JPH08140953A - Apparatus for estimating three-dimensional electrode position and head model - Google Patents

Apparatus for estimating three-dimensional electrode position and head model

Info

Publication number
JPH08140953A
JPH08140953A JP6282047A JP28204794A JPH08140953A JP H08140953 A JPH08140953 A JP H08140953A JP 6282047 A JP6282047 A JP 6282047A JP 28204794 A JP28204794 A JP 28204794A JP H08140953 A JPH08140953 A JP H08140953A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
head model
linear distance
dimensional
estimating
electrode position
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.)
Granted
Application number
JP6282047A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2636757B2 (en
Inventor
Toshimasa Yamazaki
敏正 山崎
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP6282047A priority Critical patent/JP2636757B2/en
Publication of JPH08140953A publication Critical patent/JPH08140953A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2636757B2 publication Critical patent/JP2636757B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To provide an apparatus for estimating three-dimensional electrode position and head model by which the burden on an experimenting person is lightened and the time required to measure the position of an electrode is significantly shortened. CONSTITUTION: An operation plane containing a great circle passing two points on a head skin is specified with a head skin upper operation surface section 11, and positions at arbitrary two points within an operation plane are measured with a position parameter electronic conversion section 12 to calculate a linear distance between these arbitrary two points with a linear distance computing section 13 by electronic application thereof. An output of a signal pertaining to the linear distance is controlled with a linear distance measurement control section 14 to calculate a three-dimensional position of an electrode with a three- dimensional electrode position estimating section 15 based on a linear distance data pertaining to the electrode and a reference point. A head model is estimated with a head model estimating section 17 from a data of the three dimensional position and the three-dimensional position of the electrode and the head model are displayed at an estimation result display section 17. The control of the linear distance measurement control section 14, the three-dimensional electrode position estimating section 15, the head model estimating section 16 and the estimation result display section 17 is performed with a three-dimensional electrode position/head model estimation control section 18.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、3次元電極位置・頭部
モデル推定装置において、電極位置計測に要する時間を
大幅に削減し実験者の負担を軽減する3次元電極位置・
頭部モデル推定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional electrode position / head model estimating apparatus which greatly reduces the time required for electrode position measurement and reduces the burden on the experimenter.
The present invention relates to a head model estimation device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の3次元電極位置・頭部モデル推定
装置としては、例えば、「Electroenceph
alography and clinical Ne
urophysiology、第78巻、85−87
頁、1991年」にJ.C.DeMunck,P.C.
M.Vijn,H.Spekreijseが「A pr
actical method for determ
ining electrode positions
on the head」と題して発表した論文に記
載されている装置が知られている。この装置の基本構成
を図7に示す。
2. Description of the Related Art As a conventional three-dimensional electrode position / head model estimating apparatus, for example, "Electroenceph"
allography and clinical Ne
urophysiology, Vol. 78, 85-87
1991, "J. C. DeMunkck, P .; C.
M. Vijn, H .; Spekreijse "A pr
actual method for death
ining electrode positions
A device described in a paper entitled "on the head" is known. FIG. 7 shows the basic configuration of this device.

【0003】3次元電極位置推定部22は、相異なる3
つの基準点から電極までの直線距離を用いて、三角測量
の原理に基づいて、電極位置の3次元座標値を計算す
る。3つの基準点とは、図3に示すように、左耳介・右
耳介・イニオンである。基準点から電極までの直線距離
は、直線距離計測部21において、図8に示したノギス
を用いて、求められる。 尚、3つの基準点の3次元位
置座標値を決めるために、両耳介間の直線距離(2
b)、左耳介−イニオン間の直線距離(c)、右耳介−
イニオン間の直線距離(c)も、直線距離計算部21で
計測しなければならない。
[0003] The three-dimensional electrode position estimating section 22 has three different
The three-dimensional coordinate value of the electrode position is calculated based on the principle of triangulation using the linear distance from two reference points to the electrode. The three reference points are the left pinna, the right pinna, and the inion, as shown in FIG. The linear distance from the reference point to the electrode is determined by the linear distance measuring unit 21 using the calipers shown in FIG. Note that in order to determine the three-dimensional position coordinate values of the three reference points, the linear distance (2
b), linear distance between left pinna and inion (c), right pinna
The linear distance (c) between the inions must also be measured by the linear distance calculation unit 21.

【0004】頭部モデル推定部23では、3次元電極位
置推定部22で求められた各電極位置の3次元座標値を
利用して、頭部モデルを推定する。頭部は、頭皮・頭蓋
骨・髄液・脳の導電率の違いを考慮して、多層同心球で
近似する。この頭部モデルの最も外側を表す球モデルの
パラメータ(球の半径と中心の位置)は、各電極と球の
表面の間の距離の2乗和で定義される誤差関数を最小に
するパラメータとして求められる。
The head model estimating section 23 estimates the head model using the three-dimensional coordinate values of each electrode position obtained by the three-dimensional electrode position estimating section 22. The head is approximated by a multilayered concentric sphere, taking into account the differences in the electrical conductivity of the scalp, skull, cerebrospinal fluid, and brain. The parameters of the sphere model representing the outermost part of the head model (radius and center position of the sphere) are parameters that minimize the error function defined by the sum of squares of the distance between each electrode and the surface of the sphere. Desired.

