JPH031839A - Brain magnetism measuring apparatus - Google Patents

Brain magnetism measuring apparatus

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JPH031839A
JPH031839A JP1137615A JP13761589A JPH031839A JP H031839 A JPH031839 A JP H031839A JP 1137615 A JP1137615 A JP 1137615A JP 13761589 A JP13761589 A JP 13761589A JP H031839 A JPH031839 A JP H031839A
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Hidenobu Wani
和邇 秀信
Kenji Shibata
芝田 健治
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Shimadzu Corp
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Abstract

PURPOSE:To achieve a precise determination of a position of a cerebral active part without requiring time for measurement of brain magnetism by assuming positions, sizes and directions of a plurality of current dipoles in a model to determine a group of current dipoles so that a difference is minimized between a magnetic field distribution generated with the group of current dipoles at measuring points of a brain magnetic field and a magnetic field distribution obtained from multi-point brain magnetic field data measured simultaneously. CONSTITUTION:When a multi-point measuring data of a brain magnetic field obtained with a data sampling device 16 and an MRI image data obtained with an MRI device 17 are sent to a computer 18, with the determination of a positional relationship between the measuring points and an MRI image, a head approximate model selected and a coordinates system is selected. As a result, a coordinate system is determined and a brain magnetism measuring data subjected to a processing is used to determine a position, size and direction of each of a group of current bipoles on coordinates. This case, the position, size and direction of the current bipoles are assumed individually on the coordinates and the position, size and direction of the current bipoles are determined so that a least squared error is minimized in a magnetic field distribution generated at magnetic field measuring points by the current bipoles and a magnetic field distribution measured actually.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

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 a device that measures magnetic fields generated in the brain of a human or the like and estimates active areas of the brain.

【従来の技術】[Conventional technology]

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 Ma
ri and R15to J、 Ilmoniemi
。 ”Cevebral Magnetic Fields
” CRCCriticalReviews in B
iomedical Engineering Vol
、14.No。 2 p93−126.1986. L、Kaufman
 and J、Williamson。 Recent developments in ne
uromagnetism” 1nThfrd Int
ernational Evoked Potenti
alsSymposium、 Stoneham : 
Butterworth、 ploo−113゜198
7) 。 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。
Traditionally, determining the location of brain active areas by measuring magnetic fields generated in the human brain has been used in clinical medicine, such as estimating the location of epilepsy, research on spontaneous brain magnetism (especially alpha waves), and research on induced brain magnetism. (Ritta Ma
ri and R15to J, Ilmoniemi
. ”Cevebral Magnetic Fields
”CRCCriticalReviews in B
iomedical Engineering Vol.
, 14. No. 2 p93-126.1986. Kaufman, L.
and J, Williamson. Recent developments in new
uromagnetism” 1nThfrd Int
ernational Evoked Potenti
alsSymposium, Stoneham:
Butterworth, ploo-113°198
7). Further, USP No. 4,736,751 proposes a system for identifying brain activity areas by electroencephalogram measurement.

【発明が解決しようとする課題】[Problem 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、しがも脳活動
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, conventionally, when measuring magnetoencephalography,
Because a magnetic sensor with few measurement points is used, it is necessary to measure the required range of the skull while changing the location of the magnetic sensor to create a magnetoencephalogram, which takes time. By simply creating and displaying an isomagnetic field map, it is possible to grasp the overall magnetic field distribution or simply grasp the current dipoles using the isomagnetic field map, but it is not possible to accurately estimate a large number of current dipoles. The problem was that it was impossible. Further, USP No. 4,736,751 proposes a system suitable for electroencephalogram measurement, but magnetoencephalography requires special measures for the measurement system, sensor, and MRI head image position grasp. An object of the present invention is to provide a magnetoencephalography measurement device that does not take much time to measure magnetoencephalography and can accurately determine the position of a brain active area.

