способ определения дисперсии амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма головного мозга при психических заболеваниях
| Классы МПК: | A61B5/0476 электроэнцефалография |
| Автор(ы): | Шпак Леда Викторовна (RU), Росман Сергей Владимирович (RU) |
| Патентообладатель(и): | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации" (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2012-11-15 публикация патента:
10.02.2014 |
Изобретение относится к области медицины, а именно к нейрофизиологическим методам исследования. Проводят регистрацию ЭЭГ, определяют суммарную мощность модального колебания в диапазоне альфа ритма в одном из отведений и рассчитывают показатель КД
1, как отношение этой мощности к суммарной мощности всех колебаний альфа диапазона в том же отведении. Определяют значение суммы мощности колебаний, расположенных справа и слева от максимального значения мощности на ±0,5 Гц, включая максимальное значение, и рассчитывают показатель КД 2, как отношение полученной суммы мощности к суммарной мощности всех колебаний альфа-диапазона в том же отведении. Выраженность поражения головного мозга определяют путем сравнения полученных значений КД 1 и КД 2 с нормативными значениями. Способ позволяет установить количественные соотношения альфа-ритма, характерные для отдельных нозологических единиц в психиатрии. 2 табл., 1 ил.
Формула изобретения
Способ определения дисперсии амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма головного мозга при психических заболеваниях, включающий определение амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма на основе спектра его мощности, отличающийся тем, что при записи стандартных отведений ЭЭГ определяют суммарную мощность модального колебания в диапазоне альфа-ритма в одном из отведений и рассчитывают показатель КД 1, как отношение этой мощности к суммарной мощности всех колебаний альфа-диапазона и том же отведении, затем определяют значение суммы мощности колебаний, расположенных справа и слева от максимального значения мощности на ±0,5 Гц, включая максимальное значение, и рассчитывают показатель КД 2, как отношение полученной суммы мощности к суммарной мощности всех колебаний альфа-диапазона в том же отведении, а выраженность поражения головного мозга определяют путем сравнения полученных значений КД 1 и КД 2 с нормативными значениями.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к медицинской области применения, в частности к нейрофизиологическим методам исследования.
Известен способ определения спектральной мощности излучения альфа-ритма как его амплитудно-частотной характеристики при проведении электроэнцефалографического исследования головного мозга. Математической основой амплитудно-частотного анализа является преобразование Фурье, принимающее различные формы в зависимости от вида анализируемых сигналов. Общим является предположение о том, что исследуемые процессы (сигналы) состоят из определенного числа (возможно бесконечного) синусоидальных и/или косинусоидальных составляющих (гармоник) последовательно возрастающего ряда частот. Преобразование Фурье осуществляет разложение сигнала на ряд гармонических составляющих без какой-либо потери информации (если арифметически сложить все гармоники, то получится опять исходный сигнал). Каждая гармоника определяется тремя параметрами: амплитудой, начальной фазой и частотой. Зависимость амплитуды и фазы гармоник от частоты называется спектром. Спектр мощности P(i)=f(fi) представляет собой амплитудный спектр, возведенный в квадрат P(i)=A(i)
2. На практике спектральный анализ ЭЭГ осуществляется с помощью встроенных в компьютерный энцефалограф программ. Искомый спектр мощности той или иной частоты излучения может быть выведен в графическом и табличном виде (Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография. Таганрог: Медиком, 2000; Жирмунская Е.А. Клиническая электроэнцефалография. М.: 1991; Макс Ж. Методика и техника обработки сигналов при технических измерениях. М.: Мир, 1983; Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. М.: Мир, 1982. Т.1, 2; Русинов B.C., Гриндель О.М., Болдырева Г.Н., Вакер Е.М. Биопотенциалы головного мозга. Математический анализ. М.: Медицина, 1987).
