用于显示用于源重构的置信区间的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及产生一个合适的模型并使用所述模型产生由矢量（ｘ，ｙ，ｚ）表示的最佳拟合的偶极子。一旦产生了最佳拟合的偶极子，便产生一个最佳拟合的场分布和修改的偶极子的场分布。使用所述场分布之间的差，使用奇异值分解计算置信椭圆体的主轴。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一般地说，本专利技术涉及源成像领域。更具体地说，本专利技术涉及用于在源重构中进行偶极子(dipole)拟合的置信区间的计算和显示。
技术介绍
医生或研究人员通常需要识别电活性的皮层组织或心肌组织的斑点，以便识别病源或用图描绘脑的活动。虽然已知的监视设备能够确定已经发生了电活动或磁活动，但是所述活动的源的确定通常必须被计算或估算。计算或估算组织中的电磁活动的源的处理通常被称为源重构。现有技术中具有若干不同的用于进行源重构的方法。许多方法涉及产生一个模型，其试图通过使用描述电磁场分布的数学公式确定活动的源。这些公式一般依赖于源的位置和方位、用于拾取电磁信号的传感器的位置和方位以及体导体(头或胸)组织的几何形状和导电性。一种已知的源重构的方法涉及确定等效电流偶极子。这种方法的一种基本假定是，电磁活动性的源是有焦点的，并且在数目上很小。不过，由于背景活动性、环境和放大器噪声，测量的数据具有一个有限的信噪比(SNR)。数据的噪声分布导致在最可能的源位置的周围的源空间内的发散的偶极子位置。这样，重构的偶极子只表示最可能的源的位置。需要一种用于确定和显示重构的偶极子周围的区域的设备和方法，给定数据中的噪声电平，所述重构的偶极子表示源重构模型的最可能的解。这个区域一般被称为置信区间，并且其表示相应于噪声电平的概率分布。
技术实现思路
本专利技术是一种用于显示一个源重构结果的置信区间的方法和设备。在一个实施例中，使用等效电流偶极子(ECD)模型进行源重构。ECD模型根据其位置、强度和方位及其可靠性(置信体积)的估算定义一个电流偶极子。当使用ECD模型时，被产生的矢量之一表示源偶极子位置(其是比较重要的一个，因为其表示非线性的最小平方拟合处理的结果)。被重构的另一个矢量表示偶极子的方位(线性逆问题的解)，因此这两个结果矢量应当被区分。为了计算最佳的拟合域，需要这两个结果矢量。一旦产生最佳拟合的偶极子，其便被用于产生一个最佳拟合域分布。最佳拟合的偶极子的位置还被修改一个小的量(一般小于1mm)，并产生修改的偶极子的域分布。产生的最佳拟合域分布和修改的域分布之间的差被计算，并使用奇异值分解(Singular ValueDecomposition)确定置信椭圆体的主轴。进行信号噪声的分析，并产生SNR的估算。由估算的噪声电平和场强度的差计算置信区间。然后把置信区间叠置到源组织的解剖影像上。附图说明为了帮助理解要求保护的主题，在附图中示出了本专利技术的实施例。参看附图并结合下面的说明可以容易地理解要求保护的主题、其结构和操作以及许多优点。图1是本专利技术的用于确定和显示置信区间的方法的的流程图；图2表示被叠置在计算机产生的脑皮层的影像上的置信区间；图3表示用于试验所用的一个偶极子模型的置信椭圆体；图4表示被叠置在MRI上的置信区间；以及图5示意地表示本专利技术。具体实施例方式A.概述图1是用于提供本专利技术的概观的流程图。块10表示在选择的等待时间产生偶极子拟合。这个步骤涉及产生一个合适的模型，并使用所述模型产生由矢量(x，y，z)表示的最佳拟合的偶极子。一旦产生最佳拟合的偶极子，便使用该矢量产生最佳拟合的域分布，如块12所示。最佳拟合的偶极子还被修改一个小的量(一般小于1mm)，如块14所示，并且在块6产生修改的偶极子的域分布。计算在块12中产生的域分布和块16的修改的域分布之间的差(块18)。使用奇异值分解计算置信椭圆体的主轴(块20)。进行信号噪声分析，并产生SNR的估算(块22)。由块22的估算的噪声电平以及块20的场强度的差计算置信椭圆体(块24)。然后把置信区间叠置在源组织的解剖影像上(块26)。B.操作使用被锚固在患者头部的(至少)3个基准点上的笛卡儿坐标系统确定参考点。