Способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, нейрофизиологии и экспериментальной нейробиологии. Трехмерную локализацию источников электроэнцефалограммы (ЭЭГ) осуществляют при решении обратной задачи распределения потенциалов на поверхности скальпа. При этом поиск исходной амплитуды, фазы и коэффициента затухания источника электроэнцефалограммы, представленного точечным источником экспоненциально затухающего в объеме мозга электрического сигнала, осуществляют с помощью методов нелинейной оптимизации и решения систем нелинейных уравнений. Способ позволяет повысить информативность и точность локализации, что достигается за счет представления источника ЭЭГ в виде точечного электрического сигнала, экспоненциально затухающего в объеме мозга, и использования для расчета методов нелинейной оптимизации и нелинейных уравнений. 3 ил., 1 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, нейрофизиологии и экспериментальной нейробиологии, и предназначено для трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы.

Известен способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы путем визуального анализа зарегистрированной биоэлектрической активности головного мозга. Способ не требует использования специальных математических алгоритмов, но обладает низкой информативностью, субъективен и требует специальных навыков и опыта нейрофизиолога [Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография с элементами эпилептологии. Москва: МЕДпресс-информ, 2002, 368 стр.].

Известен способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы путем использования данных об экспериментальных априорных закономерностях локализации источников электроэнцефалограммы в зависимости от особенностей анатомии и функционирования мозговых структур [Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография. МЕДпресс-информ, 2004, 648 стр.]. Данный способ также обладает низкой информативностью и точностью, требует использования большой базы априорных данных и не позволяет определить качественные и количественные характеристики источников электроэнцефалограммы.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы, основанный на поиске пространственного положения токового диполя и вектора его активности в объеме головного мозга, при которых максимально точно воспроизводится распределение потенциалов на поверхности скальпа [Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография. МЕДпресс-информ, 2004, 648 стр.]. Как правило, для решения обратной задачи поиска источников электроэнцефалограммы используются различные математические алгоритмы оптимизации и решения нелинейных уравнений. Недостатком данного способа является низкая точность и информативность, связанная с невозможностью вычисления амплитуды источников электрической биоэлектрической активности. Способ основан на предположении о дипольной природе электроэнцефалограммы, в результате чего в некоторых случаях распределения потенциалов на скальпе трехмерная локализация источников становится невозможной. В способе используются в качестве входных данных постоянно меняющиеся мгновенные значения электрического потенциала на поверхности головы, что приводит к соответствующим смещениям диполя и значительно снижает точность трехмерной локализации.

Заявляемый способ направлен на достижение технического результата, состоящего в повышении информативности и точности трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы путем поиска пространственного положения токового диполя и вектора его активности в объеме головного мозга производят поиск пространственного положения, исходной амплитуды, фазы и коэффициента затухания источников электроэнцефалограммы при решении обратной задачи распространения в трехмерной среде экспоненциально затухающего сигнала от источников электроэнцефалограммы.

Способ основан на предположении об экспоненциальном затухании амплитуды электроэнцефалограммы при объемном распространении из потенциального источника в трехмерной неоднородной среде с распределенными параметрами, которой является ткань головного мозга. Возможность вычисления исходной амплитуды и фазы источников электроэнцефалограммы повышает информативность способа.

Сущность изобретения поясняется изображениями, представленными на фиг.1-2. На фиг.1а показаны результаты трехмерной локализации источников альфа-ритма электроэнцефалограммы, полученные путем использования способа поиска пространственного положения токового диполя. На фиг.1б изображены результаты трехмерной локализация источников альфа-ритма электроэнцефалограммы, полученные предложенным способом (путем поиска пространственного положения, исходной амплитуды, фазы и коэффициента затухания при распространении в трехмерной среде экспоненциально затухающего сигнала от источников электроэнцефалограммы). Из полученных результатов видно, что предложенный способ позволяет более точно локализовать источники электроэнцефалограммы. На фиг 2. показаны результаты трехмерной амплитудной реконструкции биоэлектрической активности головного мозга в норме. Видно доминирование амплитуды электрической активности в затылочных долях головного мозга, соответствующее локализации альфа-ритма.

