JP2006006665A - Brain function analyzing system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、脳機能解析システムに関するものである。 The present invention relates to a brain function analysis system.
従来、アルツハイマー病の早期発見を目的として、脳機能状態の解析が行われており、種々の脳機能状態の解析手法が提案されている(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照。)。この解析手法は、脳波信号を検出して、その空間的な伝達の滑らかさと、標準偏差とに基づいて判定される。脳神経細胞の活動が正常な場合には、脳波信号は滑らかに伝達され、そのばらつきも少ないが、アルツハイマー病が進行して脳神経細胞の活動が低下すると、脳波信号の空間的な伝達の滑らかさが失われ、その標準偏差が増大していく傾向にある。 Conventionally, analysis of brain function states has been performed for the purpose of early detection of Alzheimer's disease, and various methods for analyzing brain function states have been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). . In this analysis method, an electroencephalogram signal is detected, and the determination is made based on the smoothness of the spatial transmission and the standard deviation. When brain neuron activity is normal, the electroencephalogram signal is transmitted smoothly and there is little variation. It is lost and its standard deviation tends to increase.
このような解析を精度よく行うためには、脳波信号を精度よく検出することが不可欠である。脳波信号は、複数の電極を頭皮に接触させて検出するが、頭髪の存在や、頭の形状の不均一さから、電極と頭皮との確実な接触状態を実現するには、ペーストにより電極を頭皮に接着することが一般的である。しかしながら、ペーストを用いる場合には、検査を開始するまでに要する時間が多大となって、被検査者にかかる負担が大きいとともに、検査後に電極を取り外す際にも、ペーストを剥がすのに洗髪等の作業が必要となり、被検査者にかかる負担が大きいという不都合がある。 In order to perform such an analysis with high accuracy, it is indispensable to detect an electroencephalogram signal with high accuracy. Electroencephalogram signals are detected by bringing multiple electrodes into contact with the scalp, but in order to achieve a reliable contact between the electrode and the scalp due to the presence of hair and the unevenness of the shape of the head, the electrodes must be applied with paste. It is common to adhere to the scalp. However, when using a paste, it takes a long time to start the inspection, and the burden on the person to be inspected is great. Also, when removing the electrode after the inspection, the hair can be removed to remove the paste. There is an inconvenience that work is required and the burden on the inspected person is large.
一方、ペーストを使用しないペーストレスの脳波信号検出方法も提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。これらの検出方法は、導電性溶液を吸水した状態の繊維片または導電性を与えた含水ゲルを発泡材に含浸させたものをそれぞれ電極として頭皮に接触させる方式のものであり、ペーストを使用しないので装着、取り外しに要する時間が短縮できる利点がある。 On the other hand, pasteless electroencephalogram signal detection methods that do not use paste have also been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). These detection methods are methods in which a fiber piece in a state where water is absorbed in a conductive solution or a water-containing gel impregnated with conductivity is impregnated into a foaming material, and each electrode is brought into contact with the scalp, and no paste is used. Therefore, there is an advantage that the time required for mounting and dismounting can be shortened.
しかしながら、ペーストを使用しないペーストレス方式は、ペーストを使用する場合と比較すると、その簡易さの反面、電極と頭皮との接触状態が不安定であるという不都合は否めない。そして、確実に接触していない状態で検査が行われてしまい、適正な検査結果を得ることができなかったり、検査をやり直さなければならなかったりする問題が発生する。一般的な脳波計には、接触インピーダンスを検出してモニタ上で確認する手段が備えられているが、接触インピーダンスが必ずしも接触状態を表しているとは言い難く、適正な検査結果が得られない不都合がある。 However, the pasteless method that does not use the paste cannot be denied that the contact state between the electrode and the scalp is unstable, although it is simpler than the case where the paste is used. Then, the inspection is performed in a state where the contact is not reliably made, and there arises a problem that an appropriate inspection result cannot be obtained or the inspection needs to be performed again. A general electroencephalograph is equipped with a means for detecting contact impedance and confirming it on a monitor, but it is difficult to say that the contact impedance necessarily represents a contact state, and an appropriate test result cannot be obtained. There is an inconvenience.