【N題を解決するための手段】[Means to solve problem N]

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 (Supe
rconducting Quantum Inter
ferenceDevice: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MRI画像を撮影するMRI手段と、上記
マルチチャンネル5QUI D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, the magnetoencephalography measurement device according to the present invention uses a multi-channel SQUID (Supe
rconducting Quantum Inter
means for simultaneously measuring brain magnetic fields at multiple points using a superconducting quantum interference device (superconducting quantum interference device) sensor, an MRI means for taking an MRI image of the head, and a means for determining the positional relationship between the multi-channel 5QUID sensor and the MRI image. and a means for creating a head approximation model from the MRI image, assuming the positions, sizes, and directions of a plurality of current dipoles in the model, and creating a group of current dipoles at the measurement point of the brain magnetic field. means for determining a current dipole group that minimizes the difference between the magnetic field distribution and the magnetic field distribution obtained from the simultaneously measured multi-point brain magnetic field data; means for displaying on the image.

【作  用】[For production]

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
。 そして、マルチチャンネルSQUIDセンサとMRI画
像との位置関係が求められ、これにより脳磁計測データ
の測定点とMR,1画像との位1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MRr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。
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 the MRI means. Then, the positional relationship between the multi-channel SQUID sensor and the MRI image is determined, and thereby the order-of-one relationship between the measurement point of the magnetoencephalogram measurement data and MR, 1 image is found. A head approximation model is created from the MRI images, and in this model, the positions, sizes, and directions of multiple current dipoles are assumed, and the magnetic field distribution created by these current dipole groups at the measurement points of the brain magnetic field and the above-mentioned simultaneous By finding the current dipole group that minimizes the difference from the magnetic field distribution obtained from the measured brain magnetic field data at multiple points, the position of each current dipole,
Know the size and direction. Each position of the current dipole group obtained in this way corresponds to the MRI image, so it is an image related to the MRI image (that is, the MRr image itself or an image made from it).
can be displayed on top. As a result, the brain active area is displayed on the MRI image as a group of current dipoles, and its position can be known precisely.