在一个实施例中，所述基准点包括两个外耳道点和鼻根。两个耳道点限定y轴。垂直于y轴并通过鼻根的线限定x轴，垂直于x-y平面并通过x-y轴的交点的线限定z轴。一旦建立起参考座标，必须使用合适的模型来重构测量的电磁数据的源。神经活动通常可被表示为在一个封闭的体积内的具有特定的电流密度的主源。电流密度由主(胞内的)分量和副(胞外的)分量构成。定位主电流源被称为解逆问题。不过，一般逆问题没有唯一的解，因为可用于解释外部测量的磁场或电位的电流分布可能具有无数个。这样，需要作出关于源的位置或几何形状的假设。给定一个特定的数据集，根据特定的模型准则选择一个合适的模型。具有许多现有技术中已知的模型准则。这些公式依赖于电流源数量、位置和方位，传感器的位置(在磁场的情况下还有方位)，以及头或心脏组织的几何形状和导电性。只为了说明的目的，说明使用ECD或基本偶极子模型的本专利技术的实施例。ECD模型根据其位置、强度和方位以及可靠性(置信体积)的估算定义电流偶极子。本领域技术人员容易理解，可以使本专利技术容易地适用于支持其它已知的模型。为了确定最佳拟合的偶极子，使用ECD模型，这是因为具有描述它们的地磁场分布的解析的或数值的表达。例如，假定一个无穷大的均匀的体积(仅仅为了简化数学表达，一般为球形的外壳模型，3个或4个外壳，表示皮肤、头骨和大脑，或使用边界/有限元法模型)的导体(导电率为σ0，导磁率为μ0)，在位置rj，电流j的偶极子，在位置r的传感器将具有下面的电位V0和磁场B0V0=l4πσ0j‾r‾-r‾j|r‾-r‾j|3----(1)]]>B‾0=μ04πj‾×r‾-r‾j|r‾-r‾j|3----(2)]]>由于在所有的体导体模型的偶极子分量中的线性，所谓的超前场公式表示(lead-field fofprmulation)提供了一种更紧凑的表示方法，其包括呈列的形式的矢量的所有的传感器信号V‾=L‾‾Vj‾]]>和B‾=L‾‾Bj‾]]>超前场矩阵L‾‾V(3*se)]]>和L‾‾B(3*sm)]]>包含所有的几何形状信息，例如偶极子和传感器位置，体导体的性能，而线性偶极子分量j并因而偶极子方位被分离。在时空公式表达中，含有测量的数据的矢量M必须被扩展为矩阵M，其中的每个列矢量表示一个试样。因而，电流分量矢量i必须被扩展。为了保持表达式具有较好的可读性，在下面的公式中省略加下划线的矢量和矩阵(j‾‾→j,L‾‾→L,M‾‾&am本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：将神经活动模拟成一个等效的电流偶极子（ＥＣＤ）；计算最佳拟合的偶极子座标；计算所述偶极子座标的置信区间；以及显示所述置信区间。

【技术特征摘要】
US 2002-7-3 60/393,9081.一种方法，包括将神经活动模拟成一个等效的电流偶极子(ECD)；计算最佳拟合的偶极子座标；计算所述偶极子座标的置信区间；以及显示所述置信区间。2.如权利要求1所述的方法，其中计算置信区间的步骤包括计算一个误差椭圆体。3.如权利要求2所述的方法，其中计算误差椭圆体的步骤包括使用奇异值分解计算误差椭圆体的一个主轴。4.如权利要求1所述的方法，其中模拟的步骤包括假设心脏组织或脑皮层组织的几何特性和导电特性。5.如权利要求4所述的方法，其中计算置信区间的步骤包括确定用于最佳拟合的偶极子座标和修改的最佳拟合的偶极子座标的场分布的步骤。6.如权利要求5所述的方法，其中计算置信区间的步骤包括计算差值场分布的步骤。7.如权利要求6所述的方法，其中计算置信区间的步骤包括进行信噪比分析的步骤。8.如权利要求1所述的方法，还包括定义一个笛卡儿坐标系统。9.如权利要求1所述的方法，其中所述置信区间被叠置在通过使用磁共振成像(MRI)而获得的影像上。10.如权利要求1所述的方法，其中所述置信区间被叠置...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼弗雷德福克斯，
申请(专利权)人：电脑医师美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]