JP2003199724A - 脳磁界計測データの逆問題解法 - Google Patents
脳磁界計測データの逆問題解法Info
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- JP2003199724A JP2003199724A JP2002159320A JP2002159320A JP2003199724A JP 2003199724 A JP2003199724 A JP 2003199724A JP 2002159320 A JP2002159320 A JP 2002159320A JP 2002159320 A JP2002159320 A JP 2002159320A JP 2003199724 A JP2003199724 A JP 2003199724A
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- dipoles
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- current dipole
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、等価電流ダイポールモーメン
トのグループ化を従来の方法に比べてより最適化するこ
とができる脳磁界計測データの逆問題解法を提供するこ
とである。 【解決手段】このために、ｆＭＲＩ等による情報を基に
あらかじめ等価電流ダイポールの配置を決め、それらの
等価電流ダイポールのモーメントの大きさとその配向を
調整して、脳磁計による観測データに、その等価電流ダ
イポールによる磁場を適合させる。さらに、そのモーメ
ント強度の相関係数についてのあらかじめ決められた判
定基準に基づいて上記のダイポールを２段階に分けてグ
ループ化することにより解決する。
トのグループ化を従来の方法に比べてより最適化するこ
とができる脳磁界計測データの逆問題解法を提供するこ
とである。 【解決手段】このために、ｆＭＲＩ等による情報を基に
あらかじめ等価電流ダイポールの配置を決め、それらの
等価電流ダイポールのモーメントの大きさとその配向を
調整して、脳磁計による観測データに、その等価電流ダ
イポールによる磁場を適合させる。さらに、そのモーメ
ント強度の相関係数についてのあらかじめ決められた判
定基準に基づいて上記のダイポールを２段階に分けてグ
ループ化することにより解決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、脳機能の計測装
置あるいは診断装置に用いることを目的としており、脳
磁界計測データあるいは脳波計測データから脳の等価電
流ダイポールを求めることのできる脳の等価電流ダイポ
ール逆問題解法に関するものである。
置あるいは診断装置に用いることを目的としており、脳
磁界計測データあるいは脳波計測データから脳の等価電
流ダイポールを求めることのできる脳の等価電流ダイポ
ール逆問題解法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】脳磁界計測装置は、脳の神経活動に伴っ
て発生する微弱磁場を頭外から無侵襲で計測し脳磁界図
（Magnetoencephalogram）を記録する装置である。これ
は、一般にＭＥＧ（Magnetoencephalograph）装置とし
て知られている。脳磁界の発生する磁束密度は、10-12
Ｔ〜10-13Ｔで、地磁気（０．５×１０-4Ｔ）に比べ
て、１億分の１以下である。このため、一般に、脳磁界
の計測には、磁気シールドルームで周囲の磁気ノイズを
遮蔽した雰囲気で、SQUID磁束計センサ（10-14Ｔ〜10
-15Ｔの感度）が用いられる。
て発生する微弱磁場を頭外から無侵襲で計測し脳磁界図
（Magnetoencephalogram）を記録する装置である。これ
は、一般にＭＥＧ（Magnetoencephalograph）装置とし
て知られている。脳磁界の発生する磁束密度は、10-12
Ｔ〜10-13Ｔで、地磁気（０．５×１０-4Ｔ）に比べ
て、１億分の１以下である。このため、一般に、脳磁界
の計測には、磁気シールドルームで周囲の磁気ノイズを
遮蔽した雰囲気で、SQUID磁束計センサ（10-14Ｔ〜10
-15Ｔの感度）が用いられる。
【０００３】このような微弱磁場である脳磁界は、脳の
神経活動に伴って起こり、大脳皮質が興奮すると生体電
気現象に伴って皮質の内部に向かってイオン電流が流れ
ることによって発生することが知られている。また、こ
のイオン電流は、等価的に幾つかの等価電流ダイポール
(ＥＣＤ： Equivalent Current Dipole)に近似して表現
される。個々の等価電流ダイポールは、一般に数千〜数
十万個のニューロン群の電気活動の総和を等価的に表現
している。また、その等価電流ダイポールモーメントの
単位はA・m（アンペア・メータ）であり、磁気ダイポー
ルとは異なる。この等価電流ダイポールの周りに磁場が
生じる。これらのニューロン群の電気活動の総和の磁場
を計測するのがＭＥＧである。また、分布電流が頭皮上
を流れると、頭皮面の２ヶ所の電極間の電位差となる。
この電位差を計測するのが脳波計測(ＥＥＧ： Electroe
ncephalography)装置である。
神経活動に伴って起こり、大脳皮質が興奮すると生体電
気現象に伴って皮質の内部に向かってイオン電流が流れ
ることによって発生することが知られている。また、こ
のイオン電流は、等価的に幾つかの等価電流ダイポール
(ＥＣＤ： Equivalent Current Dipole)に近似して表現
される。個々の等価電流ダイポールは、一般に数千〜数
十万個のニューロン群の電気活動の総和を等価的に表現
している。また、その等価電流ダイポールモーメントの
単位はA・m（アンペア・メータ）であり、磁気ダイポー
ルとは異なる。この等価電流ダイポールの周りに磁場が
生じる。これらのニューロン群の電気活動の総和の磁場
を計測するのがＭＥＧである。また、分布電流が頭皮上
を流れると、頭皮面の２ヶ所の電極間の電位差となる。
この電位差を計測するのが脳波計測(ＥＥＧ： Electroe
ncephalography)装置である。
【０００４】上記の説明とは逆に、頭皮近くの磁場強度
を測定して、上記のいくつかの等価電流ダイポールを見
出すことが可能である。これは、脳磁界計測データの逆
問題と呼ばれる。しかし、よく知られているように、こ
の脳磁界計測データの逆問題の解は、電磁気学的には、
必ずしも一意に得られるものではない。このため、解の
可能性を狭めるための方法として様々な条件を付加する
試みがなされている。そのひとつにｆＭＲＩ（function
alMagnetic Resonance Imaging：機能的磁気共鳴画像）
を用いた方法がある。また、同様に頭皮上の電位分布を
測定して、上記のいくつかの等価電流ダイポールを見出
すことが可能であり、これは、脳波計測データの逆問題
と呼ばれる。
を測定して、上記のいくつかの等価電流ダイポールを見
出すことが可能である。これは、脳磁界計測データの逆
問題と呼ばれる。しかし、よく知られているように、こ
の脳磁界計測データの逆問題の解は、電磁気学的には、
必ずしも一意に得られるものではない。このため、解の
可能性を狭めるための方法として様々な条件を付加する
試みがなされている。そのひとつにｆＭＲＩ（function
alMagnetic Resonance Imaging：機能的磁気共鳴画像）
を用いた方法がある。また、同様に頭皮上の電位分布を
測定して、上記のいくつかの等価電流ダイポールを見出
すことが可能であり、これは、脳波計測データの逆問題
と呼ばれる。
【０００５】ｆＭＲＩは、核磁気共鳴を利用した断層撮
影方法であるＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging、磁
気共鳴画像法）のひとつの形態である。ｆＭＲＩにおけ
る画像化には、通常のＭＲＩと同様に、主にプロトンの
信号が利用される。また、画像のコントラストを作り出
すに当たり、通常のＭＲＩに見られるように、プロトン
密度や各種緩和時間だけではなく、他の生理的な機能も