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、ペーストレス方式のように接触状態が不安定な脳波計を採用する場合においても、電極と頭皮との接触状態に応じて脳波信号を補正して脳機能を適正に解析することができる脳機能解析システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even when an electroencephalograph with an unstable contact state such as a pasteless method is employed, an electroencephalogram signal is generated according to the contact state between the electrode and the scalp. An object of the present invention is to provide a brain function analysis system capable of correcting and appropriately analyzing brain function.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、頭皮に接触配置され脳波信号を検出する少なくとも1つの脳波信号検出部と、検出された脳波信号に基づいて、各脳波信号検出部と頭皮との接触状態を示すパラメータを算出するパラメータ算出部と、該パラメータ算出部により算出されたパラメータと所定のしきい値とを比較して接触状態の良否を判定する接触状態判定部と、接触状態が悪いと判定された場合に、脳波信号を補正する脳波信号補正部と、脳波信号補正部により補正された脳波信号に基づいて脳機能状態を判定する脳機能判定部とを備える脳機能解析システムを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention relates to at least one electroencephalogram signal detection unit arranged in contact with the scalp to detect an electroencephalogram signal, and a parameter for calculating a parameter indicating a contact state between each electroencephalogram signal detection unit and the scalp based on the detected electroencephalogram signal A calculation unit, a contact state determination unit that compares the parameter calculated by the parameter calculation unit with a predetermined threshold value to determine whether the contact state is good, and an electroencephalogram signal when the contact state is determined to be bad A brain function analysis system is provided that includes a brain wave signal correction unit that corrects a brain function and a brain function determination unit that determines a brain function state based on the brain wave signal corrected by the brain wave signal correction unit.
本発明によれば、脳波信号検出部により検出された脳波信号から、パラメータ算出部により脳波信号検出部と頭皮との接触状態を示すパラメータが算出され、接触状態判定部において、パラメータを所定のしきい値と比較することにより接触状態の良否が判定される。そして、接触状態が悪いと判定されたときには、脳波信号補正部の作動により、脳波信号が補正され、補正された脳波信号に基づいて脳機能状態が判定される。したがって、接触状態が良好な場合はもちろん、接触状態が悪い場合においても、脳機能状態を適正に判定することができる。 According to the present invention, from the electroencephalogram signal detected by the electroencephalogram signal detection unit, the parameter calculation unit calculates the parameter indicating the contact state between the electroencephalogram signal detection unit and the scalp, and the contact state determination unit sets the parameter to a predetermined value. The quality of the contact state is determined by comparing with the threshold value. When it is determined that the contact state is bad, the electroencephalogram signal is corrected by the operation of the electroencephalogram signal correction unit, and the brain function state is determined based on the corrected electroencephalogram signal. Therefore, not only when the contact state is good, but also when the contact state is bad, the brain function state can be properly determined.
上記発明においては、前記パラメータが、脳波信号に含まれるノイズに基づいて算出されることが好ましい。
脳波信号検出部と頭皮との接触状態が悪い場合には、低周波のノイズが脳波信号に含まれる場合が多い。したがって、脳波信号に含まれるノイズを算出することで、接触状態を精度よく判定し、脳波信号を適正に補正することが可能となる。
In the said invention, it is preferable that the said parameter is calculated based on the noise contained in an electroencephalogram signal.
When the contact state between the electroencephalogram signal detection unit and the scalp is poor, low-frequency noise is often included in the electroencephalogram signal. Therefore, by calculating the noise included in the electroencephalogram signal, it is possible to accurately determine the contact state and correct the electroencephalogram signal appropriately.
また、上記発明においては、前記パラメータが、脳波信号に含まれる信号対ノイズ比であることとしてもよい。上述したように接触状態が悪い場合には脳波信号内のノイズが増加するので、信号対ノイズ比は、接触状態を精度よく表すパラメータである。したがって、信号対ノイズ比を算出して、これに基づいて脳波信号を補正することにより、脳機能状態を適正に判定することが可能となる。 In the above invention, the parameter may be a signal-to-noise ratio included in an electroencephalogram signal. As described above, since the noise in the electroencephalogram signal increases when the contact state is poor, the signal-to-noise ratio is a parameter that accurately represents the contact state. Therefore, it is possible to appropriately determine the brain function state by calculating the signal-to-noise ratio and correcting the electroencephalogram signal based on the signal-to-noise ratio.
