JP2015527111A - ヒトの脳の皮質機能の目録を作るための磁気画像化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本PCT出願は、2012年6月29日に出願された米国特許出願第61/666,171号、表題「MAGNETIC IMAGING DEVICE TO INVENTORY HUMAN BRAIN CORTICAL FUNCTION」の利益を主張する、2013年3月14日に出願された、同時係属中の米国特許出願第13/804,070号、表題「MAGNETIC IMAGING DEVICE TO INVENTORY HUMAN BRAIN CORTICAL FUNCTION」に開示された、1以上の発明を主張する。米国仮出願の米国特許法第119(e)条の下の利益は、本明細書によって請求され、前述の出願は、引用により本明細書に組み込まれる。
本発明は医療用画像の分野に属する。より具体的に、本発明は、脳の電気活性を検知するシステム及び方法に属する。
成人のヒト大脳皮質は、約870乃至970cm3の範囲において平均容量を有し、約1014の神経連絡を形成する約1010のニューロンを含む。たとえニューロンが脳細胞の集まりのわずか約10%しか構成しなくても、この複雑性は、大きな画像化の問題を示す。この複雑性を備えた容量の機能的な三次元画像は、表示及び理解することがほとんど不可能である。現在の大脳皮質の画像化方法は、神経の機能を直接画像化しない。機能的磁気共鳴映像(fMRI)は血流を画像化し、陽電子放射形断層撮影法(PET)は代謝を画像化する。fMRIは、秒時間枠(seconds time frame)に対して敏感であるが、脳における正常な事象は、ミリ秒時間枠において生じる。例えば、実時間での神経性伝達の画像化は、脳機能に影響する病状に関する薬物介入の有効性の評価を可能にする。
Claims (24)
- 溝によって分離された複数の脳回を伴う表面を有する大脳皮質を含む脳の少なくとも一部の電気活性を評価する方法であって、該方法は:
a)大脳皮質の表面の幾何構造を測定するために脳をコンピュータにより画像化する工程;
b)少なくとも1つの超伝導量子干渉デバイスの複数のセンサーの少なくとも1つのアレイを使用して、複数の位置にある脳の周囲の複数の磁界強度をコンピュータにより測定する工程;
c)脳の電気活性によって生成される少なくとも1つの磁界を定量化するために、センサーによって測定された磁界強度をコンピュータにより評価する工程;及び
d)磁気の位相幾何学の皮質表面マップを作成するために、脳の電気活性によって生成される磁界を大脳皮質の表面上の少なくとも1つの位置に、コンピュータにより局地化する工程
を含む方法。 - 工程b)は単一の時点の間実行される、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 工程b)は複数の時点の間実行される、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの刺激により脳をコンピュータにより刺激する工程を更に含む、請求項3に記載の方法。
- 少なくとも1つの刺激は、少なくとも1つの視覚刺激、少なくとも1つの聴覚刺激、少なくとも1つの触覚刺激、少なくとも1つの認知刺激、及びそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、ことを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 脳による反応と、正常な脳による既知の反応とを、コンピュータにより比較する工程を更に含む、請求項4に記載の方法。
- 脳による反応と、既知の異常状態を伴う異常な脳による既知の反応とを、コンピュータにより比較する工程を更に含む、請求項4に記載の方法。
- コンピュータは、磁界のみを、大脳皮質の表面の溝により明確にされた脳回の1つ以上に局地化する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 磁気の皮質表面マップと、参照の磁気の皮質表面マップとを比較する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 超伝導量子干渉デバイスであって、該デバイスは:
多くの超伝導量子干渉デバイス検出器のアレイであって、該アレイにおける検出器は、アレイの平面に垂直な軸に対して固定された角度にある、アレイ;及び
検出器からデータを受け取り、及び、溝の同側の距離との逆二乗の減衰並びに溝の反対側の距離との逆三乗の減衰に基づく磁界減衰に基づいて検出器の約5センチメートル以内で生成される磁界を測定する、プロセッサ
を含むデバイス。 - 試験被験体のための非常磁性の支持装置であって、該装置は:
試験被験体の重量を支える、実質的に水平な着席面を備えるシート部;
シート部から上方に伸びる背部であって、該背部は、試験被験体の背中を支える背面、角度調節機構によって調整可能な背面と実質的に水平な着席面の間にある背面角を備える、背部;
縦軸の周囲のシート部を回転させる回転調整機構;
シート部を水平面に移す水平方向調整機構;
シート部を垂直平面に上昇させる垂直調節機構;及び
角度調節機構、回転調整機構、水平方向調整機構、及び垂直調節機構の位置に基づいて背部の位置を上昇させ、且つ、支持装置の位置を変化させるために角度調節機構、回転調整機構、水平方向調整機構、及び垂直調節機構を配向する、プロセッサ
を含む装置。 - 背部から伸びる頭部安定器、即ち、予め定めた位置に試験被験体の頭部を固定する頭部安定器を更に含む、請求項11に記載の非常磁性の支持装置。
- 背面角は、垂直位置の範囲、及び垂直面に対して固定した角度内で調節可能である、ことを特徴とする請求項11に記載の非常磁性の支持装置。
- 回転機構は、シート部の少なくとも360°の回転を可能にする、ことを特徴とする請求項11に記載の非常磁性の支持装置。
- 試験被験体のための非常磁性の支持装置であって、該装置は:
試験被験体の重量を支える、実質的に水平な着席面を備えるシート部;
シート部から上方に伸びる背部であって、該背部は、試験被験体の背中を支える背面、手動で調整可能である背面と実質的に水平な着席面の間にある背面角を備える、背部;
背部から伸びる頭部安定器、即ち、背部に対して予め定めた位置に被験体の頭部を固定する頭部安定器;
試験被験体の頭部の位置を測定するセンサー
を含み;
ここで、シート部、背部、及び頭部安定器は、水平に、垂直に、及び回転式に、手動で調整可能である、装置。 - 背面角は、垂直位置の範囲、及び垂直面に対して固定した角度内で調節可能である、ことを特徴とする請求項15に記載の非常磁性の支持装置。
- シート部、背部、及び頭部安定器は、少なくとも360°まで、回転式に調整可能である、ことを特徴とする請求項15に記載の非常磁性の支持装置。
- 電気活性によって生成される少なくとも1つの磁界に基づいて、脳の少なくとも一部の電気活性を表示する方法であって、該方法は:
脳の溝の上に集められる、SQUIDセンサーのアレイにより磁界をコンピュータにより検知する工程;及び
等高線地図として磁界に基づき電気活性をコンピュータにより図表で表示する工程
を含み;
ここで、等高線地図上の閉曲線は、均等な電位の点を表わす、方法。 - 電気活性のタイミングに対してスローモーションにある時間に対する、電気活性の変化を表示する工程を更に含む、請求項18に記載の方法。
- 閉曲線の積み重ねの高さは、測定された磁界の強度を表わす、ことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 電気活性によって生成される少なくとも1つの磁界に基づいて、脳の少なくとも一部の電気活性を表示する方法であって、該方法は:
脳の溝の上に集められる、SQUIDセンサーのアレイにより磁界をコンピュータにより検知する工程;
磁界に対する刺激事象後に、試験潜在期での試験最大磁界の強度をコンピュータにより測定する工程;
試験最大磁界の強度及び試験潜在期と、刺激事象のため正常な被験体に関する正常な最大磁界の強度及び標準の潜在期とを、コンピュータにより比較する工程;及び
起点に位置していないデータポイントが正常な被験体に対する試験被験体の脳活動データの偏差を示すように、第一軸上に最大磁界強度及び第二軸上に時間を有する、二次元フォーマットグリッド上に試験最大磁界強度と試験潜在期を表わすデータポイント、及び、正常な最大磁界強度と標準時間を表わす起点を、コンピュータによりスクリーン上に表示する工程
を含む方法。 - 電気活性によって生成される磁界に基づいて、脳の少なくとも一部の電気活性を検知する方法であって、該方法は:
約0ヘルツ乃至約100ヘルツの範囲内での周波数の検知に基づき、脳の溝の上に集められる、SQUIDセンサーアレイを備えた磁界をコンピュータにより検知する工程
を含む方法。 - 脳における局所のソースから距離に応じた全てのSQUIDセンサーに関して、計算された残光特性に基づいてSQUIDセンサーによって受けられる複数の信号を、コンピュータにより採点する工程;及び
SQUIDセンサーの全てに関する一般的強度を示す信号をコンピュータにより拒絶する工程を含む、脳の局所のソースの外部で生じていると測定された信号を、コンピュータにより除去する工程
を更に含む請求項22に記載の方法。 - 電気活性によって生成される少なくとも1つの磁界に基づいて、試験被験体の脳の少なくとも一部の比較可能な電気活性を表示する方法であって、該方法は:
刺激事象後の、脳の溝の上に集められるSQUIDセンサーのアレイにより脳活動データとして磁界をコンピュータにより検知する工程;
脳活動データの少なくとも現在の部分に関する脳活動データに関しての、刺激事象後の試験潜在期での試験最大磁界の強度をコンピュータにより測定する工程;
脳活動データの現在の部分の試験最大磁界の強度及び試験潜在期と、早期の時間で獲得される刺激事象に関する試験被験体の脳活動データのアナログ部分の以前の最大磁界の強度及び以前の潜在期とを、コンピュータにより比較する工程;及び
起点に位置していないデータポイントが早期の時間から試験被験体の脳活動データの変化を示すように、第一軸上に比較可能な磁界強度及び第二軸上に比較可能な潜在期を有する、二次元フォーマットグリッドに試験最大磁界強度と試験潜在期を表わすデータポイント、及び、以前の最大磁界強度と以前の潜在期を表わす起点を、コンピュータによりスクリーン上に表示する工程
を含む方法。
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