Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5118230B2 - Brain activity measuring device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5118230B2 - Brain activity measuring device - Google Patents

Brain activity measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP5118230B2
JP5118230B2 JP2011105608A JP2011105608A JP5118230B2 JP 5118230 B2 JP5118230 B2 JP 5118230B2 JP 2011105608 A JP2011105608 A JP 2011105608A JP 2011105608 A JP2011105608 A JP 2011105608A JP 5118230 B2 JP5118230 B2 JP 5118230B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brain
score
subject
average value
frequency
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011105608A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012235842A (en
Inventor
利光 武者
晴康 松崎
幸夫 小杉
良夫 岡本
隆 朝田
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.)
BRAIN FUNCTIONS LABORATORY, INC.
Original Assignee
BRAIN FUNCTIONS LABORATORY, INC.
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 BRAIN FUNCTIONS LABORATORY, INC. filed Critical BRAIN FUNCTIONS LABORATORY, INC.
Priority to JP2011105608A priority Critical patent/JP5118230B2/en
Publication of JP2012235842A publication Critical patent/JP2012235842A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5118230B2 publication Critical patent/JP5118230B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

本発明は脳活動測定装置に関し、特に老人性痴呆障害等の脳疾患を判定するために脳活動状態を測定する装置に関するものである。   The present invention relates to a brain activity measuring apparatus, and more particularly to an apparatus for measuring a brain activity state in order to determine a brain disease such as senile dementia disorder.

脳疾患、特に90歳では30%近くが認知症になっているという統計もあり、これからの高齢化社会にとって大きな問題になりつつある。   There are statistics that brain diseases, especially nearly 30% of people aged 90, have dementia, which is becoming a major problem for the aging society.

これに伴い、このような認知障害をできるだけ早期に発見し、重度の認知状態に至る前にその治療を行うことが望まれているが、この認知症の判定装置としては、本発明者らが、被験者の頭部に取り付けられて該被験者の脳電位を測定する複数個の脳電位センサと、各脳電位センサの出力信号中のアルファ波成分を数値データに変換して、各サンプリング時点についての双極子度を求め、該双極子度のピーク発生時点における等価双極子による脳電位と該測定脳電位との二乗誤差の一定時間範囲内の平均値およびバリアンスを各脳電位センサについて求め、これらの平均値又はバリアンスの頭皮上又はこれに対応する脳表面上の分布に関する等高線マップを作成する演算装置と、該等高線マップを出力する出力装置とを備えた脳活動測定装置、を既に提案している(例えば特許文献1参照。)。   Along with this, it is desirable to detect such cognitive impairment as early as possible and treat it before reaching a severe cognitive state. A plurality of brain potential sensors attached to the subject's head and measuring the brain potential of the subject, and converting the alpha wave component in the output signal of each brain potential sensor into numerical data, The dipole degree is obtained, and the mean value and variance of the square error between the brain potential by the equivalent dipole at the time of occurrence of the peak of the dipole degree and the measured brain potential within a certain time range and the variance are obtained for each brain potential sensor. A brain activity measuring device comprising: a computing device that creates a contour map relating to the distribution of the average value or variance on the scalp or the brain surface corresponding thereto; and an output device that outputs the contour map The already proposed (e.g. see Patent Document 1.).

上記の特許文献1では、脳内のどこかにニューロン機能の低下が存在することを、アルファ波の脳電位分布を解析することにより検出しているため、下記の問題点がある。
イ) アルファ波をほとんど示さない人がかなり(10〜15%)の数に上る。
ロ) 開眼状態ではアルファ波は抑制されて非常に不安定である。
ハ) アルファ波は感性状態に大きく影響される。
ニ) アルファ波のみによる脳機能低下度計測は、脳機能低下部位を特定することができない。
In the above-mentioned Patent Document 1, the presence of a decrease in neuron function somewhere in the brain is detected by analyzing the brain wave potential distribution of alpha waves, and thus has the following problems.
B) There are quite a few people (10-15%) who show little alpha wave.
B) Alpha waves are suppressed and very unstable in the open eye state.
C) Alpha waves are greatly affected by sensitivity.
D) Measurement of the degree of cerebral dysfunction using only alpha waves cannot identify cerebral dysfunction sites.

このように、特許文献1は、あくまでアルファ波に基づいた測定を行っているため、ニューロン機能低下部位を検出せず、脳疾患の度合が不明であり、また各種の治療によってどの部分のニューロン機能が回復したのかが不明である点に問題がある。   As described above, since Patent Document 1 performs measurement based on alpha waves to the last, it does not detect a neuronal function-decreasing site, and the degree of brain disease is unknown. There is a problem in that it is unclear whether it has recovered.

そこで、本発明者らは先に、アルファ波に制限されること無く、脳疾患の度合と、ニューロン機能の低下/回復部分を明確に示すことができる脳活動測定装置を開発した(例えば特許文献2参照。)。   Therefore, the present inventors have previously developed a brain activity measuring device that can clearly indicate the degree of brain disease and the reduced / recovered portion of neuronal function without being limited to alpha waves (eg, Patent Documents). (See 2.)

すなわち、この時点で本発明者らは、大脳皮質内のニューロン機能が低下すると、ニューロン活動が不安定になることを発見した。この影響は局所的な脳電位パワーのゆらぎとして現れる(T.Musha, T.Asada, F.Yamashita, T.Kinoshita, H.Matsuda, M.Uno, Z.Chen and W.R.Shankle, "A new EEG method for estimating cortical neuronal impairment that is sensitive to early stage Alzheimer’s disease," Clinical Neurophysiology, 113 (2002) 1052-1058)。この性質はアルファ波に限らず、これより広い脳電位の周波数全域(例えば2〜40Hz)に及ぶことを確認した。   That is, at this point, the present inventors have discovered that neuronal activity becomes unstable when neuronal function in the cerebral cortex decreases. This effect appears as fluctuations in local brain potential power (T. Musha, T. Asada, F. Yamashita, T. Kinoshita, H. Matsuda, M. Uno, Z. Chen and WRShankle, "A new EEG method for controlling cortical neuronal impairment that is sensitive to early stage Alzheimer's disease, "Clinical Neurophysiology, 113 (2002) 1052-1058). It was confirmed that this property is not limited to alpha waves, but covers a wider range of brain potential frequencies (for example, 2 to 40 Hz).

これに基づいて開発された脳活動測定装置は、被験者の頭部に取り付けられて該被験者の脳電位を測定する複数個のセンサと、各センサから出力された脳電位のアルファ波の周波数より広い所定周波数帯域を更に一定周波数幅を持った所定個数の周波数バンクに分割し、分割した各周波数バンクのデータを時間軸上で所定時間幅のセグメントに分割し、各セグメントについて求めた規格化パワーバリアンス(Normalized Power Variance:以下、単にNPVと称することがある。)間の平均値と、所定の正常者集団について同様にして予め求めた規格化パワーバリアンス間の平均値及び標準偏差とから該被験者のZスコアを求め、全周波数バンクに亘る各脳電位センサについての該Zスコアの平均値を脳表面上にマップ化する演算装置とを備え、以てニューロンの局所的な機能低下マップを作成するものであった。   The brain activity measuring device developed based on this is equipped with a plurality of sensors attached to the head of the subject to measure the brain potential of the subject, and the frequency of the alpha wave of the brain potential output from each sensor. The predetermined frequency band is further divided into a predetermined number of frequency banks having a constant frequency width, and the data of each divided frequency bank is divided into segments of a predetermined time width on the time axis, and the normalized power variance obtained for each segment is obtained. (Normalized Power Variance: hereinafter simply referred to as NPV) and the average value and standard deviation between normalized power variances obtained in advance in the same manner for a given normal population in the same manner. A Z-score, and an arithmetic unit that maps the average value of the Z-score for each brain potential sensor over the entire frequency bank on the brain surface. It was to create a local function decline map of emissions.

このマップは、被験者の脳活動が正常者からどの位ズレているか、すなわちニューロン活動の「異常性」を示すため、被験者のZスコアを算出する。異常性には2種類あって、Zスコア>0であると、ニューロン活動のゆらぎが正常者集団よりも大きく、「不安定」となっていることを示し、これに対してZスコア<0であると、ニューロン活動が正常者集団よりも「不活発」となっていることを示すことができる。   Since this map shows how much the subject's brain activity is deviated from the normal person, that is, the “abnormality” of the neuron activity, the Z score of the subject is calculated. There are two types of abnormalities, and if the Z score> 0, the fluctuation of neuronal activity is larger than that of the normal population, indicating that it is “unstable”, whereas the Z score <0 In some cases, it can be shown that neuronal activity is more “inactive” than the normal population.

このようにして、瞬き等のアーチファクトおよび商用交流電源からの誘導を避けるために、2Hz〜40Hzの脳電位全てを対象にしたので、アルファ波より周波数領域を拡大でき、開眼・閉眼に拘わらずに適用できることになる。   In this way, in order to avoid artifacts such as blinking and induction from commercial AC power, all brain potentials of 2 Hz to 40 Hz were targeted, so the frequency range can be expanded from alpha waves, regardless of whether eyes are open or closed It will be applicable.

さらに、各種の脳疾患に関する標準テンプレートを臨床的に作成しておけば、それらの疾患に関する鑑別診断を行うことが出来、さらに、それぞれの脳疾患に対する治療効果の詳細をもこのマップの変化から知ることが出来るものであった。   Furthermore, if a standard template for various brain diseases is created clinically, differential diagnosis for those diseases can be performed, and the details of the therapeutic effect for each brain disease can also be known from the changes in this map. It was something that could be done.

特許第3581361号Japanese Patent No. 3581361 特許第4145344号Patent No. 4145344

しかしながら、上記の特許文献2では、下記のような問題点があった。
1)Zスコアは脳表面にマップ化されるだけであるので、ニューロン異常活動の脳表面からの深さだけが異なっている脳疾患の識別が困難である。
2)規格化パワーバリアンス(NPV)を計算する際に、頭皮上の各センサ(チャンネル)から得られる脳電位、すなわち脳電位の時系列データを高速フーリエ変換(FFT)によって周波数バンクに分け、それを逆高速フーリエ変換(IFFT)して時系列データに戻してからNPVを計算していたため、FFT演算と逆FFT演算の双方を実行することに伴って演算回数が過大になり、遅延時間が発生していた。従って、インターネット経由でサーバーによって集中的にデータ処理が行われるような場合には、システムの利用者数の増大によって回線の渋滞が予想され、以って信号処理が大幅に遅れてしまうことになる。
However, the above Patent Document 2 has the following problems.
1) Since the Z score is only mapped on the brain surface, it is difficult to identify brain diseases that differ only in the depth of neuronal abnormal activity from the brain surface.
2) When calculating the normalized power variance (NPV), the brain potential obtained from each sensor (channel) on the scalp, that is, the time series data of brain potential, is divided into frequency banks by fast Fourier transform (FFT). Since NPV was calculated after performing inverse fast Fourier transform (IFFT) on time series data, the number of computations became excessive and delay time occurred as both FFT and inverse FFT operations were performed Was. Therefore, when data processing is performed intensively by a server via the Internet, traffic congestion on the line is expected due to an increase in the number of users of the system, and signal processing is greatly delayed. .

従って、本発明は、ニューロン活動異常部位の3次元識別化及びその処理時間の短縮化を実現した脳活動測定装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a brain activity measuring apparatus that realizes three-dimensional identification of a region where neuronal activity is abnormal and shortens its processing time.

本発明者は、セグメント毎に計算するNPVの値の統計的な変動が大きく、セグメントについて平均した後でも、信号対雑音比が1程度になり、この原因がセグメント毎にNPVを求めていることに原因があることを突き止めた。   The present inventor found that the statistical fluctuation of the NPV value calculated for each segment is large, and even after averaging the segments, the signal-to-noise ratio is about 1, and this is because the NPV is obtained for each segment. I found out that there was a cause.

従って、本発明に係る脳活動測定装置は、被験者の頭部に取り付けられて該被験者の脳電位を測定する複数個のセンサと、各センサから出力された脳電位と予め標準脳に設定した格子点の所定座標と各センサの所定座標とから該格子点で推定されるx方向又は y方向又は z方向の電流成分或いは該電流成分の合成した電流の大きさを求め;各電流成分又は電流の大きさを時間軸上で所定時間幅のセグメントに分割し、所定周波数範囲内で各セグメント毎にフーリエ変換してフーリエ係数を求め、各フーリエ係数について全セグメントに亘っての絶対値の二乗の平均値を求め、この中から相互に隣接する複数の該平均値を含むように周波数バンクに分割し;各周波数バンク毎に該隣接するフーリエ係数の絶対値の二乗の平均値を用いて規格化パワーバリアンスを求めるとともに全周波数バンクに亘っての該規格化パワーバリアンスの平均値を求め;所定の正常者集団について同様にして予め求めた規格化パワーバリアンス間の平均値とその標準偏差とから該被験者のZスコアを求めるか、又は該正常者集団を基準とする代わりに該被験者の全格子点から得られる規格化パワーバリアンス間の平均値とその標準偏差とから該被験者のYスコアを求め;指定された水平面上の格子点に対応する該ZスコアまたはYスコアを等高線マップ化する演算装置と、を備えたことを特徴とする。   Therefore, the brain activity measuring device according to the present invention includes a plurality of sensors attached to the subject's head and measuring the brain potential of the subject, a brain potential output from each sensor, and a grid set in advance in the standard brain Obtain the current component in the x, y, or z direction estimated at the grid point from the predetermined coordinates of the points and the predetermined coordinates of each sensor, or the magnitude of the combined current of the current components; The size is divided into segments of a predetermined time width on the time axis, and Fourier transform is obtained for each segment within a predetermined frequency range to obtain Fourier coefficients, and the average of the squares of absolute values over all segments for each Fourier coefficient A value is obtained and divided into frequency banks so as to include a plurality of adjacent average values among them; normalization power is calculated using the average value of the squares of the absolute values of the adjacent Fourier coefficients for each frequency bank. Obtaining the variance and obtaining the average value of the normalized power variance over all frequency banks; the subject from the average value and the standard deviation between the normalized power variances obtained in advance in the same manner for a predetermined normal population Or obtain the subject's Y score from the average value between the standardized power variances obtained from all grid points of the subject and the standard deviation thereof instead of using the normal population as a reference; And an arithmetic unit for converting the Z score or Y score corresponding to the lattice point on the horizontal plane into a contour map.

