СПОСОБ ОЦЕНКИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА Российский патент 1995 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к медицине/ а именно к нейрофизиологии.

Для целей диагностики состояний биоэлектрических процессов головного мозга актуальной является визуализация результатов спектрального анализа записей электроэнцефалограммы (ЭЭГ), которая обеспечила бы совокупную картину пространственновременной организации оцениваемых параметров по поверхности мозга, была бы технически реализуема и содержала реально обозримый объем выходной информации.

Известен способ определения состояния биоэлектрических процессов головного мозга по результатам количественного анализа ЭЭГ, при котором осуществляют непрерывную пространственную интерполяцию дискретных величин, оцениваемых в отдельных точках поверхности мозга, кодирование полученных интерполяций цветами оптического спектра и отображение в виде схематической топографической карты коры головного мозга.

Однако для пространственной интерполяции требуется большое количество отводящих электродов, равномерно покрывающих поверхность головы, и обязательно монополярный способ отведения, что существенно ограничивает исследователя ЭЭГ в выборе методики съема и регистрации биоэлектрических потенциалов мозга. Кроме того, известный способ предполагает, что любая выходная величина кодируется по цветовой шкале и отображается на отдельной топографической карте, что нередко приводит к получению чрезмерно большого количества выходных форм и не дает технической возможности свести в единую обозримую топографическую карту несколько выходных величин для формирования целостного диагностического образа состояния головного мозга. И наконец, принцип пространственной интерполяции никак не обоснован нейрофизиологически: достоверная картина биоэлектрической активности мозга имеет место лишь вблизи отводящих электродов и поэтому дискретна, тогда как на непрерывно раскрашенной топографической карте отображаются интерполяции между реальными точками отведения, получаемые чисто формальным расчетным путем, в результате чего при определении состояний головного мозга исследователь ЭЭГ вынужден основываться на искусственно синтезированных диагностических образах.

Известен способ топографического картирования мозга по результатам нейропсихологического тестирования, в котором осуществляют измерение и регистрацию ЭЭГ в стандартных точках отведения и построение топографической карты, показывающей текущую величину того или иного параметра биоэлектрической активности мозга. Для отображения динамики изменений исследуемого параметра используют дополнительное графическое изображение в виде кривой изменений величины данного параметра или в виде графического изображения серии топографических карт (до 64) на одной выходной форме.

Недостатками известного способа, такими же как и в предыдущем аналоге, являются: ограничения, связанные с использованием принципа пространственной интерполяции, невозможность сведения в единую реально обозримую топографическую карту совокупности исследуемых параметров.

Прототипом является способ определения состояния биоэлектрических процессов головного мозга, включающий измерение и регистрацию биоэлектрических потенциалов в стандартных точках отведения, в течение выбранной эпохи измерений, обработку спектральным анализом зарегистрированных данных, определение параметров энергетического спектра, преобразование полученной выходной информации в топографическую карту путем кодирования параметров каждой из точек отведения в соответствующий цвет и оценку состояния биоэлектрических процессов.

Недостатки прототипа такие же, как и у любого способа топографического картирования, основанного на принципе пространственной интерполяции дискретных величин, а именно:
а) обязательное использование только монополярного способа отведения и большого количества отводящих электродов, равномерно покрывающих поверхность головы, существенно ограничивает исследователя ЭЭГ в выборе мтеодики, т. к. на практике часто варьируют различные способы отведения и используют схемы монтажа с небольшим количеством электродов, монтируемых в пределах отдельных зон и областей поверхности мозга;
б) необходимость построения большого количества топографических карт для каждого исследуемого параметра и для различных моментов времени существенно повышает трудоемкость исследования ЭЭГ на заключительном этапе визуального просмотра и интерпретации выходной информации;
в) вероятное несовпадение результатов математической интерполяции реальному пространственному распределению значений выходных параметров по поверхности мозга может обуславливать невысокую диагностическую эффективность способа.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве наиболее существенных параметров для кодирования информации о состоянии биоэлектрических процессов головного мозга выбирают диапазоны частот дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов на ЭЭГ, каждый из которых отображают на отдельной топографической карте одним из цветов оптического спектра. Кроме того, в качестве параметров для кодирования используют: наличие, частоту, амплитуду ритма и частотно-фазовые соотношения ритмов для пар точек отведения. Наличие ритма определяют путем автоматической детекции энергетически выраженных пиков на спектрограмме ЭЭГ. Топографическую карту выполняют в виде дискретного набора изображений локальных геометрических фигур для каждой из точек отведения. Один из линейных размеров каждой фигуры кодируют пропорционально амплитуде соответствующего ритма в данной точке отведения; цвет каждой фигуры выбирают из линейной шкалы оттенков, соответствующего данному ритму цвета в зависимости от частоты ритма в данной точке отведения; фазовые соотношения одинаковых частот ритмов кодируют в виде показаний индикаторов разности фаз, изображение которых размещают на карте между соответствующими изображениями геометрических фигур для данной пары точек отведения. Для визуальной оценки динамики изменений текущего состояния биоэлектрических процессов осуществляют динамическое графическое отображение топографической карты для последовательности текущих величин параметров в режиме сканирования записи ЭЭГ вдоль эпохи анализа. Для визуальной оценки обобщенного за эпоху анализа состояния биоэлектрических процессов осуществляют статичное графическое отображение топографической карты для средних величин параметров.