Способ осуществляют следующим образом.

У объекта исследования с поверхности скальпа регистрируют электроэнцефалограмму. С использованием методов Фурье анализа, преобразования Гильберта или других методов вычисляют амплитуду и фазу электроэнцефалограммы в выбранном фрагменте сигнала. С использованием методов нелинейной оптимизации и решения систем нелинейных уравнений вычисляют пространственную локализацию, исходную амплитуду, фазу и коэффициент затухания эквивалентных источников электроэнцефалограммы.

Пример.

Для трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы по нашему способу была зарегистрирована электроэнцефалограмма с поверхности скальпа у 10 практически здоровых субъектов в возрасте 18-20 лет. Исследование биоэлектрической активности мозга осуществлялось по стандартной методике (10-20%) на 19-канальном электроэнцефалографе «Энце-фалан-131-03» фирмы «Медиком МТД». Частота оцифровки сигнала 160 Гц, общая продолжительность непрерывной записи составляла не менее 6 минут. Для вычисления мгновенной амплитуды и фазы в тот или иной момент времени использовали преобразование Гильберта. С целью верификации предлагаемого способа осуществляли локализацию источников электроэнцефалограмм с использованием методов дипольной локализации и предложенными нами способ. Все вычисления выполняли с использованием стандартных функций в среде Матлаб.

Результаты проведенного исследования продемонстрировали высокие диагностические возможности предлагаемого способа. Полученные нами результаты показывают более высокую точность локализации источников электроэнцефалограммы (фиг. 1). Путем использования специальных алгоритмов оптимизации возможно проведение трехмерного картирования амплитуды биоэлектрической активности головного мозга (фиг. 2). При этом вычисленные значения исходной амплитуды и фазы полученных эквивалентных источников повышают информативность исследования (фиг. 1, 2).

Таким образом, предложенный способ дает возможность точно количественно определять трехмерную локализацию источников электроэнцефалограммы, вычислять их исходную амплитуду и фазу, а также коэффициент затухания при распространении в объемной среде, что повышает точность диагностики и определяет высокую информативность способа.

Способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы при решении обратной задачи распределения потенциалов на поверхности скальпа путем поиска пространственного положения источника электрической активности, представленного эквивалентным токовым диполем, отличающийся тем, что производят поиск пространственного положения, исходной амплитуды, фазы и коэффициента затухания источника электроэнцефалограммы, представленного точечным источником экспоненциально затухающего в объеме мозга электрического сигнала.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области медицины, в частности неврологии и сомнологии. Проводят электроэнцефалографию в период бодрствования с наложением электродов в отведениях F, С, О.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к приборам для контроля и оценки состояния системы «мать-плод» в заключительной фазе родов. Устройство контроля и прогнозирования состояния системы «мать-плод» в процессе родовспоможения состоит из электрокардиографического канала (1) плода, электрогистерографического канала (9) матери, эхокардиографического канала (15) плода, электрокардиографического канала (22) матери, электроэнцефалографического канала (28) матери, канала контроля системы дыхания (30) матери, интегрального блока тревожной сигнализации (32) и устройства обработки информации (33).
Изобретение относится к неврологии, в частности к нейродегенеративному заболеванию болезни Гентингтона. Регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ) в состоянии спокойного бодрствования при закрытых глазах.

Изобретение относится к области медицины, а именно к электрофизиологии. Регистрируют сигнал ЭЭГ и осуществляют непрерывное вейвлетное преобразование.

Изобретение относится к области биологии и медицины, а именно к нейробиологии, нейрофизиологии, неврологии. Регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ).