上記の所定周波数範囲は例えば2〜40Hzであり、該相互に隣接する複数が2個で0.78Hzの周波数帯域を含み、該セグメント幅は例えば2.56秒である。   The predetermined frequency range is, for example, 2 to 40 Hz, and the two adjacent plural bands include a frequency band of 0.78 Hz, and the segment width is, for example, 2.56 seconds.

さらに本発明では、上記のセンサーを端末装置に設け、上記の演算装置を計算センターに設けると共に該端末装置と該計算センターとを通信回線を介して接続し、脳電位に関するデータが該計算センターにデータベースとして収集・蓄積され、該端末装置からはデータベースが参照できるようにすることができる。 Furthermore, in the present invention, the sensor is provided in a terminal device, the arithmetic device is provided in a calculation center, the terminal device and the calculation center are connected via a communication line, and brain potential data is stored in the calculation center. It is collected and stored as a database, and the database can be referenced from the terminal device.

さらに本発明では、被験者の頭部に取り付けられて該被験者の脳電位を測定する複数個のセンサから出力された脳電位と予め標準脳に設定した格子点の所定座標と各センサの所定座標とから該格子点で推定されるx方向又は y方向又は z方向の電流成分或いは該電流成分の合成した電流の大きさを求め;各電流成分又は電流の大きさを時間軸上で所定時間幅のセグメントに分割し、所定周波数範囲内で各セグメント毎にフーリエ変換してフーリエ係数を求め、各フーリエ係数について全セグメントに亘っての絶対値の二乗の平均値を求め、この中から相互に隣接する複数の該平均値を含むように周波数バンクに分割し;各周波数バンク毎に該隣接するフーリエ係数の絶対値の二乗の平均値を用いて規格化パワーバリアンスを求めるとともに全周波数バンクに亘っての該規格化パワーバリアンスの平均値を求め;所定の正常者集団について同様にして予め求めた規格化パワーバリアンス間の平均値とその標準偏差とから該被験者のZスコアを求めるか、又は該正常者集団を基準とする代わりに該被験者の全格子点から得られる規格化パワーバリアンス間の平均値とその標準偏差とから該被験者のYスコアを求め;指定された水平面上の格子点に対応する該ZスコアまたはYスコアを等高線マップ化する手順をコンピュータに実行させるためのプログラム、及びこのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。   Furthermore, in the present invention, brain potentials output from a plurality of sensors attached to the subject's head and measuring the brain potential of the subject, predetermined coordinates of lattice points set in advance in the standard brain, predetermined coordinates of each sensor, To determine the current component in the x, y, or z direction estimated from the grid points or the combined current magnitude of each current component; Dividing into segments, Fourier transform is performed for each segment within a predetermined frequency range to obtain Fourier coefficients, and for each Fourier coefficient, the average value of the squares of absolute values over all segments is obtained, and adjacent to each other from these Dividing into frequency banks so as to include a plurality of the average values; obtaining a normalized power variance using the average value of the squares of the absolute values of the adjacent Fourier coefficients for each frequency bank and the entire circumference An average value of the normalized power variances over several banks is obtained; a Z score of the subject is obtained from an average value between the normalized power variances obtained in advance in the same manner for a predetermined normal population and its standard deviation Or, instead of using the normal population as a reference, obtain the Y score of the subject from the average value between the standardized power variances obtained from all grid points of the subject and the standard deviation thereof; on the specified horizontal plane There are provided a program for causing a computer to execute a procedure for converting the Z score or Y score corresponding to a lattice point into a contour map, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded.

本発明では、ニューロン活動の異常部位を脳内部に表示できるので、脳疾患診断を安価・非侵襲・高感度・高信頼度で実現できる。そのために中小の医療機関に普及することが期待される。このことは予防のために早期発見を必要とするアルツハイマー病の抑制手段にもなり、最近増加して来た鬱病や発達障害児の診断およびそのモニターとしても利用できるので、その社会的な役割は大きい。   In the present invention, abnormal sites of neuronal activity can be displayed inside the brain, so that brain disease diagnosis can be realized at low cost, non-invasiveness, high sensitivity, and high reliability. Therefore, it is expected to spread to small and medium medical institutions. This also serves as a means of suppressing Alzheimer's disease, which requires early detection for prevention, and can also be used as a diagnosis and monitor for children with recently increasing depression and developmental disorders. large.

本発明に係る脳活動測定装置の構成実施例[1]を示したブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example [1] of a brain activity measuring apparatus according to the present invention. FIG. 本発明に係る脳活動測定装置の構成実施例[2]を示したブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example [2] of a brain activity measuring apparatus according to the present invention. 本発明に係る脳活動測定装置の動作実施例IとしてZスコアをマップ表示化する手順を示したフロチャート図である。FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for displaying a Z score as a map as an operation example I of the brain activity measuring apparatus according to the present invention. 図3に示すフローチャートに対応してより分かり易く示したフロチャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing the flow chart shown in FIG. 3 in an easy-to-understand manner. 本発明に係る脳活動測定装置の各動作実施例において使用する脳内格子点の配置例を示した図である。It is the figure which showed the example of arrangement | positioning of the lattice point in a brain used in each operation | movement Example of the brain activity measuring apparatus based on this invention. 本発明に係る脳活動測定装置の動作実施例1で得られる或る水平面上の各格子点におけるx方向電流成分のZスコアの等高線マップ図である。FIG. 3 is a contour map diagram of the Z score of the x-direction current component at each grid point on a certain horizontal plane obtained in the operation example 1 of the brain activity measuring apparatus according to the present invention. 本発明に係る脳活動測定装置の動作実施例1で得られる或る水平面上の各格子点におけるy方向電流成分のZスコアの等高線マップ図である。It is a contour map figure of the Z score of the y direction current ingredient in each lattice point on a certain horizontal plane obtained in operation Example 1 of the brain activity measuring device concerning the present invention. 本発明に係る脳活動測定装置の動作実施例1で得られる或る水平面上の各格子点におけるz方向電流成分のZスコアの等高線マップ図である。FIG. 3 is a contour map diagram of the Z score of the z-direction current component at each grid point on a certain horizontal plane obtained in the operation example 1 of the brain activity measuring apparatus according to the present invention. 本発明に係る脳活動測定装置の動作実施例2で得られる或る水平面上の各格子点におけるx、y、z方向電流成分を合成した電流の大きさについて求めたZスコアをマップ表示化する手順を示したフロチャート図である。Operation of the brain activity measuring apparatus according to the present invention The Z score obtained for the magnitude of the current obtained by synthesizing the current components in the x, y, and z directions at each lattice point on a horizontal plane obtained in the second embodiment is displayed as a map. It is the flowchart figure which showed the procedure. 本発明に係る脳活動測定装置の動作実施例2で得られる或る水平面上の各格子点におけるx、y、z方向電流成分を合成した電流の大きさについて求めたZスコアの等高線マップ図である。FIG. 4 is a contour map of a Z score obtained for the magnitude of current obtained by combining the current components in the x, y, and z directions at each grid point on a certain horizontal plane obtained in the second embodiment of the brain activity measuring apparatus according to the present invention. is there. 本発明に係る脳活動測定装置の動作実施例3としてYスコアをマップ表示化する手順を示したフロチャート図である。It is the flowchart figure which showed the procedure of carrying out the map display of Y score as operation Example 3 of the brain activity measuring apparatus which concerns on this invention.

