于婴幼儿会因婴幼儿脑组织和脑结构的特殊性而产生较大成像误差，影响婴幼儿相关临床/科学问题的研究。

为解决上述问题，本发明提出一种柔性多导联帽式脑磁仪及高精度成像方法。该脑磁仪的重要创新点在于：(1)引入磁传感器位置和姿态(位姿)标定模块，即不仅可以确定磁传感器和标准点的中心位置，而且可以确定磁传感器相对被试头部的姿态，提高成像精度；(2)提出基于CT和多模态MRI的MEG成像方法，多模态MRI至少包括T1，T2和DTI，解决婴幼儿脑磁成像精度低的问题。(3)脑磁帽使用柔性无磁材料配合磁传感器阵列的安置卡孔，以及连接下颌亲肤弹性束带制成，可任意伸缩，因此针对使用人群，如婴幼儿，儿童和成年人可分别制作通用的脑磁帽，使得相应的脑磁帽可适配对应的使用人群，如针对婴幼儿设计制造的脑磁帽可适配所有正常婴幼儿。同时，该脑磁帽上的多导联磁传感器安置卡孔的孔位是根据临床神经生理学国际联合会制定的10-20系统的比例进行设计的，使用中可根据被试及应用需要在所需位置放置所需数量的磁传感器，将磁传感器插入卡孔，进行磁信号测量。值得指出的是，由于上述磁传感器阵列是插拔安置的，可多次使用，降低成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种柔性多导联帽式脑磁仪及其高精度成像方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种柔性多导联帽式脑磁仪，包括用于佩戴在被测者头部的柔性多导联帽、设置在所述柔性多导联帽上的用于检测被测者头外磁场变化信号的磁传感器阵列、设置在所述柔性多导联帽外周的磁屏蔽与补偿模块、用于对所述磁传感器阵列进行位置和姿态检测的磁传感器位姿标定模块、用于采集并存储所述磁传感器阵列的检测数据的信号检测与存储模块及与所述磁传感器位姿标定模块和信号检测与存储模块的输出端均连接的用于进行磁源定位与脑磁成像的脑磁成像模块。

优选的是，所述柔性多导联帽包括覆盖颅骨的帽体和连接所述帽体和下颌部的弹性束缚带，所述帽体上设置有多个用于安置所述磁传感器阵列的卡口。

优选的是，所述磁传感器阵列包括若干可拔插设置在所述卡口内的磁传感器，所述磁传感器用于检测被测者头外磁场变化信号，若干所述磁传感器的输出端均与所述信号检测与存储模块连接。

优选的是，所述磁传感器位姿标定模块包括一个或多个高精度三维扫描仪及位姿分析计算模块，用于确定每个指定磁传感器和标准点的中心的三维坐标和每个指定磁传感器相对于被测者头部的姿态，其输出端与所述脑磁成像模块连接，其中的标准点为鼻根、左耳前、右耳前和枕骨隆突。

优选的是，所述磁传感器位姿标定模块包括一个手持式高精度三维扫描仪，操作者通过不同角度移动、旋转三维扫描仪使其对被试头部进行测量；

或包括一个可滑动设置在电动转盘上的可围绕被试头部进行包围式旋转的高精度三维扫描仪；

或包括多个固定不动的高精度三维扫描仪，且多个高精度三维扫描仪形成的重叠视域范围能包括被测者头部及其标准点、固定每个磁传感器的卡口和插设在卡口中的磁传感器。

优选的是，所述磁传感器位姿标定模块对所述磁传感器阵列进行位置和姿态检测的方法包括以下步骤：

1)通过高精度三维扫描仪对被测者的标准点、佩戴在被测者头部的柔性多导联帽上的卡口及插设在卡口中的磁传感器进行扫描；

2)所述位姿分析计算模块根据高精度三维扫描仪重建的三维图像计算标准点的三维位置坐标以及每个卡口边缘上任意3个不在一条直线上的点的三维坐标；再结合卡口的深度及设置好的磁传感器的插入深度和磁传感器的尺寸，计算磁传感器中心的三维坐标以及磁传感器相对于被试头部的姿态。

优选的是，所述脑磁成像模块包括内嵌有脑磁成像算法模块的计算机或服务器，对于小于4岁的婴幼儿，所述脑磁成像算法模块采用基于CT和多模态MRI的MEG成像方法进行脑磁成像；对于其他年龄段的待测者，所述脑磁成像算法模块采用基于MRI的MEG成像方法进行脑磁成像。

优选的是，其中，采用基于CT和多模态MRI的MEG成像方法中，多模态MRI至少包括T1、T2和DTI序列，其具体步骤为：

a)采集被测者的脑部MEG图像、CT图像及多模态MRI图像，根据所述磁传感器位姿标定模块的输出结果对脑部MEG图像、CT图像及多模态MRI图像进行配准；

b)根据配准结果进行脑组织精准分割；

c)根据脑组织分割结果采用包括有限元和边界元方法构建头模型；

d)根据配准结果和构建的头模型，以及预先获取的源模型构建正问题模型；

e)根据构建正的问题模型再进行逆问题求解,最终实现磁源定位与脑磁成像；

其中，采用基于MRI的MEG成像方法中，MRI至少包括T1序列，其具体步骤包括：采集被测者的脑部MEG图像及MRI图像，根据所述磁传感器位姿标定模块的输出结果对脑部MEG图像及MRI图像进行配准；

其余步骤与所述基于CT和多模态MRI的MEG成像方法中的步骤b)至e)相同。

优选的是，所述帽体和弹性束缚带的内侧均设置有亲肤层，所述亲肤层通过喷涂亲肤涂料，再经干燥后制得；

所述亲肤涂料包括以下重量份的原料：

一种如上所述的柔性多导联帽式脑磁仪的高精度成像方法，包括以下步骤：

1)使被测者处于所述磁屏蔽与补偿模块构成的空间内，将所述柔性多导联帽戴到被测者头部，并根据实际测量需要选择测量时使用的所述磁传感器阵列的位置、数量和密度，将所述磁传感器阵列依次插入相应的卡口内，使用帽上的束带将所述柔性多导联帽固定在被测者头部；

2)使用所述磁传感器位姿态标定模块，测量指定所述磁传感器和标准点的中心的三维坐标及所述磁传感器相对于被试头部的姿态，并将测量结果输出至所述位姿分析计算模块；

3)按照磁传感器使用规范对被测者头外磁场进行测量，并将测量结果传输至所述信号采集与存储模块；

4)所述脑磁成像模块接受所述位姿分析计算模块的姿态标定结果和所述信号采集与存储模块传输的磁场测量数据，对被测者激活磁源进行源定位分析和脑磁成像。

本发明的有益效果是：本发明的柔性多导联帽式脑磁仪，通过引入磁传感器位姿标定模块，即不仅可以确定磁传感器和标准点的中心位置，而且可以确定磁传感器相对被试头部的姿态，提高成像精度；本发明提出了基于CT和多模态MRI的MEG成像方法，多模态MRI至少包括T1，T2和DTI，能解决婴幼儿脑磁成像精度低的问题。本发明的柔性多导联帽使用柔性无磁材料配合磁传感器阵列的安置卡孔，以及连接下颌亲肤弹性束带制成，可任意伸缩，因此针对使用人群，如婴幼儿，儿童和成年人可分别制作通用的柔性多导联帽，使得相应的柔性多导联帽可适配对应的使用人群，如针对婴幼儿设计制造的柔性多导联帽可适配所有正常婴幼儿。同时，该柔性多导联帽上的多导联磁传感器安置的卡口的位置是根据临床神经生理学国际联合会制定的10-20系统的比例进行设计的，使用中可根据被试及应用需要在所需位置放置所需数量的磁传感器，将磁传感器插入卡孔，进行磁信号测量，且由于上述磁传感器阵列是插拔安置的，可多次使用，降低成本。本发明的柔性多导联帽式脑磁仪使用灵活，佩戴舒适，生产成本低；其成像方法操作简单，成像精度高。