反映されている。特に、ｆＭＲＩは、課題遂行に伴う被
験者の脳内活動の変化の画像化に用いられる。課題を遂
行しているあいだに脳神経活動に伴なって局所的な酸素
消費変化が起こる。また、これから引き起こされる血流
量変化およびこれにより周囲の媒質（反磁性）とは磁化
の符号が逆である（常磁性）脱酸素化ヘモグロピン濃度
が変化する。このため、磁場の均一性が局所的に変化
し、結果として、プロトン励起後の磁気共鳴信号の自由
誘導減衰（FreeInduction Decay）における緩和過程の
時定数が変化する。この効果は、ＢＯＬＤ（Blood Oxyg
en Level Dependent）効果として知られている。ｆＭＲ
Ｉは、このような効果を利用して、脳断層画像（スライ
ス）を高速に撮影し、その活動情況を画像化する。ｆＭ
ＲＩの空間分解能は、数mm程度であり、その可能性は高
い。
影方法であるＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging、磁
気共鳴画像法）のひとつの形態である。ｆＭＲＩにおけ
る画像化には、通常のＭＲＩと同様に、主にプロトンの
信号が利用される。また、画像のコントラストを作り出
すに当たり、通常のＭＲＩに見られるように、プロトン
密度や各種緩和時間だけではなく、他の生理的な機能も
反映されている。特に、ｆＭＲＩは、課題遂行に伴う被
験者の脳内活動の変化の画像化に用いられる。課題を遂
行しているあいだに脳神経活動に伴なって局所的な酸素
消費変化が起こる。また、これから引き起こされる血流
量変化およびこれにより周囲の媒質（反磁性）とは磁化
の符号が逆である（常磁性）脱酸素化ヘモグロピン濃度
が変化する。このため、磁場の均一性が局所的に変化
し、結果として、プロトン励起後の磁気共鳴信号の自由
誘導減衰（FreeInduction Decay）における緩和過程の
時定数が変化する。この効果は、ＢＯＬＤ（Blood Oxyg
en Level Dependent）効果として知られている。ｆＭＲ
Ｉは、このような効果を利用して、脳断層画像（スライ
ス）を高速に撮影し、その活動情況を画像化する。ｆＭ
ＲＩの空間分解能は、数mm程度であり、その可能性は高
い。
【０００６】このようなｆＭＲＩデータとＭＥＧデータ
とを結びつけて、上記のいくつかの等価電流ダイポール
をｆＭＲＩデータから得られた脳活動ピーク位置に配置
することは、例えば文献１（A.Korvenoja et al. "Acti
vation of multiple cortical areas in response toso
matosensory stimulation： combined magnetoencephal
ographic and functionalmagnetic resonance imagin
g", Human Brain Mapping, Vol.8, pp.13-27, 1999.）
に報告されている。
とを結びつけて、上記のいくつかの等価電流ダイポール
をｆＭＲＩデータから得られた脳活動ピーク位置に配置
することは、例えば文献１（A.Korvenoja et al. "Acti
vation of multiple cortical areas in response toso
matosensory stimulation： combined magnetoencephal
ographic and functionalmagnetic resonance imagin
g", Human Brain Mapping, Vol.8, pp.13-27, 1999.）
に報告されている。
【０００７】また、上記のような観点から脳磁界計測デ
ータの逆問題を実際に解くために、さらに幾つかの工夫
が報告されている。例えば、ｆＭＲＩの活動領域のみに
等価電流ダイポールを置き、かつ、対象とする領域が大
きい場合はそれを分割して、分割単位毎に等価電流ダイ
ポールを置く、という解析方法が文献２（藤巻他、「ｆ
ＭＲＩにより位置の制約条件を与えるMEG逆問題の検
討」、日本生体磁気学会誌、Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．１，
ｐｐ.１６２−１６３、２０００（第１５回日本生体磁
気学会大会論文集・・'・・年５月２６−２７日、つく
ば））、あるいは文献３（N.Fujimaki et al. “Simula
tions of anisotropic fitting characteristics in ME
Ginverse problems with position constraint”, Neur
oImage, Vol.11, No.5, p.S657,2000 (6th Internation
al Conference on Functional Mapping of HumanBrain,
June 12-16,‘00, San Antonnio)）に報告されてい
る。また、空間的に広がった信号源について、等価電流
ダイポールの配置の仕方と、脳の等価電流ダイポールの
逆問題解法における等価電流ダイポール間の相互依存性
（クロストーク）の取り扱い方については、文献４（N.
Fujimak et al. ”Criteria for fitting MEG dipoles
with ｆＭＲＩ positionconstraints”, Proceedings o
f 12th International Conference onBiomagnetism (A
ug. 13-16,‘00, Helsinki)）に報告されている。この
文献４には、特に、特定の距離内に有る等価電流ダイポ
ールをひとつにまとめて扱う方法が報告されている。ま
た、ｆＭＲＩの脳活動部位を制約条件にして複数の等価
電流ダイポール解析を行って分析した脳活動の時間特性
については、文献５（早川他、「視覚探査に伴う脳磁界
のマルチ等価電流ダイポール解析」、日本生体磁気学会
誌、Vol.14,No.1,pp.180-181、2001（第１６回日本生体
磁気学会大会論文集,‘0１年６月１−２日、小金井））
に報告されている。また、ｆＭＲＩデータからの脳の活
動部位の情報と、ＭＥＧデータに統計的手法を用いて雑
音を考慮して多数の等価電流ダイポールモーメントにつ
いて解く方法が、文献６（A.M. Dale et al. “Dynamic
statistical parametric mapping： combining ｆＭＲ
Ｉ and MEGfor high-resolution imagingof cortical a
ctivity”, Neuron, Vol.26, pp.55-67,2000.）に報告
されている。
ータの逆問題を実際に解くために、さらに幾つかの工夫
が報告されている。例えば、ｆＭＲＩの活動領域のみに
等価電流ダイポールを置き、かつ、対象とする領域が大
きい場合はそれを分割して、分割単位毎に等価電流ダイ
ポールを置く、という解析方法が文献２（藤巻他、「ｆ
ＭＲＩにより位置の制約条件を与えるMEG逆問題の検
討」、日本生体磁気学会誌、Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．１，
ｐｐ.１６２−１６３、２０００（第１５回日本生体磁
気学会大会論文集・・'・・年５月２６−２７日、つく
ば））、あるいは文献３（N.Fujimaki et al. “Simula
tions of anisotropic fitting characteristics in ME
Ginverse problems with position constraint”, Neur
oImage, Vol.11, No.5, p.S657,2000 (6th Internation
al Conference on Functional Mapping of HumanBrain,
June 12-16,‘00, San Antonnio)）に報告されてい
る。また、空間的に広がった信号源について、等価電流
ダイポールの配置の仕方と、脳の等価電流ダイポールの
逆問題解法における等価電流ダイポール間の相互依存性
（クロストーク）の取り扱い方については、文献４（N.