*構成実施例:図1及び図2
図1は、本発明に係る脳活動測定装置の構成実施例[1]示したものである。この構成例では、まず、頭部1に例えば21個前後の脳電位センサ又は脳磁センサ(電極とも称するが、以下、センサで総称することがある。)2〜221(以下、符号2で総称することがある)を装着して脳内神経活動に基づく脳電位を測定するか、或いは、予めこれらのセンサを配置したキャップ又はヘルメットを被る。なお、この場合のセンサ2は、International 10-20 standardによって決められた位置に配置するとともに、基準電位として、例えば右耳朶にもセンサ(図示せず)を装着する。
* Configuration example: Figs. 1 and 2
FIG. 1 shows a configuration example [1] of a brain activity measuring apparatus according to the present invention. In this configuration example, first, (but it referred electrode both hereinafter, occasionally in the sensor.) For example Brain potential of 21 before and after the sensor or MEG sensors on the head 1 2 1 to 2 21 (hereinafter, reference numeral 2 The brain potential based on intracerebral nerve activity is measured, or a cap or a helmet in which these sensors are arranged in advance is worn. In this case, the sensor 2 is disposed at a position determined by the International 10-20 standard, and a sensor (not shown) is also attached to the right earlobe, for example, as a reference potential.

センサ2で測定された脳電位は増幅器3及びマルチプレクサ4を介してアナログ/ディジタル変換器(A/D)5に供給され、ディジタル化された測定脳電位)データは入力インタフェース(I/F)15を介してコンピュータ10に供給される。なお、入力インタフェース15では該データをそのまま通過させてもよいし、或いは予め指定した周波数帯域(例えばアルファ波の周波数より広い所定の周波数帯域)を持つ成分のみをディジタル・フィルタリング処理を行ってから出力してもよい。   The brain potential measured by the sensor 2 is supplied to an analog / digital converter (A / D) 5 via an amplifier 3 and a multiplexer 4, and the digitized measured brain potential) data is input interface (I / F) 15. To be supplied to the computer 10. Note that the input interface 15 may pass the data as it is, or only outputs a component having a predetermined frequency band (for example, a predetermined frequency band wider than the frequency of the alpha wave) after performing digital filtering. May be.

コンピュータ10内では、CPU11がバス12を介してROM13、RAM14、入力インタフェース15、及び出力インタフェース16に接続されている。上記ROM13は読取専用の記憶媒体であり、RAM14は、キーボード24及びA/D変換器5からの脳電位データを演算時に記憶するメモリである。   In the computer 10, a CPU 11 is connected to a ROM 13, a RAM 14, an input interface 15, and an output interface 16 via a bus 12. The ROM 13 is a read-only storage medium, and the RAM 14 is a memory that stores brain potential data from the keyboard 24 and the A / D converter 5 during calculation.

また、入力インタフェース15には、プログラム等を格納した外部記憶装置25が接続され、出力インタフェース16にはコンピュータ10の演算結果を表示するCRT等の表示装置31と、この表示装置31に表示されるデータや波形を記憶するプリンタ32が出力装置として接続されている。なお、外部記憶装置25は用いずに、全てROM13にプログラム等を予め格納しておいてもよい。   The input interface 15 is connected to an external storage device 25 storing a program and the like, and the output interface 16 is displayed on the display device 31 such as a CRT for displaying the calculation result of the computer 10. A printer 32 for storing data and waveforms is connected as an output device. Note that the program or the like may be stored in advance in the ROM 13 without using the external storage device 25.

ここで、上記の脳電位データは、図2の構成実施例例[2]に示すように、データ転送端末装置として動作する臨床現場のコンピュータ10のインタフェース17から、インターネット等の通信回線41を経由して演算装置としての計算センター42に送り、ここで解析した結果を再び通信回線41を経由してコンピュータ10に送り返し、CRT31又はプリンタ32などの出力装置において出力し、医師が診断の材料とするように構成してもよい。この場合は、サーバ装置、プログラムと記録媒体は計算センター42に装備され、サーバ装置等で脳電位、すなわち脳電位に関するデータを収集・蓄積し、特定の脳疾患に関するデータが蓄積される。コンピュータ10からはデータベース化された特定の脳疾患ごとのデータが参照できる。   Here, as shown in the configuration example [2] of FIG. 2, the above brain potential data is transmitted from the interface 17 of the clinical site computer 10 operating as a data transfer terminal device via a communication line 41 such as the Internet. Then, it is sent to a calculation center 42 as an arithmetic unit, and the result analyzed here is sent back to the computer 10 again via the communication line 41, and is output at an output device such as the CRT 31 or the printer 32. You may comprise as follows. In this case, the server device, the program, and the recording medium are installed in the calculation center 42, and the server device or the like collects and accumulates brain potential, that is, data relating to brain potential, and accumulates data relating to a specific brain disease. From the computer 10, data for each specific brain disease stored in a database can be referred to.

以下、ニューロン異常性表示マップの生成と異常性識別の動作実施例を図3〜図11を参照して説明する。
*動作実施例1:或る水平面上の各格子点におけるx方向(又はy方向又はz方向)電流成分のZスコアの等高線マップ表示例(図3〜図8)
上述の構成例における動作例1を、図3及びこれに対応して別の角度で示した図4のフローチャートに沿って以下に説明する。なお、頭部1に示されたセンサ群2を配置した後、図示しない電源を投入してコンピュータ10を初期状態に設定しておく。また、頭部1に載置した21個のセンサ2〜221から脳内神経活動に基づく脳電位の測定を一定のサンプリング時間間隔で行う。
(1)正常者集団のデータベースの作成(実線矢印ルート)
ステップS1a, S2:
まず、既存の認知機能を評価するためのミニ・メンタル・ステート検査(MMSE)法や画像検査によるMRI(Magnetic Resonance Imaging)やSPECT(Single Photon Emission Computing Tomography)測定等で予め一定人数の正常者集団を決めておき、一人づつセンサ2から脳電位(頭皮上電位)を測定する。
Hereinafter, operation examples of generation of a neuron abnormality display map and abnormality identification will be described with reference to FIGS.
* Operation example 1: Contour map display example of Z score of current component in x direction (or y direction or z direction) at each grid point on a certain horizontal plane (FIGS. 3 to 8)
An operation example 1 in the above-described configuration example will be described below with reference to FIG. 3 and a flowchart of FIG. 4 shown at a different angle corresponding thereto. Note that after the sensor group 2 shown in the head 1 is arranged, a power supply (not shown) is turned on to set the computer 10 to an initial state. In addition, the brain potential is measured based on intracerebral nerve activity from the 21 sensors 2 1 to 2 21 placed on the head 1 at regular sampling time intervals.
(1) Creation of normal population database (solid arrow route)
Step S1a, S2:
First, a group of normal people in advance, such as MRI (Magnetic Resonance Imaging) and SPECT (Single Photon Emission Computing Tomography) measurements using the Mini Mental State Test (MMSE) method to evaluate existing cognitive functions The brain potential (scalp potential) is measured from the sensor 2 one by one.

