JPH08140953A - 3次元電極位置・頭部モデル推定装置 - Google Patents
3次元電極位置・頭部モデル推定装置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
Links
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 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
定装置を提供する。 【構成】 頭皮上操作面特定部11で頭皮上の2点を通
る大円を含む操作平面を特定して、位置パラメータ電子
化部12で操作平面内の任意の2点の位置を計測して電
子化して、直線距離演算部13で任意の2点間の直線距
離を算出する。直線距離計測制御部14において直線距
離に関する信号の出力を制御し、電極と基準点に関する
直線距離データに基づき電極の3次元位置を3次元電極
位置推定部15で計算して、3次元位置のデータから頭
部モデルを頭部モデル推定部17で推定して、電極の3
次元位置と頭部モデルを推定結果表示部17において表
示する。直線距離計測制御部14、3次元電極位置推定
部15、頭部モデル推定部16、推定結果表示部17の
制御を3次元電極位置・頭部モデル推定制御部18で行
う。
実験者の負担を軽減する3次元電極位置・頭部モデル推
定装置を提供する。 【構成】 頭皮上操作面特定部11で頭皮上の2点を通
る大円を含む操作平面を特定して、位置パラメータ電子
化部12で操作平面内の任意の2点の位置を計測して電
子化して、直線距離演算部13で任意の2点間の直線距
離を算出する。直線距離計測制御部14において直線距
離に関する信号の出力を制御し、電極と基準点に関する
直線距離データに基づき電極の3次元位置を3次元電極
位置推定部15で計算して、3次元位置のデータから頭
部モデルを頭部モデル推定部17で推定して、電極の3
次元位置と頭部モデルを推定結果表示部17において表
示する。直線距離計測制御部14、3次元電極位置推定
部15、頭部モデル推定部16、推定結果表示部17の
制御を3次元電極位置・頭部モデル推定制御部18で行
う。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
・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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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。
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。
【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。
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。
【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
PF 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
PF 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
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
PF 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
PF 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
【0022】
【数1】
【0023】で与えられる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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、
な演算は以下の通りである。電極位置Pの座標(x,
y,z)は、
【0029】
【数2】
【0030】とする。
【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
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
【0032】
【外1】
【0033】を見つける。但し、
【0034】
【外2】
【0035】は球の中心、Rは球の半径とする。
【0036】
【外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
たi番目の電極位置を表すベクトルとする。この
【0038】
【外4】
【0039】と
【0040】
【外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、
とすれば、
【0042】
【数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
H
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
H
【0044】
【数4】
【0045】を最小にするパラメータ
【0046】
【外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。
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。
【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
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
【0049】
【外7】
【0050】の値を用いて、(16)式によって与えら
れる。
れる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
測に要する時間を大幅に削減することが出来る。
【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。
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。
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】本発明の頭皮上操作面を例示する図。
【図3】頭部を定義する座標系を例示する図。
【図4】本発明の直線距離計測部を例示する図。
【図5】本発明の頭部モデル推定部の原理を例示する
図。
図。
【図6】本発明の推定結果表示部の表示結果を例示する
図。
図。
【図7】従来例を示すブロック図。
【図8】従来の直線距離計測部(ノギス)を例示する
図。
図。
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
Claims (1)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6282047A JP2636757B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 3次元電極位置・頭部モデル推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6282047A JP2636757B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 3次元電極位置・頭部モデル推定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08140953A true JPH08140953A (ja) | 1996-06-04 |
JP2636757B2 JP2636757B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=17647480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6282047A Expired - Lifetime JP2636757B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 3次元電極位置・頭部モデル推定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2636757B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110279404A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-27 | 清华大学 | 一种脉搏波采集装置及方法 |
-
1994
- 1994-11-16 JP JP6282047A patent/JP2636757B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110279404A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-27 | 清华大学 | 一种脉搏波采集装置及方法 |
CN110279404B (zh) * | 2019-06-17 | 2020-07-28 | 清华大学 | 一种脉搏波采集装置及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2636757B2 (ja) | 1997-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10285618B2 (en) | EIT measurement device, EIT measurement method and program | |
US20150287236A1 (en) | Imaging system, operating device with the imaging system and method for imaging | |
JP3295631B2 (ja) | 超音波診断装置、カーソル表示方法および計測装置 | |
JP2010503439A (ja) | ナビゲーション脳刺激時に提示された対象を表示するために用いられる座標系の相互表示における誤差を補正するための方法及び機器 | |
CN112006672B (zh) | 确定心脏组织区域中局灶和/或转子致心律失常性活动的发生 | |
JP2013540455A (ja) | 解剖学的表面の支援型自動データ収集方法 | |
US20160379368A1 (en) | Method for determining an imaging specification and image-assisted navigation as well as device for image-assisted navigation | |
CN104783903B (zh) | 一种可调节的双平面电磁定位*** | |
CN103593869B (zh) | 一种扫描设备及其图像显示方法 | |
CN114246557A (zh) | 用于近红外脑功能成像装置的定位方法、设备及存储介质 | |
US11457832B2 (en) | Measurement device, shape estimation device, measurement method, shape estimation method, and non-transitory recording medium recording program | |
Van Gestel et al. | Neuro-oncological augmented reality planning for intracranial tumor resection | |
JP2636757B2 (ja) | 3次元電極位置・頭部モデル推定装置 | |
US20230341932A1 (en) | Two-way communication between head-mounted display and electroanatomic system | |
US20200182604A1 (en) | System and method for measuring using multiple modalities | |
JP2001149319A (ja) | 医用三次元画像表示装置 | |
JPH03231643A (ja) | 画像表示装置 | |
JP7065486B2 (ja) | 脳情報取得用キャップ、および脳情報取得用キャップの生産方法 | |
JP2019162410A (ja) | 入力装置、計測システムおよびプログラム | |
EP3607885A1 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
CN204562395U (zh) | 一种可调节的双平面电磁定位装置 | |
JPS61226673A (ja) | 断層撮影装置 | |
Rodríguez-Calvache et al. | Analysis of exact electrode positioning systems for multichannel-EEG | |
JP2690678B2 (ja) | 近似モデル表示装置 | |
EP4397269A1 (en) | Positioning system, positioning method, interventional surgery system, electronic device and storage medium |
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 |