Fujimak et al. ”Criteria for fitting MEG dipoles
with ｆＭＲＩ positionconstraints”, Proceedings o
f 12th International Conference onBiomagnetism (A
ug. 13-16,‘00, Helsinki)）に報告されている。この
文献４には、特に、特定の距離内に有る等価電流ダイポ
ールをひとつにまとめて扱う方法が報告されている。ま
た、ｆＭＲＩの脳活動部位を制約条件にして複数の等価
電流ダイポール解析を行って分析した脳活動の時間特性
については、文献５（早川他、「視覚探査に伴う脳磁界
のマルチ等価電流ダイポール解析」、日本生体磁気学会
誌、Vol.14,No.1,pp.180-181、2001（第１６回日本生体
磁気学会大会論文集,‘0１年６月１−２日、小金井））
に報告されている。また、ｆＭＲＩデータからの脳の活
動部位の情報と、ＭＥＧデータに統計的手法を用いて雑
音を考慮して多数の等価電流ダイポールモーメントにつ
いて解く方法が、文献６（A.M. Dale et al. “Dynamic
statistical parametric mapping： combining ｆＭＲ
Ｉ and MEGfor high-resolution imagingof cortical a
ctivity”, Neuron, Vol.26, pp.55-67,2000.）に報告
されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】報告された従来の脳磁
界計測データの逆問題解法では、 １）ｆＭＲＩから脳活動の位置情報を得て、 ２）等価電流ダイポールをこれらの活動位置に配置し、 ３）等価電流ダイポールモーメントの大きさと向きだけ
をＭＥＧデータに合わせこむ、という解法が取られてい
る。
界計測データの逆問題解法では、 １）ｆＭＲＩから脳活動の位置情報を得て、 ２）等価電流ダイポールをこれらの活動位置に配置し、 ３）等価電流ダイポールモーメントの大きさと向きだけ
をＭＥＧデータに合わせこむ、という解法が取られてい
る。
【０００９】例えば文献４ではそれぞれ接近した２つの
等価電流ダイポールについて、 ４）２つの等価電流ダイポール間の距離が、予め決めら
れた判定基準以下であるか、 ５）２つの等価電流ダイポールモーメントの大きさが同
時に充分大きい（雑音より有意に大きいレベル）ときに
は、これらの等価電流ダイポールは、等価電流ダイポー
ル間の相互依存性が大きく、従ってクロストークが大き
い可能性があるため、これらをグループ化して（ベクト
ル和をとって）ひとつの等価電流ダイポールで置きかえ
る、ということを行っている。
等価電流ダイポールについて、 ４）２つの等価電流ダイポール間の距離が、予め決めら
れた判定基準以下であるか、 ５）２つの等価電流ダイポールモーメントの大きさが同
時に充分大きい（雑音より有意に大きいレベル）ときに
は、これらの等価電流ダイポールは、等価電流ダイポー
ル間の相互依存性が大きく、従ってクロストークが大き
い可能性があるため、これらをグループ化して（ベクト
ル和をとって）ひとつの等価電流ダイポールで置きかえ
る、ということを行っている。
【００１０】しかし、上記の条件４）、５）について、
２つの等価電流ダイポール間距離の判定基準を２ｃｍ程
度に小さくすると、互いに依存しあう等価電流ダイポー
ルを別々に残す可能性が高くなってグループ化が不十分
になることがある。一方、それを４ｃｍ程度にすればそ
の可能性は少なくなる。ところが、この場合、互いに４
ｃｍ以下の距離にある複数の等価電流ダイポールが次々
に隣とグループ化されるため、かなり離れた等価電流ダ
イポールまでグループ化される現象が生じる（以下これ
を「飛び石効果」と呼ぶ）。また４ｃｍ以内にクロスト
ークの小さなダイポールがあっても、必要以上にグルー
プ化されることがある。このようなことから、上記の条
件４）、５）と同様にグループ化の判定基準を等価電流
ダイポール間の距離と２つの等価電流ダイポールモーメ
ントの大きさとに置いた場合、グループ化を最適化でき
ないことが予想される。
２つの等価電流ダイポール間距離の判定基準を２ｃｍ程
度に小さくすると、互いに依存しあう等価電流ダイポー
ルを別々に残す可能性が高くなってグループ化が不十分
になることがある。一方、それを４ｃｍ程度にすればそ
の可能性は少なくなる。ところが、この場合、互いに４
ｃｍ以下の距離にある複数の等価電流ダイポールが次々
に隣とグループ化されるため、かなり離れた等価電流ダ
イポールまでグループ化される現象が生じる（以下これ
を「飛び石効果」と呼ぶ）。また４ｃｍ以内にクロスト
ークの小さなダイポールがあっても、必要以上にグルー
プ化されることがある。このようなことから、上記の条
件４）、５）と同様にグループ化の判定基準を等価電流
ダイポール間の距離と２つの等価電流ダイポールモーメ
ントの大きさとに置いた場合、グループ化を最適化でき
ないことが予想される。
【００１１】実際のデータの例で、これを検討したとこ
ろ、上記の条件４）、５）のみでは、適当なグループ化
ができない場合があることがわかった。例えば、クロス
トークは、等価電流ダイポールの位置のみで無く、脳磁
界を発生する真の脳内電流源の位置とモーメントの向き
についても、強い依存性がある。このようなことから、
等価電流ダイポール間の距離が上記の４）判定基準を超
えても依存度が高い場合があり、また超えなくても依存
度が低い場合がある。
ろ、上記の条件４）、５）のみでは、適当なグループ化
ができない場合があることがわかった。例えば、クロス
トークは、等価電流ダイポールの位置のみで無く、脳磁
界を発生する真の脳内電流源の位置とモーメントの向き
についても、強い依存性がある。このようなことから、
等価電流ダイポール間の距離が上記の４）判定基準を超
えても依存度が高い場合があり、また超えなくても依存
度が低い場合がある。
【００１２】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
等価電流ダイポールのグループ化を従来の方法に比べて
より最適化することができる脳磁界計測データの逆問題
解法を提供することを目的とする。
等価電流ダイポールのグループ化を従来の方法に比べて
より最適化することができる脳磁界計測データの逆問題
解法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における第１の発明は、脳の等価電流ダイポ
ールの逆問題解法に関して、あらかじめ決められた配置
にならべられた等価電流ダイポールの等価電流ダイポー
ルモーメントの大きさとその配向を調整して、脳磁界計
測装置による観測データに、その等価電流ダイポールに
よる磁場を適合させる手続きと、等価電流ダイポールモ
ーメント強度の相関係数についてのあらかじめ決められ
た判定基準に基づいて上記の等価電流ダイポールのグル
ープ化を行う手続きとを含むことを特徴としている。
に、本発明における第１の発明は、脳の等価電流ダイポ
ールの逆問題解法に関して、あらかじめ決められた配置
にならべられた等価電流ダイポールの等価電流ダイポー
ルモーメントの大きさとその配向を調整して、脳磁界計
測装置による観測データに、その等価電流ダイポールに
よる磁場を適合させる手続きと、等価電流ダイポールモ
ーメント強度の相関係数についてのあらかじめ決められ
た判定基準に基づいて上記の等価電流ダイポールのグル
ープ化を行う手続きとを含むことを特徴としている。
【００１４】また、本発明における第２の発明は、脳磁
界計測データの逆問題解法について、あらかじめ決めら
れた配置にならべられた等価電流ダイポールの等価電流
ダイポールモーメントの大きさとその配向を調整して、
脳磁界計測装置による観測データに、その等価電流ダイ
ポールによる磁場を適合させる手続きと、等価電流ダイ
ポール間の距離についてのあらかじめ決められた判定基
準に基づいて上記の等価電流ダイポールの第一のグルー
プ化を行う手続きと、等価電流ダイポールモーメント強
度の相関係数についてのあらかじめ決められた判定基準
に基づいて上記の等価電流ダイポールの第二のグループ
化を行う手続きとを含むことを特徴としている。
界計測データの逆問題解法について、あらかじめ決めら
れた配置にならべられた等価電流ダイポールの等価電流
ダイポールモーメントの大きさとその配向を調整して、
脳磁界計測装置による観測データに、その等価電流ダイ
ポールによる磁場を適合させる手続きと、等価電流ダイ
ポール間の距離についてのあらかじめ決められた判定基
準に基づいて上記の等価電流ダイポールの第一のグルー