この場合、各センサ2〜221の電位信号は5ms毎にサンプリングする。周波数範囲は、バンドパスフィルタ処理により、α波の周波数帯域より広い一定の周波数帯域(例えば2〜40Hz)とする。 In this case, the potential signals of the sensors 2 1 to 2 21 are sampled every 5 ms. The frequency range is set to a constant frequency band (for example, 2 to 40 Hz) wider than the frequency band of the α wave by bandpass filter processing.

ステップS3:
サンプル毎に21個の脳電位平均がゼロになるように各測定値から定数を引いておくことにより、21個の脳電位平均値からのずれを算出する。
Step S3:
By subtracting a constant from each measured value so that the average of 21 brain potentials becomes zero for each sample, a deviation from the average value of 21 brain potentials is calculated.

ステップS4:
図5(1)~(3)に示すように、標準脳に予め設定した1544個の格子点(j)を設定する。これは、予め3層の頭蓋モデル(標準脳を「頭蓋骨」、「脳脊髄液層」、「脳組織」の3つの幾何学的領域に分け、それらの導電率を1/80:3:1とする)を構成しておき、標準頭部モデル内に、1cm間隔の立方格子を組み立て、その位置座標を決定すると格子点の数は1544個になる。そして各格子点での電流双極子(以下単に電流と言う)ベクトル成分(x又はy又はz方向)の値(1544×3=4632個)を、予め測定した21個のセンサー座標とセンサ2〜221の測定脳電位から計算する。
Step S4:
As shown in FIGS. 5 (1) to (3), 1544 grid points (j) set in advance in the standard brain are set. This is a three-layer skull model (the standard brain is divided into three geometric regions: “skull”, “cerebrospinal fluid layer”, and “brain tissue”, and their conductivity is 1/80: 3: 1. If a cubic lattice with a 1 cm interval is assembled in the standard head model and its position coordinates are determined, the number of lattice points is 1,544. Then, current sensor dipole (hereinafter simply referred to as current) vector component values (1544 × 3 = 4632) (1544 × 3 = 4632) at each lattice point are measured in advance using 21 sensor coordinates and sensor 2 1. calculating from the measured brain potentials of to 2 21.

このように頭皮上の電位分布から脳内の起電力の3次元的な分布を計算する方法はsLORETA, eLORETA (Low ResolutionBrain Electromagnetic Tomography)として,
そのアルゴリズムが公開されている。
The method of calculating the three-dimensional distribution of electromotive force in the brain from the potential distribution on the scalp is as sLORETA, eLORETA (Low Resolution Brain Electromagnetic Tomography).
The algorithm is public.

このLORETAの出力データの処理は、全格子点jで1544個×3 (x,y,z)=4632回実行される。   The processing of the LORETA output data is executed 1544 times × 3 (x, y, z) = 4632 times at all grid points j.

ステップS5:
センサ(チャンネル)の信号時系列を時間軸上でs(例えばs=70)個のセグメントに分割する。この場合のセグメント長は2.56秒(=5ms×512)である。
ステップS6:
解析対象となる周波数範囲(例えば2〜40Hz)について、各セグメント毎に離散フーリエ変換し(ステップS6a)、各セグメントに関する基本周波数f0の整数倍mf0の周波数を持つフーリエ係数Hjmを求め(同)、全セグメントに亘っての絶対値の二乗の平均値<|Hjm|2>を算出し(ステップS6b)、相互に隣接するn個(例えば2つ)の値を含むようにM (例えば96)個の周波数バンクを構成する(ステップS6c)。
Step S5:
The signal time series of the sensor (channel) is divided into s (for example, s = 70) segments on the time axis. In this case, the segment length is 2.56 seconds (= 5 ms × 512).
Step S6:
For the frequency range to be analyzed (for example, 2 to 40 Hz), discrete Fourier transform is performed for each segment (step S6a), and a Fourier coefficient H jm having a frequency of an integral multiple mf 0 of the fundamental frequency f 0 for each segment is obtained ( The same is calculated), and the average value <| H jm | 2 > of the square of the absolute value over all the segments is calculated (step S6b), and M (in order to include n (for example, two) values adjacent to each other) For example, 96) frequency banks are configured (step S6c).

例えば上記の如くサンプリング周波数200Hz(5ms)、2.56秒のセグメント長とすると、離散化された周波数は基本周波数f0 (=1/2.56=0.39 Hz)の整数倍となり、最低周波数のバンク#1には6f0=2.34Hzと7f0=2.73Hz、その次のバンクには7f0と8f0が入り、最高周波数のバンク#96には101f0 =39.41Hzと102f0=39.8Hzが分配され、全部で96の周波数バンクに分割される。 For example, if the sampling frequency is 200 Hz (5 ms) and the segment length is 2.56 seconds as described above, the discretized frequency is an integer multiple of the fundamental frequency f 0 (= 1 / 2.56 = 0.39 Hz), and the lowest frequency is stored in bank # 1. 6f 0 = 2.34Hz and 7f 0 = 2.73Hz, the next bank contains 7f 0 and 8f 0 , and the highest frequency bank # 96 is distributed 101f 0 = 39.41Hz and 102f 0 = 39.8Hz, It is divided into 96 frequency banks in total.

ステップS7:
上記のとおり2個づつ周波数成分を割り付けた各周波数バンク#1〜#96について、各格子点jと各周波数バンクm(本例ではmは“6”から始まり、周波数バンク#1がm=6に対応する)を指定したときの規格化パワーバリアンスNPVjmを算出してRAM14に格納する。このNPVjmの算出過程は次の通りである。
Step S7:
As described above, for each frequency bank # 1 to # 96 to which two frequency components are assigned, each grid point j and each frequency bank m (in this example, m starts from “6”, and frequency bank # 1 has m = 6 The standardized power variance NPV jm is calculated and stored in the RAM 14. The calculation process of NPV jm is as follows.

長さT secの一つセグメントがN 個のデータサンプルを含む、xn 、n= 0 ~ N - 1をフーリエ展開する。フーリエ係数をHmとする。周波数はmf0 でf0 = 1/Tは基本周波数。 Fourier-expand x n, n = 0 to N−1 , where one segment of length T sec contains N data samples. Let the Fourier coefficient be H m . The frequency is mf 0 and f 0 = 1 / T is the fundamental frequency.

Figure 0005118230
Figure 0005118230

ここで   here

Figure 0005118230
Figure 0005118230

式(1)において、周波数成分を2個だけ、つまりmf0 (m+1)f0 のみを残すと、 n番目のサンプルデータは次のようになる。 In equation (1), only two frequency components, that is, mf 0 and If only (m + 1) f 0 is left, the nth sample data is as follows.

Figure 0005118230
Figure 0005118230

cc は複素共役項の意味である。すべてのセグメントに亘って平均すると   cc means the complex conjugate term. On average across all segments

Figure 0005118230
Figure 0005118230

同様にして   In the same way

Figure 0005118230
Figure 0005118230

一方、NPVは下式で表される。   On the other hand, NPV is expressed by the following formula.

Figure 0005118230
Figure 0005118230

したがって、式(4)及び(5)を式(6)に代入すると、次式(7)を得る。   Therefore, when Expressions (4) and (5) are substituted into Expression (6), the following Expression (7) is obtained.