Для кодирования текущих параметров дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов в каждой точке отведения вдоль эпохи анализа ЭЭГ с шагом 3 с определяют текущие автоспектры в виде распределения энергии частотных составляющих ЭЭГ каждого диапазона по субдиапазонам с шагом 1 Гц. По текущему автоспектру определяют следующие динамические параметры: текущий автоиндекс ритма, характеризующий наличие или отсутствие в текущем автоспектре энергетически выраженной ритмической составляющей, и в случае наличия ритма определяют его текущую частоту и текущую амплитуду. Кроме того, для каждой пары точек отведения определяют текущий кроссиндекс ритма, характеризующий одновременное наличие или отсутствие ритмических составляющих с одинаковой текущей частотой в данной паре точек отведения, и в случае наличия таких составляющих определяют текущую кроссфазу ритма, характеризующую фазовый сдвиг ритмов в данной паре точек отведения. Эти текущие параметры в закодированном виде для всех ритмов или отдельно для каждого ритма динамически отображаются на топографических картах, которые предъявляются на идеоэкране последовательно одна за другой в режиме сканирования эпохи анализа ЭЭГ.

Для кодирования обобщенных за эпоху анализа параметров дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов в каждой точке отведения определяют: суммарный автоиндекс ритма, характеризующий относительную продолжительность наличия ритма, и в случае ненулевого значения суммарного автоиндекса определяют среднюю частоту и среднюю амплитуду ритма. Кроме того, для пар точек отведения определяют суммарный кроссиндекс ритма, характеризующий относительную продолжительность наличия ритмов одинаковой частоты в данной паре точек отведения, и в случае ненулевого значения суммарного кроссиндекса определяют среднюю кроссфазу ритма. Эти обобщенные парамтеры в закодированном виде отображаются на топографических картах для всех ритмов или отдельно для каждого ритма и предъявляются на видеоэкране в статичном режиме.

Кроме этого целесообразным является определение за эпоху анализа следующих дополнительных количественных параметров: коэффициента вариации частоты ритма, характеризующего отклонения текущей частоты ритма от средней величины за эпоху анализа, и индекса межполушарной асимметрии ритма, характеризующего степень различия средней амплитуды и средней частоты ритма в симметричных точках отведения правого и левого полушарий мозга. Данные параметры отображаются на отдельных специально разработанных топографических картах.

Оценку состояния и характера нарушений биоэлектрических процессов головного мозга осуществляют по изменениям величины и пространственного соотношения вышеуказанных параметров дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов, отображаемым в закодированном виде на топографических картах.

Экспериментально определены значения параметров, которые характеризуют состояние биоэлектрических процессов головного мозга в пределах нормы, а также отклонения значений параметров от нормы, по которым возможно диагносцировать те или иные церебральные нарушения или патологические состояния.

Способ осуществляется посредством компьютерной технологии в автоматическом режиме и в режиме диалогового взаимодействия исследователя ЭЭГ с компьютерной диагностической системой.

Техническим результатом изобретения является:
Интеграция в единой выходной форме совокупных параметров спектрального анализа ЭЭГ для каждого частотного диапазона - дельта, тета, альфа и бета.

Визуализация реальной пространственно-временной картины распределения оцениваемых параметров ЭЭГ по дискретному набору точек отведения.

Возможность визуальной идентификации по времени текущего наличия (или отсутствия) ритма в каждой из точек отведения и текущего наличия (или отсутствия) ритмов одинаковой частоты в парах точек отведения.