また、上記発明においては、前記信号対ノイズ比が、α波成分の信号と、それ以外の成分の信号との比であることとしてもよい。
脳機能の判定に使用する脳波信号はα波の周波数帯域であるとともに、接触状態により増加するノイズ成分はそれよりも低い周波数帯域であることから、α波成分の信号とそれ以外の成分の信号との比をとることにより、接触状態を精度よく表す信号対ノイズ比とすることが可能となる。
この場合に、α波成分の信号としては、略8〜13Hzの波長帯域の信号とすることが好ましい。
In the above invention, the signal-to-noise ratio may be a ratio of an α wave component signal to a signal of other components.
The brain wave signal used to determine brain function is in the frequency band of the α wave, and the noise component that increases due to the contact state is a lower frequency band, so the signal of the α wave component and the signal of the other components It is possible to obtain a signal-to-noise ratio that accurately represents the contact state.
In this case, the α wave component signal is preferably a signal in a wavelength band of about 8 to 13 Hz.
また、上記発明においては、信号対ノイズ比が、複数の脳波信号検出部において検出された脳波信号に含まれる信号対ノイズ比の加算平均値であることとしてもよい。脳波信号の検出は複数の脳波信号検出部において行われるのが一般的であり、各検出部の接触状態にはばらつきが生ずるので、それらの加算平均値を用いることにより、全体的な接触状態の良否を判定することが可能となる。 In the above invention, the signal-to-noise ratio may be an average value of the signal-to-noise ratios included in the electroencephalogram signals detected by the plurality of electroencephalogram signal detection units. In general, the detection of the electroencephalogram signal is performed in a plurality of electroencephalogram signal detection units, and the contact state of each detection unit varies. Therefore, by using the average of those values, the overall contact state is detected. It is possible to determine pass / fail.
また、上記発明においては、前記パラメータが、脳波信号に含まれる信号対ノイズ比のばらつきであることとしてもよい。ばらつきが大きい場合には、接触状態が悪い場合が多く、ばらつきを見ることで、全体的な接触状態の良否を精度よく判定することができる。
この場合に、前記信号対ノイズ比のばらつきが、信号対ノイズ比の標準偏差であることとしてもよく、信号対ノイズ比の標準偏差を、信号対ノイズ比の平均値で除した変動係数であることとしてもよい。
また、パラメータとして、脳波信号に含まれる信号対ノイズ比の平均値と、信号対ノイズ比のばらつきの両方を用いることとしてもよい。
In the above invention, the parameter may be a variation in a signal-to-noise ratio included in an electroencephalogram signal. When the variation is large, the contact state is often bad, and the quality of the overall contact state can be accurately determined by seeing the variation.
In this case, the variation of the signal-to-noise ratio may be a standard deviation of the signal-to-noise ratio, and is a variation coefficient obtained by dividing the standard deviation of the signal-to-noise ratio by the average value of the signal-to-noise ratio. It is good as well.
Further, both the average value of the signal-to-noise ratio included in the electroencephalogram signal and the variation in the signal-to-noise ratio may be used as parameters.
また、上記発明においては、前記パラメータとして、脳波信号の振幅値を用いることにしてもよい。脳波信号検出部と頭皮との接触状態が不良となると、振幅が一瞬大きくなることが多いので、振幅値を算出することにより接触状態の悪化を判定することができる。
この場合に、前記しきい値が、α波の最大振幅値よりも大きな値に設定されていることが好ましい。
In the above invention, an amplitude value of an electroencephalogram signal may be used as the parameter. When the contact state between the electroencephalogram signal detection unit and the scalp becomes poor, the amplitude often increases momentarily. Therefore, the deterioration of the contact state can be determined by calculating the amplitude value.
In this case, it is preferable that the threshold value is set to a value larger than the maximum amplitude value of the α wave.
また、上記発明においては、前記脳波信号補正部が、前記パラメータに基づいて、接触状態が悪いと判定された時間領域の全ての脳波信号検出部により検出された脳波信号を除去し、除去された時間領域の前後の脳波信号を結合することとしてもよい。
接触状態が悪いと判定された時間領域の脳波信号を除去してその前後を結合することで、脳波信号に含まれるノイズを除去することができ、脳機能状態の適正な判定を行うことが可能となる。
In the above invention, the electroencephalogram signal correction unit removes the electroencephalogram signals detected by all the electroencephalogram signal detection units in the time domain determined to be in poor contact based on the parameter, and is removed. The brain wave signals before and after the time domain may be combined.