Figure 0005118230
Figure 0005118230

ステップS8:
上記のステップS1a〜S7を全ての正常者に対して繰り返すことにより、正常者集団についての群平均<NPV NL,jm>と群の内部での標準偏差σNL,jmを計算し、その結果をデータベースとしてRAM14に格納する。
(2)被験者のZスコアマップの作成(二重実線矢印ルート)
ステップS1b:
被験者に装着したセンサ2からの脳電位を測定する。
Step S8:
By repeating the above steps S1a to S7 for all normal subjects, the group mean <NPV NL, jm > for the normal population and the standard deviation σ NL, jm within the group are calculated, and the result is Stored in the RAM 14 as a database.
(2) Creation of subject's Z score map (double solid arrow route)
Step S1b:
The brain potential from the sensor 2 attached to the subject is measured.

ステップS2〜S7:
上記の正常者集団の場合と同様にステップS2〜S7を実行して、被験者の規格化パワーバリアンスNPVjmを算出する。
Steps S2 to S7:
As in the case of the normal population, steps S2 to S7 are executed to calculate the normalized power variance NPV jm of the subject.

ステップS9:
被験者のZスコアを、被験者の規格化パワーバリアンスNPVjmと正常者集団の平均規格化パワーバリアンス<NPV NL,jm>と標準偏差σNL,jmとから次式に従って求める。
Step S9:
The subject's Z score is determined from the subject's normalized power variance NPV jm , the average normalized power variance <NPV NL, jm > of the normal population, and the standard deviation σ NL, jm according to the following equation.

Figure 0005118230
Figure 0005118230

ステップS10:
頭部の標準モデルについて、指定された格子点を含むように1 cm間隔の水平断面の形状と格子点の座標を指定する。
Step S10:
For the standard model of the head, specify the shape of the horizontal cross section at 1 cm intervals and the coordinates of the lattice points so as to include the designated lattice points.

ステップS11:
各水平断面上の格子点に導出されるx方向又はy方向又はz方向の電流に関わる被験者のZスコアの値から内挿法により計算された等高線を描く。
Step S11:
Draw contour lines calculated by interpolation from the subject's Z-score values related to currents in the x, y, or z directions derived at grid points on each horizontal section.

x方向の等高線が図6に示されており、y方向の等高線が図7に、そしてz方向の等高線が図8に示されている。いずれも脳の水平面をスライスしたときの垂直方向の位置をzで示している。   Contour lines in the x direction are shown in FIG. 6, contour lines in the y direction are shown in FIG. 7, and contour lines in the z direction are shown in FIG. In both cases, the position in the vertical direction when the horizontal plane of the brain is sliced is indicated by z.

この等高線の判断は、画像図において白くなればなるほどZスコアのプラスの値が大きくなり、黒くなればなるほどZスコアのマイナス値が大きくなってニューロンの異常部位であることを示す。   The determination of the contour lines indicates that the more white the image is, the larger the positive value of the Z score is, and the blacker the value is, the larger the negative value of the Z score is, indicating an abnormal part of the neuron.

すなわち、Zスコアがマイナスの値を取るのは規格化パワーバリアンスNPVjが正常者集団の格子点jに関する平均値<NPVj>よりも小さい値を取る場合である。つまり被験者の格子点のパワー変動が正常者の対応する格子点jのパワーゆらぎよりも小さいことを意味しており、正常者よりもニューロン活動が不活発になっているという異常性を表している。 That is, the Z score takes a negative value when the normalized power variance NPV j takes a value smaller than the average value <NPV j > for the lattice point j of the normal population. In other words, it means that the power fluctuation of the subject's lattice point is smaller than the power fluctuation of the corresponding lattice point j of the normal person, which indicates that the neuronal activity is inactive compared to the normal person. .

逆に、Zスコアのプラスの値は、ニューロン活動のゆらぎが正常者集団よりも大きく「不安定」となっているという異常性を表わしている。そして、絶対値が大きければ大きい程異常性を示す。
<計算処理の高速化の説明>
各セグメントが、図4のステップS6cに示すように2つのフーリエ係数Hf1, Hf2だけを含む場合に、セグメント毎のNPVは、式(7)で示す如く計算される。この場合にはこれら2つのフーリエ係数を逆フーリエ変換により時系列に変化する場合に比べて計算時間は約1%に短縮される。
On the other hand, a positive value of the Z score represents an anomaly that the fluctuation of neuronal activity is larger and more “unstable” than the normal population. And the larger the absolute value, the more abnormal.
<Explanation of high-speed calculation processing>
When each segment includes only two Fourier coefficients H f1 and H f2 as shown in step S6c of FIG. 4, the NPV for each segment is calculated as shown in equation (7). In this case, the calculation time is shortened to about 1% compared to the case where these two Fourier coefficients are changed in time series by inverse Fourier transform.

本発明の場合、周波数バンクが2個の周波数成分(フーリエ係数の絶対値の二乗のセグメント間平均値)を含む場合には、5分間の時系列データは約117個のセグメントに分割され、フーリエ係数から直接にNPV値が算出できるため、逆FFT演算を行わなくて良く、FFT演算回数は117回となり、上記の特許文献2の場合、NPV計算はFFT演算後、逆FFT演算を行う必要があるので、特許文献2に比べて著しく演算処理時間が短縮されることになる。   In the case of the present invention, when the frequency bank includes two frequency components (average value of the square of the absolute value of the Fourier coefficient), the time-series data for 5 minutes is divided into about 117 segments, and Fourier Since the NPV value can be calculated directly from the coefficient, it is not necessary to perform the inverse FFT operation. The number of FFT operations is 117. In the case of the above-mentioned Patent Document 2, it is necessary to perform the inverse FFT operation after the FFT operation. Therefore, the calculation processing time is remarkably shortened as compared with Patent Document 2.

さらに本発明では、フーリエ係数の絶対値の二乗値が70個のセグメントに亘って平均化されてから、それを用いてNPVが計算されるので、NPVの中に含まれている相対的な統計的なノイズは(117)−0.5倍、つまり10%に縮小される。一方で、フーリエ係数の持つ相対的なノイズは、上記の式(7)から、フーリエ係数に内在する相対ノイズの8倍であるから、NPVに内在する相対ノイズは、フーリエ係数に内在するノイズの2×8=16倍にも達することとなり、ノイズ削減効果も大きい。
*動作実施例2:或る水平面上の各格子点におけるx方向とy方向とz方向の合成電流の大きさのZスコアの等高線マップ表示例(図9及び図10)
本実施例と上記の動作実施例1との違いは、図3のフローチャートにおけるステップS4が、図9ではステップS4aに置き換わっている点である。
Furthermore, in the present invention, the square value of the absolute value of the Fourier coefficient is averaged over 70 segments and then used to calculate the NPV, so that the relative statistics contained in the NPV are calculated. Noise is reduced to (117) -0.5 times, or 10%. On the other hand, since the relative noise of the Fourier coefficient is eight times the relative noise inherent in the Fourier coefficient from the above equation (7), the relative noise inherent in the NPV is that of the noise inherent in the Fourier coefficient. It will reach 2 × 8 = 16 times, and the noise reduction effect is great.
* Operation example 2: Contour map display example of Z score of magnitude of combined current in x direction, y direction and z direction at each lattice point on a certain horizontal plane (FIGS. 9 and 10)
The difference between the present embodiment and the operation embodiment 1 described above is that step S4 in the flowchart of FIG. 3 is replaced with step S4a in FIG.