【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SQU I D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M
RI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、そ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1つにおい
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は通常デユワ−
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個のデユ
ワ−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個のデユワ−2は、それぞれ、
ベース21が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。デユワ−2は概略円筒状であり、ベルト24を図示
しない固定具を緩めることにより、デユワ−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、各デユワ−2は、水平力及び鉛直
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ユワ−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ユワ−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。 デユワ−2の内部は第3図のように構成されている。デ
ユワ−2は、液体ヘリウム41が入れられる液体ヘリウ
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
の検出フィル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。このデユワ−2で
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4
2が配置される。なお、中央部のデユワ−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、しがも球面状凹面の曲
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図のようにデユワ−1個当り19個配置されてお
り、それらがそれぞれ19個のDCSQUIDユニツト
43に接続されている。これら検出コイル42及びDC
SQUIDユニツト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。DCSQUIDユニツト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
、F L L (Flux Lock 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
ユワ−2の外側に取り付けられたプリアンプユニット4
6を介して外部に出力される。 各デユワ−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ユワ−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4
2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 (=19X3)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を経てハードデイ、スフ
ドライバ装254に送られて格納される。その後、CP
U51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5
9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。SQ
UID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、F I F O(First 
In First 0ut)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1
8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SQU ID
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2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線で表現する。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、NEI
L CUFFIN et al、”MagneticF
ields of a Dipole in 5pec
ial VolumeConductor 5hape
s”IEEE Trans、 Bion+ed、 En
g、 、 Vol。 BME−24,No、 4.ρ372−381.197
7) 、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、プレビア「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 elect
romagnetic theoryof elect
rocardiology” Biophysical
 Journal。 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
動に対応す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
時間毎に求めて表示し、あるいは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 8 (a shielded room or a room with little external magnetic field). All structures used in this examination room 8 are made of non-magnetic materials. 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 its image is displayed to the subject 10 via a mirror 12a.
A visual stimulus is given by having the person observe the object. Also,
An earphone 13 is placed outside the examination room 8, and the sound is guided to the ear of the subject 10 through a silicon tube 13a, etc., thereby providing auditory stimulation. Furthermore, somatosensory stimulation is provided using an electrical stimulation device (not shown). Alternatively, the motion detector 14 is used to perform the recognition motion. These are controlled by an experiment control device 15 to form a measurement system 9. The data collection device 16 collects brain magnetic field measurement data from multiple points from the multi-channel SQUID sensor 11. The head of the subject 10 is photographed by the MRI device 17 . The multi-point 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 the computer 18 . In the computer 18, the magnetic field measurement data undergoes no special processing in the case of epileptic brain magnetism, undergoes FFT (fast Fourier transform) processing in the case of spontaneous brain magnetism such as alpha waves, and undergoes S/N ratio processing in the case of evoked brain waves. Addition (integration) processing is applied to improve the performance. In each of these cases, digital filter processing may be further performed to improve the S/N ratio. A head approximate model is created from the head MRI image. In addition, the relative positional relationship between the SQUID sensor and the head is determined, and this enables the magnetic brain measurement points and the head MRI.
The positional relationship with the image is determined. In this way, the measurement point and M
After understanding the positional relationship with the RI image, a head approximation model is selected and a coordinate system is selected. A coordinate system is thus determined, and the position, size, and direction of each current dipole group are determined using the magnetoencephalography measurement data that has undergone the above processing. This corresponds to solving a reverse problem, and here we assume the positions, sizes, and directions of multiple current dipoles on the above coordinates, and calculate the magnetic field distribution created by these current dipoles at the magnetic field measurement point. , the position, size, and direction of each current dipole group are determined so that the least squares error from the actually measured magnetic field distribution is minimized. The current dipoles determined in this way are displayed on the MRI image or a three-dimensional image created from the MRI image with marks such as arrows, or are displayed in coordinates on a single display device. The multi-channel SQUID sensor 11 is usually a dewar
It is cooled by being immersed in liquid helium in a container called a . Here, as shown in FIG. 2, three dewars 2 are used at the same time so that the bottom surfaces of their tips surround the subject's head. These three dewars 2 are each
It is held by a belt 24 via a shaft 23 at the tip of an arm 22 extending and contracting from the base 21 . The dewar 2 has a generally cylindrical shape, and the dewar 2 can be rotated about its central axis by loosening a fixing device (not shown) for the belt 24. Further, this belt 24 is rotatably attached to the tip of the arm 22 by a shaft 23. 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 suspension mechanism, each dewar 2 can be freely determined in its position in the horizontal and vertical directions, as well as in any direction in the horizontal plane, and in the inclination angle with respect to the vertical axis. It can also rotate around its own central axis. Further, the bottom surfaces of the dewars 2 located on both sides are inclined at about 45 degrees from the central axis, as shown in FIGS. 2 and 3. The bottom surface of the dewar 2 located in the center is approximately perpendicular to its central axis. Both of these bottom surfaces are spherical and concave, resembling the skull. The inside of the dewar 2 is constructed as shown in FIG. The dewar 2 consists of a liquid helium container 32 containing liquid helium 41 and an envelope 31 covering the outside thereof. The inside of this envelope 31 is a vacuum 33, and a super insulation layer 35 as a heat insulating material and a vapor cooling metal strip 34 surround the liquid helium container 32.