By removing the EEG signal in the time domain that is determined to be in poor contact and combining it before and after it, the noise contained in the EEG signal can be removed, making it possible to properly determine the brain function status It becomes.
さらに、上記発明においては、前記脳波信号補正部が、前記パラメータに基づいて、接触状態が悪いと判定された脳波信号検出部を特定し、特定された脳波信号検出部により検出された脳波信号を、接触状態が悪いと判定された時間領域にわたって除去し、その時間領域の前後の脳波信号または他の脳波信号検出部により検出された脳波信号に基づいて補間することとしてもよい。
接触状態が悪いと判定された時間領域の脳波信号を除去することでノイズを除去し、その時間領域の前後の脳波信号または他の脳波信号検出部の脳波信号に基づいてその領域を補間することで、擬似的に脳波信号を補って、脳機能状態をより適正に判定することができる。
Further, in the above invention, the electroencephalogram signal correction unit identifies an electroencephalogram signal detection unit determined to have a poor contact state based on the parameter, and the electroencephalogram signal detected by the identified electroencephalogram signal detection unit It is also possible to remove over the time region determined to be in a poor contact state and interpolate based on the electroencephalogram signals before and after the time region or the electroencephalogram signals detected by other electroencephalogram signal detectors.
Eliminate noise by removing EEG signals in the time domain determined to be in poor contact, and interpolate that area based on EEG signals before and after the time domain or EEG signals from other EEG signal detectors Thus, the brain function state can be more appropriately determined by supplementing the brain wave signal in a pseudo manner.
また、上記発明においては、前記脳波信号補正部が、前記パラメータに基づいて、接触状態が悪いと判定された時間領域にわたる脳波信号に所定の係数を乗算して減衰させることが好ましい。
接触状態の悪化により脳波信号の振幅値が局所的に大きくなる場合には、その時間領域の脳波信号に所定の係数をかけて減衰させるだけで、脳波信号からノイズを除去し、簡易に適正な脳機能状態の判定を行うことが可能となる。
In the above invention, it is preferable that the electroencephalogram signal correction unit attenuates the electroencephalogram signal over a time domain determined to be in a poor contact state based on the parameter by multiplying the electroencephalogram signal by a predetermined coefficient.
When the amplitude value of the electroencephalogram signal increases locally due to the deterioration of the contact state, the noise is removed from the electroencephalogram signal by simply applying a predetermined coefficient to the electroencephalogram signal in the time domain and attenuating it. It is possible to determine the brain function state.
また、上記発明においては、前記脳波信号補正部が、前記パラメータに基づいて、接触状態が悪いと判定された脳波信号検出部を特定し、特定された脳波信号検出部により検出された脳波信号を除外して他の脳波信号検出部により検出された脳波信号に基づいて脳機能状態を判定することとしてもよい。
接触状態が悪いとして特定された脳波信号検出部を除外することで、脳波信号に含まれるノイズを除去し、適正な脳機能状態に判定を行うことが可能となる。
In the above invention, the electroencephalogram signal correction unit identifies an electroencephalogram signal detection unit determined to have a poor contact state based on the parameter, and the electroencephalogram signal detected by the identified electroencephalogram signal detection unit It is good also as determining a brain functional state based on the electroencephalogram signal detected by the other electroencephalogram signal detection part excepting.
By excluding the electroencephalogram signal detection unit identified as having a poor contact state, it is possible to remove noise contained in the electroencephalogram signal and make a determination as to an appropriate brain function state.
また、上記発明においては、除外した脳波信号の代わりに、他の脳波信号検出部により検出された脳波信号に基づいて推定した擬似脳波信号を用いて脳機能状態を判定することとしてもよい。
除外した脳波信号を擬似脳波信号により補って、より適正な脳機能状態の判定を行うことができる。
Moreover, in the said invention, it is good also as determining a brain functional state using the pseudo electroencephalogram signal estimated based on the electroencephalogram signal detected by the other electroencephalogram signal detection part instead of the excluded electroencephalogram signal.
The excluded brain wave signal can be supplemented with the pseudo brain wave signal, so that a more appropriate brain function state can be determined.
