本发明涉及用于神经成像的装置，特别涉及用于该装置的头戴设备。
背景技术：
神经成像(neuroimaging)通常是指对人类或动物的神经系统的某些部分(特别是脑)进行成像，以获得关于其结构或功能的信息。其中一种神经成像技术是脑磁图法(magnetoencephalography，meg)。在meg中测量由大脑中的电活动产生的磁场。这需要诸如超导量子干涉设备(superconductingquantuminterferencedevices，squid)之类的极其灵敏的设备。与具有非常高的时间分辨率的功能性核磁共振成像(functionalmri，fmri)相比，meg可以更为直接地测量神经电活动。
squid在测量由大脑产生的极低磁场时是必需的，其必须保持在极低的温度下(例如约4.2k)以便使其变得超导。squid必须保存在杜瓦瓶(dewar)中，即真空瓶。该杜瓦瓶用液氦冷却并且可以包括真空中的零件。尽管其灵敏度高，但与squid耦合的信号线圈必须与头皮非常地接近(例如，在几毫米之内)，以便检测到感兴趣的磁场。这样，杜瓦瓶必然体积庞大和不易移动。
构建一种能将squid定位至足够靠近头皮并且与此同时既能将squid维持在极低温度以便发生超导现象又能使患者与低温绝缘的装置就变得非常困难。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于神经成像装置的改进型头戴设备，其能够至少部分地解决现有技术的至少一个问题。
本发明提供了一种神经成像装置，包括：
温控室；
多个感测设备，容纳在温控室中；
头部单元，与温控室可拆卸地进行安装；
多个拾取设备，用于拾取安装在头部单元内的各个测量信号；以及
接口，用于将这些测量信号传送给多个感测设备。
本发明提供了一种神经成像装置，包括：
温控室；
多个感测设备，容纳在温控室中；以及
接口，用于接收可拆卸的头部单元并将多个测量信号从该头部单元传送至感测设备。
本发明提供了包括了多个拾取设备的头部单元，该头部单元被配置为与上面所描述的神经成像装置一起使用。
本发明提供了一种使用了神经成像装置的神经成像方法，该神经成像装置具有可拆卸的头部单元。该神经成像方法包括：
选择头部单元，该头部单元适用于对测量对象的身体部位进行成像；
将头部单元安装到神经成像装置上；以及
对测量对象的身体部位进行成像。
附图说明
下面参考附图进一步描述本发明的示例性实施例，其中：
图1描绘了本发明实施例中包括了可拆卸头戴设备的神经成像装置；
图2描绘了与图1的神经成像装置一起使用的一个可拆卸头戴设备；
图3描绘了与图1的神经成像装置一起使用的另一个可拆卸头戴设备；
图4描绘了用于将可拆卸头戴设备连接到神经成像装置的一个接口板；
图5描绘了用于将可拆卸头戴设备连接到神经成像装置的另一个接口板；以及
图6是拾取电路的电路图。
在各种附图中，相同的部分用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示意性地描绘了本发明的一个示例性实施例的神经成像装置1，其主要子系统是控制系统11、杜瓦瓶12、可拆卸头戴设备13和冷却系统14。杜瓦瓶12通过卷绕系统14(coilingsystem)冷却以形成温控室。
控制系统11整体上控制神经成像装置的操作，并且可以包括一个或多个适当编程的通用计算机。控制系统11可以仅仅获得测量数据，该测量数据被传送到另一个系统以便该系统进行记录和分析，或者控制系统可以自己记录和/或分析所获得的测量信号。
杜瓦瓶12容纳squid阵列122以及用于将测量数据传送至控制系统11的测量数据总线123。诸如放大器和数字转换器类似物之类的其它电子器件也可以包含在杜瓦瓶12中。冷却系统14包括第一冷却单元141，第一冷却单元141经由第一冷却管道143与杜瓦瓶12连通，以便将杜瓦瓶12内部冷却至squid的临界温度tc以下。例如，第一冷却单元141可以在低于4.5k的温度下将液态氦气供应到杜瓦瓶12的内部。
杜瓦瓶12还包括用于与可拆卸头戴设备13连接的杜瓦接口板121。可拆卸头戴设备13具有适合于连接到杜瓦瓶12的室接口板121的头戴设备接口板131。杜瓦接口板121和头戴设备接口板131一起形成杜瓦瓶12和头戴设备13之间的接口。该接口为测量信号提供机械互连和通路。
可拆卸头戴设备13包括帽132，帽132限定向外部敞开的空腔135，该空腔被成形为接收测量对象的头部。帽132支持多个拾取线圈133，其适合于拾取由测量对象中的神经活动产生的磁场。拾取线圈133也可以被称为信号线圈。帽132还包括隔热部，以保护测量对象免受用来维持拾取线圈的低温的影响。
拾取线圈133的数量取决于欲进行的测量所需要的空间分辨率。拾取线圈133的数量可以在100至500的范围内，例如，在200至300的范围内。拾取线圈133根据需要布置，以拾取感兴趣的磁场并且理想地包围测量对象头部的相关区域。导体134被提供为将拾取线圈133连接到头戴设备接口板131，使得信号可被传输到squid阵列122。
第二冷却单元142经由第二导管144连接到可拆卸头戴设备13的内部。为了能够检测到非常小的磁场，拾取线圈133和导体134被期望是超导的。然而，拾取线圈133和导体134可以由如下材料制成，该材料在比squid的通常形成温度更高的温度下具有超导性，以使可以不必将可拆卸头戴设备13冷却到与杜瓦瓶13的内温一样低的温度。在一个实施例中，使用液氮将可拆卸头戴式设备13的内部编码(coded)到大约77k的温度。
可拆卸头戴式设备13的另一个优点是神经成像装置1可以具有多个可拆卸头戴设备13。另外的头戴设备可以被配置为进行不同的测量。例如，如图2所示的可拆卸头戴设备13a可以具有较小的帽132a，该较小的帽132a具有适用于容纳较小的头部(例如，是小孩的头部而并非成人的头部)的较小腔135a。测量装置1可以具有一组可拆卸头戴设备13，每个头戴式设备具有不同尺寸的帽132，从而可以容纳整个头部尺寸范围。
还可以提供不同方式的其它可拆卸头戴设备。例如，图3描绘了可拆卸头戴设备13b，其中帽132b以不同的角度定向，使得腔135b可以容纳如俯卧的测量对象的头部，而不是直立或坐着的测量对象的头部。可拆卸头戴设备13在其他方面也可以不同，例如，拾取线圈133的数量和布置可以不同。
可拆卸头戴设备13可以被配置为对其它测量对象进行成像。例如，可拆卸头戴设备13可以被配置为能够测量子宫内的胎儿。在这种情况下，帽被配置成与孕妇的腹部形状一致，尤其是与子宫的底部形状一致。可以提供不同尺寸和/或不同形状的可拆卸头戴设备，以用于怀孕的不同阶段和/或胎儿的不同取向或数量。
可拆卸头戴设备13可以被配置为对非人类动物进行测量。
图4描绘了杜瓦瓶12和可拆卸头戴设备13之间的接口。杜瓦接口板121包括安装在杜瓦板元件1213上的多个接收线圈1211。杜瓦板元件1213可以形成为杜瓦瓶12外壁的一部分。头戴设备接口板131包括安装在头戴设备板构件1313上的多个发射线圈1311。头戴设备板构件1313可以形成头戴设备13的外壁的一部分。发射线圈1311和接收线圈1211的数量和布置相同，使得当第一板1213和第二板1313通过协作连接器1212和1312连接在一起时，每个发射线圈1311与对应的接收线圈1211配对。当可拆卸头戴设备13就位时，发射线圈1311和接收线圈1211及其相对布置被配置为使它们之间的耦合系数和互感尽可能高。在杜瓦接口板121和头戴设备接口板131之间提供隔热部1320。
由于杜瓦瓶12和可拆卸头戴设备13之间的接口在物理上远离盖132和拾取线圈133，所以发射线圈1311的布置不受盖上的拾取线圈133的布置的约束。因此，发射线圈1311的布置可以被优化以使测量信号的耦合最大化并且使测量信道之间的串扰最小化。
而且，如果可拆卸头戴设备13与杜瓦瓶12所使用的超导材料不同，那么可拆卸头戴设备13和杜瓦瓶12保持在不同的温度，则发射线圈1311和接收线圈1211可以被配置为通过隔热间隙传输测量信号。
图5描绘了杜瓦瓶12和可拆卸头戴设备13之间的接口的替代布置。在该布置中，杜瓦接口121a包括具有多个突起1214的杜瓦接口板1213a。接收线圈1211a容纳在突起1214内。头戴设备接口131a具有头戴设备接口板1313a，该头戴设备接口板1313a包括与多个突起1214一一对应的多个凹部1314。发射线圈1311a被布置在凹部1314的周围。利用这种布置，可以增加发射线圈1311a和接收线圈1211a之间的耦合。该布置可以颠倒，即，在头戴设备接口板1313a上设置多个突起，并且在杜瓦接口板1213a上设置相应的多个凹槽。也可以提供混合布置，即，一些测量通道在接口的头戴设备侧具有突起，并且另一些在接口的杜瓦瓶侧具有突起。
图6是本发明的一个实施例的神经成像装置的测量通道的电路图。图中拾取线圈133的右侧位于测量对象的头部附近并位于待测量的磁场内。拾取线圈133所经历的磁场变化导致其中产生电流。拾取线圈133与发射线圈1311串联连接，使得拾取线圈133中产生的电流流过发射线圈1311，导致产生相应的磁场。理想的情况下，拾取线圈133和发射线圈1311是超导的，并位于超导电路中，使其没有损失。
接收线圈1211位于接口的杜瓦瓶侧，但与发射线圈1311电磁耦合。因此，发射线圈1311产生的磁场在接收线圈1211感应出电流。接收线圈1211与输出线圈1215串联连接，使得在接收线圈1211中感应出的电流流经输出线圈1215。输出线圈1215响应流经的电流而产生磁场。包括发射线圈1211和输出线圈1215在内的所有线圈都是超导的，并且通过超导线连接。输出线圈1215位于squid1221或其它磁感应设备的附近。squid1221响应由输出线圈1215生成的磁场，并在其中生成电信号。
发射线圈1311和接收线圈1211之间以及输出线圈1215和squid1221之间的感应耦合可以被设计为优化磁力计的灵敏度。
本发明的一个优点是杜瓦瓶12、头戴设备13和测量对象ms可以分别保持在不同的温度t1，t2和tr。在一个实施例中，t1约为4至5k，t2约为50至80k，tr约为300k。因此，测量对象的环境与头戴式设备的内部之间的温差tr‐t2约为220到250k，而不是常规meg系统中的约295k。因此，因为帽和测量对象之间的隔热部存在给定热传导，信号线圈可以被放置得更接近测量信号。
本发明的示例性实施例已经进行了描述，应当认识到，所描述的实施例可以进行变化。本发明不是受到上面描述的限制，而是受到所附权利要求的限制。