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経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法

国内特許コード P07A010654
掲載日 2007年10月4日
出願番号 特願2006-301203
公開番号 特開2007-185491
登録番号 特許第4882087号
出願日 平成18年11月7日(2006.11.7)
公開日 平成19年7月26日(2007.7.26)
登録日 平成23年12月16日(2011.12.16)
優先権データ
  • 特願2005-363795 (2005.12.16) JP
発明者
  • 檀 一平太
出願人
  • 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構
発明の名称 経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法
発明の概要

【課題】複数被験者について、経頭蓋的脳機能測定・刺激法で得られたデータを補助的な構造画像撮像なしに標準脳座標系に仮想正規化し、最確値の推定およびその精度を表現できるようにする。
【解決手段】3次元頭部画像上における任意の頭表上基準点とその直下の脳表位置の関係について任意の標準脳座標空間に対する正規化前後の対応関係を記載した参照脳データベースを構築し、経頭蓋的脳機能測定・刺激法における測定・刺激点の頭表位置情報を各参照脳上で仮想的に標準脳座標系に仮想正規化し、この作業結果を統計的に解析することによって、複数被験者における測定・刺激点の標準脳座標値を推定し、その精度を表現することが可能となる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


経頭蓋的脳機能測定・刺激法において、測定・刺激の対象となる脳表位置を表現するための標準的データ表現システムは重要である。脳科学研究分野における標準的データ表現システムとしては、MNI(Montoreal
Neurological Institute)標準脳座標系に代表される標準脳座標系が挙げられ、fMRI(機能的核磁気共鳴撮像)やPET(陽電子放出断層撮像)などの脳機能イメージング研究法による脳活動データは、標準脳座標系に表現されることが一般的である。したがって、経頭蓋的脳機能測定・刺激法においても、測定・刺激の対象となる脳表位置を標準脳座標系に表現することが望まれている。



測定対象が単数の被験者である場合、核磁気共鳴装置(MRI)等の脳画像撮像法を用いて脳の構造画像を得れば、測定・刺激の対象となる脳表位置を標準脳座標系に表現することは可能であったが、補助的な脳画像撮像なしで、標準脳座標系に表現することは不可能であった。



この問題を解決する手段として、経頭蓋的脳機能測定・刺激法において、測定・刺激の対象となる脳表位置を標準脳座標系表現するためのデータ表現システムが報告された(非特許文献1、特許文献1参照)。これらの方法によれば、頭表上の任意の点について、近傍3点ないし4点の頭表上基準点との相対位置関係を求めれば、予め記載された当該基準点の標準脳座標上での位置と精度情報を参照して、当該頭表点およびその直下の脳表投影点を、標準脳座標系に表現し、その座標位置と確率的推定の精度情報を得ることが可能である。

【非特許文献1】Okamoto, M. and Dan,I. Automated cortical projection of head-surface locations for transcranial functionalbrain mapping. NeuroImage 26, 18-28 (2005).

【特許文献1】特開2005-143764号公報

産業上の利用分野


本発明は、近赤外分光分析法(NIRS)や経頭蓋磁気刺激装置(TMS)及びその他の経頭蓋的脳機能測定・刺激法において測定・刺激にかかる脳表座標を推定する方法と、そのソフトウェアプログラムを記録した媒体と、この方法により推定された脳表座標を用いて測定・刺激結果を表示する装置に関するものであり、より詳細には、頭表の任意の点又はその集合としての頭表面に展開された測定データを、参照脳データベース上での仮想的な正規化と脳表投影によって、任意の標準脳座標系に表現する方法とそのソフトウェアプログラムを記録した媒体と装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
実世界空間における被験者の頭表上基準点及び頭表上計測点の位置情報を入力装置から入力して保存装置に記録する入力手段と、前記入力手段で位置情報を得た後に、データベースから参照脳の頭表データ、脳表データ及び頭表上基準点データを抽出する取出手段と、前記入力手段で得た頭表上基準点を、前記取出手段で得た参照脳の頭表上基準点データに座標変換するのに倣って、計算機が頭表上計測点を標準脳座標空間の仮想正規化計測点に仮想正規化する変換手段と、前記変換手段で得た仮想正規化計測点を、計算機が参照脳の頭表データと脳表データの対応関係を基に、仮想正規化脳表投影点へ脳表上投影する投影手段と、前記入力手段で一人の被験者の位置情報を入力し、前記取出手段で複数の参照脳を抽出して、前記変換手段及び投影手段で得たそれぞれの仮想正規化計測点及び仮想正規化脳表投影点を、計算機が統計処理して被験者内推定点及び被験者内誤差を求める被験者内推定手段と、前記入力手段で複数の被験者の位置情報を入力し、前記被験者内推定手段で得たそれぞれの被験者内推定点及び被験者内誤差を、計算機が統計処理して被験者間推定点及び被験者間誤差を求める被験者間推定手段と、前記入力手段、取出手段、変換手段、投影手段、被験者内推定手段及び被験者間推定手段の各過程を表示装置に出力する表現手段とからなり、前記被験者内推定手段及び被験者間推定手段を繰り返して最確推定点及び推定精度を得ることを特徴とする経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法。

【請求項2】
位置センサー付きプローブホルダーを被験者の頭に装着して測定した頭表上計測点の位置情報を入力することを特徴とする請求項1に記載の経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法。

【請求項3】
予め標準脳座標空間上で正規化された参照脳の頭表及び脳表の3次元情報を、データベースに蓄積しておくことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法。

【請求項4】
請求項1、請求項2又は請求項3に記載の経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法を実現する装置。

【請求項5】
請求項1、請求項2又は請求項3に記載の経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法を実現するソフトウェアプログラムを保存した記録媒体。

【請求項6】
データベースから使用する参照頭表及び参照脳をランダムに1つ抽出すると共に、データベースから参照頭表及び参照脳の高さ及び幅及び奥行をランダムに1組抽出し、前記参照頭表及び参照脳並びに前記高さ及び幅及び奥行を合成して1つの合成参照頭表及び合成参照脳を作成するリサンプリング法により生成した多数の合成参照頭表及び合成参照脳を用いて、仮想正規化した計測点の統計を取ることにより、頭表上及び脳表上の推定位置の最確値及び推定精度を算出することを特徴とする経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法。

【請求項7】
データベースから使用する参照頭表及び参照脳をランダムに1つ抽出すると共に、データベースから参照頭表及び参照脳の相対的なサイズの正規分布を推定し相対サイズを1つ抽出し、前記参照頭表及び参照脳並びに前記相対サイズを合成して1つの合成参照頭表及び合成参照脳を作成する正規分布ランダムサンプリング法により生成した多数の合成参照頭表及び合成参照脳を用いて、仮想正規化した計測点の統計を取ることにより、頭表上及び脳表上の推定位置の最確値及び推定精度を算出することを特徴とする経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法。

【請求項8】
リサンプリング法と正規分布ランダムサンプリング法を組み合わせて生成した多数の合成参照頭表及び合成参照脳を用いて、仮想正規化した計測点の統計を取ることにより、頭表上及び脳表上の推定位置の最確値及び推定精度を算出することを特徴とする経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法。

【請求項9】
請求項6乃至8に記載の経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法を実現する装置。

【請求項10】
請求項6乃至8に記載の経頭蓋的脳機能測定・刺激点の空間解析方法を実現するソフトウェアプログラムを保存した記録媒体。
産業区分
  • 治療衛生
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006301203thum.jpg
出願権利状態 権利存続中


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