Возможность визуальной оценки текущих и обобщенных за эпоху анализа параметров ритмов на ЭЭГ - частоты, амплитуды, фазовых соотношений частот, вариации частоты и межполушарной асимметрии.

Возможность проводить сравнительные оценку параметров различных ритмов при их отображении на одной и той же топографической карте.

Возможность использовать любой способ отведения ЭЭГ и любое количество отводящих электродов.

Все вышесказанное повышает точность и диагностическую значимость определения характера и степени изменений и нарушений состояния биоэлектрических процессов в головном мозгу.

Топографическая карта, иллюстрирующая осуществление способа, представляет собой отображаемый на видеоэкране схематический контур коры головного мозга с локализациями активных электродов. В местах локализации активных электродов расположены изображения геометрических фигур, например, в виде столбиковых диаграмм; их основной цвет, оттенки основного цвета, линейные размеры соответствуют значениям параметров того или иного ритма на ЭЭГ. Между изображениями геометрических фигур вдоль медианной линии размещаются изображения индикаторов разности фаз, например, в виде отклоняемой на градуированном циферблате стрелки. Для визуального определения состояний биоэлектрических процессов в головном мозгу используют два режима предъявления топографических карт на видеоэкране: динамическое отображение текущих параметров ЭЭГ путем последовательного предъявления соответствующих топографических карт одна за другой в определенном темпе в режиме сканирования эпохи анализа ЭЭГ и статичное отображение обобщенных параметров за эпоху анализа ЭЭГ. Предъявление топографических карт в динамическом режиме может осуществляться в темпе, соответствующем темпу приема биоэлектрических сигналов; может осуществляться также произвольная регулировка темпа предъявления карт для оптимального визуального восприятия.

Способ осуществляется поэтапно следующим образом.

У обследуемого пациента регистрируют ЭЭГ в условиях покоя и при стандартных функциональных пробах. Многоканальные записи ЭЭГ автоматически оцифровываются и вводятся в память компьютерной диагностической системы. Затем осуществляют компьютерное исследование зарегистрированных записей ЭЭГ. На начальном этапе компьютерного исследования осуществляют просмотр на видеоэкране зарегистрированных записей ЭЭГ и удаление фрагментов, содержащих артефакты. На этом этапе также осуществляют выбор эпохи анализа ЭЭГ - протяженного участка ЭЭГ, содержащего на взгляд исследователя существенную информацию для целей диагностики и пригодного для анализа. Далее осуществляют установку границ диапазонов частот дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов на ЭЭГ. Процедура установки границ частотных диапазонов осуществляется в адаптивном режиме путем просмотра на видеоэкране компрессированной динамической серии текущих спектрограмм ЭЭГ, визуального определения наличия на этих спектрограммах энергетически выраженных ритмических компонент и корректировке в случае необходимости стандартных границ диапазонов частот ритмов, принятых в компьютерной системе по умолчанию. Эта процедура позволяет адаптировать компьютерные программы анализа под ритмику данной индивидуальной ЭЭГ и тем самым улучшает диагностические возможности способа.

Далее осуществляют обработку выбранной эпохи ЭЭГ динамическим спектральным анализом, которая заключается в следующем. В электроэнцефалографии часто желательно исследовать не обобщенные, а промежуточные (текущие) характеристики биоэлектрической активности мозга, отражающие динамические перестройки ритмики ЭЭГ при смене функциональных состояний мозга, при патологических реакциях мозга, при изменении характеристик внешних стимулов и т.п. Это достигается путем определения текущих спектральных параметров ЭЭГ, получаемых на последовательных коротких интервалах времени - субэпохах анализа. В результате такой обработки получают временную последовательность текущих количественных показателей, которая динамически отображается на топографической карте и используется при диагностике состояний мозга.

Динамический спектральный анализ начинается с автоматического деления каждого диапазона частот ритмов ЭЭГ на субдиапазоны частот с шагом 1 Гц и автоматического деления эпохи анализа ЭЭГ на субэпохи с шагом 3 сек, включает в себя отбраковку субэпох, содержащих артефакты, и определение для каждой из отобранных субэпох текущего автоспектра Sхх (r,K,n) в виде распределения энергии частотных составляющих каждого диапазона r = ={δ, θ, α, β} по субдиапазонам K = 1,...К для каждой субэпохи n = 1,...N в данной точке отведения х.

Затем по текущему автоспектру автоматически определяется текущий автоиндекс ритма
Ixx(r, n)= характеризующий наличие (1) или отсутствие (0) в текущем автоспектре энергетически выраженной ритмической составляющей. Использование текущего автоиндекса обеспечивает выделение только тех фрагментов записи ЭЭГ, где наблюдается наличие того или иного ритма. Для определения значения текущего автоиндекса используется алгоритм автоматической детекции спектральных пиков на автоспектрограмме ЭЭГ. На динамических топографических картах значение текущего автоиндекса определяется по наличию или отсутствию изображения локальной геометрической фигуры в данной позиции точки отведения.

В случае ненулевого значения текущего автоиндекса автоматически определяются: текущая частота ритма Fx(r,n) [Гц] и текущая амплитуда ритма Wx (r,n) [мкв].

В качестве текущей частоты принимают значение центральной частоты субдиапазона с наибольшей энергией автоспектра; на топографической карте этот показатель отображается оттенками основного цвета диапазона частот данного ритма, а его численное значение оценивают визуально по линейной шкале оттенков основного цвета. Текущая амплитуда ритма принимает величину квадратного корня из величины энергии автоспектра для субдиапазона текущей частоты; на топографической карте этот показатель отображается изменением одного из линейных размеров локальной геометрической фигуры, а его численное значение оценивают визуально по шкале линейных размеров.

В случае ненулевых значений текущего автоиндекса для пар точек отведения автоматически определяется текущий кроссиндекс ритма
Ixy(r, n)= который характеризует одновременное наличие (1) ритмов с одинаковой текущей частотой в данной паре точек отведения (ху) или отсутствие (О) ритма данной частоты хотя бы в одной точке данной пары точек отведения. В случае ненулевых значений текущего кроссиндекса на топографической карте появляются изображения стрелочных индикаторов, которые размещаются между соответствующими изображениями локальных геометрических фигур и показывают на градуированной шкале величину текущей кроссфазы ритма Фху (r, n), характеризующей фазовый сдвиг ритмов одинаковой частоты в течение соответствующей субэпохи в данной паре точек отведения. Текущая кроссфаза определяется из выражения
Фхy(r,n) = 100 dФxу(r,n)/Pxy(r,n) [%] где dФxy(r,n) - величина разности фаз [мс],
Рxу(r,n) - период колебаний текущей частоты [мсек].

По результатам динамического спектрального анализа определяются обобщенные количественные показатели, которые автоматически оцениваются для каждого ритма ЭЭГ путем автоматического суммирования или усреднения текущих параметров.

За эпоху анализа ЭЭГ определяют суммарный автоиндекс ритма lхх(r), который характеризует долю времени, в течение которого в данном отведении наблюдался соответствующий ритм, и вычисляется из выражения
Ixx(r)=100Ixx(r,n)Tсэ/Tэа[%], где Тcэ - длительность субэпохи [c],
Тэа - длительность эпохи анализа [c].

Этот показатель отображается на статичной топографической карте наличием (в случае ненулевого значения) или отсутствием (в противном случае) локальной геометрической фигуры. Числовые значения данного показателя отображаются на отдельной выходной форме в виде временной диаграммы.

В случае ненулевого значения суммарного автоиндекса автоматически определяются: средняя частота Fx(r) и cредняя амплитуда ритма Wx(r), характеризующие средние значения частоты и амплитуды соответствующего ритма за эпоху анализа в данной точке отведения. Эти показатели вычисляются из выражений
Fx(r)=Fx(r,n)/Ixx(r,n) [Гц],
Wx(r)=Wx(r,n)/Ixx(r,n) [МкВ]ю
На топографической карте средняя частота отображается оттенками основного цвета, принятого для данного ритма, а средняя амплитуда - изменениями одного из линейных размеров локальной геометрической фигуры.

В случае ненулевого значения суммарного автоиндекса могут быть автоматически определены два дополнительных количественных параметра: коэффициент вариации частоты ритма СUx(r), характеризующий размах отклонений текущей частоты ритма от среднего значения, и индекс межполушарной асимметрии ритма AIxx'(r), характеризующий степень различия частотно- энергетических свойств данного ритма в правом и левом полушариях мозга за эпоху анализа для данной пары симметричных точек отведения хх'.

Коэффициент вариации частоты ритма вычисляется из выражения
CUx(r)= 100, где Fx(r,max) и Fx(r,min) - соответственно максимальное и минимальное значение текущей частоты данного ритма за эпоху анализа в данной точке отведения.

