[发明专利]一种基于MEG和EEG融合的脑结构成像系统和方法

权利要求书

1.一种基于MEG和EEG融合的脑结构成像系统，其特征在于，包括：磁屏蔽房、脑磁测量模块、脑电测量模块、数据同步及采集模块以及结构成像模块；磁屏蔽房用于屏蔽地球环境磁场；脑电测量模块和脑磁测量模块均放置在磁屏蔽房内，分别用于测量脑电和脑磁信号；脑电测量模块和脑磁测量模块测量到的信号经数据同步及采集模块输出到结构成像模块进行成像，所述结构成像模块使用基于MEG和EEG融合的脑结构成像方法实现，具体如下；

第一步，根据采集到的脑磁信号，利用模板脑模型，采用单壳建模方法，建立源到传感器的传导关系：F(r，s，g)，r为传感器位置，s为源位置，g为模板脑的几何结构信息；

传感器上得到的测量信号为M，采用波束形成器的方法求解源信号位置，如下所示：

C(y)表示对y求方差，y为空间滤波器的输出，tr表示求迹，w为空间滤波器，根据拉格朗日算子可求得滤波器为w(s)＝[F^T(s)C^-1(M)F(s)]^-1F^T(s)C^-1(M)；计算出源空间各位置的源能量：P(s)＝tr{[F^T(s)C^-1(M)F(s)]^-1}，根据求得的能量值大小，获得活动源中心的位置s；

第二步，利用上述求解的活动源中心位置，根据预设的大脑三层模板构建脑电传导的正向模型：Φ(e，s，c)，其中，e为脑电电极位置，s为大脑内活动源位置，c为预设的大脑三层模型的几何结构信息；

第三步，通过对几何结构进行修改，调整源所对应的电势传导模型Φ，直到脑电测量值E和电势理论值Φ的差值小于等于设定的阈值Q，如下式所示：

此时所对应的几何结构即为获得的大脑几何结构成像结果。

2.根据权利要求1所述的基于MEG和EEG融合的脑结构成像系统，其特征在于，所述结构成像模块，使用基于MEG和EEG融合的脑结构成像过程如下：

被试佩戴泳帽遮挡头发，光学扫描获得头部轮廓信息；

光学扫描记录脑电电极以及磁场测量传感器在头部的位置；

保持头部不动，同步记录一段时间的脑电及脑磁信号；

脑磁信号求解得到大脑源活动位置；

根据预设的大脑模板结构计算各电极位置理论值；

将上步的理论值同实际测得的电极值比较，改变预设的模板结构形状，多次迭代直至两者差值小于设定值。

3.根据权利要求2所述的基于MEG和EEG融合的脑结构成像系统，其特征在于，所述光学扫描记录脑电电极以及磁场测量传感器在头部的位置步骤为：同时佩戴脑电及脑磁测量设备，通过光学扫描设备获得含有脑电电极及磁场测量传感器的三维图像，对其手动提取位置点信息，获得脑电电极以及磁场测量传感器相对头部的实际位置信息。

4.根据权利要求2所述的基于MEG和EEG融合的脑结构成像系统，其特征在于，所述的大脑模板分为三部分：头皮，颅骨，大脑；头皮轮廓为通过光学扫描获得的实际轮廓，颅骨及大脑结构采用模板结构。

5.一种基于MEG和EEG融合的脑结构成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，根据采集到的脑磁信号，利用模板脑模型，采用单壳建模方法，建立源到传感器的传导关系：F(r，s，g)，r为传感器位置，s为源位置，g为模板脑的几何结构信息；

传感器上得到的测量信号为M，采用波束形成器的方法求解源信号位置，如下所示：

C(y)表示对y求方差，y为空间滤波器的输出，tr表示求迹，w为空间滤波器，根据拉格朗日算子可求得滤波器为w(s)＝[F^T(s)C^-1(M)F(s)]^-1F^T(s)C^-1(M)；计算出源空间各位置的源能量：P(s)＝tr{[F^T(s)C^-1(M)F(s)]^-1}，根据求得的能量值大小，获得活动源中心的位置s；

第二步，利用上述求解的活动源中心位置，根据预设的大脑三层模板构建脑电传导的正向模型：Φ(e，s，c)，其中，e为脑电电极位置，s为大脑内活动源位置，c为预设的大脑三层模型的几何结构信息；

第三步，通过对几何结构进行修改，调整源所对应的电势传导模型Φ，直到脑电测量值E和电势理论值Φ的差值小于等于设定的阈值Q，如下式所示：

此时所对应的几何结构即为获得的大脑几何结构成像结果。