and are placed. A number of detection filters 42 are arranged at the bottom of the liquid helium container 32 . Each of the detection coils 42 is wound around a quartz bobbin. Since the bottom surface of this dewar 2 is inclined at 45 degrees and forms a spherical concave surface, a large number of detection coils 4 are arranged along this 45 degree concave surface.
2 is placed. 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 either case, when the detection coils 42 are viewed from the front, they are arranged at equal intervals as shown in FIG. 4, and are oriented toward the center of the curvature of the spherical concave surface. Here, the detection coil 42
As shown in FIG. 4, 19 units are arranged per dewar, and each of them is connected to 19 DCSQUID units 43. These detection coils 42 and DC
The SQUID unit 43 is supported by a support tube 44. A heat radiation shield 45 is attached to the upper part of the support tube 44. The magnetic flux detected by the detection coil 42 is transmitted to the DCSQUID unit 43 by a magnetic flux transformer, and the magnetic flux is converted into voltage by the operation of a FLL (Flux Lock Loop). preamplifier unit 4
It is output to the outside via 6. Since each dewar 2 has such a concave bottom surface and the position and direction of the dewar 2 can be determined freely as described above, the detection coil 4
The position No. 2, that is, the magnetic field measurement point, can be placed on a spherical surface that approximates the skull. These 57 (=19×3) measurement signals are sent to the computer 18 via the data collection device 16. That is, as shown in FIG. 5, it is sent to the CPU bus 52, stored in the CPU memory (not shown), and
The data is sent via the disk interface 53 to the hard disk drive unit 254 and stored therein. After that, C.P.
After the processing by U51 is performed and the obtained image is stored in the image memory 58, the color image monitor device 5
9, and the image will be displayed. Further, a character monitor device 56 and a keyboard device 57 are connected to the CPU bus 52 via a 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. SQ
The signal (analog) sent from the FLL of the UID sensor 11 is first taken in via the amplifier 61, and then sent to the filter 62,
It is input to the A/D converter 65 via the sample hold circuit 63 and the multiplexer 64, where it is converted into a digital signal in real time, and then F I F O (First
In First Out) circuit 66 and output. On the other hand, the positional relationship between the magnetic field measurement point and the MRI image is determined as follows. As shown in FIG. 7, several small coils 71 are attached to characteristic positions on the skull of the subject 10. Three points among the nasal root, the preauricular notch, and the external occipital eminence point are desirable as the characteristic positions.A known current pulse is sequentially applied to each of the small coils 71 installed in this way, and the multiple SQUID sensors 11. The computer 1 calculates the magnetic field measured by the small coil 71 placed on known coordinates.
By storing the information in advance in step 8, the position of the small coil 71 attached to the skull can be determined. Thereby, the positional relationship on the magnetic field measurement coordinates of the cranial feature point to which the small coil 71 is attached can be known. Note that instead of using the small coil 71 in this way, three
It is also possible to determine the positional relationship between the measurement point by the SQUID sensor 11 and the head using a dimensional digitizer. This is done by attaching an orthogonal coil to the head side, generating an orthogonal magnetic field with the orthogonal coil, and detecting it with the orthogonal coil provided on the SQUID sensor 11 side.
The positional relationship with the sensor 11 is detected three-dimensionally. On the other hand, in the MRI apparatus 17, as shown in FIG. (x-y
(lined up in two directions perpendicular to the plane). Since this image data is sent to the computer 18, it is possible to match the positional relationship between the MRI image and the magnetic field measurement data. The computer 18 identifies the boundaries of the head epidermis, cranium, and brain from this three-dimensional MRI image data, and creates an approximate model by using these boundaries. This approximate model is, for example, the 9th
10 and 11. 9th
The figure represents the cerebral cortex with homogeneous lines. Figures 10 and 11 show the head epidermis, head epidermis-cranial boundary, cranial-cerebral cortex boundary,
Represented by multilayer spheres and triangular elements, respectively. The triangular element representation is the most accurate model. Regarding these models, assuming the positions, sizes, and directions of multiple current dipoles, the so-called reverse direction problem is solved. The magnetic field Bir created by the current dipoles at the measurement point is a spherical model (Figure 9).
If , the analytic expression has already been found (B, NEI
L CUFFIN et al, “MagneticF
fields of a Dipole in 5pec
ial Volume Conductor 5hape
s”IEEE Trans, Bion+ed, En
g, , Vol. BME-24, No. 4. ρ372-381.197
7) can be obtained using this. In the case of the multilayer sphere model (Figure 10) and the precision model (Figure 11),
The model is expressed with triangular elements, and three-dimensional potential problems can be solved using the boundary element method (C, A, Previa "Introduction to the Boundary Element Method" Baifukan), the boundary integral equation method (A, C, L, Barnard
et al. ”The application of select
romagnetic theory of select
"rocardiology"
Journal. Vol, 7. p443-491.1967). Then, the positions, sizes, and directions of the plurality of current dipoles are determined so that the least squares error with the measured value Bie is minimized as follows. Once the position, size, and direction of each current dipole are determined in this way, they are superimposed using marks such as arrows on a 3D MRI image or a 3D image obtained by transforming the 3D MRI image. . In this way, for example, arrows representing current dipoles are displayed on the three-dimensional head cut image as shown in Fig. 12, or on coronal, sagittal, and transverse cross-sectional views as shown in Fig. 13 A, B, and C. An arrow will be displayed. Further, the distance and coordinates of the current dipole from an arbitrary point on the head skin may be displayed. Furthermore, in addition to displaying the current dipole corresponding to the brain activity at a certain point based on the magnetoencephalography measurement data at a certain point, it also measures the brain magnetism continuously over a long period of time and then calculates the current dipole at regular intervals. It is also possible to understand temporal changes in brain activity and dynamically understand brain activity by displaying it as a graph or by changing the color of the current dipole over time.

