close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9595

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
A 61B 5/0476
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ
ГОЛОВНОГО МОЗГА
(21) Номер заявки: a 20041212
(22) 2004.12.22
(43) 2006.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Автор: Войтикова Маргарита Васильевна (BY)
BY 9595 C1 2007.08.30
BY (11) 9595
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY 6290 C1, 2004.
JP 2001309898 A, 2001.
JP 06114021 A, 1994.
JP 2001061800 A, 2001.
(57)
Способ диагностики функционального состояния головного мозга, заключающийся в
получении сигнала электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и дальнейшей его обработке, отличающийся тем, что полученный сигнал ЭЭГ, содержащей вызванный потенциал, оцифровывают и обрабатывают на основе вейвлет-методов путем разложения сигнала на
аппроксимирующие и детализирующие составляющие с последующим восстановлением
сигнала в частотных диапазонах, соответствующих γ-, β-, α-, θ-, δ-ритмам, в качестве базисных функций используют негрубые ортогональные и биортогональные вейвлеты, восстановление сигнала осуществляют произведением вейвлет-коэффициентов на
составляющие сигнала, а выделение слабой составляющей вызванного потенциала на фоне сильных спонтанных колебаний ЭЭГ осуществляют за счет удаления отдельных вейвлет-коэффициентов в разложении сигнала ЭЭГ на составляющие без искажения формы и
изменения частотного состава части сигнала, связанного с волной вызванного потенциала,
и получают данные о функциональном состоянии головного мозга, используя в качестве
информативного параметра о функциональном состоянии головного мозга амплитуду и
латентность вызванного потенциала.
Фиг. 1
BY 9595 C1 2007.08.30
Изобретение относится к области медицины и, в частности, нейрофизиологии и может
быть использовано для исследования функционального состояния и расстройств головного мозга.
Известен способ диагностики состояния и заболеваний мозга по измерениям электрических потенциалов мозга (электроэнцефалограмма - ЭЭГ) и последующим определении
спектрального состава сигнала ЭЭГ (Фурье-анализ), состоящий в разложении сигнала на
периодические компоненты, выраженные тригонометрическими функциями, по данным
спектрального состава ЭЭГ судят о состоянии и об органическом поражении мозга у пациентов, в частности, с неврозоподобными расстройствами [1].
Недостатком данного способа является недостоверность результатов диагностики, если обработке подлежит нестационарный частотно-временной сигнал ЭЭГ, каковыми являются большинство сигналов в медицине.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является
способ диагностики функционального состояния головного мозга, описанный в [2], состоящий в получении сигнала ЭЭГ и обработке его линейными методами, визуальной
оценке особенностей ЭЭГ и расчета показателей нормированного разброса альфа-ритмов
по отношению к другим характеристикам: фрагментарности, регулярности, количеству
волн на выбранном участке ЭЭГ.
Недостаток прототипа заключается в использовании недостоверного для диагностики
сигнала ЭЭГ с частотно-временными изменениями линейного метода анализа, необъективных визуальных оценках особенностей сигнала, разброса периода основных ритмов.
Задачей данного изобретения является создание высокоточного способа диагностики
функционального состояния головного мозга с использованием компьютерных технологий на основе вейвлет-преобразования.
Для выполнения поставленной задачи предложен способ диагностики функционального состояния головного мозга, заключающийся в получении сигнала ЭЭГ и дальнейшей
его обработке.
Новым, по мнению автора, является то, что полученный сигнал ЭЭГ, содержащий вызванный потенциал, оцифровывают и обрабатывают на основе вейвлет-методов путем
разложения сигнала на аппроксимирующие и детализирующие составляющие с последующим восстановлением сигнала в частотных диапазонах, соответствующих γ-, β-, α-, θ-,
δ-ритмам, в качестве базисных функций используют негрубые ортогональные и биортогональные вейвлеты, восстановление сигнала осуществляют произведением вейвлеткоэффициентов на составляющие сигнала, а выделение слабой составляющей вызванного
потенциала на фоне сильных спонтанных колебаний ЭЭГ осуществляют за счет удаления
отдельных вейвлет-коэффициентов в разложении сигнала ЭЭГ на составляющие без искажения формы и изменения частотного состава части сигнала, связанного с волной вызванного потенциала, и получают данные о функциональном состоянии головного мозга,
используя в качестве информативного параметра о функциональном состоянии головного
мозга амплитуду и латентность вызванного потенциала.
На фиг. 1 изображен сигнал ЭЭГ ребенка до 18 лет (фиг. 1, кривая 1), содержащий вызванный потенциал - отклик нервной системы на изображение, и показана техника разложения сигнала при помощи вейвлет-преобразования (ЭЭГ ребенка отличается от ЭЭГ
взрослого наличием спонтанных δ- и θ-ритмов). Фиг. 1 (кривые 2, 3, 4) - Сi - вейвлеткоэффициенты ЭЭГ. Фиг. 1 (кривые 6, 7, 8) - хi - составляющие сигнала ЭЭГ в низкочастотных областях, фиг. 1 (кривая 5) - восстановление сигнала после вейвлет-преобразования,
стрелками указано положение комплекса вызванного потенциала (2 положительных пика
Р100 и Р300 и отрицательный - N200). (Данные ЭЭГ сняты с электрода 02 международной схемы "10-20"). Волна позднего вызванного потенциала Р300, непосредственно связанного с ассоциативными функциями, вниманием, кратковременной памятью, ассоциируется с
составляющей х6, ее положение и латентность определяются по положению максимума.
