JPH0824234A - 脳内活動源推定装置 - Google Patents
脳内活動源推定装置Info
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- JPH0824234A JPH0824234A JP6162242A JP16224294A JPH0824234A JP H0824234 A JPH0824234 A JP H0824234A JP 6162242 A JP6162242 A JP 6162242A JP 16224294 A JP16224294 A JP 16224294A JP H0824234 A JPH0824234 A JP H0824234A
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Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 生体の表面上又は内部・外部で測定された電
磁場分布から、１個以上の仮想の測定点の電磁場分布を
補間推定する仮想測定点電磁場推定部と、前記仮想測定
点電磁場推定部で計算された仮想測定点の電磁場分布を
入力とし、前記電磁場分布の発生源として１個以上の双
極子の位置および双極子モーメントに関する情報を出力
する双極子推定部を有する。 【効果】 生体上もしくは生体の内部・外部で計測され
た電磁場分布からその発生源となっている双極子の個数
・位置・モーメントを、少数の実験データから正確に推
定可能になり、患者・被験者にかかる肉体的・精神的負
担が軽減される。
磁場分布から、１個以上の仮想の測定点の電磁場分布を
補間推定する仮想測定点電磁場推定部と、前記仮想測定
点電磁場推定部で計算された仮想測定点の電磁場分布を
入力とし、前記電磁場分布の発生源として１個以上の双
極子の位置および双極子モーメントに関する情報を出力
する双極子推定部を有する。 【効果】 生体上もしくは生体の内部・外部で計測され
た電磁場分布からその発生源となっている双極子の個数
・位置・モーメントを、少数の実験データから正確に推
定可能になり、患者・被験者にかかる肉体的・精神的負
担が軽減される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、脳内活動源推定装置に
関し、特に補間手法を用いた脳内活動源推定装置に関す
る。
関し、特に補間手法を用いた脳内活動源推定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、生体上もしくは内部・外部に生じ
る電磁場分布からそれらの活動源の位置およびモーメン
トを推定する手法としては次のようなものがあった。
る電磁場分布からそれらの活動源の位置およびモーメン
トを推定する手法としては次のようなものがあった。
【０００３】まず、生体上に設置した複数のセンサー
（電極，ＳＱＵＩＤセンサー）において、電磁場データ
を計測する。これらのデータにはノイズがのっているの
で、刺激をトリガ信号とした加算平均をとることにより
ノイズ成分の除去をはかる。すなわち、ｊ回目の刺激か
らｔ秒後の信号データをψｊ（ｔ）（ｊ＝１，２，・・
・，ｎ）とすると、加算平均データφ（ｔ）は、
（電極，ＳＱＵＩＤセンサー）において、電磁場データ
を計測する。これらのデータにはノイズがのっているの
で、刺激をトリガ信号とした加算平均をとることにより
ノイズ成分の除去をはかる。すなわち、ｊ回目の刺激か
らｔ秒後の信号データをψｊ（ｔ）（ｊ＝１，２，・・
・，ｎ）とすると、加算平均データφ（ｔ）は、
【０００４】
【数１】
【０００５】となる。
【０００６】次に、生体もしくは物体内部に活動源とな
る等価双極子を仮定し、その等価双極子によって生体も
しくは物体の表面上に設置した測定点に生じる電磁場分
布を計算する。計算の結果得られたｉ番目の測定点に生
じる電磁場分布の計算値φ（ｃ）ｉと電磁場分布の加算
平均値φ（ｍ）ｉとの誤差関数として、例えば２乗誤差 ｒ＝Σ（φ（ｃ）ｉ−φ（ｍ）ｉ）2 を計算する。もし、誤差関数ｒが予め設定された基準値
よりも大きい場合、シンプレックスなどに代表される数
値解析的な最適化手法を用いてｒの値を小さくするよう
に等価双極子の位置ならびに等価双極子のモーメントを
修正する。誤差関数ｒが基準値より小さくなるような等
価双極子の位置とモーメントが得られれば、これをもっ
て等価双極子の位置・モーメントの推定値とする。上記
の方法については「エレクトリック・ダイポール・トレ
ーシング・イン・ザ・ブレイン・バイ・ミーンズ・オブ
・ザ・バウンダリ・エレメント・メソッド・アンド・イ
ッツ・アキュラシー，アイトリプル・イー・トランザク
ションズ・オン・バイオメディカル・エンジニアリン
グ，第ＢＭＥ−３４巻，第６号」（Ｂｉｎ Ｈｅ ｅｔ
ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｉｐｏｌｅ Ｔｒａｃｉ
ｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ｂｒａｉｎ ｂｙ Ｍｅａｎｓ
ｏｆ ｔｈｅ Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍ
ｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｃｃｕｒａｃｙ， Ｉ
ＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＢＩＯＭＥ
ＤＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ，ＶＯＬ．ＢＭＥ
−３４，Ｎｏ．６，Ｊｕｎｅ，１９８７，以下「文献
１」と記す）に詳しい。また、数値解析手法の最適化手
法に関しては「西川よし一、三宮信夫、茨城俊秀：岩波
口座 情報科学１９ 最適化，岩波書店，１９８２」に
詳しい。
る等価双極子を仮定し、その等価双極子によって生体も
しくは物体の表面上に設置した測定点に生じる電磁場分
布を計算する。計算の結果得られたｉ番目の測定点に生
じる電磁場分布の計算値φ（ｃ）ｉと電磁場分布の加算
平均値φ（ｍ）ｉとの誤差関数として、例えば２乗誤差 ｒ＝Σ（φ（ｃ）ｉ−φ（ｍ）ｉ）2 を計算する。もし、誤差関数ｒが予め設定された基準値
よりも大きい場合、シンプレックスなどに代表される数
値解析的な最適化手法を用いてｒの値を小さくするよう
に等価双極子の位置ならびに等価双極子のモーメントを
修正する。誤差関数ｒが基準値より小さくなるような等
価双極子の位置とモーメントが得られれば、これをもっ
て等価双極子の位置・モーメントの推定値とする。上記
の方法については「エレクトリック・ダイポール・トレ
ーシング・イン・ザ・ブレイン・バイ・ミーンズ・オブ
・ザ・バウンダリ・エレメント・メソッド・アンド・イ
ッツ・アキュラシー，アイトリプル・イー・トランザク
ションズ・オン・バイオメディカル・エンジニアリン
グ，第ＢＭＥ−３４巻，第６号」（Ｂｉｎ Ｈｅ ｅｔ
ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｉｐｏｌｅ Ｔｒａｃｉ
ｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ｂｒａｉｎ ｂｙ Ｍｅａｎｓ
ｏｆ ｔｈｅ Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍ
ｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｃｃｕｒａｃｙ， Ｉ
ＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＢＩＯＭＥ
ＤＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ，ＶＯＬ．ＢＭＥ
−３４，Ｎｏ．６，Ｊｕｎｅ，１９８７，以下「文献
１」と記す）に詳しい。また、数値解析手法の最適化手
法に関しては「西川よし一、三宮信夫、茨城俊秀：岩波
口座 情報科学１９ 最適化，岩波書店，１９８２」に
詳しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、測定電磁場データからノイズ成分を除去する
ためには、非常に多くの繰り返し実験から得られた測定
データの加算平均を取る必要があり、患者に多大な精神
的・肉体的苦痛をしいるという問題があった。
方法では、測定電磁場データからノイズ成分を除去する
ためには、非常に多くの繰り返し実験から得られた測定
データの加算平均を取る必要があり、患者に多大な精神
的・肉体的苦痛をしいるという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明の脳内活動源
推定装置は、生体の表面上又は内部・外部で測定された
電磁場分布から、１個以上の仮想の測定点の電磁場分布
を補間推定する仮想測定点電磁場推定部と、前記仮想測
定点電磁場推定部で計算された仮想測定点の電磁場分布
を入力とし、前記電磁場分布の発生源として１個以上の
双極子の位置および双極子モーメントに関する情報を出
力する双極子推定部を備えている。
推定装置は、生体の表面上又は内部・外部で測定された
電磁場分布から、１個以上の仮想の測定点の電磁場分布
を補間推定する仮想測定点電磁場推定部と、前記仮想測
定点電磁場推定部で計算された仮想測定点の電磁場分布
を入力とし、前記電磁場分布の発生源として１個以上の
双極子の位置および双極子モーメントに関する情報を出
力する双極子推定部を備えている。
【０００９】第２の発明の脳内活動源推定装置は、第１
の発明において、生体表面上又は内部・外部で測定され
た電磁場分布から、１個以上の仮想の測定点の電磁場分
布を補間推定する手法として、スプライン補間法を用い
ることを特徴としている。
の発明において、生体表面上又は内部・外部で測定され
た電磁場分布から、１個以上の仮想の測定点の電磁場分
布を補間推定する手法として、スプライン補間法を用い
ることを特徴としている。
【００１０】
【作用】本発明は、生体上あるいは生体の内部・外部の
測定位置（以下「実計測点」とよぶ）において計測され
た電磁場データから、仮想的な測定点（以下「仮想計測
点」とよぶ）の電磁場の値を補間計算し、前記実計測点
ならびに前記仮想計測点の一部もしくは全部を用いて、
これらの電磁場分布の発生源として仮定した双極子の個
数・位置・モーメント等の情報（以下双極子情報とよ
ぶ）を推定するものである。なおこの双極子を推定する