【発明の効果】【Effect of the invention】

この発明の脳磁計測装置によれば、マルチチャンネルS
QUID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。また、脳活動部位の精密な位置を求める
ことができ、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
子どの位π対応が明確になる。
According to the magnetoencephalography measuring device of the present invention, the multi-channel S
Because magnetoencephalography is measured using a QUID sensor, testing time can be shortened. Furthermore, it is possible to determine the precise position of a brain active area, and in the case of epilepsy, for example, it becomes clear how much π corresponds between an abnormal biological function area on an MRI image and a current dipole generated by epilepsy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of 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
デユワ−の配置を示す正面図、第3図はデユワ−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
取り付は位置を示す図、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・・・SQUID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・
・・実験制御装雰、16・・・データ採集装置、17・
・・MRI装置、18・・・コンピュータ、2・・・デ
ユワ−221・・・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・・・DCSQUIDユニツト、44・・・支
持筒、45・・・熱放射シールド、46・・・プリアン
プユニット、51・・・CPU、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。 箋I′?困 箋8目 箋号U自 箸、13山 A 、B サシ゛クル Yランスノ(゛−ス
FIG. 1 is a block diagram showing an overall system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing the arrangement of a dewar in which a SQUID sensor is housed, and FIG. 3 is a sectional view showing the inside of the dewar. Figure 4 is a diagram showing the positional relationship of the detection coils;
FIG. 5 is a block diagram showing the hardware configuration of the computer, FIG. 6 is a block diagram showing the hardware configuration of the data collection device, and FIG. 7 is a diagram showing the position of the small coil attached to the subject's skull. Figure 8 shows a slice plane of an MRI image, Figure 9 shows a spherical model of the cranium, Figure 10 shows a multilayered spherical model of the cranium, and Figures 11 A, B, and C show precision of the cranium. FIG. 12 is a diagram showing a simulated homogeneous model, FIG. 12 is a diagram showing a three-dimensional cut-off image of the head, and FIG. 13 A, B, and C are diagrams showing three-directional cross-sectional images of the head. 8... Examination room, 9... Measurement system, 10... Subject,
11...SQUID sensor, 12.19...Display device, 12a...Mirror 13...Earphone, 13a
... Silicon tube 14 ... Motion detector, 15.
...Experiment control equipment, 16...Data acquisition device, 17.
... MRI device, 18... Computer, 2... Dewar-221... Base, 22... Arm, 23...
・・Shaft, 24・Belt, 31・Envelope, 32・
...Liquid helium, 33...Vacuum, 34...Vapor-cooled metal strip, 35...Super insulation layer, 41...Liquid helium, 42...Detection coil, 43...DCSQUID unit, 44... Support cylinder, 45... Heat radiation shield, 46... Preamplifier unit, 51... CPU, 52... CPU bus, 53... Disk interface, 54... Hard disk driver 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. Paper I'? Trouble paper 8th note No. U own chopsticks, 13 piles A, B Sacycle Y Runsno (゛-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (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MRI画像
を撮影するMRI手段と、上記マルチチャンネルSQU
ID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面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。
(1) A means for simultaneously measuring brain magnetic fields at multiple points using a multi-channel SQUID sensor, an MRI means for taking an MRI image of the head, and the multi-channel SQUID sensor.
means for determining the positional relationship between the ID sensor and the MRI image;
means for creating a head approximation model from the MRI image;
In this model, the positions, sizes, and directions of multiple current dipoles are assumed, and the magnetic field distribution created by these current dipole groups at the above-mentioned brain magnetic field measurement points and the above-mentioned simultaneously measured multi-point brain magnetic field data are calculated. A magnetoencephalography measuring device comprising means for determining a current dipole group that minimizes the difference from the magnetic field distribution obtained by the current dipole group, and means for displaying the current dipole group on an image related to the above-mentioned MRI surface image.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06169895A (en) * 1992-12-02 1994-06-21 Res Dev Corp Of Japan Diagnostic system
JPH07227385A (en) * 1993-11-08 1995-08-29 Osaka Gas Co Ltd Approximate model displaying system
WO2012032962A1 (en) 2010-09-10 2012-03-15 コニカミノルタオプト株式会社 Biomagnetism measuring device, biomagnetism measuring system, and biomagnetism measuring method
JP2012152514A (en) * 2011-01-28 2012-08-16 Konica Minolta Holdings Inc Magnetism measuring device, and biomagnetism measuring method
JP2013515964A (en) * 2009-12-29 2013-05-09 コリア・リサーチ・インスティチュート・オブ・スタンダーズ・アンド・サイエンス Low noise cooling device
US8933696B2 (en) 2011-05-20 2015-01-13 Konica Minolta, Inc. Magnetic sensor and biomagnetism measurement system
US11138779B2 (en) 2019-03-14 2021-10-05 Ricoh Company, Ltd. Information processing apparatus, information processing method, computer-readable medium, and biological signal measurement system
CN114190945A (en) * 2021-12-01 2022-03-18 南京景瑞康分子医药科技有限公司 Adjustable helmet for measuring brain magnetic signals