Недостатками данного способа являются:
1) при анализе мощности амплитуды спектральных гармоник измеряются в милливольтах регистрируемого на скальпе черепа напряжения и, переведенные в милливольтах в квадрате, не понятны для многих исследователей;
2) трудно анализировать нелинейные соотношения (в данном случае квадратичные);
3) мощность альфа-ритма не демонстрирует прямой корреляционной связи с патологическими отклонениями и нозологическими формами заболеваний головного мозга;
4) встречающиеся в патологии, визуально определяемые на графике, «расщепления» спектра альфа-ритма, встречающиеся при различных психических заболеваниях, описываются только качественно (мономодальное, димодальное, полимодальное), что затрудняет выявление корреляционных связей между степенью выраженности указанного феномена и клинической картиной (Иванов Л.Б. Прикладная компьютерная электроэнцефалография. АОЗТ «Антидор», 2000).
Указанный выше способ изучения изменения альфа ритма при психических болезнях не представляет полной картины заболевания пациента, носит качественный и неспецифический характер, неприменим для целей нозологической диагностики заболеваний головного мозга, и не позволяет точно диагностировать степень выраженности патологического процесса.
Предлагаемый «Способ определения дисперсии амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма головного мозга при психических заболеваниях» не имеет аналогов.
Задачей изобретения является выявление количественных изменений спектра альфа-ритма, патогномоничных органическим поражениям головного мозга, позволяющих установить их количественные соотношения, характерные для отдельных нозологических единиц в психиатрии.
Поставленная задача решается методом определения относительных величин, которые являются мерой дисперсии амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма, отражающей структурное содержание спектра его мощности у конкретного пациента, показывающие не индивидуальные его особенности, а сдвиги, характерные для определенных патологических состояний. Применяя корреляционный анализ полученных количественных величин, вырабатываются нормативные показатели.
Сущность предложенного способа заключается в следующем.
Производится стандартная съемка фоновой электроэнцефалограммы на компьютерном электроэнцефалографе в 19 монополярных отведениях согласно международной системе расположения электродов «10-20», при значении импеданса 10 кОм и менее в полосе пропускания 0,3-50 Гц при частоте дискретизации 256 Гц. В качестве референтных используются ушные электроды. Регистрация ЭЭГ проводится при положении испытуемого, сидя в удобном кресле, в состоянии расслабленного бодрствования. Эпохи ЭЭГ длиной 20 сек подвергаются быстрому преобразованию Фурье с использованием окна Ханна в полосе 3-30 Гц (шаг 0.25 Гц). Выходные формы анализа формируются с помощью специализированной программы WinEEG, составленной в соответствии с принятыми стандартами анализа сигнала, и представляют собой графики или таблицы спектральной мощности ЭЭГ в каждом отведении с шагом 0,25 Гц.
Выделяется участок длительностью 20-25 секунд. На этом участке определяется спектр мощности во всем диапазоне излучения. На стандартном графике (фиг.1) определяется модальная (максимальная) мощность альфа-ритма (Мо). Производится вычисление отношения мощности модального (наиболее выраженного) колебания альфа-ритма в каком-либо отведении ЭЭГ к его суммарной мощности в том же отведении (КД 1). Для уточнения имеющихся нарушений вычисляется отношение суммарной мощности альфа-ритма в диапазоне ±0,5 Гц от модального (наиболее выраженного) колебания к его суммарной мощности (КД
2). С этой целью для вычисления (КД
1) из таблицы мощностей спектров ритмов, экспортируемой из программы ЭЭГ, которая представляет собой прямоугольную матрицу, где по вертикали расположены названия стандартных отведений ЭЭГ, а по горизонтали - частоты колебаний от 0 до 30 Гц с шагом 0,25 Гц, определяется мощность модального (максимального по мощности) колебания в каком-либо стандартном отведении (Мо) в диапазоне альфа-ритма (7-14 Гц). Та же процедура может быть проведена на графике спектров мощностей ритмов, предоставляемом стандартной программой ЭЭГ. Затем определяется суммарная мощность альфа-ритма (М) путем сложения всех мощностей в этом отведении в альфа-диапазоне (стандартная программа ЭЭГ автоматически предоставляет эту величину в сводной таблице мощностей спектров). (КД
1) вычисляется по формуле: Мо(1)/М×100%.