Индекс межполушарной асимметрии вычисляется из выражения
AIxx′(r)=100.

Эти параметры отображаются отдельно на специально разработанных топографических картах.

За эпоху анализа определяется также суммарный кроссиндекс ритма Ixy(r), который характеризует долю времени, в течение которого в данной паре точек отведения одновременно наблюдался ритм с одинаковой текущей частотой. Этот показатель вычисляется из выражения
Ixy(r)= 100Ixy(r, n)Tсэ/Tэа[%]. Числовые значения данного показателя отображаются на отдельной выходной форме в виде временной диаграммы.

В случае ненулевого значения суммарного кроссиндекса на топографической карте появляются изображения стрелочных индикаторов, которые размещаются между соответствующими изображениями локальных геометрических фигур и показывают на градуированной шкале величину средней кроссфазы ритма Фхy(r), которая характеризует среднее значение фазового сдвига ритмов одинаковой частоты за эпоху анализа в данной паре точек отведения и вычисляется из выражения
Φxy(r)=xy(r,n)/Ixy(r,n) [%].

Действия исследователя ЭЭГ заключаются в том, что он просматривает топографические карты в динамическом и статичном режимах, визуально оценивает изменения величины и пространственного соотношения текущих и обобщенных параметров ритмов на ЭЭГ, зарегистрированной у человека в условиях стандартного клинико-электроэнцефалографического обследования, определяет состояние и характер нарушений биоэлектрических процессов головного мозга и используют полученную инормацию для патогенетического обоснования клинического диагноза.

Диагностика осуществляется следующим образом.

Состояние биоэлектрических процессов головного мозга у взрослого человека, находящегося в условиях пассивного бодрствования, определяют в пределах нормы, если в точках отведения затылочной области количественные параметры альфа-ритма принимают значения
Ixx( α ) = 50-90%, Fx( α ) = 9-10 Гц,
Wx( α ) = 30-80 мкв, величины Ixx(α ) и Wx(α ) убывают в сагиттальном направлении вплоть до нулевых значений для точек отведения прецентральной и лобной областей, величина CUx(α) близка к нулевому значению по всей конвекситальной поверхности или не превышает 10% в отдельных точках отведения, величина AIxx' α близка к нулевому значению по всей конвекситальной поверхности или не превышает 25% в отдельных точках отведения правого полушария по отношению к левому, величина Ixy(α ) близка по значению к соответствующим величинам Ixx(α) и Iyy(α ) для пар точек отведения во фронтальном направлении и убывает для пар точек отведения в сагиттальном направлении, величина Фxy( α ) близка к нулевому значению для пар точек отведения во фронтальном направлении, в точках отведения лобной и прецентральной областей количественные параметры бета-ритма принимают значения
Ixx( β) = 0-100%, Fx( β) > 20 Гц,
Wx(β ) = 5-10 мкв, AIxx'(β ) < 10%, количественные параметры дельта- и тета-ритмов Iхх( δ) Ixx( θ) близки к нулевому значению по всей конвекситальной поверхности, в ответ на одиночную вспышку света текущая величина Ixx( α,n) принимает нулевое значение одномоментно во всех точках отведения в течение не менее 3-6 сек с последующим восстановлением прежних текущих значений параметров альфа-ритма, функциональная проба на гипервентиляцию вызывает снижение величины Ixx(α ) на 20-30%, возрастание величины Wx(α ) на 30-50% и вероятность появления и отдельных точках отведения ненулевых текущих величин Ixx(δ ,n) и Ixx( θ ,n).

Состояние биоэлектрических процессов головного мозга определяют как тяжелое очаговое поражение мозга с поверхностной локализацией патологического фокуса, если величины Ixx(r) близки к нулевым значениям в точках отведения фокальной области, количественные параметры дельта-ритма принимают значения
Ixx(δ) = 80-100%, Fx(δ ) =1-2 Гц,
Wx(δ ) = 180-200 мкв в точках отведения прифокальной области, по мере удаления точек отведения от фокальной области величина Fx(δ ) возрастает до 2-4 Гц и переходит в диапазон тета-ритма с величиной Fx(θ ) = 4-7 Гц, а величины Wx(δ) и Wx(θ ) снижаются до 80-100 мкв, величины Ixy(δ) и Ixy(θ) близки к нулевому значению для пар точек отведения вне фокальной области во фронтальном и сагиттальном направлениях.