また、上記発明においては、脳機能判定部が、脳波の空間的な伝達の滑らかさと時間的なゆらぎとに基づいて脳機能状態を判定することとしてもよい。脳波の空間的な伝達の滑らかさと時間的なゆらぎとの関係を観察することにより、アルツハイマー病であるか、正常であるかを容易に判定することが可能となる。 Moreover, in the said invention, a brain function determination part is good also as determining a brain function state based on the smoothness of the spatial transmission of an electroencephalogram, and temporal fluctuation. By observing the relationship between the smoothness of the spatial transmission of brain waves and the temporal fluctuation, it is possible to easily determine whether the disease is Alzheimer's disease or normal.
本発明によれば、脳波信号検出部と頭皮との接触状態を精度よく表すパラメータにより、脳波信号を補正するので、適正な脳機能状態の判定を行うことができるという効果を奏する。その結果、ペーストを使用しないペーストレスの脳波信号検出部を使用しても、適正な解析結果を得ることができる。すなわち、装着や取り外しにかかる時間を短縮することができ、洗髪を不要とし、被検査者にかかる負担を低減することができるという効果がある。 According to the present invention, since the electroencephalogram signal is corrected by the parameter that accurately represents the contact state between the electroencephalogram signal detection unit and the scalp, it is possible to determine an appropriate brain function state. As a result, an appropriate analysis result can be obtained even if a pasteless electroencephalogram signal detection unit that does not use paste is used. That is, it is possible to reduce the time required for wearing and removing, eliminating the need for washing hair, and reducing the burden on the subject.
本発明の一実施形態に係る脳機能解析システムについて、図1〜図6を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る脳機能解析システム1は、図1に示されるように、脳波検出装置2と、脳機能解析装置3と、解析結果を表示するモニタ4とを備えている。
A brain function analysis system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the brain function analysis system 1 according to the present embodiment includes an
脳波検出装置2は、脳波計であって、頭皮Aに接触配置される複数の電極5(図1は、図示の容易のために5個の電極5が示されているが通常は21個。本実施形態では21個の電極5があるものとして説明する。)からなる脳波信号検出部と、該電極5により検出された電気信号を脳波信号として出力する脳波計本体6とを備えている。
また、脳波解析装置3は、図2に示されるように、脳波計本体6から出力された脳波信号S1を入力され、所定のパラメータS2を算出するパラメータ算出部7と、該パラメータ算出部7により算出されたパラメータS2に基づいて、電極5と頭皮Aとの接触状態の良否を判定する接触状態判定部8と、判定結果に基づいて脳波計本体6から出力された脳波信号S1を補正する脳波信号補正部9と、補正された脳波信号S3に基づいて脳機能状態を判定し判定信号S4を出力する脳機能判定部10とを備えている。
The
Further, as shown in FIG. 2, the
前記パラメータ算出部7は、パラメータS2として信号対ノイズ比(以下、SN比S2ともいう。)を算出するようになっている。SN比S2は、複数の電極5のそれぞれについて算出される。各電極5により検出される脳波信号S1には、α波の周波数帯域に脳機能の判定に利用可能な成分が含まれ、それ以外の周波数帯域に、接触状態により変動するノイズ成分が多く含まれることになるので、例えば、図3に示されるように、α波の周波数帯域(8Hz〜13Hz)の脳波信号Sとそれ以外の周波数帯域の脳波信号Nとの比をとることにより、接触状態を良好に表すSN比S2を求めることができる。したがって、パラメータ算出部7は、脳波計本体6から出力された脳波信号S1の周波数分布を求めた上で、α波の周波数帯域の脳波信号Sの積算値とそれ以外の周波数帯域の脳波信号Nの積算値との比を計算してSN比S2を求めるようになっている。
The
なお、図3に示される脳波信号Sの代わりに、図4に示されるように、例えば、8Hzおよび13Hzにおいて半値となるようなガウス分布を脳波信号Sとし、それ以外の脳波信号Nとの比を採ることによりSN比S2としてもよい。また、8Hzおよび13Hzに限定することなく、脳波信号のピークを中心として、例えば±3Hzで半値となるようなガウス分布を脳波信号Sとし、それ以外を脳波信号Nとしてもよい。 In place of the electroencephalogram signal S shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4, for example, a Gaussian distribution having a half value at 8 Hz and 13 Hz is used as the electroencephalogram signal S, and the ratio with the other electroencephalogram signals N It is good also as SN ratio S2 by taking. Further, without being limited to 8 Hz and 13 Hz, for example, a Gaussian distribution having a half value at ± 3 Hz around the peak of the electroencephalogram signal may be used as the electroencephalogram signal S, and the others may be used as the electroencephalogram signal N.