附图说明

图1为本发明的柔性多导联帽式脑磁仪的结构示意图；

图2为本发明的一种实施例中的磁传感器位姿标定模块的结构示意图；

图3为本发明的另一种实施例中的磁传感器位姿标定模块的结构示意图；

图4为本发明采用的临床神经生理学国际联合会制定的10-20系统的示意图；

图5为本发明的一种实施例中选用的标准点的示意图。

附图标记说明：

1—柔性多导联帽；2—磁传感器阵列；3—磁屏蔽模块；4—补偿模块；5—磁传感器位姿标定模块；6—信号检测与存储模块；7—脑磁成像模块；1—；10—帽体；11—弹性束缚带；50—高精度三维扫描仪；51—电动转盘。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示，本实施例的一种柔性多导联帽式脑磁仪，包括用于佩戴在被测者头部的柔性多导联帽1、设置在所述柔性多导联帽1上的用于检测被测者头外磁场变化信号的磁传感器阵列2、设置在所述柔性多导联帽外周的磁屏蔽模块3与补偿模块4、用于对所述磁传感器阵列2进行位置和姿态检测的磁传感器位姿标定模块5、用于采集并存储所述磁传感器阵列2的检测数据的信号检测与存储模块6及与所述磁传感器位姿标定模块5和信号检测与存储模块6的输出端均连接的用于进行磁源定位与脑磁成像的脑磁成像模块7。

其中，所述柔性多导联帽1包括覆盖颅骨的帽体10和连接所述帽体10和下颌部的弹性束缚带11，帽体由透明、柔性、无磁干扰，且可以与头部紧密贴合且保持头部与磁极相对固定的材质制成，所述帽体10上设置有多个用于安置所述磁传感器阵列2的卡口。卡口位置设计与临床神经生理学国际联合会制定的10-20系统比例一致,如图4，用以固定磁传感器阵列2。

其中，所述磁传感器阵列2包括若干可拔插设置在所述卡口内的高灵敏度小体积磁传感器。所述磁传感器用于检测被测者头外磁场变化信号，若干所述磁传感器的输出端均与所述信号检测与存储模块6连接。

在一种实施例中，所述磁传感器位姿标定模块5包括一个或多个高精度三维扫描仪50及位姿分析计算模块，用于确定每个指定磁传感器和标准点的中心的三维坐标和每个指定磁传感器相对于被测者头部的姿态，其输出端与所述脑磁成像模块连接，其中的标准点为鼻根、左耳前、右耳前和枕骨隆突，参照图4。

其中，所述磁传感器位姿标定模块包括一个手持式高精度三维扫描仪，操作者通过不同角度移动、旋转三维扫描仪使其对被试头部进行测量；

或包括一个可滑动设置在电动转盘51上的可围绕被试头部进行包围式旋转的高精度三维扫描仪50，如图4；

或包括多个固定不动的高精度三维扫描仪50，且多个高精度三维扫描仪50形成的重叠视域范围能包括被测者头部及其标准点、固定每个磁传感器的卡口和插设在卡口中的磁传感器，如图3。

其中，所述磁传感器位姿标定模块对所述磁传感器阵列进行位置和姿态检测的方法包括以下步骤：

1)通过高精度三维扫描仪对被测者的标准点、佩戴在被测者头部的柔性多导联帽上的卡口及插设在卡口中的磁传感器进行扫描；

2)所述位姿分析计算模块根据高精度三维扫描仪重建的三维图像计算标准点的三维位置坐标以及每个卡口边缘上任意3个不在一条直线上的点的三维坐标；再结合卡口的深度及设置好的磁传感器的插入深度和磁传感器的尺寸，计算磁传感器中心的三维坐标以及磁传感器相对于被试头部的姿态。

在一种实施例中，所述屏蔽模块由超导材料制成，用于消除磁干扰。独立于其他模块之外，单独使用，构建磁屏蔽空间。补偿模块位于磁屏蔽模块之内，由合适的梯度线圈构成。

在一种实施例中，信号采集与存储模块，包括若干数据采集卡和高速、大容量数据存储等设备，用于多导联磁传感器数据采集和存储。与磁传感器阵列的输出端相连，其输出端与脑磁成像模块输入端相连。

在一种实施例中，所述脑磁成像模块包括内嵌有脑磁成像算法模块的计算机或服务器，对于小于4岁的婴幼儿，所述脑磁成像算法模块采用基于CT和多模态MRI的MEG成像方法进行脑磁成像；对于其他年龄段的待测者，所述脑磁成像算法模块采用基于MRI的MEG成像方法进行脑磁成像。

其中，采用基于CT和多模态MRI的MEG成像方法中，多模态MRI至少包括T1、T2和DTI序列，其具体步骤为：

a)采集被测者的脑部MEG图像、CT图像及多模态MRI图像，根据所述磁传感器位姿标定模块的输出结果对脑部MEG图像、CT图像及多模态MRI图像进行配准；

b)根据配准结果进行脑组织精准分割；

c)根据脑组织分割结果采用包括有限元和边界元方法构建头模型；

d)根据配准结果和构建的头模型，以及预先获取的源模型构建正问题模型；

e)根据构建正的问题模型再进行逆问题求解,最终实现磁源定位与脑磁成像；

其中，采用基于MRI的MEG成像方法中，MRI至少包括T1序列，其具体步骤包括：采集被测者的脑部MEG图像及MRI图像，根据所述磁传感器位姿标定模块的输出结果对脑部MEG图像及MRI图像进行配准；其余步骤与所述基于CT和多模态MRI的MEG成像方法中的步骤b)至e)相同。

在一种实施例中，上述的柔性多导联帽式脑磁仪的高精度成像方法，包括以下步骤：

1)使被测者处于所述磁屏蔽与补偿模块构成的空间内，将所述柔性多导联帽戴到被测者头部，并根据实际测量需要选择测量时使用的所述磁传感器阵列的位置、数量和密度，将所述磁传感器阵列依次插入相应的卡口内，使用帽上的束带将所述柔性多导联帽固定在被测者头部；

2)使用所述磁传感器位姿态标定模块，测量指定所述磁传感器和标准点的中心的三维坐标及所述磁传感器相对于被试头部的姿态，并将测量结果输出至所述位姿分析计算模块；

3)按照磁传感器使用规范对被测者头外磁场进行测量，并将测量结果传输至所述信号采集与存储模块；

4)所述脑磁成像模块接受所述位姿分析计算模块的姿态标定结果和所述信号采集与存储模块传输的磁场测量数据，对被测者激活磁源进行源定位分析和脑磁成像。

本发明通过引入磁传感器位置和姿态(位姿)标定模块，即不仅可以确定磁传感器和标准点的中心位置，而且可以确定磁传感器相对被试头部的姿态，提高成像精度；本发明提出了基于CT和多模态MRI的MEG成像方法，多模态MRI至少包括T1，T2和DTI，能解决婴幼儿脑磁成像精度低的问题。本发明的柔性多导联帽使用柔性无磁材料配合磁传感器阵列的安置卡孔，以及连接下颌亲肤弹性束带制成，可任意伸缩，因此针对使用人群，如婴幼儿，儿童和成年人可分别制作通用的柔性多导联帽，使得相应的柔性多导联帽可适配对应的使用人群，如针对婴幼儿设计制造的柔性多导联帽可适配所有正常婴幼儿。同时，该柔性多导联帽上的多导联磁传感器安置的卡口的位置是根据临床神经生理学国际联合会制定的10-20系统的比例进行设计的，使用中可根据被试及应用需要在所需位置放置所需数量的磁传感器，将磁传感器插入卡孔，进行磁信号测量，且由于上述磁传感器阵列是插拔安置的，可多次使用，降低成本。

在一种实施例中，所述帽体和弹性束缚带的内侧均设置有亲肤层，所述亲肤层通过喷涂亲肤涂料，再经干燥后制得。亲肤层具有柔软、亲夫、抗菌抑菌等性能，能提高柔性多导联帽佩戴的舒适度和安全性能。

所述亲肤涂料包括以下重量份的原料：

其中，硅水凝胶水润且柔韧、增强透气性，还具有优异的耐屈挠性和耐蠕变性能；天然乳胶具有高弹性、粘接时成膜性能良好、胶膜富于柔韧性等特点，容易形成胶膜。硅水凝胶和天然乳胶复配使用，容易在帽体和弹性束缚带的内侧形成柔韧、性能稳定的亲肤层。

其中，竹纤维粉的添加能提高制得的涂料的抑菌防腐性能，且气味清香；白芷粉具有消毒功效，且具有温和不刺激的性能；艾草粉具有净化肌肤和安神定神的功效；珍珠粉能极大提高制得的亲肤层的表面光滑性，使亲肤层具有更好的触感。竹纤维粉、白芷粉、艾草粉、珍珠粉的复配使用能达到协同增强的效果，不仅能提高亲肤层的表面触感，使其光滑柔软，还使亲肤层具有很好的抑菌防腐、保健嫩肤效果，亲肤层与患者接触还能改善患者的皮肤，提高亲肤层的舒适度和健康性。且竹纤维粉、白芷粉、艾草粉、珍珠粉可直接添加，也可先提取其中的有用成分后再添加，如：将竹纤维粉、白芷粉、艾草粉、珍珠粉混合，并通过煎煮、过滤、沉淀、浓缩将其制成混合物，从而提取其中的有用成分，再添加到原料中。