すなわち、実施例1の場合には、各水平断面上の格子点に導出されるx方向又はy方向又はz方向の電流成分に関わる被験者のZスコアの値から図6〜図8に示す等高線マップを得たが、本実施例2の場合には、各格子点におけるx方向とy方向とz方向の合成電流の大きさからZスコアを求めて等高線マップを表示した点が異なっている。従って、図4の出力データの処理は1544回である。その他は実施例1と同様である。
*動作実施例3:或る水平面上の各格子点におけるx方向(又はy方向又はz方向)電流成分のYスコアの等高線マップ表示例(図11)
本実施例と上記の動作実施例1との違いは、図3のフローチャートにおけるステップS9が、図11ではステップS9aに置き換わっている点である。
That is, in the case of Example 1, the contour map shown in FIGS. 6 to 8 from the value of the Z score of the subject related to the current component in the x direction, the y direction, or the z direction derived to the grid points on each horizontal section. However, the present Example 2 is different in that the contour score map is displayed by obtaining the Z score from the magnitudes of the combined currents in the x direction, the y direction, and the z direction at each lattice point. Therefore, the processing of the output data in FIG. 4 is 1544 times. Others are the same as in the first embodiment.
* Operation Example 3: Contour map display example of the Y score of the current component in the x direction (or y direction or z direction) at each lattice point on a certain horizontal plane (FIG. 11)
The difference between the present embodiment and the operation embodiment 1 described above is that step S9 in the flowchart of FIG. 3 is replaced with step S9a in FIG.

すなわち、実施例1の場合には、各水平断面上の格子点に導出されるx方向又はy方向又はz方向の電流成分に関わる被験者のZスコアの値から図6〜図8に示す等高線マップを得たが、本実施例3の場合には、格子点におけるx方向又はy方向又はz方向の電流成分に関わる被験者の「Yスコア」を求めて等高線マップを生成する点が異なっている。その他は実施例1と同様である。ただし、生成される等高線マップ自体は実施例1の等高線マップとは異なるが、ここでは図示を省略した。 That is, in the case of Example 1, the contour map shown in FIGS. 6 to 8 from the value of the Z score of the subject related to the current component in the x direction, the y direction, or the z direction derived to the grid points on each horizontal section. However, in the case of Example 3, the difference is that the contour map is generated by obtaining the “Y score” of the subject related to the current component in the x direction, the y direction, or the z direction at each lattice point. . Others are the same as in the first embodiment. However, although the generated contour map itself is different from the contour map of the first embodiment, the illustration is omitted here.

この実施例におけるYスコアYjmとは、各格子点におけるNPVjmの平均値<NPV ,jm>と標準偏差σjmとから次式の如く算出されるものである。 The Y score Y jm in this embodiment is calculated from the average value <NPV , jm > of the NPV jm at each lattice point and the standard deviation σ jm as follows.

Figure 0005118230
Figure 0005118230

*動作実施例4:或る水平面上の各格子点におけるx方向とy方向とz方向の合成電流の大きさのYスコアの等高線マップ表示例(図示せず)
本実施例と上記の動作実施例2との違いは、図9のフローチャートにおけるZスコアの生成ステップS9の変わりに被験者の「Yスコア」を求めて等高線マップを生成する点が異なっているのみである。その等高線マップは、ここでは図示を省略した。
* Operation Example 4: Contour map display example of Y score of magnitude of combined current in x direction, y direction, and z direction at each lattice point on a certain horizontal plane (not shown)
The difference between this embodiment and the above-described operation embodiment 2 is that the contour map is generated by obtaining the “Y score” of the subject instead of the Z score generating step S9 in the flowchart of FIG. is there. The contour map is not shown here.

なお、本発明は、上記実施例によって限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づき、当業者によって種々の変更が可能であり、脳疾患としての鬱病等に対しても適用可能なことは明らかである。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art based on the description of the scope of claims, and the present invention is also applicable to depression as a brain disease. It is clear.

1 被験者の頭部
2, 21〜221 脳電位(脳磁)センサ
3 増幅器
4 マルチプレクサ
5 A/D変換器
10 コンピュータ
11 CPU
13 ROM
14 RAM
15, 16, 17 インタフェース
24 キーボード
25 外部記憶装置
31 CRT
32 プリンタ
41 通信回線
42 計算センター
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
1 Subject's head
2, 2 1 to 2 21 Brain potential (magnetoencephalogram) sensor
3 Amplifier
4 multiplexer
5 A / D converter
10 computers
11 CPU
13 ROM
14 RAM
15, 16, 17 interface
24 keyboard
25 External storage
31 CRT
32 Printer
41 Communication line
42 Calculation Center In the figure, the same symbols indicate the same or corresponding parts.

Claims (5)