Состояние биоэлектрических процессов головного мозга определяют как поражение магистральных сосудов мозга, если функциональная проба на сдавление сонных артерий вызывает преходящее возрастание величин Ixx(δ) и Ixx(α) более чем на 30% в височной области на стороне поражения и одновременное снижение величины Iху(α ) до нулевых значений для межполушарных пар точек отведения.

Состояние биоэлектрических процессов головного мозга определяют как поражение мозга ирритивного характера, если величина Iхх(α) близка к нулевому значению по всей конвекситальной поверхности, количественные параметры бета-ритма принимают значения Ixx(β )>50%, Fх( β)>20 Гц, Wх(β)>10 мкв по всей конвекситальной поверхности либо в точках отведения поврежденного полушария.

Состояние биоэлектрических процессов головного мозга определяют как нарушение устойчивости функционального состояния мозга, нормального или патологического, если функциональная проба на гипервентиляцию вызывает преходящее возрастание величины CUх(α) вплоть до 100% и, чем большее, тем большая степень нарушений.

Состояние биоэлектрических процессов головного мозга свидетельствует об отрицательном эмоциональном состоянии человека, подвергшегося воздействию стрессоров, если наряду с величиной и распределением количественных параметров альфа-ритма по конвекситальной поверхности в пределах нормы фиксируют возрастание величины AIxx'(α) на 30-50% в точках отведения правого полушария относительно левого.

Состояние биоэлектрических процессов головного мозга свидетельствует о неблагоприятном клиническом прогнозе при последствиях черепно-мозговой травмы или нейроинфекции с поражением глубоких структур мозга, если распределение количественных параметров альфа-ритма по конвекситальной поверхности значительно отличается от нормы, в точках отведения с выраженным альфа-ритмом величина
Wx(α ) > 100 мкв и СUх(α) > 50%, величина Ixy( α) близка к нулевому значению для межполушарных пар точек отведения, в точках отведения лобной и центральной областей возрастает вероятность появления ненулевых текущих величин Iхх(δ, n) и Ixx( θ ,n).

Предложенный способ имеет принципиальные отличия от традиционных схем количественного исследования ЭЭГ, основанных на спектрально-когерентном анализе. Главное отличие в том, что в данном подходе используется специальная пороговая функция - текущий автоиндекс, с помощью которой осуществляется автоматическая детекция ритмических компонент в текущем частотном спектре ЭЭГ. Благодаря этому, текущие и усредненные за эпоху анализа параметры определяются отдельно для каждого ритма и только для тех фрагментов записи ЭЭГ, которые содержат данный ритм. При этом оцениваемые параметры не являются функциями частоты, т.к. в данном подходе частота ритма сама является одним из оцениваемых параметров. Другое существенное отличие заключается в том, что вместо функции когерентности и взаимного фазового спектра используется кроссиндекс и кроссфаза. С помощью текущего кроссиндекса осуществляется автоматическая детекция ритмических компонент одинаковой частоты в парах точек отведения ЭЭГ. Благодаря этому становится возможным оценивать пространственные фазовые взаимодействия ритмов в динамике, а не только в среднем за эпоху анализа, как это имеет место при когерентном анализе. Кроме того, в отличие от взаимной когерентности и взаимного фазового спектра, которые являются явными функциями частоты, кроссиндекс и кроссфаза зависят не от частоты ритма, а только от совпадения частот в пределах частотного диапазона данного ритма. Все это дает возможность эффективно исследовать свойства отдельных ритмов на ЭЭГ, а не отдельных частотных компонент, что более соответствует целям и практическим задачам диагностики состояний биоэлектрической активности мозга.

Предложенный способ имеет принципиальные отличия от общеупотребимых способов визуализации выходной информации, основанных на топографическом картировании ЭЭГ. В отличие от непрерывной топографической карты, получаемой пространственной интерполяцией дискретных значений какого-либо одного параметра, в данном подходе используется дискретная топографическая карта, на которой отображается целая совокупность выходных параметров. Помимо того, что это позволяет формировать по результатам исследования целостный многопараметрический диагностический образ состояния мозга, это снимает также ряд существенных ограничений, накладываемых на методику съема и регистрации ЭЭГ принципом непрерывной пространственной интерполяции, и исключает возможную неадекватность искусственно синтезированной выходной картины реальному состоянию биоэлектрических процессов в головном мозгу.

