脳磁図の三次元ベクトル計測による脳機能イメージングの研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680867
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 内川 義則 東京電機大学, 理工学部, 教授 (90147455)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 宏一郎 東京電機大学, 理工学部, 助手 (60277233)
• Keywords: 三次元ベクトル計測 / 脳磁図 / SQUID磁束計 / 逆問題 / 誘発脳磁界

Research Abstract

脳の神経細胞の電気的興奮に基づいて発生する微小磁界すなわち脳磁図(MEG)の三次元計測法と解析法の開発を中心に研究を行った。特に,MEG計測法においては,従来,頭表に垂直な磁界成分(法線磁界成分)のみを測定し,そのデータに基づいた脳内の信号源の推定,いわゆる,逆問題を解いてきた。しかしながら,複数の信号源が存在する場合は,単純な双極子磁界分布とはならず複雑になり,信号源の数や向きなどの事前条件の不確定性が高くなり逆問題解の獲得が困難となる。そこで,本年度は,この逆問題解法の事前条件を実際の測定から得るために,三次元計測に基づいた逆問題解法アルゴリズムの開発を行うと共に,保有している三次元二次勾配型べクトルSQUID(超電導量子干渉素子)磁束計により,被験者の聴覚と体性感覚(右手正中神経)に刺激を与え,頭部で誘発される脳磁界(脳磁図)の計測を行い,脳内の複数信号源の分離と同定の可能性について実験的に検討した。その結果,従来の法線磁界成分のみからは推測できない2個の信号源が,接線磁界成分より求めた磁界分布からは明確に確認できた。また,開発した逆問題解法アルゴリズムを用いて信号源推定を行い,その推定位置を披験者の頭部MR画像上へ挿入した結果,解剖学的に知られている脳の聴覚野と体性感覚野に推定結果が同定され,脳磁図の三次元計測法の基礎が確立された。
これらの成果について学術雑誌に投稿し,1998年度の各論文誌(電気学会論文誌A:1編,日本応用磁気学会誌:3編,アメリカ物理学会誌1編)において掲載決定となっている。来年度は,本三次元ベクトル計測法の更なる進展を計りたいと考えている。

Research Products

• [Publications] Koichiro Kobayashi: "Estimation of multiple sources Using a three-dimensional vector measurement of a magnetoencephalogram" Journal of Applied Physics,American Institute of Physics. 83,11(未定). (1998)
• [Publications] 小林 宏一郎: "三次元脳磁界計測による接戦磁界と固有値分解を組み合わせた信号源推定" 日本応用磁気学会誌. 22,4-2(未定). (1998)
• [Publications] 小林 宏一郎: "三次元ベクトル計測に基づく磁図の主成分分析" 日本応用磁気学会誌. 22,4-2. (1998)
• [Publications] 内川 義則: "パルス磁界の脳腫瘍細胞への影響と渦電流解析" 日本応用磁気学会誌. 22,4-2. (1998)
• [Publications] 小林 宏一郎: "三次元磁界計測に基づく制約条件を用いた複数信号源推定の検討" 電気学会論文誌A. 118,3. 274-279 (1998)