前記接触状態判定部8は、パラメータ算出部7において算出されたSN比S2に基づいて接触状態の良否を判定するようになっている。具体的には、全ての電極5から得られた脳波信号S1について、SN比S2の時間変化を算出するとともに、その平均値を算出するようになっている。図5にその例を示す。
The contact
前記接触状態判定部8は、さらに、各時刻におけるSN比S2の平均値を、予め定められメモリ11に記憶されていたしきい値S5と比較するようになっている。その結果、SN比S2が低い、すなわち、信号に対してノイズが大きいと判定された期間t1t2が判明した場合には、その期間t1t2を特定する信号S6を出力するようになっている
The contact
前記脳波信号補正部9は、脳波計本体6から受け取った脳波信号S1と、接触状態判定部8から受け取ったSN比が低い期間t1t2の情報S6とに基づいて、脳波信号S1を補正するようになっている。具体的には、図6に示されるように、接触状態判定部8において、SN比が低いと判定された期間t1t2の脳波信号が削除され(図6(a))、削除された部分をなくすように、その期間t1t2の前後の信号が結合されるようになっている(図6(b))。補正された脳波信号S3は、脳機能判定部10に出力されるようになっている。
The electroencephalogram signal correction unit 9 corrects the electroencephalogram signal S1 based on the electroencephalogram signal S1 received from the electroencephalograph
前記脳機能判定部10は、脳波信号補正部9から入力された補正された脳波信号S3に基づいて脳機能状態を判定するようになっている。具体的には、脳波の空間的な伝達の滑らかさを示すDα値と、その標準偏差(すなわち、時間的なゆらぎ)Dσ値とを算出する。Dα値とDσ値との関係は、図7に示す通りである。算出されたDα値とDσ値を図7に示すグラフ上にプロットすることにより、被検査者がアルツハイマー病であるか、正常であるか、それらの境界であるか、あるいは、どの程度の進行状態であるかが判定できるようになっている。そして、その判定信号S4はモニタ4に出力されて表示されるようになっている。
The brain
このように構成された本実施形態に係る脳機能解析システム1によれば、脳波信号検出部である電極5と頭皮Aとの接触状態を良好に示すSN比をパラメータS2として算出し、これに基づいて脳波信号S1を補正するから、接触状態が悪い場合の脳波信号S1を判断の基礎となる情報から除外して、適正な判定を行うことが可能となる。その結果、電極5と頭皮Aとの接触状態が不安定なペーストレス方式を採用しても、脳機能を適正に解析することができるという効果がある。
According to the brain function analysis system 1 according to the present embodiment configured as described above, the SN ratio that favorably indicates the contact state between the
なお、本実施形態においては、接触状態判定部8において、全てのチャネルのSN比の平均値をパラメータS2として使用したが、これに代えて、全チャネルのSN比のばらつきを示す値、例えば、標準偏差や変動係数をパラメータS2として使用することにしてもよい。複数のチャネルのうち、いくつかのチャネルにおける電極5と頭皮Aとの接触状態が悪くなると、SN比のばらつきが増大してくることから、図8に示されるように、ばらつきの平均値の時間変化を算出し、所定のしきい値と比較して、ばらつきがしきい値より大きくなる期間t1t2を除外すべき期間として出力することにしてもよい。
In the present embodiment, the contact
また、上記実施形態においては、脳波信号補正部9が、SN比の平均値が低い期間t1t2における全てのチャネルの脳波信号S1を除外することとしたが、これに代えて、各チャネルのSN比の時間変化についても個別に監視していて、例えば、図9の鎖線Xで示されるように、上記期間t1t2においてSN比が悪化しているチャネル(ここでは、チャネル2とチャネル21)を特定し、特定されたチャネルのみについてその期間t1t2の脳波信号を除外して擬似的な脳波信号で補間することとしてもよい。
Further, in the above embodiment, the electroencephalogram signal correction unit 9 excludes the electroencephalogram signals S1 of all channels in the period t 1 t 2 in which the average value of the SN ratio is low. For example, as shown by the chain line X in FIG. 9, the channel where the SN ratio deteriorates in the period t 1 t 2 (here,