其中，蓖麻油具有很好的抗菌性，还能促进各个组分的均匀混合；薄荷精油具有清爽芳香、舒缓身心、安定心神等作用；桉树精油具有很好的杀菌、抗菌作用；桉树精油可以平缓波动的情绪，且具有很好的抗菌作用。纳米氧化锌抗氧化能力强、抗菌抑菌作用强，且能促进各原料均匀混合，提高制得的亲肤层的表面光滑性。

其中，粘结剂可选用卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、琼脂、明胶、海藻酸钠、刺槐豆胶和魔芋胶中的一种或多种。上述的粘结剂无毒无害，且具有很好的粘结性能和稳定性。溶剂选用水或医用乙醇。

本发明通过将上述各原料复配使用，使制得的亲肤层具有优异的抗菌抑菌和亲夫性能，且柔软舒适，能提高佩戴的舒适度，且能保证健康。

以下还提供一种亲肤涂料的制备方法，包括以下步骤：

1)取竹纤维粉、白芷粉、艾草粉、珍珠粉混合的混合物投入提取罐中，加入去离子水，在80-100℃下煎煮1-5小时，过滤后将滤液移入沉淀罐，静置后提取上清液，将上清液浓缩得到混合物A；

2)称取硅水凝胶、天然乳胶、纳米氧化锌粉、蓖麻油、薄荷精油、桉树精油、粘结剂、交联剂、去离子水，加入到反应釜中，加热并进行机械搅拌至混合均匀，得到混合物B；

3)将混合物B和混合物A混合，在40-80℃下搅拌1-5小时，冷却后得到亲肤涂料。

将制得的亲肤涂料喷涂在帽体和弹性束缚带的内侧，再经干燥后得到亲肤层。

以下还提供亲肤涂料的具体实施例，以对本发明做进一步说明。

实施例1

所述帽体和弹性束缚带的内侧均设置有亲肤层，所述亲肤层通过喷涂亲肤涂料，再经干燥后制得；

所述亲肤涂料包括以下重量份的原料：

实施例2

所述帽体和弹性束缚带的内侧均设置有亲肤层，所述亲肤层通过喷涂亲肤涂料，再经干燥后制得；

所述亲肤涂料包括以下重量份的原料：

实施例3

所述帽体和弹性束缚带的内侧均设置有亲肤层，所述亲肤层通过喷涂亲肤涂料，再经干燥后制得；

所述亲肤涂料包括以下重量份的原料：

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种柔性多导联帽式脑磁仪，其特征在于，包括用于佩戴在被测者头部的柔性多导联帽、设置在所述柔性多导联帽上的用于检测被测者头外磁场变化信号的磁传感器阵列、设置在所述柔性多导联帽外周的磁屏蔽与补偿模块、用于对所述磁传感器阵列进行位置和姿态检测的磁传感器位置和姿态标定模块(以下简称磁传感器位姿标定模块)、用于采集并存储所述磁传感器阵列的检测数据的信号检测与存储模块及与所述磁传感器位姿标定模块和信号检测与存储模块的输出端均连接的用于进行磁源定位与脑磁成像的脑磁成像模块。

2.根据权利要求1所述的柔性多导联帽式脑磁仪，其特征在于，所述柔性多导联帽包括覆盖颅骨的帽体和连接所述帽体和下颌部的弹性束缚带，所述帽体上设置有多个用于安置所述磁传感器阵列的卡口。

3.根据权利要求2所述的柔性多导联帽式脑磁仪，其特征在于，所述磁传感器阵列包括若干可拔插设置在所述卡口内的磁传感器，所述磁传感器用于检测被测者头外磁场变化信号，若干所述磁传感器的输出端均与所述信号检测与存储模块连接。

4.根据权利要求3所述的柔性多导联帽式脑磁仪，其特征在于，所述磁传感器位姿标定模块包括一个或多个高精度三维扫描仪及位姿分析计算模块，用于确定每个指定磁传感器和标准点的中心的三维坐标和每个指定磁传感器相对于被测者头部的姿态，其输出端与所述脑磁成像模块连接，其中的标准点为鼻根、左耳前、右耳前和枕骨隆突。