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам измерения электрической активности головного мозга. Устройство позиционирования сухих электродов на коже головы пользователя содержит множество сухих электродов, установленных на гибких поверхностях, корпус, выполненный с возможностью расположения, по меньшей мере, частично вокруг головы пользователя, по меньшей мере, одну упругую ленту на внутренней стороне корпуса.
Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии и педиатрии, и может быть использовано для выбора пациентов с хроническими тикозными расстройствами (ХТР) для назначения лечения вальпроатами.

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения функционального и метаболического состояния нервной ткани в норме и при патологии. Одновременно регистрируют уровень постоянного потенциала (УПП) и электроэнцефалограмму (ЭЭГ) при физических и фармакологических воздействиях.

Изобретение относится к области медицины, а именно к педиатрии и неврологии. Выявляют клинические признаки заболевания при неврологическом осмотре; регистрируют компьютерную электроэнцефалограмму, проводят эмисионно-позитронную томографию; регистрируют коротколатентные вызванные потенциалы: зрительные, слуховые, когнитивные, соматосенсорные (ССВП); проводят нейромиографию.

Изобретение относится к области биомедицинских технологий. Регистрируют сигналы электроэнцефаллограмм и электроокулограмм.

Изобретение относится к области медицины, а именно к неврологии, нейропсихологии и профессиональной патологии. Пациенту с клинически выявленным синдромом умеренных когнитивных расстройств проводят фоновую регистрацию ЭЭГ с открытыми (фон ОГ) и закрытыми глазами (фон ЗГ) и на фоне предъявления двух вербальных тестов - «Слова» и «Растения». Начало и окончание выполнения каждого фрагмента записи ЭЭГ и теста отмечают на записи. Затем проводят анализ спектральных характеристик выделенных участков. Значения мощности каждого ритма ЭЭГ каждого отведения подставляют в значения дискриминантных функций и вычисляют их значения. Если значения дискриминантных функций двух тестов и фрагментов ЭЭГ фон ОГ и фон ЗГ во всех четырех случаях попадают в интервалы Fрастения от -2743,1 до -2676,6, Fслова от 261,2 до 316,6, Fфон ОГ от 73,7 до 156,3, Fфон ЗГ от 52,4 до 91,5 - диагностируют когнитивные расстройства сосудистого происхождения и пациента относят к группе лиц с хронической ишемией мозга, при невыполнении этих условий - диагностируют когнитивные расстройства иного происхождения. Способ позволяет повысить достоверность диагностики, что достигается за счет дифференциального исследования и оценки фрагментов ЭЭГ в двух функциональных состояниях и на фоне двух вербальных тестов. 3 ил., 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области медицины, а именно к неврологии, нейрофизиологии, психиатрии и функциональной диагностике. Регистрируют скальповую электроэнцефалограмму (ЭЭГ) от 19 отведений в монополярном режиме с референтными ипсилатеральными электродами по международной системе «10-20» в состоянии бодрствования. Дополнительно ЭЭГ регистрируют на фоне фотостимуляции. Вычисляют параметры кросскорреляционного и автокорреляционного анализа электроэнцефалограммы: интервал автокорреляции в отведении F4A2 при фоновой записи, интервал автокорреляции в отведении CzA2 при фоновой записи, интервал автокорреляции в отведении Т6А2 при фоновой записи, среднюю частоту автокорреляции в отведении F7A1 при фоновой записи, среднюю частоту автокорреляции в отведении Т3А1 при фоновой записи, среднюю частоту кроскорреляции в отведениях F7F8 при фоновой записи, среднюю частоту кросскорреляции в отведениях Р3Р4 после фотостимуляциии. Рассчитывают математические формулы и при значении (а+b+с)<197 совместно с одним или более из следующих условий: (d+e)>31 и/или f>18 и/или g>14 диагностируют психастению. Способ позволяет повысить достоверность диагностики, что достигается за счет дополнительной регистрации ЭЭГ на фоне стимуляции и проведения кросскорреляционного и автокорреляционного анализа ЭЭГ. 3 табл., 3 пр.
Наверх