Для вычисления (КД 2) необходимо в таблице мощностей или на графике мощностей выделить значения мощностей, которые располагаются справа и слева от модального значения на 0.5 Гц (т.е. по 2 значения справа и слева от модального). Все эти значения, включая модальное, суммируются. Полученное значение делится да суммарную мощность в данном отведении по формуле:
Где Mo - модальная мощность альфа-ритма (мкВ2),
M - валовая мощность альфа-ритма.
Полученные величины сравниваются с нормативными (таблица 1), полученными при статистическом корреляционном анализе клинического материала, и делается вывод о степени выраженности патологического процесса.
Таблица 2 - результат анализа клинических данных, произведенных данным способом, позволяющим четко разграничивать степени поражения головного мозга.
Изобретение позволяет ввести количественный параметр спектра мощности альфа-ритма, отражающий степень поражения головного мозга. Определение степени изменения КД 1(%) и КД
2(%) позволяет разграничить нормальное и патологически измененное состояние головного мозга, высказать предположение о нозологической принадлежности этих изменений и наблюдать их в динамике.
Данный способ был применен в ГКУЗ ОКПБ № 1 им. М.П. Литвинова (г.Тверь). В процессе изучения 2235 электроэнцефалограмм больных и 115 здоровых (контроль) были получены данные, представленные в таблице 2, подтверждающие предложенный способ определения дисперсии амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма при психических заболеваниях.
Таким образом, существует статистически достоверная корреляционная связь между предлагаемыми показателями КД 1 и КД
2 и органическими заболеваниями головного мозга.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Значения КД | Значения КД | Степень органического поражения головного мозга | ||||||||
| Более 24 | Более 67 | Нормальная ЭЭГ | ||||||||
| 18-21 | 61-66 | Легкая | ||||||||
| 15-18 | 51-60 | Умеренная | ||||||||
| 5-14 | 15-50 | Значительная | ||||||||
| Таблица 2 | ||||||||||
| Степень дисперсии альфа-ритма | КД | КД | ||||||||
| левое полушарие | правое полушарие | левое полушарие | правое полушарие | |||||||
| Контроль (М±m, %) p<0.01 | Больные (М±m, %) p<0.01 | Контроль (М±m, %) p<0.01 | Больные (М±m, %) p<0.01 | Контроль (М±m, %) p<0.01 | Больные (М±m, %) p<0.01 | Контроль (М±m, %) p<0.01 | Больные (М±m, %) p<0.01 | |||
| Минимальная | 29±1% | 27±0.3% | 29±1.1% | 27±0.3% | 75±1.4% | 75±0.4% | 75±1.7% | 75±0.5% | ||
| n,% | 60(52%) | 171(8%) | 63(55%) | 405(18%) | 69(60%) | 387(17%) | 76(75%) | 637(29%) | ||
| Легкая | 21±0.4% | 21±0.1% | 21±0.4% | 21±0.1% | 63±0.4% | 64±0.1% | 64±0.5% | 63±0.1% | ||
| n,% | 49(43%) | 679(30%) | 42(37%) | 694(31%) | 29(25%) | 579(26%) | 32(28%) | 515(23%) | ||
| Умерен-ная | 17±0.2% | 17±0.1% | 17±0.2% | 17±0.1% | 56±0.8% | 56±0.2% | 56±0.4% | 56±0.2% | ||
| n,% | 6(5%) | 679(30%) | 9(8%) | 561(25%) | 13(11%) | 437(20%) | 5(4%) | 388(17%) | ||
| Значи-тельная | 0±0% | 12±0.1% | 13±0% | 12±0.1% | 48±0.7% | 39±0.5% | 45±1.3% | 38±0.6% | ||
| n,% | (0%) | 606(27%) | 1(1%) | 575(26%) | 4(3%) | 832(37%) | 2(2%) | 695(31%) | ||
| Всего | 25±1.4% | 18±0.3% | 25±1.6% | 19±0.4% | 69±2.7% | 55±1% | 71±2.5% | 58±1.1% | ||
| n,% | 115 (100%) | 2235 (100%) | 115 (100%) | 2235 (100%) | 115 (100%) | 2235 (100%) | 115 (100%) | 2235 (100%) | ||
Класс A61B5/0476 электроэнцефалография