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脳活動状態定量化方法および脳活動状態計測装置 NEW コモンズ

国内特許コード P180015718
整理番号 DP1774
掲載日 2018年11月29日
出願番号 特願2016-182662
公開番号 特開2018-046899
出願日 平成28年9月20日(2016.9.20)
公開日 平成30年3月29日(2018.3.29)
発明者
  • 日和 悟
  • 廣安 知之
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 脳活動状態定量化方法および脳活動状態計測装置 NEW コモンズ
発明の概要 【課題】脳活動の状態を定量化すると共に、平面上に位置情報として表示できる方法を提供する。
【解決手段】脳の活動状態を、脳の部位間のつながりの中心性を示す第1の特徴量と、脳の賦活状態を示す第2の特徴量で表し、平面上の直交座標系の2つの座標軸のうち一方の座標軸を前記第1の特徴量に対応させ、かつ他方の座標軸を前記第2の座標軸に対応させ、脳の活動状態を、前記直交座標系に点として表示する。
【選択図】図7
従来技術、競合技術の概要 脳の賦活レベル(活動の強さ)は、磁気共鳴画像装置(以降、「MRI装置」という)などによる計測で定量化できるが(非特許文献1参照)、脳内の複数の領域がどのように繋がり、協調して活動しているかを賦活レベルから判断することはできない。

一方、脳内の部位間の協調関係(機能的結合性)を定量化する方法として、脳活動の時系列データの相関係数を求める方法が知られている(例えば特許文献1参照)。

しかし、上述の方法では、活動の相対変化の類似度だけが考慮され、賦活レベルが無視されるために、活動していない脳部位間も協調関係があるとみなされる。
産業上の利用分野 本発明は、人の様々な脳活動の状態を定量化して表示する方法およびその方法を採用した脳活動状態の計測装置に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
人間の脳における活動の状態を定量化し、その値を平面上に位置情報として表示する脳活動状態定量化方法であって、
脳の活動状態を、脳の部位間のつながりにおける中心性を示す第1の特徴量と、脳の賦活状態を示す第2の特徴量で表し、
前記平面上の直交座標系の2つの座標軸のうち一方の座標軸を前記第1の特徴量に対応させ、かつ他方の座標軸を前記第2の座標軸に対応させ、脳の活動状態を、前記直交座標系に点として表示することを特徴とする脳活動状態定量化方法。

【請求項2】
脳の任意の部位における前記第1および第2の特徴量を、fMRI(機能的核磁気共鳴画像法)により得られる時系列データを用いて算出する、請求項1に記載の脳活動状態定量化方法。

【請求項3】
前記時系列データは、脳の任意のボクセルの時系列データ、または複数のボクセルの時系列データの加算平均により得られる、請求項2に記載の脳活動状態定量化方法。

【請求項4】
前記第1の特徴量は、脳の任意の部位における前記時系列データを、他の部位の時系列データと比較して相関係数を算出すると共に、当該相関係数の算出を前記他の全ての部位に対して行い、算出された当該相関係数を用いて、下記のいずれかの方法によって求める、請求項3に記載の脳活動状態定量化方法。
(a)前記算出された相関係数をそのまま加え合わせて、任意の部位における第1の特徴量とする。
(b)前記算出された相関係数について、所定の閾値以上の値を示すものについて部位間の結合があると判定し、任意の部位において、相関係数が閾値以上で有る部位の数を算出し、その値を第1の特徴量とする。
(c)全ての部位間の前記相関係数を、同じ部位間の相関係数が対角要素となるように配置した相関係数行列に対して行列の最大固有値に対応する固有ベクトルを求め、その固有ベクトルの各要素の値を任意の部位における第1の特徴量とする。

【請求項5】
前記第2の特徴量は、以下の手順により求められる、請求項3または4に記載の脳活動状態定量化方法。
(a)脳の任意の部位における時系列データを、高速フーリエ変換を用いて周波数スペクトルに変換する。
(b)変換された前記周波数スペクトルの特定の周波数帯の二乗平均平方根を、全周波数帯の二乗平均平方根で除算する。

【請求項6】
前記第1の特徴量および第2の特徴量のデータを、線形判別分析、非線形判別分析または主成分分析のいずれかの手法を用いて次元の削減を行うことにより、それぞれ一次元のデータに変換する、請求項4または5に記載の脳活動状態定量化方法。

【請求項7】
人間の脳の活動状態を示す時系列データに基づいて、脳の部位間のつながりにおける中心性を示す第1の特徴量を算出する第1特徴量算出部と、
前記時系列データに基づいて、脳の賦活状態を示す第2の特徴量を算出する第2特徴量算出部と、
前記第1特徴量算出部から出力された第1の特徴量のデータおよび前記第2特徴量算出部から出力された第2の特徴量のデータについてそれぞれ線形判別分析、非線形判別分析または主成分分析のいずれかの手法を用いて次元の削減を行うことにより、一次元のデータに変換する分析部と、
前記分析部で一次元のデータに変換された第1および第2の特徴量のデータを、平面上の直交座標系の2つの座標軸に対応させて、脳活動の状態を直交座標系に点として表示する表示部と、を備えたことを特徴とする脳活動状態計測装置。

【請求項8】
脳の任意の部位における前記第1および第2の特徴量を、fMRI(機能的核磁気共鳴画像法)、近赤外分光計測または脳波計測のいずれかにより得られる脳活動の時系列データを用いて算出する、請求項7に記載の脳活動状態計測装置。

【請求項9】
前記時系列データは、脳の任意のボクセルの時系列データ、または複数のボクセルの時系列データの加算平均により得られる、請求項8に記載の脳活動状態計測装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016182662thum.jpg
出願権利状態 公開
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