【0005】この3次元電極位置・頭部モデル推定装置
では、直線距離計測部21と3次元電極位置推定部22
が物理的に直接繋がっていない。従って、直線距離計測
部21で得られた直線距離データを3次元電極位置推定
部22へ改めて入力し直さなければならない。直線距離
計測部21では、ノギスを使って、各直線距離を計測し
なければならない。従って、例えば、電極数が31であ
れば96回(=31×3+3)、電極数が62であれば
189回(=62×3+3)、ノギスで直線距離を計測
しなければならず、実験者は非常に煩雑な作業を強いら
れることになる。また、イニオンが基準点の1つになっ
ているので、前頭部に電極が装着されている時には、通
常のノギスでは直線距離を測るのが困難な場合がある。
In this three-dimensional electrode position / head model estimating apparatus, a linear distance measuring unit 21 and a three-dimensional electrode position estimating unit 22
Is not directly connected physically. Therefore, the straight-line distance data obtained by the straight-line distance measurement unit 21 must be re-input to the three-dimensional electrode position estimation unit 22. The straight-line distance measurement unit 21 must measure each straight-line distance using calipers. Therefore, for example, when the number of electrodes is 31, 96 times (= 31 × 3 + 3), and when the number of electrodes is 62, 189 times (= 62 × 3 + 3), the linear distance must be measured with a vernier caliper. Would have to do very complicated work. In addition, since the inion is one of the reference points, it may be difficult to measure the linear distance with a normal caliper when the electrode is mounted on the forehead.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の3次元
電極位置・頭部モデル推定装置では、直線距離計測のた
めの操作の煩雑さや直線距離データの再入力のために、
実験者に非常に煩雑な作業を強いるという問題点があっ
た。
In the above-described conventional three-dimensional electrode position / head model estimating apparatus, the operation for the linear distance measurement is complicated and the linear distance data is re-input.
There was a problem that the experimenter was forced to perform a very complicated work.

【0007】本発明の目的は、上記の問題点を解決する
ため直線距離計測部を電子化し、3次元電極位置推定部
と物理的に接続することにより、実験者の負担を大幅に
軽減する3次元電極位置・頭部モデル推定装置を提供す
ることにある。
It is an object of the present invention to significantly reduce the burden on the experimenter by digitizing the linear distance measuring unit and physically connecting it to the three-dimensional electrode position estimating unit in order to solve the above problems. It is to provide a three-dimensional electrode position / head model estimation device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の3次元電極位置
・頭部モデル推定装置は、頭皮上の任意の2点を通る大
円を含む操作平面を特定する頭皮上操作面特定手段と、
前記頭皮上操作面特定手段によって特定された操作平面
内の任意の点の位置を表す2つの位置パラメータを計測
して電子化する位置パラメータ電子化手段と、前記位置
パラメータ電子化手段より出力された頭皮上の任意の2
点に関する位置パラメータからその2点間の直線距離を
算出する直線距離演算手段と、前記直線距離計測制御手
段より出力された電極や基準点に関する直線距離データ
に基づいて電極の3次元位置を計算する3次元電極位置
推定手段と、前記3次元電極位置推定手段より出力され
た3次元電極位置データから頭部モデルを推定する頭部
モデル推定手段と、前記3次元電極位置推定手段より出
力された3次元電極位置データと前記頭部モデル推定手
段より出力された頭部モデルを表示する推定結果表示手
段と、を有している。
A three-dimensional electrode position / head model estimating apparatus of the present invention comprises an on-scalp operation surface specifying means for specifying an operation plane including a great circle passing through any two points on the scalp.
Position parameter electronic means for measuring and digitizing two position parameters representing the position of an arbitrary point in the operation plane specified by the above-scalp operation surface specifying means, and output from the position parameter electronic means Any 2 on the scalp
A three-dimensional position of the electrode is calculated based on the linear distance calculation means for calculating the linear distance between the two points from the position parameter regarding the point and the linear distance data regarding the electrode and the reference point output from the linear distance measurement control means. Three-dimensional electrode position estimating means, head model estimating means for estimating a head model from the three-dimensional electrode position data output from the three-dimensional electrode position estimating means, and three output from the three-dimensional electrode position estimating means. Dimensional electrode position data and estimation result display means for displaying the head model output from the head model estimation means.

【0009】[0009]

【作用】本発明は、電子化された直線距離データを生成
する直線距離計測手段と3次元電極位置推定手段が物理
的に繋がっている。このことにより直線距離データの計
測に要する時間を大幅に削減でき、実験者の負担を大幅
に軽減することが可能となる。
According to the present invention, the linear distance measuring means for generating digitized linear distance data and the three-dimensional electrode position estimating means are physically connected. As a result, the time required for measuring the linear distance data can be significantly reduced, and the burden on the experimenter can be significantly reduced.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の3次元電極位置・頭部モデル推定装
置の一実施例を図1に示す。この3次元電極位置・頭部
モデル推定装置は、頭皮上の任意の2点を通る大円を含
む操作平面を特定する頭皮上操作面特定部11と、頭皮
上操作面特定部11によって特定された操作平面内の任
意の点の位置を表す2つの位置パラメータを計測して電
子化する位置パラメータ電子化部12と、位置パラメー
タ電子化部12より出力された頭皮上の任意の2点に関
する位置パラメータからその2点間の直線距離を算出す
る直線距離演算部13と、直線距離演算部13で算出さ
れた直線距離に関する信号の出力を制御する直線距離計
測制御部14と、直線距離計測制御部14より出力され
た電極や基準点に関する直線距離データに基づいて電極
の3次元位置を計算する3次元電極位置推定部15と、
3次元電極位置推定部15より出力された3次元電極位
置データから頭部モデルを推定する頭部モデル推定部1
6と、3次元電極位置推定部15より出力された3次元
電極位置データと頭部モデル推定部16より出力された
頭部モデルを表示する推定結果表示部17と、直線距離
計測制御部14へ計測の開始/終了に関する信号及び電
極数に関する信号181を出力して直線距離計測の制御
を行い、3次元電極位置推定部15へ電極位置推定の開
始に関する信号182を出力して電極位置推定の制御を
行い、頭部モデル推定部16へ頭部モデル推定の開始に
関する信号183を出力して頭部モデル推定の制御を行
い、推定結果表示部17へ結果表示の開始に関する信号
184を出力して結果表示の制御を行う3次元電極位置
・頭部モデル推定制御部18とを有している。
FIG. 1 shows an embodiment of a three-dimensional electrode position / head model estimation device of the present invention. This three-dimensional electrode position / head model estimation device is specified by an on-scalp operation surface specifying unit 11 that specifies an operation plane including a great circle that passes through any two points on the scalp, and an on-scalp operation surface specifying unit 11. The position parameter computer 12 that measures and computerizes two position parameters that represent the position of an arbitrary point in the operation plane, and the positions of any two points on the scalp output from the position parameter computer 12 A straight line distance calculation unit 13 that calculates a straight line distance between the two points from parameters, a straight line distance measurement control unit 14 that controls the output of a signal related to the straight line distance calculated by the straight line distance calculation unit 13, and a straight line distance measurement control unit. A three-dimensional electrode position estimation unit 15 for calculating the three-dimensional position of the electrode based on the straight line distance data regarding the electrode and the reference point output from 14;
Head model estimation unit 1 that estimates a head model from the three-dimensional electrode position data output from the three-dimensional electrode position estimation unit 15.
6, to the estimation result display unit 17 that displays the three-dimensional electrode position data output from the three-dimensional electrode position estimation unit 15 and the head model output from the head model estimation unit 16, and to the linear distance measurement control unit 14. A signal related to the start / end of measurement and a signal related to the number of electrodes 181 are output to control the linear distance measurement, and a signal 182 related to the start of electrode position estimation is output to the three-dimensional electrode position estimation unit 15 to control the electrode position estimation. And outputs a signal 183 regarding the start of head model estimation to the head model estimation unit 16 to control the head model estimation, and outputs a signal 184 regarding the start of result display to the estimation result display unit 17 and outputs the result. It has a three-dimensional electrode position / head model estimation control unit 18 that controls display.

【0011】頭皮上の任意の2点間の直線距離の計測
は、頭皮上操作面特定部11と2つの位置パラメータ電
子化部12と直線距離演算部13と直線距離計測制御部
14によって実行される。
The measurement of the linear distance between any two points on the scalp is performed by the operation surface specifying unit 11 on the scalp, two position parameter digitizing units 12, the linear distance calculating unit 13, and the linear distance measuring control unit 14. You.

【0012】頭皮表面を球で近似出来ると仮定すれば、
頭皮上の任意の2点は、近似的に、これら2点を通る大
円上にあると考えて良い。従って、頭皮上の2点は、こ
の大円を含む平面内に存在し、平面内での位置を表す何
らかのパラメータの2つ、例えば、直交座標系の座標値
あるいは極座標系の座標値のみで、その位置を特定する
ことが出来る。即ち、頭皮上操作面特定部11は頭皮上
での操作を上記大円に限定する手段であり、位置パラメ
ータ電子化部12は上記大円を含む平面内で、頭皮上の
任意の2点の位置を表すパラメータ2つを電子化する手
段である。
Assuming that the scalp surface can be approximated by a sphere,
Any two points on the scalp may be approximately on a great circle passing through these two points. Therefore, two points on the scalp exist in the plane including this great circle, and only two of some parameters representing the position in the plane, for example, the coordinate value of the orthogonal coordinate system or the coordinate value of the polar coordinate system, The position can be specified. That is, the on-scalp operation surface specifying unit 11 is a means for limiting the operation on the scalp to the great circle, and the position parameter computerization unit 12 determines any two points on the scalp in the plane including the great circle. It is a means for digitizing two parameters representing a position.

【0013】直線距離演算部13は、位置パラメータ電
子化部12で電子化された頭皮上の任意の2点に対する
位置パラメータからその2点間の直線距離を算出する。
頭皮上操作面特定部11で操作平面が特定されているの
で、その平面を定義する座標系、例えば、直交座標系あ
るいは極座標系に応じて、簡単にその直線距離を求める
ことが可能である。
The linear distance calculator 13 calculates a linear distance between any two points on the scalp digitized by the position parameter digitizer 12 from the position parameters for the two points.
Since the operation plane is specified by the on-scalp operation surface specifying unit 11, it is possible to easily obtain the linear distance according to the coordinate system that defines the operation plane, for example, the orthogonal coordinate system or the polar coordinate system.

【0014】直線距離計測制御部14は、3次元電極位
置・頭部モデル推定制御部18より出力される直線距離
計測の開始/終了に関する信号や電極数に関する信号1
81に基づいて、直線距離演算部13より出力される直
線距離に関する信号の出力を制御する。
The linear distance measurement control unit 14 outputs a signal regarding the start / end of linear distance measurement and a signal regarding the number of electrodes 1 output from the three-dimensional electrode position / head model estimation control unit 18.
Based on 81, the output of a signal related to the linear distance output from the linear distance calculation unit 13 is controlled.

【0015】3次元電極位置推定部15は、直線距離計
測制御部14から出力された相異なる3つの基準点から
電極までの直線距離データに関する信号を用いて、三角
測量の原理に基づいて、各電極位置の3次元座標値を計
算する。3つの基準点とは、図3に示すように、左耳介
・右耳介・イニオンである。しかしながら、これら3点
である必要性は全く無い。例えば、イニオンの代わり
に、図3に示すような点Gでも良い。尚、3つの基準点
の3次元位置座標値を決めるために、両耳介間の直線距
離(2b)、左耳介−点G間の直線距離(d′3 )、右
耳介−点G間の直線距離(d′2 )も、予め、頭皮上操
作面特定部11、位置パラメータ電子化部12、直線距
離演算部13で計測しておく。
The three-dimensional electrode position estimating unit 15 uses the signals related to the linear distance data from the three different reference points to the electrode output from the linear distance measurement control unit 14 based on the principle of triangulation, and Calculate the three-dimensional coordinate value of the electrode position. The three reference points are the left pinna, the right pinna, and the inion, as shown in FIG. However, there is no necessity for these three points. For example, a point G as shown in FIG. 3 may be used instead of the inion. In order to determine the three-dimensional position coordinate values of the three reference points, the linear distance between the two pinnaes (2b), the linear distance between the left pinna and the point G (d' 3 ), and the right pinna and the point G The linear distance (d ′ 2 ) between them is also measured in advance by the on-scalp operation surface specifying unit 11, the position parameter digitizing unit 12, and the linear distance calculating unit 13.

【0016】頭部モデル推定部16では、3次元電極位
置推定部15で求められた各電極位置の3次元座標値を
利用して、頭部モデルを推定する。頭部は、頭皮・頭蓋
骨・髄液・脳の導電率の違いを考慮して、多層同心球で
近似する。この頭部モデルの最も外側を表す球モデルの
パラメータ(球の半径と中心の位置)は、各電極と球の
表面の間の距離の2乗和で定義される誤差関数を最小に
するパラメータとして求められる。この誤差関数を最小
化するために、最適化手法を利用することが出来る。
The head model estimating unit 16 estimates a head model by using the three-dimensional coordinate values of each electrode position obtained by the three-dimensional electrode position estimating unit 15. The head is approximated by a multilayered concentric sphere, taking into account the differences in the electrical conductivity of the scalp, skull, cerebrospinal fluid, and brain. The parameters of the sphere model representing the outermost part of the head model (radius and center position of the sphere) are parameters that minimize the error function defined by the sum of squares of the distance between each electrode and the surface of the sphere. Desired. Optimization techniques can be used to minimize this error function.

【0017】また、頭部モデルを推定する方法として、
多層同心球で近似する方法の他に、例えば、MRI(M
agnetic Resonance Imagin
g:核磁気共鳴像)から、頭部の各層(頭皮、頭蓋骨、
髄液、脳)の境界線を抽出し、これらを立体的に再構成
して作られる頭部リアル形状モデルを利用することも可
能である。
As a method of estimating the head model,
In addition to the method of approximation using a multilayer concentric sphere, for example, MRI (M
acoustic Resonance Imagin
g: nuclear magnetic resonance image), from each layer of the head (scalp, skull,
It is also possible to extract the boundaries of the cerebrospinal fluid and the brain) and use a real head shape model created by three-dimensionally reconstructing them.

【0018】推定結果表示部17は、3次元電極位置推
定部15で得られた電極の3次元位置と頭部モデル推定
部16で得られた頭部モデルを、同一の座標系に重ねて
表示する(図6参照)。
The estimation result display unit 17 displays the three-dimensional position of the electrode obtained by the three-dimensional electrode position estimation unit 15 and the head model obtained by the head model estimation unit 16 on the same coordinate system. (See FIG. 6).

【0019】3次元電極位置・頭部モデル推定制御部1
8は、直線距離計測制御部14へ計測の開始/終了に関
する信号及び電極数に関する信号181を出力して距離
計測の制御を行い、3次元電極位置推定部15へ電極位
置推定の開始に関する信号182を出力して電極位置推
定の制御を行い、頭部モデル推定装置16へ頭部モデル
推定の開始に関する信号183を出力して頭部モデル推
定の制御を行い、推定結果表示部17へ結果表示の開始
に関する信号184を出力して結果表示の制御を行う。
3D electrode position / head model estimation control unit 1
8 outputs a signal regarding the start / end of the measurement and a signal 181 regarding the number of electrodes to the linear distance measurement control unit 14 to control the distance measurement, and sends a signal 182 regarding the start of the electrode position estimation to the three-dimensional electrode position estimation unit 15. To control the electrode position estimation, output a signal 183 relating to the start of the head model estimation to the head model estimation device 16 to control the head model estimation, and display the result display on the estimation result display unit 17. The start signal 184 is output to control the result display.

【0020】次に本発明を用いて、頭皮上に装着された
31個の電極の3次元位置と頭部モデルを推定する一例
を説明する。
Next, an example of estimating the three-dimensional position of 31 electrodes mounted on the scalp and the head model using the present invention will be described.

【0021】例えば、頭皮上操作面特定部11として、
図4に示すようなアーム方式の装置を用いる。2つの軸
F51と軸M52は同一の回転の中心Oを有し、これら
2つの軸が移動し得る円周を含む面が頭皮上の操作面1
11(図2参照)として特定される。この操作面111
を、回転の中心Oを原点とする直交座標系(x,y)で
表現する。この時、軸F51に取り付けられた固定側測
定ピン53と軸M52に取り付けられた可動側測定ピン
54によってポジショニングされた頭皮上の任意の2点
F 112とPM 113(図2参照)の座標値は、それ
ぞれ、 PF :(A,0) (1) PM :((A−Δr)cosΔθ,(A−Δr)sinΔθ) (2) で与えられる。但し、Aは原点Oと点PF 112の間の
距離、Δθは軸F51と軸M52がなす角度、Δrは点
F 112と点PM 113の間の半径方向の距離の差、
とする。従って、点PF 112と点PM 113の間の直
線距離は
For example, as the operation surface identification unit 11 on the scalp,
An arm type device as shown in FIG. 4 is used. The two axes F51 and M52 have the same center of rotation O, and the surface including the circumference around which these two axes can move is the operation surface 1 on the scalp.
11 (see FIG. 2). This operation surface 111
Is represented by a Cartesian coordinate system (x, y) with the center of rotation O as the origin. At this time, the arbitrary two points P F 112 and P M 113 (see FIG. 2) on the scalp positioned by the fixed-side measurement pin 53 attached to the shaft F51 and the movable-side measurement pin 54 attached to the shaft M52. The coordinate values are given by P F : (A, 0) (1) P M : ((A−Δr) cos Δθ, (A−Δr) sin Δθ) (2) Where A is the distance between the origin O and the point P F 112, Δθ is the angle between the axis F 51 and the axis M 52, Δr is the difference in the radial distance between the point P F 112 and the point P M 113,
And Therefore, the straight-line distance between the points P F 112 and P M 113 is

【0022】[0022]

【数1】 [Equation 1]

【0023】で与えられる。Is given by

【0024】Aの値は、固定側測定ピン53が軸F51
に固定されているので、既知として良い。Δθは、位置
パラメータ電子化部12として、例えば、原点Oに取り
付けられたロータリ・エンコーダ55により、電位信号
として計測することが出来る。Δrは、位置パラメータ
電子化部12として、例えば、可動側測定ピン54に取
り付けられたポテンショ・メータ56により、電位信号
として計測することが出来る。こうして、直線距離演算
部13は(3)式の計算を実行することが可能となる。
As for the value of A, the measuring pin 53 on the fixed side has an axis F51.
, And may be known. Δθ can be measured as a potential signal by, for example, the rotary encoder 55 attached to the origin O as the position parameter digitizing unit 12. Δr can be measured as a potential signal by the position parameter computerization section 12, for example, by a potentiometer 56 attached to the movable side measurement pin 54. In this way, the linear distance calculation unit 13 can execute the calculation of the expression (3).

【0025】計算された(3)式の値を、3次元電極位
置推定部15として、例えば、日本電気(株)製EWS
4800等のワークステーションへ、RS232Cを介
して、送信するかどうかは、直線距離計測制御部14と
して、例えば、押しボタンスイッチ57のON/OFF
で制御する。尚、位置パラメータ電子化部12のデバイ
ス・ドライバー、位置パラメータに関する電位信号の通
信、直線距離の演算に必要な電位信号の処理は既存の電
子回路によって実現出来る。
The calculated value of equation (3) is used as a three-dimensional electrode position estimating unit 15 by, for example, EWS manufactured by NEC Corporation.
Whether to transmit to a workstation such as 4800 via RS232C is determined by the linear distance measurement control unit 14, for example, ON / OFF of the push button switch 57.
Control with. It should be noted that the device driver of the position parameter digitizing unit 12, communication of the potential signal relating to the position parameter, and processing of the potential signal necessary for calculating the linear distance can be realized by an existing electronic circuit.

【0026】3次元電極位置推定部15は、相異なる3
つの基準点から電極までの直線距離を用いて、三角測量
の原理に基づき、電極位置の3次元座標値を計算する。
3つの基準点とは、図3に示すように、左耳介・右耳介
・点Gである。各基準点から31個の各電極までの直線
距離(d3 :左耳介−点P間の直線距離、d2 :右耳介
−点P間の直線距離、d4 :点G−点P間の直線距離)
は、頭皮上操作面特定部11と、位置パラメータ電子化
部12と、直線距離演算部13と、直線距離計測制御部
14によって求められる。尚、点Gの位置は、正中線上
で、頭頂部あるいは前頭部が望ましいと考えられる。
The three-dimensional electrode position estimating unit 15 has different three
Using the linear distance from one reference point to the electrode, the three-dimensional coordinate value of the electrode position is calculated based on the principle of triangulation.
As shown in FIG. 3, the three reference points are the left auricle, the right auricle, and the point G. Linear distance from each reference point to each of the 31 electrodes (d 3 : linear distance between left pinna and point P, d 2 : linear distance between right pinna and point P, d 4 : point G-point P Linear distance between)
Is obtained by the on-scalp operation surface identification unit 11, the position parameter digitizing unit 12, the linear distance calculation unit 13, and the linear distance measurement control unit 14. The position of the point G is considered to be desirable on the median line, at the top of the head or at the frontal region.

【0027】また、3つの基準点の3次元位置座標値を
決めるために、予め、両耳介間の直線距離(2b)、左
耳介−イニオン間の直線距離(c)、右耳介−イニオン
間の直線距離(c)、点G−イニオン間の直線距離
(d′1 )、左耳介−点G間の直線距離(d′3 )、右
耳介−イニオン間の直線距離(d′2 )も、頭皮上操作
面特定部11と、位置パラメータ電子化部12と、直線
距離演算部13と、直線距離計測制御部14によって計
測される。
Further, in order to determine the three-dimensional position coordinate values of the three reference points, a straight line distance between the two auricles (2b), a left auricle-inion straight line (c), and a right auricle-in advance. Straight line distance between inion (c), straight line distance between point G and inion (d' 1 ), straight line distance between left auricle and point G (d' 3 ), straight line distance between right auricle and inion (d). ′ 2 ) is also measured by the on-scalp operation surface identification unit 11, the position parameter computerization unit 12, the linear distance calculation unit 13, and the linear distance measurement control unit 14.

【0028】3次元電極位置推定部15における具体的
な演算は以下の通りである。電極位置Pの座標(x,
y,z)は、
The specific calculation in the three-dimensional electrode position estimating unit 15 is as follows. The coordinates (x,
y, z) is

【0029】[0029]

【数2】 [Equation 2]

【0030】とする。It is assumed that

【0031】頭部モデル推定部16として、例えば、日
本電気(株)製EWS4800等のワークステーション
を用いる。頭部モデル推定部16は、3次元電極位置推
定部15で推定された電極の3次元位置データにフィッ
トする球
As the head model estimating unit 16, for example, a workstation such as EWS4800 manufactured by NEC Corporation is used. The head model estimating unit 16 fits the three-dimensional position data of the electrodes estimated by the three-dimensional electrode position estimating unit 15

【0032】[0032]

【外1】 [Outside 1]

【0033】を見つける。但し、Find out However,

【0034】[0034]

【外2】 [Outside 2]

【0035】は球の中心、Rは球の半径とする。Is the center of the sphere, and R is the radius of the sphere.

【0036】[0036]

【外3】 [Outside 3]

【0037】を、3次元電極位置推定部15で推定され
たi番目の電極位置を表すベクトルとする。この
Is a vector representing the i-th electrode position estimated by the three-dimensional electrode position estimating unit 15. this

【0038】[0038]

【外4】 [Outside 4]

【0039】とAnd

【0040】[0040]

【外5】 [Outside 5]

【0041】が共に図3に示す座標系で与えられている
とすれば、
If both are given in the coordinate system shown in FIG.

【0042】[0042]

【数3】 (Equation 3)

【0043】は球の中心からi番目の電極位置へ向かう
ベクトルとなる。従って、球の中心に関して、各電極位
置と球面の間の距離の2乗和として定義される誤差関数
Is a vector directed from the center of the sphere to the i-th electrode position. Therefore, with respect to the center of the sphere, an error function H defined as the sum of squares of the distance between each electrode position and the sphere

【0044】[0044]

【数4】 [Equation 4]

【0045】を最小にするパラメータParameter to minimize

【0046】[0046]

【外6】 [Outside 6]

【0047】を求めれば良い。但し、Iは電極数(本実
施例では31)とする。上記の原理を図5に例示した。
Hの最小値は、最適化手法として、例えば、Simpl
ex法を使えば、簡単に求めることが出来る。尚、Si
mplex法の具体的なプログラミングは、例えば、
「Byte、May、340−362頁、1984年」
にM.S.Caceci,W.P.Chacheris
が「Fitting curves to data」
と題して発表した論文に詳しい。
Should be obtained. Here, I is the number of electrodes (31 in this embodiment). The above principle is illustrated in FIG.
The minimum value of H is determined by an optimization method such as Simpl
If the ex method is used, it can be easily obtained. Incidentally, Si
Specific programming of the plex method is, for example,
"Byte, May, pages 340-362, 1984".
To M. S. Caseci, W.C. P. Chacheris
Is "Fitting curves to data"
Details of the paper published under the title.

【0048】推定結果表示部17として、例えば、日本
電気(株)製EWS4800等のワークステーションを
用いる。図6は、3次元電極位置推定部15の推定結果
と頭部モデル推定部16の推定結果の表示を例示した図
であり、ワークステーションに接続されたCRTディス
プレイの表示画面の一実施例である。頭部モデル推定部
16で推定された球に関する、3次元電極位置推定部1
5で推定された電極位置は、推定された球の中心
As the estimation result display section 17, for example, a workstation such as EWS4800 manufactured by NEC Corporation is used. FIG. 6 is a diagram exemplifying the display of the estimation result of the three-dimensional electrode position estimation unit 15 and the estimation result of the head model estimation unit 16, which is an example of the display screen of the CRT display connected to the workstation. . Three-dimensional electrode position estimator 1 relating to the sphere estimated by head model estimator 16
The electrode position estimated in 5 is the center of the estimated sphere

【0049】[0049]

【外7】 [Outside 7]

【0050】の値を用いて、(16)式によって与えら
れる。
Is given by equation (16) using the value of

【0051】図6において、3つの円はいずれも、頭部
モデル推定部16で推定された頭部モデルである球の投
影図であり、左上、右上、右下の順に、側面図、後頭部
から見た図、上から見た図を表している。また、直径2
mm程の点は、(16)式に従って変換された電極位置
を、各円に投影したものである。
In FIG. 6, each of the three circles is a projection of a sphere, which is a head model estimated by the head model estimating unit 16, and includes a top view, an upper right, and a lower right in order from the side view and the back of the head. It shows a view seen from above and a view seen from above. Also, diameter 2
The point of about mm is the electrode position converted according to the equation (16) projected on each circle.

【0052】3次元電極位置・頭部モデル推定制御部1
8として、例えば、日本電気(株)製EWS4800等
のワークステーションを用いる。3次元電極位置・頭部
モデル推定制御部18は、直線距離計測制御部14へ計
測の開始/終了に関する信号及び電極数に関する信号1
81を出力して直線距離計測の制御を行い、3次元電極
位置推定部15へ電極位置推定の開始に関する信号18
2を出力して電極位置の推定を行い、頭部モデル推定部
16へ頭部モデル推定の開始に関する信号183を出力
して頭部モデル推定の制御を行い、推定結果表示部17
へ結果表示の開始に関する信号184を出力して結果表
示の制御を行う。これら制御信号181〜184の送信
は、電極数の入力を除いて、ワークステーションに接続
されたCRTディスプレイ上に、各制御内容用のメニュ
ー画面を設定し、マウス操作により、簡単に実行/中止
等の制御を実現出来る。また、電極数の設定はキーボー
ド入力等によって可能となる。
Three-dimensional electrode position / head model estimation control unit 1
For example, a workstation such as EWS4800 manufactured by NEC Corporation is used as 8. The three-dimensional electrode position / head model estimation control unit 18 sends a signal regarding the start / end of the measurement and a signal 1 regarding the number of electrodes to the linear distance measurement control unit 14.
A signal 18 relating to the start of electrode position estimation is output to the three-dimensional electrode position estimation unit 15 by outputting 81 to control the linear distance measurement.
2 is output to estimate the electrode position, a signal 183 relating to the start of head model estimation is output to the head model estimation unit 16 to control the head model estimation, and the estimation result display unit 17
A signal 184 relating to the start of the result display is output to control the result display. The transmission of these control signals 181 to 184 is performed by setting a menu screen for each control content on a CRT display connected to the workstation, excluding the input of the number of electrodes, and easily executing / stopping by operating the mouse. Control can be realized. Also, the number of electrodes can be set by keyboard input or the like.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明を用いることにより、電極位置計
測に要する時間を大幅に削減することが出来る。
According to the present invention, the time required for electrode position measurement can be greatly reduced.

【0054】実施例で述べた31個の電極位置計測を例
に取る。従来の装置では、ノギスで各直線距離の計測を
96回行い、各数値を紙等に書き取らなければならない
ので、直線距離計測だけでも2〜3時間を要していた。
本発明では、直線距離計測の部分が電子化され、直線距
離計測の制御が押しボタン1つで行えるので、各距離計
測に数秒しかかからない。例えば、10秒かかったとし
ても、960秒=16分であり、20分弱で終了する。
電極数が増えれば増える程、この効果は顕著である。更
に、直線距離計測部が、3次元電極位置推定部や頭部モ
デル推定部に、物理的に繋がっていて、ワークステーシ
ョン1台でこれらの機能をすべて実現出来、自動化され
ている。従って、実験者の負担を大幅に軽減することが
可能となる。
The measurement of the position of 31 electrodes described in the embodiment is taken as an example. In the conventional apparatus, each straight-line distance must be measured 96 times with a vernier caliper, and each numerical value must be written on paper or the like, so that it took 2-3 hours to measure the straight-line distance alone.
In the present invention, since the linear distance measurement is digitized and the linear distance measurement can be controlled with a single push button, each distance measurement takes only a few seconds. For example, even if it takes 10 seconds, 960 seconds = 16 minutes, and the process ends in less than 20 minutes.
This effect becomes more remarkable as the number of electrodes increases. Furthermore, the linear distance measuring unit is physically connected to the three-dimensional electrode position estimating unit and the head model estimating unit, and all these functions can be realized and automated by one workstation. Therefore, the burden on the experimenter can be significantly reduced.

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

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の頭皮上操作面を例示する図。FIG. 2 is a diagram illustrating an operation surface on the scalp of the present invention.

【図3】頭部を定義する座標系を例示する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a coordinate system defining a head;

【図4】本発明の直線距離計測部を例示する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a linear distance measuring unit of the present invention.

【図5】本発明の頭部モデル推定部の原理を例示する
図。
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of a head model estimating unit according to the present invention.

【図6】本発明の推定結果表示部の表示結果を例示する
図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a display result of an estimation result display unit according to the present invention.

【図7】従来例を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing a conventional example.

【図8】従来の直線距離計測部(ノギス)を例示する
図。
FIG. 8 is a diagram exemplifying a conventional linear distance measuring unit (calipers).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 頭皮上操作面特定部 12 位置パラメータ電子化部 13 直線距離演算部 14 直線距離計測制御部 15 3次元電極位置推定部 16 頭部モデル推定部 17 推定結果表示部 18 3次元電極位置・頭部モデル推定部 21 直線距離計測部 22 3次元電極位置推定部 23 頭部モデル推定部 51 軸F 52 軸M 53 固定側測定ピン 54 可動側測定ピン 55 ロータリ・エンコーダ 56 ポテンショメータ 57 押しボタンスイッチ 111 頭皮上操作面 112 点PF 113 点PM 181 計測の開始/終了及び電極数に関する信号 182 電極位置推定の開始に関する信号 183 頭部モデル推定の開始に関する信号 184 結果表示の開始に関する信号 200 左耳介 201 右耳介 202 イニオンDESCRIPTION OF SYMBOLS 11 On-scalp operation surface identification part 12 Position parameter digitization part 13 Linear distance calculation part 14 Linear distance measurement control part 15 Three-dimensional electrode position estimation part 16 Head model estimation part 17 Estimation result display part 18 Three-dimensional electrode position / head Model estimation unit 21 Linear distance measurement unit 22 Three-dimensional electrode position estimation unit 23 Head model estimation unit 51 Axis F 52 Axis M 53 Fixed measurement pin 54 Movable measurement pin 55 Rotary encoder 56 Potentiometer 57 Push button switch 111 On scalp operation surface 112 points P F 113 point P M 181 measuring start / stop and signal 200 left auricle 201 on starting the start signal 184 results regarding the start to signal 183 head model estimation signals 182 electrode position estimate for the number of electrodes Right auricle 202 Inion

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】多チャネル脳波データから脳内活動源を推
定する等価電流双極子定位法に必要な電極位置データと
頭部モデルを生成する3次元電極位置・頭部モデル推定
装置において、 頭皮上の任意の2点を通る大円を含む操作平面を特定す
る頭皮上操作面特定手段と、 前記頭皮上操作面特定手段によって特定された操作平面
内の任意の点の位置を表す2つの位置パラメータを計測
して電子化する位置パラメータ電子化手段と、 前記位置パラメータ電子化手段より出力された頭皮上の
任意の2点に関する位置パラメータからその2点間の直
線距離を算出する直線距離演算手段と、 前記直線距離計測制御手段より出力された電極や基準点
に関する直線距離データに基づいて電極の3次元位置を
計算する3次元電極位置推定手段と、 前記3次元電極位置推定手段より出力された3次元電極
位置データから頭部モデルを推定する頭部モデル推定手
段と、 前記3次元電極位置推定手段より出力された3次元電極
位置データと前記頭部モデル推定手段より出力された頭
部モデルを表示する推定結果表示手段と、を有すること
を特徴とする3次元電極位置・頭部モデル推定装置。
1. A three-dimensional electrode position / head model estimation device for generating electrode position data and a head model required for the equivalent current dipole localization method for estimating an intracerebral activity source from multi-channel EEG data. On the scalp operation surface specifying means for specifying an operation plane including a great circle passing through any two points of, and two position parameters representing the position of any point on the operation plane specified by the above-mentioned scalp operation surface specifying means. Position parameter computerization means for measuring and digitizing, and linear distance calculation means for calculating the linear distance between the two points from the position parameters relating to any two points on the scalp output from the position parameter computerization means. A three-dimensional electrode position estimating means for calculating a three-dimensional position of the electrode based on the linear distance data regarding the electrode and the reference point output from the linear distance measurement control means; Head model estimating means for estimating a head model from the three-dimensional electrode position data output by the pole position estimating means, three-dimensional electrode position data output by the three-dimensional electrode position estimating means and the head model estimating means Estimation result display means for displaying the head model output from the three-dimensional electrode position / head model estimation device.
JP6282047A 1994-11-16 1994-11-16 3D electrode position / head model estimation device Expired - Lifetime JP2636757B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6282047A JP2636757B2 (en) 1994-11-16 1994-11-16 3D electrode position / head model estimation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6282047A JP2636757B2 (en) 1994-11-16 1994-11-16 3D electrode position / head model estimation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08140953A true JPH08140953A (en) 1996-06-04
JP2636757B2 JP2636757B2 (en) 1997-07-30

Family

ID=17647480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6282047A Expired - Lifetime JP2636757B2 (en) 1994-11-16 1994-11-16 3D electrode position / head model estimation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2636757B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110279404A (en) * 2019-06-17 2019-09-27 清华大学 A kind of pulse wave acquisition device and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110279404A (en) * 2019-06-17 2019-09-27 清华大学 A kind of pulse wave acquisition device and method
CN110279404B (en) * 2019-06-17 2020-07-28 清华大学 Pulse wave acquisition device and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2636757B2 (en) 1997-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3017758B1 (en) Eit measurement device, eit measurement method and program
US10881353B2 (en) Machine-guided imaging techniques
US6283763B1 (en) Medical operation simulation system capable of presenting approach data
JP3295631B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus, cursor display method, and measuring apparatus
US20150287236A1 (en) Imaging system, operating device with the imaging system and method for imaging
JP2010503439A (en) Method and apparatus for correcting errors in the mutual display of a coordinate system used to display an object presented during navigation brain stimulation
CN112006672B (en) Determining the occurrence of focal and/or rotamase arrhythmogenic activity in a region of cardiac tissue
US20160379368A1 (en) Method for determining an imaging specification and image-assisted navigation as well as device for image-assisted navigation
JP7478383B2 (en) Ultrasound needle guidance and planning system using multimodal medical image registration
Krapichler et al. VR interaction techniques for medical imaging applications
CN114246557A (en) Positioning method, device and storage medium for near-infrared brain function imaging device
WO2012034522A1 (en) Method and apparatus for generating bearing indicator diagram, and ultrasonic three-dimensional imaging method and system
US11457832B2 (en) Measurement device, shape estimation device, measurement method, shape estimation method, and non-transitory recording medium recording program
Black et al. Human teleoperation-a haptically enabled mixed reality system for teleultrasound
EP3501398A1 (en) Ent bone distance color coded face maps
JP2636757B2 (en) 3D electrode position / head model estimation device
US11802760B2 (en) System and method for measuring using multiple modalities
JP2001149319A (en) Medical three-dimensional image display device
JP2019162410A (en) Input device, measurement system, and program
EP3607885A1 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
CN204562395U (en) A kind of adjustable biplane electromagnetic locator
Rodríguez-Calvache et al. Analysis of exact electrode positioning systems for multichannel-EEG
KR102410812B1 (en) a living object cognition marker for XR system and the XR emergency medical treatment system using thereof
Krapichler et al. Human-machine interface for a VR-based medical imaging environment
JP2933393B2 (en) Medical diagnostic equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970311