5.根据权利要求4所述的柔性多导联帽式脑磁仪，其特征在于，所述磁传感器位姿标定模块包括一个手持式高精度三维扫描仪，操作者通过不同角度移动、旋转三维扫描仪使其对被试头部进行测量；

或包括一个可滑动设置在电动转盘上的可围绕被试头部进行包围式旋转的高精度三维扫描仪；

或包括多个固定不动的高精度三维扫描仪，且多个高精度三维扫描仪形成的重叠视域范围能包括被测者头部及其标准点、固定每个磁传感器的卡口和插设在卡口中的磁传感器。

6.根据权利要求5所述的柔性多导联帽式脑磁仪，其特征在于，所述磁传感器位姿标定模块对所述磁传感器阵列进行位置和姿态检测的方法包括以下步骤：

1)通过高精度三维扫描仪对被测者的标准点、佩戴在被测者头部的柔性多导联帽上的卡口及插设在卡口中的磁传感器进行扫描；

2)所述位姿分析计算模块根据高精度三维扫描仪重建的三维图像计算标准点的三维位置坐标以及每个卡口边缘上任意3个不在一条直线上的点的三维坐标；再结合卡口的深度及设置好的磁传感器的插入深度和磁传感器的尺寸，计算磁传感器中心的三维坐标以及磁传感器相对于被试头部的姿态。

7.根据权利要求6所述的柔性多导联帽式脑磁仪，其特征在于，所述脑磁成像模块包括内嵌有脑磁成像算法模块的计算机或服务器，对于小于4岁的婴幼儿，所述脑磁成像算法模块采用基于CT和多模态MRI的MEG成像方法进行脑磁成像；对于其他年龄段的待测者，所述脑磁成像算法模块采用基于MRI的MEG成像方法进行脑磁成像。

8.根据权利要求7所述的柔性多导联帽式脑磁仪，其特征在于，其中，采用基于CT和多模态MRI的MEG成像方法中，多模态MRI至少包括T1、T2和DTI序列，其具体步骤为：

a)采集被测者的脑部MEG图像、CT图像及多模态MRI图像，根据所述磁传感器位姿标定模块的输出结果对脑部MEG图像、CT图像及多模态MRI图像进行配准；

b)根据配准结果进行脑组织精准分割；

c)根据脑组织分割结果采用包括有限元和边界元方法构建头模型；

d)根据配准结果和构建的头模型，以及预先获取的源模型构建正问题模型；

e)根据构建正的问题模型再进行逆问题求解,最终实现磁源定位与脑磁成像；

其中，采用基于MRI的MEG成像方法中，MRI至少包括T1序列，其具体步骤包括：采集被测者的脑部MEG图像及MRI图像，根据所述磁传感器位姿标定模块的输出结果对脑部MEG图像及MRI图像进行配准；

其余步骤与所述基于CT和多模态MRI的MEG成像方法中的步骤b)至e)相同。

9.根据权利要求8所述的柔性多导联帽式脑磁仪，其特征在于，所述帽体和弹性束缚带的内侧均设置有亲肤层，所述亲肤层通过喷涂亲肤涂料，再经干燥后制得；

所述亲肤涂料包括以下重量份的原料：

10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的柔性多导联帽式脑磁仪的高精度成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使被测者处于所述磁屏蔽与补偿模块构成的空间内，将所述柔性多导联帽戴到被测者头部，并根据实际测量需要选择测量时使用的所述磁传感器阵列的位置、数量和密度，将所述磁传感器阵列依次插入相应的卡口内，使用帽上的束带将所述柔性多导联帽固定在被测者头部；

2)使用所述磁传感器位姿态标定模块，测量指定所述磁传感器和标准点的中心的三维坐标及所述磁传感器相对于被试头部的姿态，并将测量结果输出至所述位姿分析计算模块；

3)按照磁传感器使用规范对被测者头外磁场进行测量，并将测量结果传输至所述信号采集与存储模块；

4)所述脑磁成像模块接受所述位姿分析计算模块的姿态标定结果和所述信号采集与存储模块传输的磁场测量数据，对被测者激活磁源进行源定位分析和脑磁成像。