2
BY 9595 C1 2007.08.30
На фиг. 2 показано распределение энергии Еi по уровням колебаний для электрокортикограммы (ЭЭГ) животного (крыса), подвергнутого излучению СВЧ поля. Фиг. 2 (кривые 1) - распределение в нормальном состоянии, фиг. 2 (кривые 2) - после 2 мин действия
СВЧ излучения, фиг. 2 (кривые 3) - в период восстановления после отключения поля,
фиг. 2 (кривые 4) - после 10 мин действия СВЧ. Сплошная кривая - энергия δ-ритма (0,53,5 Гц), кривая точками - θ-ритма (3,5-7,5 Гц), кривая пунктиром - α-ритма (7,5-12,5 Гц).
Сущность заявляемого изобретения состоит в следующем. Первоначально измеряется
электрический потенциал с поверхности кожи человека (ЭЭГ) или вживленных электродов (электрокортикограмма). Далее оцифрованный сигнал обрабатывается на основе
вейвлет-методов. Вейвлет-преобразование представляет сигнал ЭЭГ в базисе специальных
функций, называемых вейвлетами. Вейвлет-коэффициенты определяются интегральным
значением скалярного произведения сигнала на вейвлет-функцию заданного вида. В качестве базисных функций предлагается использовать негрубые ортогональные и биортогональные вейвлеты, поскольку именно такие функции адекватно передают локальные
особенности сигнала ЭЭГ. Одна из основных идей вейвлет-преобразования заключается в
разложении сигнала на аппроксимирующие (низкочастотные) и детализирующие составляющие с последующим восстановлением сигнала в интересующих частотных диапазонах
(γ-ритм или 30-60 Гц, β-ритм или 12,5-30 Гц, α-ритм или 7,5-12,5 Гц, θ-ритм или 3,57,5 Гц, δ-ритм или 0,5-3,5 Гц). Восстановление сигнала определяется произведением вейвлет-коэффициентов на составляющие сигнала.
Проводя вейвлет-преобразование ЭЭГ, содержащей вызванный потенциал - электрический ответ нервной системы на стимуляцию рецепторов, можно получить данные о
состоянии сенсорных отделов и путей нервной системы. Выделение слабой составляющей вызванного потенциала на фоне сильных спонтанных колебаний ЭЭГ осуществляется за счет удаления отдельных вейвлет-коэффициентов в разложении сигнала ЭЭГ на
составляющие без искажения формы и изменения частотного состава части сигнала, связанного с волной вызванного потенциала (фиг. 1). Амплитуду и латентность вызванного
потенциала специалисты рассматривают как маркер предрасположенности к ряду психических заболеваний (алкоголизму, шизофрении) и получают свидетельство о функциональном состоянии мозга при психической деятельности, отдельных сенсорных
отделов и путей нервной системы.
Функциональное состояние головного мозга в норме и при различных расстройствах
можно оценить по выраженности различных ритмов ЭЭГ, которые однозначно определяются при помощи вейвлет-преобразования сигнала ЭЭГ, по величине вейвлетэнтропии и распределению энергии (определяемой по абсолютным значениям вейвлеткоэффициентов) по уровням (например, наличие δ-ритма ЭЭГ указывает на патологию,
индуцированную полем СВЧ - фиг. 2 (кривые 2, 4)). Энтропия вейвлет-преобразования
достоверно определяет изменения частотного состава ЭЭГ и функционального состояния головного мозга, стимулированные медицинским и/или внешним воздействием в
реальном времени или преобретенных.
Таким образом, описанный выше способ диагностики функционального состояния головного мозга, заключающийся в получении сигнала ЭЭГ и его обработке с помощью
вейвлет-преобразования, позволяет в реальном времени определить функциональное состояние мозга в целом и при психической деятельности с высокой достоверностью (более
86 %).
Источники информации:
1. Докукина Т.В. Функциональное состояние головного мозга по данным картирования электроэнцефалограмм как показатель органического поражения у больных неврозо-
3
BY 9595 C1 2007.08.30
подобными расстройствами: Дис. … д-ра мед. наук / Белорусский государственный медицинский университет. - Мн., 2004.
2. Докукина Т.В., Мисюк Н.Н. Способ выявления органического поражения головного
мозга с помощью электроэнцефалографии путем визуальной оценки особенностей ЭЭГ.
Официальный бюллетень // Изобретения, полезные модели, промыш. образцы. - № 3. 2001.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
158 Кб
Теги
by9595, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа