仪器仪表学报

作者：崔书豪，宋欣达，齐胜杰，王政，薛顺丞

单位：崔书豪,北京航空航天大学大科学装置研究院零磁科学中心北京100191,,宋欣达,1.北京航空航天大学大科学装置研究院零磁科学中心北京100191； 2.杭州极弱磁场重大科技基础设施研究院杭州310051,songxinda@buaa.edu.cn,齐胜杰,北京航空航天大学大科学装置研究院零磁科学中心北京100191,,王政,北京航空航天大学大科学装置研究院零磁科学中心北京100191,,薛顺丞,北京航空航天大学大科学装置研究院零磁科学中心北京100191,

关键词：仿人脑物理干模型;联合最优方向估计方法;定位误差;方向误差;可行性评价

基金：国家科技重大专项（2021ZD0300403）项目资助

在人脑磁信号成像研究中,由于大脑内部神经源活动的空间位置和方向等先验信息难以直接获取,使得阵列式无自旋交换弛豫(SERF)磁强计系统在脑磁图(MEG)成像中的性能表现难以获得直观、可重复的评估结果。针对这一问题,提出了一种描述人脑局部神经元活动的方法是使用包含位置和方向信息的等效电流偶极子。在此前提下,设计了一款支持多角度,包含25个不同方位处等效电流偶极子的仿人脑物理干模型,用于提供可控且已知的磁源信息。同时提出了一种SERF-MEG系统的联合最优方向估计方法,实现了不同信噪比下单个偶极子方向的联合估计。进一步地,围绕所构建的物理模型生成了空间分辨率为3mm的潜在磁源空间,并利用7通道阵列式SERF磁强计系统开展偶极子的位置与方向定位实验。实验结果表明,在已知磁源条件下,该SERF磁强计阵列对模型偶极子位置的平均定位误差为16.86mm,平均角度误差为15.35°。这表明创建包含已知磁源的仿人脑物理模型方法可以对更多通道阵列式SERF磁强计系统用于MEG成像进行可行性评价,并能够为不同通道配置下的系统设计与优化提供可靠依据。此外,该模型具有良好的可重复性,可用于对SERF-MEG系统的定期校准,性能一致性验证与运行维护。总体而言,所提出的物理模型与方向估计方法为阵列式SERF磁强计在脑磁成像应用的性能评价和工程实现提供了参考价值。

来源：2025年第11期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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