被験者の頭部に取り付けられて該被験者の脳電位を測定する複数個のセンサと、
各センサから出力された脳電位と予め標準脳に設定した格子点の所定座標と各センサの所定座標とから該格子点で推定されるx方向又は y方向又は z方向の電流成分或いは該電流成分の合成した電流の大きさを求め;各電流成分又は電流の大きさを時間軸上で所定時間幅のセグメントに分割し、所定周波数範囲内で各セグメント毎にフーリエ変換してフーリエ係数を求め、各フーリエ係数について全セグメントに亘っての絶対値の二乗の平均値を求め、この中から相互に隣接する複数の該平均値を含むように周波数バンクに分割し;各周波数バンク毎に該隣接するフーリエ係数の絶対値の二乗の平均値を用いて規格化パワーバリアンスを求めるとともに全周波数バンクに亘っての該規格化パワーバリアンスの平均値を求め;所定の正常者集団について同様にして予め求めた規格化パワーバリアンス間の平均値とその標準偏差とから該被験者のZスコアを求めるか、又は該正常者集団を基準とする代わりに該被験者の全格子点から得られる規格化パワーバリアンス間の平均値とその標準偏差とから該被験者のYスコアを求め;指定された水平面上の格子点に対応する該ZスコアまたはYスコアを等高線マップ化する演算装置と、
を備えたことを特徴とする脳活動測定装置。
A plurality of sensors attached to the subject's head to measure the brain potential of the subject;
Current component in x-direction, y-direction or z-direction or current component estimated at the grid point from the brain potential output from each sensor, the predetermined coordinates of the grid point set in advance in the standard brain, and the predetermined coordinates of each sensor The current component or current magnitude is divided into segments of a predetermined time width on the time axis, and Fourier transform is performed for each segment within a predetermined frequency range to obtain a Fourier coefficient. For each Fourier coefficient, the average value of the square of the absolute value over the entire segment is obtained, and divided into frequency banks so as to include a plurality of adjacent average values from each other; A standardized power variance is obtained using an average value of the squares of the absolute values of the Fourier coefficients, and an average value of the standardized power variance over all frequency banks is obtained; In the same way, the Z score of the subject is obtained from the average value between the standardized power variances obtained in advance and the standard deviation thereof, or obtained from all grid points of the subject instead of using the normal population as a reference. An arithmetic unit that obtains a Y score of the subject from an average value between standardized power variances and a standard deviation thereof; and calculates a contour map of the Z score or Y score corresponding to a lattice point on a specified horizontal plane;
A brain activity measuring device comprising:
請求項1において、
該所定周波数範囲が2〜40Hzであり、該相互に隣接する複数が2個で0.78Hzの周波数帯域を含み、該セグメント幅が2.56秒であることを特徴とした脳活動測定装置。
In claim 1,
2. The brain activity measuring apparatus according to claim 1, wherein the predetermined frequency range is 2 to 40 Hz, the two adjacent to each other includes a frequency band of 0.78 Hz, and the segment width is 2.56 seconds.
請求項1において、
該センサを端末装置に設け、該演算装置を計算センターに設けると共に該端末装置と該計算センターとを通信回線を介して接続し、脳電位に関するデータが該計算センターにデータベースとして収集・蓄積され、該端末装置からは該データベースが参照できるようにしたことを特徴とした脳活動測定装置。
In claim 1,
The sensor is provided in a terminal device, the computing device is provided in a calculation center and the terminal device and the calculation center are connected via a communication line, and data relating to brain potential is collected and accumulated as a database in the calculation center, A brain activity measuring device characterized in that the database can be referred to from the terminal device.
被験者の頭部に取り付けられて該被験者の脳電位を測定する複数個のセンサから出力された脳電位と予め標準脳に設定した格子点の所定座標と各センサの所定座標とから該格子点で推定されるx方向又は y方向又は z方向の電流成分或いは該電流成分の合成した電流の大きさを求め;各電流成分又は電流の大きさを時間軸上で所定時間幅のセグメントに分割し、所定周波数範囲内で各セグメント毎にフーリエ変換してフーリエ係数を求め、各フーリエ係数について全セグメントに亘っての絶対値の二乗の平均値を求め、この中から相互に隣接する複数の該平均値を含むように周波数バンクに分割し;各周波数バンク毎に該隣接するフーリエ係数の絶対値の二乗の平均値を用いて規格化パワーバリアンスを求めるとともに全周波数バンクに亘っての該規格化パワーバリアンスの平均値を求め;所定の正常者集団について同様にして予め求めた規格化パワーバリアンス間の平均値とその標準偏差とから該被験者のZスコアを求めるか、又は該正常者集団を基準とする代わりに該被験者の全格子点から得られる規格化パワーバリアンス間の平均値とその標準偏差とから該被験者のYスコアを求め;指定された水平面上の格子点に対応する該ZスコアまたはYスコアを等高線マップ化する手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。   From the brain potential output from a plurality of sensors attached to the head of the subject and measuring the brain potential of the subject, the predetermined coordinates of the lattice points set in advance in the standard brain, and the predetermined coordinates of each sensor at the lattice points Determine the estimated current component in the x-direction, y-direction or z-direction or the combined current magnitude; divide each current component or current magnitude into segments of a predetermined time width on the time axis, A Fourier coefficient is obtained by Fourier transform for each segment within a predetermined frequency range, an average value of squares of absolute values over all segments is obtained for each Fourier coefficient, and a plurality of the average values adjacent to each other are obtained. In each frequency bank, the normalized power variance is obtained by using the average value of the squares of the absolute values of the adjacent Fourier coefficients for all the frequency banks. An average value of the normalized power variance is obtained; a Z score of the subject is obtained from an average value between standardized power variances obtained in advance in the same manner for a predetermined normal population and its standard deviation, or the normal person The Y score of the subject is obtained from the average value between the standardized power variances obtained from all the grid points of the subject instead of the group as a reference, and the standard deviation thereof; the grid corresponding to the grid point on the designated horizontal plane A program for causing a computer to execute a procedure for converting a Z score or a Y score into a contour map. 請求項4に記載のプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the program according to claim 4 is recorded.
JP2011105608A 2011-05-10 2011-05-10 Brain activity measuring device Expired - Fee Related JP5118230B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011105608A JP5118230B2 (en) 2011-05-10 2011-05-10 Brain activity measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011105608A JP5118230B2 (en) 2011-05-10 2011-05-10 Brain activity measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012235842A JP2012235842A (en) 2012-12-06
JP5118230B2 true JP5118230B2 (en) 2013-01-16

Family

ID=47459335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011105608A Expired - Fee Related JP5118230B2 (en) 2011-05-10 2011-05-10 Brain activity measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5118230B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014136704A1 (en) 2013-03-04 2014-09-12 株式会社脳機能研究所 Brain function activity evaluation device and evaluation system using same
US10512434B2 (en) 2014-07-22 2019-12-24 Nipro Corporation Brain activity measurement device, program, and method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4145344B1 (en) * 2007-10-18 2008-09-03 株式会社脳機能研究所 Brain activity measuring device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014136704A1 (en) 2013-03-04 2014-09-12 株式会社脳機能研究所 Brain function activity evaluation device and evaluation system using same
JP6017015B2 (en) * 2013-03-04 2016-10-26 株式会社脳機能研究所 Brain functional activity evaluation apparatus and evaluation system using the same
US10512434B2 (en) 2014-07-22 2019-12-24 Nipro Corporation Brain activity measurement device, program, and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012235842A (en) 2012-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20140107519A1 (en) Apparatus for measuring brain local activity
US10849563B2 (en) Methods and systems for brain function analysis
Saletin et al. Structural brain correlates of human sleep oscillations
US9131889B2 (en) Cognitive impairment determination apparatus, cognitive impairment determination system and program
JP3581361B1 (en) Brain activity measurement device
CN117838154B (en) A method and system for assessing cognitive decline risk based on EEG
CN101529429A (en) System and method for prediction of adverse events during treatment of psychological and neurological disorders
CN111093471B (en) Method for detecting pathological brain activity from scalp electroencephalograms
JP6017015B2 (en) Brain functional activity evaluation apparatus and evaluation system using the same
JP7098974B2 (en) Mood disorder measuring device and mood disorder measuring method
US20220047204A1 (en) Methods, Computer-Readable Media and Devices for Producing an Index
JP4145344B1 (en) Brain activity measuring device
Calhoun et al. Aberrant processing of deviant stimuli in schizophrenia revealed by fusion of fMRI and EEG data
KR20190059364A (en) Brain age estimation method and system using brain wave analysis
Kumar et al. Effective networks mediate right hemispheric dominance of human 40 Hz auditory steady-state response.
Lundy et al. Quantitative analysis of high-frequency activity in neonatal EEG
JP5118230B2 (en) Brain activity measuring device
KR101670949B1 (en) Information folw measuring appratus
JP7444003B2 (en) Mood disorder measuring device and mood disorder measuring method
Geng et al. Effective Network Analysis of Schizophrenia based on EEG Source Signals
Paranjape et al. A spatial power spectrum analysis of the electroencephalogram
Dissanayaka et al. Information flow and coherence of EEG during awake, meditation and drowsiness
Baradarantohidi et al. Abnormal hippocampo-cortical theta-gamma phase-amplitude coupling in Alzheimer’s disease
Gambhir et al. Neurocognitive Dynamics of Mind Activities: A Comprehensive EEG Analysis
Piorecky et al. Dream Activity Analysis in Low-number Electrode EEG: A Methodology Proposal

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120821

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120914

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120921

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121018

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5118230

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151026

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees