Methods and requirements for accurate localisation of sensors in on-scalp magnetoencephalography
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2016-10-31
Department
Major/Subject
Bioniikka
Mcode
S3006
Degree programme
EST
Language
en
Pages
7 + 57
Series
Abstract
Magnetoencephalography (MEG) is a noninvasive functional neuroimaging method which is used both in neuroscientific research and clinical medicine. Current state-of-the-art MEG systems require cryogenic cooling as well as thermal insulation between the sensors and the head of subjects, leading to lower sensitivity due to the relatively large spatial separation. Recently, a new type of sensor has been developed that does not require cryogenic temperatures to operate and can thus be placed much closer to the scalp of subjects. In such an on-scalp MEG system, the sensors of the array could be freely moveable in relation to each other as to conform to the head shape and size of individual subjects. To properly estimate the location and extent of neural sources within the brain, one needs to accurately know the position of all sensors in relation to the head. In on-scalp MEG systems this seemingly mundane issue becomes important, as all sensors must be localised individually. Large errors in the sensor positions may result in considerable errors in source estimates. In this thesis, different sensor localisation methods to be used in co-registration of MEG data with structural magnetic resonance images were examined, and the performance requirements for such methods were determined through the use of simulations. We found that the maximum acceptable root-mean-square sensor position error is $\sim3$ mm, which is achievable for most localisation methods examined. Thus the choice of method depends less on the localisation accuracy and more on other parameters such as ease of use, cost and commercial availability.Magnetoencefalografi (MEG) är en noninvasiv metod för undersökning av hjärnfunktion. MEG används både inom neurovetenskaplig forskning och klinisk medicin. Nuvarande MEG-system kräver kryogen nedkylning och värmeisolering mellan sensorerna och försökspersonens huvud, vilket leder till nedsatt känslighet på grund av det relativt stora avståndet mellan sensorerna och hjärnan. Nyligen har en ny typ av sensorer utvecklats som inte kräver kryogen nedkylning, och kan därmed placeras mycket närmare huvudet. I ett så kallat "on-scalp" MEG-system kunde sensorerna vara fritt flyttbara i förhållande till varandra för att på bästa sätt passa försökspersonens huvudform och -storlek. För att kunna avgöra varifrån inuti hjärnan MEG-signaler härstammar bör man veta sensorernas exakta position i förhållande till huvudet. I ett on-scalp MEG-system blir detta synligtvis triviala problem viktigt, i och med att alla sensorer måste lokaliseras enskilt. Ifall det uppstår fel i deras positioner kan detta orsaka märkbara fel i var hjärnaktiviteten som givit upphov till MEG-signalen avgörs vara. I detta diplomarbete har olika metoder för att lokalisera sensorerna undersökts, och noggrannhetskraven för dessa metoder har fastställts genom flera olika typers simuleringar. Utgående från dessa fastställdes det maximala tolererbara kvadratiska medelvärdesfelet i sensorernas position till $\sim3$ mm. Denna noggrannhetsnivå är uppnåelig för de flesta av de undersökta lokaliseringsmetoderna. Därmed bör valet av lokaliseringsmetod grunda sig på andra variabler såsom användarvänlighet, bekostnad och kommersiell tillgänglighet.Description
Supervisor
Parkkonen, LauriThesis advisor
Parkkonen, LauriKeywords
magnetoencephalography, optically-pumped magnetometers, co-registration, simulation