プ化を行う手続きと、等価電流ダイポールモーメント強
度の相関係数についてのあらかじめ決められた判定基準
に基づいて上記の等価電流ダイポールの第二のグループ
化を行う手続きとを含むことを特徴としている。
【００１５】また、本発明における第３の発明は、脳波
計測装置により得た計測データについても第１の発明と
同様の解決方法を使えることから、あらかじめ決められ
た配置にならべられた等価電流ダイポールの等価電流ダ
イポールモーメントの大きさとその配向を調整して、脳
波計測装置による観測データに、その等価電流ダイポー
ルによる電位分布を適合させる手続きと、等価電流ダイ
ポールモーメント強度の相関係数についてのあらかじめ
決められた判定基準に基づいて上記の等価電流ダイポー
ルのグループ化を行う手続きとを含むことを特徴として
いる。
計測装置により得た計測データについても第１の発明と
同様の解決方法を使えることから、あらかじめ決められ
た配置にならべられた等価電流ダイポールの等価電流ダ
イポールモーメントの大きさとその配向を調整して、脳
波計測装置による観測データに、その等価電流ダイポー
ルによる電位分布を適合させる手続きと、等価電流ダイ
ポールモーメント強度の相関係数についてのあらかじめ
決められた判定基準に基づいて上記の等価電流ダイポー
ルのグループ化を行う手続きとを含むことを特徴として
いる。
【００１６】また、本発明における第４の発明は、脳波
計測装置により得た計測データについても第２の発明と
同様の解決方法を使えることから、脳の等価電流ダイポ
ールの逆問題解法について、あらかじめ決められた配置
にならべられた等価電流ダイポールの等価電流ダイポー
ルモーメントの大きさとその配向を調整して、脳波計測
装置による観測データに、その等価電流ダイポールによ
る電位分布を適合させる手続きと、等価電流ダイポール
間の距離についてのあらかじめ決められた判定基準に基
づいて上記の等価電流ダイポールの第一のグループ化を
行う手続きと、等価電流ダイポールモーメント強度の相
関係数についてのあらかじめ決められた判定基準に基づ
いて上記の等価電流ダイポールの第二のグループ化を行
う手続きとを含むことを特徴としている。
計測装置により得た計測データについても第２の発明と
同様の解決方法を使えることから、脳の等価電流ダイポ
ールの逆問題解法について、あらかじめ決められた配置
にならべられた等価電流ダイポールの等価電流ダイポー
ルモーメントの大きさとその配向を調整して、脳波計測
装置による観測データに、その等価電流ダイポールによ
る電位分布を適合させる手続きと、等価電流ダイポール
間の距離についてのあらかじめ決められた判定基準に基
づいて上記の等価電流ダイポールの第一のグループ化を
行う手続きと、等価電流ダイポールモーメント強度の相
関係数についてのあらかじめ決められた判定基準に基づ
いて上記の等価電流ダイポールの第二のグループ化を行
う手続きとを含むことを特徴としている。
【００１７】また、本発明における第５の発明は、脳磁
界計測装置と脳波計測装置とを用いて得た計測データに
ついても第１の発明と類似の解決方法を使えることか
ら、脳の等価電流ダイポールの逆問題解法について、あ
らかじめ決められた配置にならべられた等価電流ダイポ
ールの等価電流ダイポールモーメントの大きさとその配
向を調整して、脳磁界計測装置と脳波計測装置による観
測データに、その等価電流ダイポールによる磁場及び電
位分布を適合させる手続きと、等価電流ダイポールモー
メント強度の相関係数についてのあらかじめ決められた
判定基準に基づいて上記の等価電流ダイポールのグルー
プ化を行う手続きとを含むことを特徴としている。
界計測装置と脳波計測装置とを用いて得た計測データに
ついても第１の発明と類似の解決方法を使えることか
ら、脳の等価電流ダイポールの逆問題解法について、あ
らかじめ決められた配置にならべられた等価電流ダイポ
ールの等価電流ダイポールモーメントの大きさとその配
向を調整して、脳磁界計測装置と脳波計測装置による観
測データに、その等価電流ダイポールによる磁場及び電
位分布を適合させる手続きと、等価電流ダイポールモー
メント強度の相関係数についてのあらかじめ決められた
判定基準に基づいて上記の等価電流ダイポールのグルー
プ化を行う手続きとを含むことを特徴としている。
【００１８】また、本発明における第６の発明は、脳磁
界計測装置と脳波計測装置とを用いて得た計測データに
ついても第２の発明と類似の解決方法を使えることか
ら、脳の等価電流ダイポールの逆問題解法について、あ
らかじめ決められた配置にならべられた等価電流ダイポ
ールの等価電流ダイポールモーメントの大きさとその配
向を調整して、脳磁界計測装置と脳波計測装置による観
測データに、その等価電流ダイポールによる磁場及び電
位分布を適合させる手続きと、等価電流ダイポール間の
距離についてのあらかじめ決められた判定基準に基づい
て上記の等価電流ダイポールの第一のグループ化を行う
手続きと、等価電流ダイポールモーメント強度の相関係
数についてのあらかじめ決められた判定基準に基づいて
上記の等価電流ダイポールの第二のグループ化を行う手
続きとを含むことを特徴としている。
界計測装置と脳波計測装置とを用いて得た計測データに
ついても第２の発明と類似の解決方法を使えることか
ら、脳の等価電流ダイポールの逆問題解法について、あ
らかじめ決められた配置にならべられた等価電流ダイポ
ールの等価電流ダイポールモーメントの大きさとその配
向を調整して、脳磁界計測装置と脳波計測装置による観
測データに、その等価電流ダイポールによる磁場及び電
位分布を適合させる手続きと、等価電流ダイポール間の
距離についてのあらかじめ決められた判定基準に基づい
て上記の等価電流ダイポールの第一のグループ化を行う
手続きと、等価電流ダイポールモーメント強度の相関係
数についてのあらかじめ決められた判定基準に基づいて
上記の等価電流ダイポールの第二のグループ化を行う手
続きとを含むことを特徴としている。
【００１９】また、本発明における第７の発明は、ｆＭ
ＲＩによる情報を用いて、あらかじめ決められた配置に
ならべられた等価電流ダイポールの位置や方向を制約し
ておくことにより、問題の解決が容易になることから、
第１ないし第６のいずれかの発明において、等価電流ダ
イポールをｆＭＲＩによる情報を基にあらかじめ決めら
れた配置にならべることを特徴としている。
ＲＩによる情報を用いて、あらかじめ決められた配置に
ならべられた等価電流ダイポールの位置や方向を制約し
ておくことにより、問題の解決が容易になることから、
第１ないし第６のいずれかの発明において、等価電流ダ
イポールをｆＭＲＩによる情報を基にあらかじめ決めら
れた配置にならべることを特徴としている。
【００２０】また、本発明における第８の発明は、ＭＥ
Ｇの逆問題解法により得られた等価電流ダイポールの位
置情報とｆＭＲＩによるその位置情報とを用いて、あら
かじめ決められた配置にならべられた等価電流ダイポー
ルの位置や方向を制約しておくことにより、問題の解決
が容易になることから、第１ないし第６のいずれかの発
明において、脳磁界信号処理により推定された等価電流
ダイポールの位置とｆＭＲＩによる情報を基に推定され
た等価電流ダイポールの位置とを含む位置に等価電流ダ
イポールの位置をあらかじめ設けることを特徴としてい
る。
Ｇの逆問題解法により得られた等価電流ダイポールの位
置情報とｆＭＲＩによるその位置情報とを用いて、あら
かじめ決められた配置にならべられた等価電流ダイポー
ルの位置や方向を制約しておくことにより、問題の解決
が容易になることから、第１ないし第６のいずれかの発
明において、脳磁界信号処理により推定された等価電流
ダイポールの位置とｆＭＲＩによる情報を基に推定され
た等価電流ダイポールの位置とを含む位置に等価電流ダ
イポールの位置をあらかじめ設けることを特徴としてい
る。
【００２１】また、本発明における第９の発明は、ＭＥ
Ｇの逆問題解法により得られた等価電流ダイポールの確
率的に表現された位置情報とｆＭＲＩによるその確率的
に表現された位置情報とを用いて、あらかじめ決められ
た配置にならべられた等価電流ダイポールの位置や方向
を制約しておくことにより、問題の解決が容易になるこ
とから、第１ないし第６のいずれかの発明において、脳
磁界信号処理により推定された等価電流ダイポールの確
率的位置とｆＭＲＩによる情報を基に推定された等価電
流ダイポールの確率的位置とを含む位置に等価電流ダイ
ポールの位置をあらかじめ設けることを特徴としてい
る。
Ｇの逆問題解法により得られた等価電流ダイポールの確
率的に表現された位置情報とｆＭＲＩによるその確率的
に表現された位置情報とを用いて、あらかじめ決められ
た配置にならべられた等価電流ダイポールの位置や方向
を制約しておくことにより、問題の解決が容易になるこ
とから、第１ないし第６のいずれかの発明において、脳
磁界信号処理により推定された等価電流ダイポールの確
率的位置とｆＭＲＩによる情報を基に推定された等価電
流ダイポールの確率的位置とを含む位置に等価電流ダイ
ポールの位置をあらかじめ設けることを特徴としてい
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。本発明の脳磁界計測デー
タの逆問題解法におけるＭＥＧデータの処理を、図１に
示すフローチャートに沿って説明する。
面に基づいて詳細に説明する。本発明の脳磁界計測デー
タの逆問題解法におけるＭＥＧデータの処理を、図１に
示すフローチャートに沿って説明する。
【００２３】１）まず、ｆＭＲＩにより脳の活動状況を
画像化する。ｆＭＲＩでは、高速に撮像を行う必要があ
ることから、ＥＰＩ（Echo planer Imaging）法が多く
用いられるが、他のシークエンスも知られており、観察
部位や装置の環境、あるいは撮像条件などにより使い分
けることが望ましい。 ２）次に、脳の領域分割を行う。これは、ｆＭＲＩ画像
をもとに脳活動が観察された領域を分割し、分割単位毎
に一つの等価電流ダイポールを置くものである。 ３）配置されたそれぞれの等価電流ダイポールの強度と
配向を調整してMEGデータに適合させる。 ４）雑音よりも有意に大きい等価電流ダイポールモーメ
ントを持つ等価電流ダイポールを抽出し、判定基準に従
ってグループ化する。この際、以下の２段階のグループ
化を行う。
画像化する。ｆＭＲＩでは、高速に撮像を行う必要があ
ることから、ＥＰＩ（Echo planer Imaging）法が多く
用いられるが、他のシークエンスも知られており、観察
部位や装置の環境、あるいは撮像条件などにより使い分
けることが望ましい。 ２）次に、脳の領域分割を行う。これは、ｆＭＲＩ画像
をもとに脳活動が観察された領域を分割し、分割単位毎
に一つの等価電流ダイポールを置くものである。 ３）配置されたそれぞれの等価電流ダイポールの強度と
配向を調整してMEGデータに適合させる。 ４）雑音よりも有意に大きい等価電流ダイポールモーメ
ントを持つ等価電流ダイポールを抽出し、判定基準に従
ってグループ化する。この際、以下の２段階のグループ
化を行う。
【００２４】《第１段階のグループ化》上記の４）、
５）は、従来例と同様の判定基準を使い、等価電流ダイ
ポール間距離が２ｃｍ程度の小さい判定基準でグループ
化する。このグループ化では、近い距離にあって互いに
依存しあう可能性の高い等価電流ダイポールをまずグル
ープ化し、それらの等価電流ダイポールモーメントの総
和をとって、その等価電流ダイポールモーメントを持っ
た新たな等価電流ダイポールを設定する。MEGデータに
ついて雑音に比べて顕著な強度が得られる時間に注目
し、グループ化の条件として、上記の距離の制約に加え
て、その顕著な強度が得られる時間の少なくとも一部を
共有するという条件を加えてもよい。グループ化された
等価電流ダイポールとまだグループ化されない等価電流
ダイポールとをメンバーとして含んだ形態とする。な
お、複数の等価電流ダイポールを含んだグループについ
て、その位置は、等価電流ダイポールモーメントの大き
さで重みづけした重心位置とする。簡単のためには、単
に、それらの平均位置とすることもできる。
５）は、従来例と同様の判定基準を使い、等価電流ダイ
ポール間距離が２ｃｍ程度の小さい判定基準でグループ
化する。このグループ化では、近い距離にあって互いに
依存しあう可能性の高い等価電流ダイポールをまずグル
ープ化し、それらの等価電流ダイポールモーメントの総
和をとって、その等価電流ダイポールモーメントを持っ
た新たな等価電流ダイポールを設定する。MEGデータに
ついて雑音に比べて顕著な強度が得られる時間に注目
し、グループ化の条件として、上記の距離の制約に加え
て、その顕著な強度が得られる時間の少なくとも一部を
共有するという条件を加えてもよい。グループ化された
等価電流ダイポールとまだグループ化されない等価電流
ダイポールとをメンバーとして含んだ形態とする。な
お、複数の等価電流ダイポールを含んだグループについ
て、その位置は、等価電流ダイポールモーメントの大き
さで重みづけした重心位置とする。簡単のためには、単
に、それらの平均位置とすることもできる。
【００２５】《第２段階のグループ化》次に、第１段階
で設定したグループ化された等価電流ダイポールとまだ
グループ化されない等価電流ダイポールとをメンバーと
して含んだ形態について、等価電流ダイポールモーメン
ト強度の相関係数が８０％程度以上であって、なおかつ
新メンバー間の距離が４ｃｍ程度以内のものがあれば再
度グループ化する。これは、不要なグループ化を避ける
ためで、等価電流ダイポールモーメント強度の相関係数
まで考慮して４ｃｍ程度の距離内の依存しあうグループ
あるいは等価電流ダイポールを見つけて再度グループ化
するものである。またグループ化を２段階に分けた理由
は飛び石効果を抑えるためである。なお、上記の相関係
数は雑音によって影響される値であるため、上記の判定
基準（価電流ダイポールモーメント強度の相関係数が８
０％程度以上であって、なおかつ新メンバー間の距離が
４ｃｍ程度以内）における閾値は厳密に決定することが
できず、概略の予想値ないし実際のデータから得た経験
値を使うことになる。
で設定したグループ化された等価電流ダイポールとまだ
グループ化されない等価電流ダイポールとをメンバーと
して含んだ形態について、等価電流ダイポールモーメン
ト強度の相関係数が８０％程度以上であって、なおかつ
新メンバー間の距離が４ｃｍ程度以内のものがあれば再
度グループ化する。これは、不要なグループ化を避ける
ためで、等価電流ダイポールモーメント強度の相関係数
まで考慮して４ｃｍ程度の距離内の依存しあうグループ
あるいは等価電流ダイポールを見つけて再度グループ化
するものである。またグループ化を２段階に分けた理由
は飛び石効果を抑えるためである。なお、上記の相関係
数は雑音によって影響される値であるため、上記の判定
基準（価電流ダイポールモーメント強度の相関係数が８
０％程度以上であって、なおかつ新メンバー間の距離が
４ｃｍ程度以内）における閾値は厳密に決定することが
できず、概略の予想値ないし実際のデータから得た経験
値を使うことになる。
【００２６】ここで、等価電流ダイポールモーメント強
度の相関係数が８０％程度以上というのは、次のような
状況である。２つの等価電流ダイポールのもともとの相
関係数をＣＣｄとし、クロストークＫが存在する場合
に、相関係数がＣＣｄ’になるとすると、これらの量の
間には、次の関係がある。 ＣＣｄ’＝［２Ｋ＋（ｌ＋Ｋ2）ＣＣｄ］／［１＋Ｋ2＋
２Ｋ・ＣＣｄ］ たとえば元々相関がない場合（ＣＣｄ＝０）に、クロス
トークＫが５０％以上であるとすると、その結果相関係
数（ＣＣｄ’）は８０％以上となる。
度の相関係数が８０％程度以上というのは、次のような
状況である。２つの等価電流ダイポールのもともとの相
関係数をＣＣｄとし、クロストークＫが存在する場合
に、相関係数がＣＣｄ’になるとすると、これらの量の
間には、次の関係がある。 ＣＣｄ’＝［２Ｋ＋（ｌ＋Ｋ2）ＣＣｄ］／［１＋Ｋ2＋
２Ｋ・ＣＣｄ］ たとえば元々相関がない場合（ＣＣｄ＝０）に、クロス
トークＫが５０％以上であるとすると、その結果相関係
数（ＣＣｄ’）は８０％以上となる。
【００２７】
【実施例】以下に、ｆＭＲＩで計測した脳活動部位の情
報を使い、複数の等価電流ダイポールの位置を固定して
解く解法を使って、内語課題データを分析した例につい
て説明する。
報を使い、複数の等価電流ダイポールの位置を固定して
解く解法を使って、内語課題データを分析した例につい
て説明する。
【００２８】この計測に当たっては、音韻ループに関す
る作業記憶課題として知られるスタンバーグ（Ｓｔｅｎ
ｂｅｒｇ）課題を用い、あらかじめ記憶した６文字の無
意味文字列を、固視点の輝度を高くする合図により内語
する課題を行い、ｆＭＲＩおよびＭＥＧ計測した。この
計測のテスト条件を図２に示す。ｆＭＲＩのコントロー
ル条件では、文字の代わりにランダムドットパターンが
呈示され、単純ボタン押しに対する反応が観察された。
単純ボタン押しという動作は、合図があっても内語しな
いという動作に相当する。ｆＭＲＩの結果では、テスト
条件とコントロール条件の脳活動の差が顕著であった部
位が画像化され、テスト条件のための活動部位が示され
る。
る作業記憶課題として知られるスタンバーグ（Ｓｔｅｎ
ｂｅｒｇ）課題を用い、あらかじめ記憶した６文字の無
意味文字列を、固視点の輝度を高くする合図により内語
する課題を行い、ｆＭＲＩおよびＭＥＧ計測した。この
計測のテスト条件を図２に示す。ｆＭＲＩのコントロー
ル条件では、文字の代わりにランダムドットパターンが
呈示され、単純ボタン押しに対する反応が観察された。
単純ボタン押しという動作は、合図があっても内語しな
いという動作に相当する。ｆＭＲＩの結果では、テスト
条件とコントロール条件の脳活動の差が顕著であった部
位が画像化され、テスト条件のための活動部位が示され
る。
【００２９】次に、この結果に、図１のフローチャート
に沿って、ＭＥＧデータの逆問題解法を適用した。ｆＭ
ＲＩの計測結果において、有意な脳活動が検出されたボ
クセル（ｖｏｘｅｌ）の集まり（クラスター）を２ｃｍ
（磁場相関係数８５％以上が得られる位置許容範囲に相
当する）以下の寸法に分割し、分割単位ごとに等価電流
ダイポールを置いて、その位置を固定してＭＥＧデータ
にフィットした。等価電流ダイポールモーメント強度が
雑音に比べ有意に大きくなった時間帯を求め、有意な等
価電流ダイポールに関して、従来の１段階グループ化に
より、あるいは、上記の２段階グループ化と同様の取り
扱いによりモーメントの足し合わせを行って、等価電流
ダイポールグループにまとめた上で、表示装置に表示
し、あるいは、印刷装置で印刷した。また、この等価電
流ダイポールグループを用いてＭＥＧデータの時系列を
再現することにより、それぞれの脳部分の活動状況を理
解することができた。
に沿って、ＭＥＧデータの逆問題解法を適用した。ｆＭ
ＲＩの計測結果において、有意な脳活動が検出されたボ
クセル（ｖｏｘｅｌ）の集まり（クラスター）を２ｃｍ
（磁場相関係数８５％以上が得られる位置許容範囲に相
当する）以下の寸法に分割し、分割単位ごとに等価電流
ダイポールを置いて、その位置を固定してＭＥＧデータ
にフィットした。等価電流ダイポールモーメント強度が
雑音に比べ有意に大きくなった時間帯を求め、有意な等
価電流ダイポールに関して、従来の１段階グループ化に
より、あるいは、上記の２段階グループ化と同様の取り
扱いによりモーメントの足し合わせを行って、等価電流
ダイポールグループにまとめた上で、表示装置に表示
し、あるいは、印刷装置で印刷した。また、この等価電
流ダイポールグループを用いてＭＥＧデータの時系列を
再現することにより、それぞれの脳部分の活動状況を理
解することができた。
【００３０】被験者１名（右きき）のｆＭＲＩおよびＭ
ＥＧ計測結果の例をそれぞれ図３Ａおよび図３Ｂに示
す。この結果を得るに当たっては、ｆＭＲＩで検出され
たクラスターから、頭部全体で５６個の等価電流ダイポ
ールの位置を抽出した。さらにｆＭＲＩデータにおいて
は、差し引かれているコントロール課題に相当する脳活
動のために、視覚野付近に６個の等価電流ダイポールを
加えた。本発明の２段階グループ化の結果、有意な等価
電流ダイポール３５個は、１３のグループにまとめられ
た。これを図４に示す。図４は、２段階グループ化によ
りグループ化された各グループの挙動を示す図である。
ＥＧ計測結果の例をそれぞれ図３Ａおよび図３Ｂに示
す。この結果を得るに当たっては、ｆＭＲＩで検出され
たクラスターから、頭部全体で５６個の等価電流ダイポ
ールの位置を抽出した。さらにｆＭＲＩデータにおいて
は、差し引かれているコントロール課題に相当する脳活
動のために、視覚野付近に６個の等価電流ダイポールを
加えた。本発明の２段階グループ化の結果、有意な等価
電流ダイポール３５個は、１３のグループにまとめられ
た。これを図４に示す。図４は、２段階グループ化によ
りグループ化された各グループの挙動を示す図である。
【００３１】今回解析したデータ例について見ると、左
島および上側頭後部などの活動が１００ｍｓ台ないし２
００ｍｓ付近に、またブローカ野付近の活動が２００ｍ
ｓ台にあることが分かる。これは、内語処理に関わる脳
活動の時間を示すものである。なお、頭の右半球におけ
るこれらの対応部位においても類似の潜時（刺激が与え
られた時刻から、信号が観測されるまでの時間）帯での
活動が見られた。これは、特に活動時間帯が類似する部
位、例えばブローカ野と上側頭後部などが、内語処理に
関して連動して機能していることを反映している。
島および上側頭後部などの活動が１００ｍｓ台ないし２
００ｍｓ付近に、またブローカ野付近の活動が２００ｍ
ｓ台にあることが分かる。これは、内語処理に関わる脳
活動の時間を示すものである。なお、頭の右半球におけ
るこれらの対応部位においても類似の潜時（刺激が与え
られた時刻から、信号が観測されるまでの時間）帯での
活動が見られた。これは、特に活動時間帯が類似する部
位、例えばブローカ野と上側頭後部などが、内語処理に
関して連動して機能していることを反映している。
【００３２】このデータを、従来例である１段階グルー
プ化、およびこれに等価電流ダイポールモーメント強度
の相関係数の判定基準を加えた拡張型１段階グループ化
により解析した例を図５、６、７に示す。ここで、図５
は、接線方向距離と法線方向距離に同じ判定基準を用い
た１段階グループ化を示し、図６は、距離および相関係
数（＞80％）を判定基準に用いた拡張型１段階グループ
化を示し、図７は、距離および相関係数（＞７０％）を
判定基準に用いた拡張型１段階グループ化を示してい
る。これらの図において、縦軸は脳の各部分の名称をそ
の略称で示し、横軸は、距離を示している。これらの図
によると、１段階のグループ化では、クロストークの検
討結果から得られた目安として距離ｄを４ｃｍ程度に選
ぶと、側頭後上部（Ｌ．ＳＴＧ）と前頭下部（ａＢｒｏ
ｃａ/４７野）とは距離的にかなり離れていてまた機能
も相当異なると思われる部位であるにも関わらず、同じ
グループにまとめられてしまう（図５の実線だ円）。ま
た、１段階のグルーピングに、さらに、等価電流ダイポ
ールモーメント強度の相関係数ＣＣｄ（図中ｄＣＯｆと
記述）が８０％以上という条件をつけると、上記の２部
位はグループ化されなくなり、側頭後上部（Ｌ．ＳＴ
Ｇ）と前頭下部（Ｉｎｓｕｌａ）とがグループ化される
だけに留まる（図６の実線だ円）。しかしながら、近い
場所にあるＬ．ｐｒｅＣＳ１−３の３部位、ＲＦｕＧ１
−２の２部位などは、グループ化されなくなる。例え
ば、条件を少しゆるめてＣＣｄ＝７０％とすると、これ
らがある程度グループ化されるが、今度は側頭後上部
（Ｌ．ＳＴＧ）や前頭下部（Ｉｎｓｕｌａ）ならびに前
中心溝付近（Ｌ．ｐｆｅＣＳ１-３）などのグループ化
しないことが妥当と思われる部位が一つのグループにま
とまる（図７の実線だ円）。このように１段階のグルー
プ化およびこれに等価電流ダイポールモーメント強度の
相関係数の判定基準を加えた拡張型１段階グループ化で
は、当然グループ化されるべき部位がグループ化され
ず、ひとつのグループとはグループ化しづらい部位がグ
ループ化されるという不具合が生じている。
プ化、およびこれに等価電流ダイポールモーメント強度
の相関係数の判定基準を加えた拡張型１段階グループ化
により解析した例を図５、６、７に示す。ここで、図５
は、接線方向距離と法線方向距離に同じ判定基準を用い
た１段階グループ化を示し、図６は、距離および相関係
数（＞80％）を判定基準に用いた拡張型１段階グループ
化を示し、図７は、距離および相関係数（＞７０％）を
判定基準に用いた拡張型１段階グループ化を示してい
る。これらの図において、縦軸は脳の各部分の名称をそ
の略称で示し、横軸は、距離を示している。これらの図
によると、１段階のグループ化では、クロストークの検
討結果から得られた目安として距離ｄを４ｃｍ程度に選
ぶと、側頭後上部（Ｌ．ＳＴＧ）と前頭下部（ａＢｒｏ
ｃａ/４７野）とは距離的にかなり離れていてまた機能
も相当異なると思われる部位であるにも関わらず、同じ
グループにまとめられてしまう（図５の実線だ円）。ま
た、１段階のグルーピングに、さらに、等価電流ダイポ
ールモーメント強度の相関係数ＣＣｄ（図中ｄＣＯｆと
記述）が８０％以上という条件をつけると、上記の２部
位はグループ化されなくなり、側頭後上部（Ｌ．ＳＴ
Ｇ）と前頭下部（Ｉｎｓｕｌａ）とがグループ化される
だけに留まる（図６の実線だ円）。しかしながら、近い
場所にあるＬ．ｐｒｅＣＳ１−３の３部位、ＲＦｕＧ１
−２の２部位などは、グループ化されなくなる。例え
ば、条件を少しゆるめてＣＣｄ＝７０％とすると、これ
らがある程度グループ化されるが、今度は側頭後上部
（Ｌ．ＳＴＧ）や前頭下部（Ｉｎｓｕｌａ）ならびに前
中心溝付近（Ｌ．ｐｆｅＣＳ１-３）などのグループ化
しないことが妥当と思われる部位が一つのグループにま
とまる（図７の実線だ円）。このように１段階のグルー
プ化およびこれに等価電流ダイポールモーメント強度の
相関係数の判定基準を加えた拡張型１段階グループ化で
は、当然グループ化されるべき部位がグループ化され
ず、ひとつのグループとはグループ化しづらい部位がグ
ループ化されるという不具合が生じている。
【００３３】しかし、本発明の提案する２段階グループ
化によれば、等価電流ダイポール間の距離＝２ｃｍ以下
という判定基準による第一のグループ化で、１３のグル
ープ（図５破線のだ円）が得られたが、分離が妥当と思
われる前述の領域が確かに分離されている。この例で
は、第２段階のグループ化では、新たなグループ化が生
じなかったため、第１段階のグループ化が最終的なグル
ープとして残り、図４のような結果が得られた。
化によれば、等価電流ダイポール間の距離＝２ｃｍ以下
という判定基準による第一のグループ化で、１３のグル
ープ（図５破線のだ円）が得られたが、分離が妥当と思
われる前述の領域が確かに分離されている。この例で
は、第２段階のグループ化では、新たなグループ化が生
じなかったため、第１段階のグループ化が最終的なグル
ープとして残り、図４のような結果が得られた。
【００３４】上記の様に、３５個の有意な等価電流ダイ
ポールに対して、従来の１段階グループ化およびこれに
等価電流ダイポールモーメント強度の相関係数の判定基
準を加えた拡張型１段階グループ化では、分離が不当と
思われる等価電流ダイポールがグループ化されてしま
い、あるいは当然分離されるべき等価電流ダイポールが
グループ化されなかった。これに対して、本発明の脳の
等価電流ダイポールの逆問題解法では、等価電流ダイポ
ールモーメント強度の相関係数についてのあらかじめ決
められた判定基準に基づいて等価電流ダイポールをグル
ープ化することにより、そのような誤ったグループ化を
防ぐことができ、飛び石効果を防止することができた。
ポールに対して、従来の１段階グループ化およびこれに
等価電流ダイポールモーメント強度の相関係数の判定基
準を加えた拡張型１段階グループ化では、分離が不当と
思われる等価電流ダイポールがグループ化されてしま
い、あるいは当然分離されるべき等価電流ダイポールが
グループ化されなかった。これに対して、本発明の脳の
等価電流ダイポールの逆問題解法では、等価電流ダイポ
ールモーメント強度の相関係数についてのあらかじめ決
められた判定基準に基づいて等価電流ダイポールをグル
ープ化することにより、そのような誤ったグループ化を
防ぐことができ、飛び石効果を防止することができた。
【００３５】上記の例においては、ＭＥＧデータを用い
て、ＥＣＤを見積ったが、ＥＥＧデータを用いた場合も
同様な手順で解析できる。両者の違いは、ダイポールを
観測データにフィッティングする際に、ダイポールが生
じる磁場を測定した磁場分布にフィッティングさせる
か、あるいはダイポールが生じる電圧を測定した電圧分
布にフィッティングさせるかの違いであるが、このよう
なフィッティングの方法は従来の逆問題解法においてよ
く知られており、市販のソフトウェアパッケージを用い
て、容易に実現できることは明らかである。
て、ＥＣＤを見積ったが、ＥＥＧデータを用いた場合も
同様な手順で解析できる。両者の違いは、ダイポールを
観測データにフィッティングする際に、ダイポールが生
じる磁場を測定した磁場分布にフィッティングさせる
か、あるいはダイポールが生じる電圧を測定した電圧分
布にフィッティングさせるかの違いであるが、このよう
なフィッティングの方法は従来の逆問題解法においてよ
く知られており、市販のソフトウェアパッケージを用い
て、容易に実現できることは明らかである。
【００３６】また、上記の実施例においては、等価電流
ダイポール位置の設定においては、ｆＭＲＩで検出され
たクラスターから、頭部全体で５６個の等価電流ダイポ
ール位置を抽出したが、ｆＭＲＩで検出されない部位の
等価電流ダイポールによる効果を取り入れる方が望まし
い場合がある。
ダイポール位置の設定においては、ｆＭＲＩで検出され
たクラスターから、頭部全体で５６個の等価電流ダイポ
ール位置を抽出したが、ｆＭＲＩで検出されない部位の
等価電流ダイポールによる効果を取り入れる方が望まし
い場合がある。
【００３７】例えば、文献７（K.Matsubara et.al. IEE
E Trans. Biomedical Engineering,Vol.42, No.6,608-6
15 (1995).）には、ＭＥＧの逆問題解法が記載されてい
るが、この方法を適用して見出した等価電流ダイポール
の位置は、必ずしも、上記のｆＭＲＩにより推定される
等価電流ダイポールの位置と全てが一致するわけではな
い。このため、最初に設ける等価電流ダイポールとして
は、ＭＥＧの逆問題解法によるその位置と、ｆＭＲＩに
より得られるその位置とを含む複数の等価電流ダイポー
ルに上記した等価電流ダイポールの逆問題解法を適用す
ることにより、より望ましい解が得られることは明らか
である。
E Trans. Biomedical Engineering,Vol.42, No.6,608-6
15 (1995).）には、ＭＥＧの逆問題解法が記載されてい
るが、この方法を適用して見出した等価電流ダイポール
の位置は、必ずしも、上記のｆＭＲＩにより推定される
等価電流ダイポールの位置と全てが一致するわけではな
い。このため、最初に設ける等価電流ダイポールとして
は、ＭＥＧの逆問題解法によるその位置と、ｆＭＲＩに
より得られるその位置とを含む複数の等価電流ダイポー
ルに上記した等価電流ダイポールの逆問題解法を適用す
ることにより、より望ましい解が得られることは明らか
である。
【００３８】また、上記した文献６には、存在確率をも
って存在するものとした等価電流ダイポールと、ｆＭＲ
Ｉ信号との相関について記載されている。一般に、その
存在確率が増大すると、その相関関係も増大するが、ｆ
ＭＲＩ信号との相関がなくその存在確率の設定が困難な
場合がある。このような場合には、まず、ＭＥＧの逆問
題解法により等価電流ダイポールの大きさとその位置と
を推定しておき、また、ｆＭＲＩにより得られるその位
置と、複数の確率的に存在するものとした等価電流ダイ
ポールの位置とを用いて、上記した等価電流ダイポール
の逆問題解法を適用することにより、より望ましい解が
得られる。
って存在するものとした等価電流ダイポールと、ｆＭＲ
Ｉ信号との相関について記載されている。一般に、その
存在確率が増大すると、その相関関係も増大するが、ｆ
ＭＲＩ信号との相関がなくその存在確率の設定が困難な
場合がある。このような場合には、まず、ＭＥＧの逆問
題解法により等価電流ダイポールの大きさとその位置と
を推定しておき、また、ｆＭＲＩにより得られるその位
置と、複数の確率的に存在するものとした等価電流ダイ
ポールの位置とを用いて、上記した等価電流ダイポール
の逆問題解法を適用することにより、より望ましい解が
得られる。
【００３９】
【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。第１
段階のグループ化における判定基準の距離を、例えば２
ｃｍ程度と短くすることで、ｆＭＲＩで検出された脳活
動領域単位程度にグループ化し、また、第２段階のグル
ープ化としてグループメンバーの等価電流ダイポールモ
ーメント強度の相関係数まで考慮して、例えば４ｃｍ程
度の距離内の依存しあうグループメンバーの等価電流ダ
イポールを見つけて再度グループ化することにより、過
不足のないグループ化を行うことができる様になり、こ
れらのグループ化された等価電流ダイポールを用いて、
脳内活動の時間的挙動を正しく追跡できるようになっ
た。
以下に説明するような効果を奏することができる。第１
段階のグループ化における判定基準の距離を、例えば２
ｃｍ程度と短くすることで、ｆＭＲＩで検出された脳活
動領域単位程度にグループ化し、また、第２段階のグル
ープ化としてグループメンバーの等価電流ダイポールモ
ーメント強度の相関係数まで考慮して、例えば４ｃｍ程
度の距離内の依存しあうグループメンバーの等価電流ダ
イポールを見つけて再度グループ化することにより、過
不足のないグループ化を行うことができる様になり、こ
れらのグループ化された等価電流ダイポールを用いて、
脳内活動の時間的挙動を正しく追跡できるようになっ
た。
【図１】本発明の解法におけるデータ処理を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図２】内語課題データを分析した例のテスト条件をブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】ｆＭＲＩデータ（ａ）、ＭＥＧデータ（ｂ）の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】２段階グループ化によりグループ化された各グ