補間の仕方としては、特定されたチャネル(例えば、CH2とCH21)の除外された期間t1t2以外の期間における脳波信号S1に基づいて、除外された期間t1t2の脳波信号S1を推定する方法や、特定されたチャネル(例えば、CH2とCH21)以外のチャネルにおけるその期間t1t2内の脳波信号S1に基づいて推定する方法等が考えられる。例えば、除外された期間t1t2の前後の所定時間の脳波信号S1同士を比較し、一致の度合いを算出してその一致の度合いに応じて擬似脳波信号を生成することにしてもよい。 As an interpolation method, based on the electroencephalogram signal S1 in a period other than the excluded period t 1 t 2 of the specified channels (for example, CH2 and CH21), the electroencephalogram signal S1 in the excluded period t 1 t 2 is changed. A method of estimation, a method of estimation based on the electroencephalogram signal S1 within the period t 1 t 2 in channels other than the specified channels (for example, CH2 and CH21), and the like can be considered. For example, it compares the brain wave signal S1 with each other for a predetermined time before and after the excluded period t 1 t 2, may be generating a pseudo electroencephalogram signal according to the degree of the matching by calculating the degree of matching.
また、SN比の平均値がしきい値を下回った期間t1t2の前後の脳波信号S1を単に結合することとしたが、この場合には、図10(a)に示されるように不連続な波形となって、その後の解析の精度が低下する可能性があるので、窓関数を用いて補正することにしてもよい。補正により図10(b)に示されるような連続的な脳波信号S1波形を得ることができる。窓関数としては、方形窓、ハニング窓、ハミング窓、ブラックマン窓等の公知の任意の窓関数を用いることができる。 In addition, the electroencephalogram signals S1 before and after the period t 1 t 2 during which the average value of the S / N ratio is below the threshold value are simply combined. In this case, however, as shown in FIG. Since it may become a continuous waveform and the accuracy of the subsequent analysis may be lowered, it may be corrected using a window function. The continuous electroencephalogram signal S1 waveform as shown in FIG. 10B can be obtained by the correction. As the window function, any known window function such as a rectangular window, a Hanning window, a Hamming window, or a Blackman window can be used.
また、除外した期間t1t2の補間を行うことなく、それ以外の期間の脳波信号S1を用いて細切れの脳機能パラメータDαi、Dσiを演算し、次式により、時間に応じて重み付けして、Dα、Dσを算出することにしてもよい。 Further, without performing interpolation of the excluded period t 1 t 2 , the brain function parameters Dαi and Dσi of the slices are calculated using the electroencephalogram signal S1 of the other period, and weighted according to the time according to the following equation: , Dα, Dσ may be calculated.
また、上記実施形態においては、全てのチャネルのSN比S2の平均の時間変化を観察して、所定のしきい値S5を下回った期間t1t2の脳波信号S1を判断の基礎から除外することとした。これに代えて、図11に示されるように、脳波信号S1の検出中の各瞬間における全てのチャネルのSN比S2を個別に観察し、各瞬間においてSN比S2がしきい値を下回るチャネルの脳波信号S1を除外し、補間することとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the average time variation of the SN ratio S2 of all channels is observed, and the electroencephalogram signal S1 of the period t 1 t 2 that falls below the predetermined threshold value S5 is excluded from the basis of judgment. It was decided. Instead, as shown in FIG. 11, the S / N ratios S2 of all the channels at each instant during the detection of the electroencephalogram signal S1 are individually observed, and the S / N ratios S2 below the threshold value at each instant The electroencephalogram signal S1 may be excluded and interpolated.