計算を以下では活動源推定と呼ぶ。
測定位置（以下「実計測点」とよぶ）において計測され
た電磁場データから、仮想的な測定点（以下「仮想計測
点」とよぶ）の電磁場の値を補間計算し、前記実計測点
ならびに前記仮想計測点の一部もしくは全部を用いて、
これらの電磁場分布の発生源として仮定した双極子の個
数・位置・モーメント等の情報（以下双極子情報とよ
ぶ）を推定するものである。なおこの双極子を推定する
計算を以下では活動源推定と呼ぶ。
【００１１】仮想計測点の電磁場分布を計算する補間計
算の課程においては、複数の実計測点のデータから仮想
計測点の電磁場値を求めるため、各実計測点において発
生するノイズ成分を効果的に除去することが可能であ
る。このため、仮想計測点のデータを用いて活動源推定
を行う場合は、高精度での推定が可能となる。また、従
来は、ノイズの影響を減少させるために膨大な実験デー
タを加算平均した結果を用いなければならなかったが、
本発明では少数の加算平均で十分の精度の活動源の推定
が可能となる。
算の課程においては、複数の実計測点のデータから仮想
計測点の電磁場値を求めるため、各実計測点において発
生するノイズ成分を効果的に除去することが可能であ
る。このため、仮想計測点のデータを用いて活動源推定
を行う場合は、高精度での推定が可能となる。また、従
来は、ノイズの影響を減少させるために膨大な実験デー
タを加算平均した結果を用いなければならなかったが、
本発明では少数の加算平均で十分の精度の活動源の推定
が可能となる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。本実施例では、頭皮上に装着された脳波電極を用
いて、脳波信号を計測しその活動源を推定する装置を説
明する。脳磁場・肺磁場・心電図等の場合も同様にして
実現可能である。仮想測定点電磁場推定部１では、頭皮
上に装着された脳波電極で計測された電磁場分布データ
から、補間手法を用いて仮想測定点での電磁場分布推定
データ２を推定する。実際の計測点１１と仮想測定点１
２の関係を図２に示す。仮想測定点電磁場推定部１で用
いる補間手法としては、スプライン補間法が有効であ
る。もちろんラグランジュ補間法、サンプリング定理、
線形補間法等の補間手法が利用可能なことは言うまでも
ない。また、実際の測定点と仮想測定点が同一位置の場
合も推定可能である。なお、スプライン補間法のアルゴ
リズムに関しては、「市田浩三・吉本富士市：スプライ
ン関数とその応用，教育出版，（１９７９）」に詳し
い。
ある。本実施例では、頭皮上に装着された脳波電極を用
いて、脳波信号を計測しその活動源を推定する装置を説
明する。脳磁場・肺磁場・心電図等の場合も同様にして
実現可能である。仮想測定点電磁場推定部１では、頭皮
上に装着された脳波電極で計測された電磁場分布データ
から、補間手法を用いて仮想測定点での電磁場分布推定
データ２を推定する。実際の計測点１１と仮想測定点１
２の関係を図２に示す。仮想測定点電磁場推定部１で用
いる補間手法としては、スプライン補間法が有効であ
る。もちろんラグランジュ補間法、サンプリング定理、
線形補間法等の補間手法が利用可能なことは言うまでも
ない。また、実際の測定点と仮想測定点が同一位置の場
合も推定可能である。なお、スプライン補間法のアルゴ
リズムに関しては、「市田浩三・吉本富士市：スプライ
ン関数とその応用，教育出版，（１９７９）」に詳し
い。
【００１３】データ正規化部３では、電磁場分布推定デ
ータ２を加算平均・平均・標準偏差等の手法を用いてノ
イズ除去・正規化を行う。正規化の対象としては、実際
の測定点と仮想測定点のデータが混在している場合も適
用可能である。
ータ２を加算平均・平均・標準偏差等の手法を用いてノ
イズ除去・正規化を行う。正規化の対象としては、実際
の測定点と仮想測定点のデータが混在している場合も適
用可能である。
【００１４】電磁場分布誤差計算部４では、電磁場分布
計算部７で計算された双極子が発生させる電磁場分布と
データ正規化部３で正規化した電磁場分布との誤差を計
算する。誤差の計算手法としては、２乗誤差が有効であ
る。もちろんユークリッド距離・マンハッタン距離・チ
ェビシェフ距離等が使用可能なことは言うまでもない。
計算部７で計算された双極子が発生させる電磁場分布と
データ正規化部３で正規化した電磁場分布との誤差を計
算する。誤差の計算手法としては、２乗誤差が有効であ
る。もちろんユークリッド距離・マンハッタン距離・チ
ェビシェフ距離等が使用可能なことは言うまでもない。
【００１５】最適化制御部５では、電磁場分布誤差計算
部４で計算した誤差を減少させるように双極子の個数・
位置・モーメント等の最適化の制御を行う。このデータ
は双極子データ発生部６に伝達され、ここで双極子デー
タが生成される。
部４で計算した誤差を減少させるように双極子の個数・
位置・モーメント等の最適化の制御を行う。このデータ
は双極子データ発生部６に伝達され、ここで双極子デー
タが生成される。
【００１６】電磁場分布計算部７では、双極子データ発
生部６で生成したデータに基づき、生体上もしくは内部
・外部の電磁場分布を計算する。
生部６で生成したデータに基づき、生体上もしくは内部
・外部の電磁場分布を計算する。
【００１７】双極子情報出力部８では、電磁場分布誤差
計算部４および双極子データ発生部６からのデータに基
づき、最適化の途中もしくは終了した情報の双極子の個
数・位置・モーメント情報を出力する。
計算部４および双極子データ発生部６からのデータに基
づき、最適化の途中もしくは終了した情報の双極子の個
数・位置・モーメント情報を出力する。
【００１８】なお、仮想測定点電磁場推定部１、データ
正規化部３、電磁場分布誤差計算部４、最適化制御部
５、双極子データ発生部６、電磁場分布計算部７、双極
子情報出力部８は、たとえばＮＥＣ製ＰＣ９８０１シリ
ーズ等のパーソナルコンピュータ、ＮＥＣ製ＥＷＳ４８
００シリーズ等のワークステーションを用いて実現でき
る。
正規化部３、電磁場分布誤差計算部４、最適化制御部
５、双極子データ発生部６、電磁場分布計算部７、双極
子情報出力部８は、たとえばＮＥＣ製ＰＣ９８０１シリ
ーズ等のパーソナルコンピュータ、ＮＥＣ製ＥＷＳ４８
００シリーズ等のワークステーションを用いて実現でき
る。
【００１９】
【発明の効果】本発明を用いることにより、生体上もし
くは生体の内部・外部で計測された電磁場分布からその
発生源となっている双極子の個数・位置・モーメント
を、少数の実験データから正確に推定可能になり、患者
・被験者にかかる肉体的・精神的負担が軽減される。
くは生体の内部・外部で計測された電磁場分布からその
発生源となっている双極子の個数・位置・モーメント
を、少数の実験データから正確に推定可能になり、患者
・被験者にかかる肉体的・精神的負担が軽減される。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】実際の測定点と仮想の測定点の関係を示す図で
ある。
ある。
１ 仮想測定点電磁場推定部 ２ 電磁場分布推定データ ３ データ正規化部 ４ 電磁場分布誤差計算部 ５ 最適化制御部 ６ 双極子データ発生部 ７ 電磁場分布計算部 ８ 双極子情報出力部 １１ 実際の測定点 １２ 仮想の測定点
Claims (2)
- 【請求項１】生体の表面上又は内部・外部で測定された
電磁場分布から、１個以上の仮想の測定点の電磁場分布
を補間推定する仮想測定点電磁場推定部と、前記仮想測
定点電磁場推定部で計算された仮想測定点の電磁場分布
を入力とし、前記電磁場分布の発生源として１個以上の
双極子の位置および双極子モーメントに関する情報を出
力する双極子推定部を有する脳内活動源推定装置。 - 【請求項２】生体表面上又は内部・外部で測定された電
磁場分布から、１個以上の仮想の測定点の電磁場分布を
補間推定する手法として、スプライン補間法を用いるこ
とを特徴とする請求項１記載の脳内活動源推定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6162242A JPH0824234A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 脳内活動源推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6162242A JPH0824234A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 脳内活動源推定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0824234A true JPH0824234A (ja) | 1996-01-30 |
Family
ID=15750694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6162242A Pending JPH0824234A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 脳内活動源推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824234A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04116481A (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-16 | Daikin Ind Ltd | 磁場測定方法、およびその装置 |
| JPH0542119A (ja) * | 1991-08-12 | 1993-02-23 | Fujitsu Ltd | 生体磁気計測装置 |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP6162242A patent/JPH0824234A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04116481A (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-16 | Daikin Ind Ltd | 磁場測定方法、およびその装置 |
| JPH0542119A (ja) * | 1991-08-12 | 1993-02-23 | Fujitsu Ltd | 生体磁気計測装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960924 |