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрофизиологии. При оценке состояния биоэлектрических процессов мозга для кодирования выбирают наличие/отсутствие, частоту и амплитуду дельта, тета, альфа, бета ритмов в каждой из точек отведения электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и частотно-фазовые соотношения ритмов для пар точек отведения. Наличие или отсутствие ритма определяют по критерию наличия или отсутствия энергетически выраженного пика на текущей спектрограмме ЭЭГ. Дополнительно определяют обобщенные параметры, характеризующие вариабельность частоты ритмов и степень межполушарной ассимметрии. Диапазоны частот дельта, тета, альфа, бета ритмов отображают соответствующим цветом оптического спектра. Топографическую карту выполняют отдельно для каждого ритма в виде изображений локальных геометрических фигур для каждой из точек отведения. Наличие или отсутствие ритма кодируют на карте соответственно наличием или отсутствием изображения фигуры в данной точке отведения. Частоту ритма кодируют оттенком основного цвета, соответствующего данному ритму. Амплитуду ритма кодируют изменением линейного размера геометрической фигуры. Парные фазовые соотношения одинаковых частот ритмов кодируют в виде показаний индикаторов разности фаз, изображение которых размещают на карте между соответствующей парой изображений геометрических фигур. Для визуальной оценки динамики изменений текущего состояния биоэлектрических процессов мозга осуществляют динамическое графическое отображение серии топографических карт для последовательности текущих величин параметров в режиме сканирования эпохи анализа ЭЭГ. Для визуальной оценки обобщенного за эпоху анализа состояния биоэлектрических процессов мозга осуществляют статичное графическое отображение топографических карт для усредненных величин параметров. 2 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ОЦЕНКИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА, включающий регистрацию электроэнцефалограммы в стандартных отведениях в течение выбранной эпохи измерений, проведение спектрального анализа, определение параметров дельта-, тета-, альфа- и бета-ритмов, преобразование полученной информации в топографическую карту головного мозга и оценку состояния биоэлектрических процессов по представленности ритмов и их пространственному распределению в различных областях, отличающийся тем, что графическое отображение динамики ритмов электроэнцефалограммы, их частотно-амплитудные характеристики и частотно-фазовые соотношения представляют на топографической карте в точках отведения, каждый ритм отображают в виде геометрической фигуры, высота которой пропорциональна его мощности, частоту ритмов - соответствующим цветом оптического спектра, а диапазон вариации частоты в пределах ритма - оттенком выбранного цвета, значение фазового соотношения одинаковых частот отображают стрелочной индикационной шкалой, размещенной между соответствующей парой отведений, топографические карты с параметрами всех ритмов или отдельно для каждого ритма предъявляют последовательно в режиме сканирования заданной эпохи анализа электроэнцефалограммы или в виде статичного графического изображения для средних величин измеряемых параметров. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для графического отображения ритмов электроэнцефалограммы для каждого диапазона частот и для каждой субэпохи определяют текущий автоиндекс ритма I_xx (r, n), характеризующий наличие или отсутствие в текущем автоспектре энергетически выраженной ритмической составляющей, и в случае наличия ритма в данной точке отведения определяют его текущую частоту F_x (r, n) (Гц), в качестве которой принимают частоту субдиапазона с наибольшей энергией автоспектра, и текущую амплитуду ω_x(r,n)[мкВ] в качестве которой принимают квадратный корень из величины энергии автоспектра для субдиапазона текущей частоты, а также определяют для пар точек отведения текущий кросс-индекс ритма I_xy (r, n), характеризующий одновременное наличие или отсутствие ритмов с одинаковой текущей частотой в данной паре точек отведения, и текущую кросс-фазу ритма Φ_xy(r,n) характеризующую фазовый сдвиг ритмов одинаковой частоты в данной паре точек отведения. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения динамических характеристик электроэнцефалограммы для выбранной эпохи анализа определяют суммарный автоиндекс ритма I_xx (r), характеризующий долю времени, в течение которого в данном отведении наблюдался соответствующий ритм, из выражения

где T_сэ - длительность субэпохи, с;
T_э.а - длительность эпохи анализа, с,
и в случае ненулевого значения суммарного автоиндекса определяют среднюю F_x (r) и среднюю амплитуду ритма ω_x(r) из выражений


а также определяют для пар точек отведения суммарный кросс-индекс ритма I_xy (r) и среднюю кросс-фазу ритма Φ_xy(r) из выражений