ループの挙動を示す図である。
ループの挙動を示す図である。
【図５】接線方向距離と法線方向距離とに同じ判定基準
を用いた１段階グループ化を示す図である。
を用いた１段階グループ化を示す図である。
【図６】距離および相関係数（＞８０％）を判定基準に
用いた拡張型１段階グループ化を示す図である。
用いた拡張型１段階グループ化を示す図である。
【図７】距離および相関係数（＞７０％）を判定基準に
用いた拡張型１段階グループ化を示す図である。
用いた拡張型１段階グループ化を示す図である。
Claims (9)
- 【請求項１】 あらかじめ決められた配置にならべられ
た等価電流ダイポールの等価電流ダイポールモーメント
の大きさとその配向を調整して、脳磁界計測装置による
観測データに、その等価電流ダイポールによる磁場を適
合させる手続きと、等価電流ダイポールモーメント強度
の相関係数についてのあらかじめ決められた判定基準に
基づいて上記の等価電流ダイポールのグループ化を行う
手続きとを含むことを特徴とする脳の等価電流ダイポー
ルの逆問題解法。 - 【請求項２】 あらかじめ決められた配置にならべられ
た等価電流ダイポールの等価電流ダイポールモーメント
の大きさとその配向を調整して、脳磁界計測装置による
観測データに、その等価電流ダイポールによる磁場を適
合させる手続きと、等価電流ダイポール間の距離につい
てのあらかじめ決められた判定基準に基づいて上記の等
価電流ダイポールの第１段階のグループ化を行う手続き
と、等価電流ダイポールモーメント強度の相関係数につ
いてのあらかじめ決められた判定基準に基づいて上記の
等価電流ダイポールの第２段階のグループ化を行う手続
きとを含むことを特徴とする脳の等価電流ダイポールの
逆問題解法。 - 【請求項３】 あらかじめ決められた配置にならべられ
た等価電流ダイポールの等価電流ダイポールモーメント
の大きさとその配向を調整して、脳波計測装置による観
測データに、その等価電流ダイポールによる電位分布を
適合させる手続きと、等価電流ダイポールモーメント強
度の相関係数についてのあらかじめ決められた判定基準
に基づいて上記の等価電流ダイポールのグループ化を行
う手続きとを含むことを特徴とする脳の等価電流ダイポ
ールの逆問題解法。 - 【請求項４】 あらかじめ決められた配置にならべられ
た等価電流ダイポールの等価電流ダイポールモーメント
の大きさとその配向を調整して、脳波計測装置による観
測データに、その等価電流ダイポールによる電位分布を
適合させる手続きと、等価電流ダイポール間の距離につ
いてのあらかじめ決められた判定基準に基づいて上記の
等価電流ダイポールの第１段階のグループ化を行う手続
きと、等価電流ダイポールモーメント強度の相関係数に
ついてのあらかじめ決められた判定基準に基づいて上記
の等価電流ダイポールの第２段階のグループ化を行う手
続きとを含むことを特徴とする脳の等価電流ダイポール
の逆問題解法。 - 【請求項５】 あらかじめ決められた配置にならべられ
た等価電流ダイポールの等価電流ダイポールモーメント
の大きさとその配向を調整して、脳磁界計測装置と脳波
計測装置による観測データに、その等価電流ダイポール
による磁場及び電位分布を適合させる手続きと、等価電
流ダイポールモーメント強度の相関係数についてのあら
かじめ決められた判定基準に基づいて上記の等価電流ダ
イポールのグループ化を行う手続きとを含むことを特徴
とする脳の等価電流ダイポールの逆問題解法。 - 【請求項６】 あらかじめ決められた配置にならべられ
た等価電流ダイポールの等価電流ダイポールモーメント
の大きさとその配向を調整して、脳磁界計測装置と脳波
計測装置による観測データに、その等価電流ダイポール
による磁場及び電位分布を適合させる手続きと、等価電
流ダイポール間の距離についてのあらかじめ決められた
判定基準に基づいて上記の等価電流ダイポールの第１段
階のグループ化を行う手続きと、等価電流ダイポールモ
ーメント強度の相関係数についてのあらかじめ決められ
た判定基準に基づいて上記の等価電流ダイポールの第２
段階のグループ化を行う手続きとを含むことを特徴とす
る脳の等価電流ダイポールの逆問題解法。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の脳
の等価電流ダイポールの逆問題解法において、等価電流
ダイポールをｆＭＲＩによる情報を基にあらかじめ決め
られた配置にならべることを特徴とする脳の等価電流ダ
イポールの逆問題解法。 - 【請求項８】 脳磁界信号処理により推定された等価電
流ダイポールの位置とｆＭＲＩによる情報を基に推定さ
れた等価電流ダイポールの位置とを含む位置に等価電流
ダイポールの位置をあらかじめ設けることを特徴とする
請求項１ないし６のいずれかに記載の脳の等価電流ダイ
ポールの逆問題解法。 - 【請求項９】 脳磁界信号処理により推定された等価電
流ダイポールの確率的位置とｆＭＲＩによる情報を基に
推定された等価電流ダイポールの確率的位置とを含む位
置に等価電流ダイポールの位置をあらかじめ設けること
を特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の脳の
等価電流ダイポールの逆問題解法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002159320A JP3598380B2 (ja) | 2001-10-26 | 2002-05-31 | 脳磁界計測データの逆問題解法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-329174 | 2001-10-26 | ||
| JP2001329174 | 2001-10-26 | ||
| JP2002159320A JP3598380B2 (ja) | 2001-10-26 | 2002-05-31 | 脳磁界計測データの逆問題解法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003199724A true JP2003199724A (ja) | 2003-07-15 |
| JP3598380B2 JP3598380B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=27666537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002159320A Expired - Lifetime JP3598380B2 (ja) | 2001-10-26 | 2002-05-31 | 脳磁界計測データの逆問題解法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3598380B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009297382A (ja) * | 2008-06-17 | 2009-12-24 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 脳活動情報出力装置、脳活動情報出力方法 |
| JP2020146286A (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 株式会社リコー | 情報処理装置、情報処理方法、プログラムおよび生体信号計測システム |
-
2002
- 2002-05-31 JP JP2002159320A patent/JP3598380B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009297382A (ja) * | 2008-06-17 | 2009-12-24 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 脳活動情報出力装置、脳活動情報出力方法 |
| JP2020146286A (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 株式会社リコー | 情報処理装置、情報処理方法、プログラムおよび生体信号計測システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3598380B2 (ja) | 2004-12-08 |
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