[发明专利]一种脑磁测量头盔的设计和标定方法

说明书

本发明涉及一种脑磁测量头盔的设计和标定方法。头戴式脑磁测量头盔的设计是根据三维扫描的头部实际形状外扩1cm作为头盔曲面，按照SERF原子磁强计的尺寸布置插槽，在头盔上标记三个基准点用于后续各插槽位置及方向的坐标转换。配合所设计的有基准点标记的头盔，使用三维光学扫描仪或者点位置追踪器确定佩戴头盔时的人脑和头盔的三个基准点，根据坐标系转换关系，由插槽上下表面中心位置坐标实现人脑坐标系下头盔各插槽位置及方向的标定。

技术领域

本发明涉及生物医疗仪器领域，特别是一种采用原子磁强计，如SERF(Spin-Exchange Relaxation-Free，无自旋交换弛豫)原子磁强计进行脑磁测量的装置系统。

背景技术

脑磁图仪(MEG)在癫痫灶定位、精神疾病诊断、认知心理学研究等方面均有广泛的应用。当前的脑磁图仪主要是基于超导量子干涉仪(SQUID)的系统，由于其昂贵的成本以及因需要液氦冷却而导致运行维护成本较高的缺点，该系统的推广使用受到一定的限制。

目前出现了基于SERF原子磁强计的脑磁图系统，该系统使用的SERF原子磁强计可达到与SQUID脑磁图系统相当的灵敏度，能够在常温下使用，运行维护成本低，并且贴近头皮表面可获得更高的信噪比。SERF原子磁强计的探头灵敏度还在不断提高，探头尺寸也在进一步降低，未来在实现芯片式探头基础上可高密度布置，实现脑磁测量。

基于SERF原子磁强计的可穿戴式脑磁测量设备已逐渐进入人们视野。可穿戴式脑磁测量设备通常采用在脑磁测量头盔上布置传感器来采集大脑磁信号。脑磁图研究需要获得在人脑坐标系下传感器的位置及方向信息，SQUID脑磁图设备由于采用固定结构，传感器方向及位置固定，每次脑磁测量只需要记录被试的三个基准点坐标即可实现插槽位置及方向配准。现有的可穿戴式脑磁测量设备通常不包括全脑测量，且由于头盔仅提供载体功能，通常只能获得测量数据，无法同现有商用脑磁测量设备一样获得同数据相匹配的人脑坐标系下的传感器位置及方位信息。然而在脑磁图研究中，传感器的位置及方向信息，是后续相关定源及功能分析研究必不可少的部分，因此需要进行头盔插槽位置及方向在人脑坐标系下的配准。

发明内容

本发明技术解决问题：针对头戴式脑磁测量装置需要获得头盔插槽位置及方向在人脑坐标系下的配准的需求，目前尚无相关方法论述。本发明提出一种脑磁测量头盔的设计和标定方法，可以快速准确获得在人脑坐标系下头盔插槽位置以及方向信息。

本发明描述的一种脑磁测量头盔的设计和标定方法如下：

本发明所述的脑磁测量头盔包括以下结构：头盔曲面、用于放入SERF原子磁强计的插槽、三个基准点、三个用于固定头盔的锁紧结构。所述脑磁测量头盔用于基于SERF原子磁强计的脑磁测量。所述脑磁测量头盔各结构间的位置关系如下：插槽位于头盔曲面上，三个基准点位置为人脑的三个基准点在头盔曲面上的对应位置，锁紧结构分别位于三个基准点正上方1cm处。

所述的脑磁测量头盔的设计方法如以下步骤所示：

(1)根据扫描人脑得到的真实头部形状向外扩张1cm作为头盔曲面。

(2)在(1)中获得的头盔曲面上布置插槽，插槽的长和宽取SERF原子磁强计的长和宽，高度取SERF原子磁强计高度的1/3，插槽的中间镂空，布满全头盔曲面。

(3)在(2)步骤完成后的含插槽的头盔曲面上标记三个基准点。三个基准点选择为鼻根点、左、右耳耳前点在外扩头盔曲面上的对应点，在头盔上分别对应为前基准点，左基准点和右基准点。三个头盔基准点采用凸起球形表示，并涂以颜色用于辨别标记点。头盔上的三个锁紧结构分别设置在三个基准点的上方1cm处，采用螺栓旋入的方式固定。