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4893213B2 (en) * 2006-10-05 2012-03-07 株式会社日立製作所 Magnetic field measuring device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63226340A (en) * 1986-12-16 1988-09-21 イーイージイ システムズ ラボラトリー Method and apparatus for displaying timewise relation between position and internal area of brain nerve activity

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63226340A (en) * 1986-12-16 1988-09-21 イーイージイ システムズ ラボラトリー Method and apparatus for displaying timewise relation between position and internal area of brain nerve activity

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06169895A (en) * 1992-12-02 1994-06-21 Res Dev Corp Of Japan Diagnostic system
JP2796478B2 (en) * 1992-12-02 1998-09-10 科学技術振興事業団 Diagnostic device
JPH07227385A (en) * 1993-11-08 1995-08-29 Osaka Gas Co Ltd Approximate model displaying system
JP2013515964A (en) * 2009-12-29 2013-05-09 コリア・リサーチ・インスティチュート・オブ・スタンダーズ・アンド・サイエンス Low noise cooling device
WO2012032962A1 (en) 2010-09-10 2012-03-15 コニカミノルタオプト株式会社 Biomagnetism measuring device, biomagnetism measuring system, and biomagnetism measuring method
US10058258B2 (en) 2010-09-10 2018-08-28 Konica Minolta Advanced Layers, Inc. Biomagnetism measuring device, biomagnetism measuring system, and biomagnetism measuring method
JP2012152514A (en) * 2011-01-28 2012-08-16 Konica Minolta Holdings Inc Magnetism measuring device, and biomagnetism measuring method
US8933696B2 (en) 2011-05-20 2015-01-13 Konica Minolta, Inc. Magnetic sensor and biomagnetism measurement system
US11138779B2 (en) 2019-03-14 2021-10-05 Ricoh Company, Ltd. Information processing apparatus, information processing method, computer-readable medium, and biological signal measurement system
CN114190945A (en) * 2021-12-01 2022-03-18 南京景瑞康分子医药科技有限公司 Adjustable helmet for measuring brain magnetic signals
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

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