例えば、図11の瞬間においては、チャネル7とチャネル18のSN比S2がしきい値S5を下回っているため、図12に示されるチャネル7,18の位置における電極5と頭皮Aとの接触状態が悪いことが判る。そこで、この瞬間におけるこれらチャネル7,18の脳波信号S1を除外し、これに代えて、例えば、その周囲のチャネルの脳波信号S1の平均値により補間することにすればよい。例えば、チャネル7の場合には、チャネル5,9,13,15,19,20,21の平均値、チャネル18の場合には、チャネル1,2,3,4,5,6,17,19の平均値を採用すればよい。
また、上記変形例に代えて、SN比S2がしきい値を下回る期間を有する脳波信号S1全体を脳機能判定の基礎から除外して、その周囲のチャネルの脳波信号S1の平均値により補間することとしてもよい。
For example, at the moment of FIG. 11, since the SN ratio S2 between the
Further, instead of the above modification, the entire electroencephalogram signal S1 having a period during which the SN ratio S2 is lower than the threshold value is excluded from the basis of the brain function determination, and is interpolated by the average value of the electroencephalogram signals S1 of the surrounding channels. It is good as well.
また、上記実施形態においては、電極5と頭皮Aとの接触状態を良好に示すパラメータS2としてSN比を採用した。これに代えて、パラメータS2として、各チャネルにおける脳波信号S1の振幅値を採用することにしてもよい。電極5と頭皮Aとの接触状態が不良となる場合には、低周波の信号が出現し、図13に示されるように、脳波信号S1の振幅が局所的に増大する(この例ではチャネル7)。そこで、このような信号が出現した場合には、その信号が持続している期間t1t2の全てのチャネルの信号を除外して脳機能の判定を行うことにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, SN ratio was employ | adopted as parameter S2 which shows the contact state of the
また、図13の例において、振幅が局所的に増大しているチャネル7の脳波信号S1全体を脳機能の判定の基礎から除外することとしてもよい。
さらに、除外したチャネル7の脳波信号S1を、その近傍のチャネル、例えば、図12の例では、チャネル5,9,13,15,19,20,21の平均値により補間してもよい。
また、振幅値がしきい値を超えた期間t1t2のみについて、チャネル7の脳波信号S1を除外し、除外した脳波信号S1を他のチャネル等から推定した擬似的な脳波信号に置き換えて、脳機能状態の解析を行うことにしてもよい。この場合、しきい値が、α波の最大振幅値よりも大きな値に設定されていることが好ましい。
In the example of FIG. 13, the entire electroencephalogram signal S1 of the
Further, the electroencephalogram signal S1 of the excluded
Also, for the period t 1 t 2 in which the amplitude value exceeds the threshold value, the electroencephalogram signal S1 of the
さらに、振幅値がしきい値を超えた期間t1t2についてのみ適当な係数を乗算することにより、振幅値を減衰させ、減衰された脳波信号を用いて脳機能解析を行うことにしてもよい。 Furthermore, the amplitude value is attenuated by multiplying an appropriate coefficient only for the period t 1 t 2 in which the amplitude value exceeds the threshold value, and the brain function analysis is performed using the attenuated electroencephalogram signal. Good.
A 頭皮
S1 脳波信号
S2 SN比(パラメータ)
S3 補正された脳波信号
S5 しきい値
1 脳機能解析システム
5 電極(脳波信号検出部)
7 パラメータ算出部
8 接触状態判定部
9 脳波信号補正部
10 脳機能判定部
A Scalp S1 EEG signal S2 Signal to noise ratio (parameter)
S3 Corrected electroencephalogram signal S5 Threshold value 1 Brain
7
Claims (18)
検出された脳波信号に基づいて、各脳波信号検出部と頭皮との接触状態を示すパラメータを算出するパラメータ算出部と、
該パラメータ算出部により算出されたパラメータと所定のしきい値とを比較して接触状態の良否を判定する接触状態判定部と、
接触状態が悪いと判定された場合に、脳波信号を補正する脳波信号補正部と、
脳波信号補正部により補正された脳波信号に基づいて脳機能状態を判定する脳機能判定部とを備える脳機能解析システム。 At least one electroencephalogram signal detector that is arranged in contact with the scalp and detects an electroencephalogram signal;
Based on the detected electroencephalogram signal, a parameter calculator that calculates a parameter indicating a contact state between each electroencephalogram signal detector and the scalp;
A contact state determination unit that determines the quality of the contact state by comparing the parameter calculated by the parameter calculation unit with a predetermined threshold;
An electroencephalogram signal correction unit that corrects an electroencephalogram signal when it is determined that the contact state is poor;
A brain function analysis system comprising: a brain function determination unit that determines a brain function state based on an electroencephalogram signal corrected by an electroencephalogram signal correction unit.
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