СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ДЛИННОЛАТЕНТНОГО ВЫЗВАННОГО ПОТЕНЦИАЛА МОЗГА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК A61B5/484 

Изобретение относится к способу регистрации, измерения и определения биоэлектрических сигналов организма, а именно к способу диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга и устройству для его осуществления. Изобретение может быть использовано в медицине, в психофизиологических исследованиях, для диагностики нарушений психических функций, при экспертизе профессиональной пригодности лиц, чья профессия требует внимания и быстрого принятия решения - пилотов, диспетчеров и других. Длиннолатентные вызванные потенциалы возникают у субъекта с задержкой от 100 до 500 мс после подачи сигнала в ответ на значимые стимулы, которые он должен распознавать среди отличающихся по какому-либо признаку незначимых.

Известен способ диагностики длиннолатентных вызванных потенциалов, заключающийся в том, что воздействуют на субъект короткими по длительности сигналами определенной величины, среди которых субъект в соответствии с полученной инструкцией должен распознавать отличающиеся по какому-либо признаку значимые, реагируя на них счетом либо нажатием кнопки, записывают вызванную электрическую активность мозга в виде электрического сигнала напряжения усредняют методом синхронного накопления, а затем анализируют полученные длиннолатентные вызванные потенциалы мозга (см. В.В.Гнездицкий. Вызванные потенциалы в клинической нейрофизиологии. Таганрог, 1997, с.26-28, 102-104). Известно также устройство для диагностики усредненного длиннолатентного вызванного потенциала мозга, содержащее средство подачи субъекту короткого по длительности внешнего сигнала определенной величины, и средство для регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения, подключенное к блоку анализа длиннолатентных вызванных потенциалов мозга (см. В.В.Гнездицкий. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, издательство ТРТУ, 1997, с.26-28, рис. 8).

Недостатком известного способа и устройства является большое время регистрации вызванных потенциалов, поскольку вызванный потенциал определяется как результат осреднения 20 - 25 реализаций из серии 150 200 подаваемых субъекту стимулов, и низкая точность диагностики вызванного потенциала мозга из-за значительных различий в амплитуде и форме кривых в отдельных реализациях.

Известен способ диагностики усредненного вызванного потенциала мозга и устройство для его осуществления (патент РФ №2109482 от 27.04.1998 г. по заявке №95100822, МПК7 А 61 В 5/0484). Способ заключается в том, что воздействуют на субъект коротким по длительности сигналом определенной величины, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому, и записывают вызванную электрическую активность мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения, а затем анализируют полученные длиннолатентные вызванные потенциалы мозга, причем вызванную электрическую активность мозга записывают в течение 500 мс, начиная от момента подачи сигнала, в виде аналогово-цифрового сигнала, устанавливают область поиска компонентов N2, Р3 длиннолатентного вызванного потенциала в интервале от момента подачи сигнала до 340 мс, выделяют в установленной области поиска два временных интервала от Т1 до Т2 и от Т2 до 340 мс для N2 и Р3 соответственно, где Т1 и Т2 - границы временных интервалов, зависящие от вида рецепторной структуры, определяют минимальное значение сигнала на интервале от Т1 до Т2 мс и максимальное значение сигнала на интервале от Т2 до 340 мс, вычисляют модуль разности между определенными максимальным и минимальным значениями сигнала, сравнивают полученное значение модуля разности с величиной К, где К - установленный экспериментально коэффициент, и по полученному в результате сравнения положительному числу судят о наличии длиннолатентного вызванного потенциала мозга, а по полученному в результате сравнения отрицательному числу судят об отсутствии длиннолатентного вызванного потенциала мозга.

Известное устройство содержит средство подачи субъекту короткого по длительности внешнего сигнала определенной величины, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому, средство для регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения, подключенное к входу блока усреднения вызванных потенциалов, выход которого подключен к входу блока анализа длиннолатентных вызванных потенциалов мозга, при этом блок анализа длиннолатентных вызванных потенциалов мозга содержит блок формирования временных интервалов, вход которого является входом блока анализа, блок определения минимального значения сигнала на первом выбранном временном интервале и блок определения максимального значения сигнала на втором выбранном интервале, входы которых подключены к выходам блока формирования временных интервалов, блок вычисления модуля разности, к входам которого подключены выходы блоков определения максимального и минимального значения сигнала на выбранном интервале, блок сравнения, подключенный входом к выходу блока вычисления модуля разности, блок идентификации длиннолатентного вызванного потенциала с дисплеем, входом подключенный к выходу блока сравнения, а выход которого служит выходом блока анализа, к которому подключен блок управления средством подачи субъекту сигнала воздействия, выход которого подключен к средству подачи субъекту короткого по длительности внешнего сигнала определенной величины.

Недостатком известного способа и устройства для его осуществления является большое время регистрации вызванных потенциалов, поскольку на субъекта воздействуют серией стимулов, из которых доля значимых стимулов составляет только 10-20% от общего количества, а также низкая точность диагностики усредненного длиннолатентного вызванного потенциала из-за того, что в усреднении участвуют реализации сигнала, во время которых субъект ошибся в определении значимого стимула, вследствие чего форма кривой вызванного потенциала значительно отличается от случая правильного определения характера стимула и усредненный (суммарный) вызванный потенциал искажается. Как известно (см. В.В.Гнездицкий. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, издательство ТРТУ, 1997, с.107, рис. 33), при незначимых стимулах, и, соответственно, если значимый стимул ошибочно принят за незначимый, длиннолатентный вызванный потенциал отсутствует, и участвующая в усреднении такая реализация уменьшит суммарный вызванный потенциал. Кроме того, получение кривой длиннолатентного вызванного потенциала как результат усреднения нескольких реализаций не позволяет исследовать отклики субъекта на отдельные стимулы, которые могут значительно отличаться от реализации к реализации.

В основу изобретения поставлена задача создания способа диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга, в котором сокращается время регистрации, повышается точность диагностики и создается возможность исследовать отклики субъекта на отдельные стимулы благодаря узкополосной фильтрации сигнала вызванной активности мозга субъекта с автоматическим изменением центральной частоты фильтрации, вычитанию из сигнала вызванной электрической активности мозга субъекта полученного в результате фильтрации сигнала и анализу наличия длиннолатентного вызванного потенциала по полученному в результате вычитания сигналу.

В основу предлагаемого изобретения поставлена также задача создания устройства для диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга, в котором наличие шести сумматоров, двух фазовых детекторов, четырех линий задержки, интегратора, четырех усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления и их связей со средством для регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения и блоком анализа длиннолатентных вызванных потенциалов мозга позволяет сократить время регистрации, повысить точность диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга и создается возможность исследовать отклики субъекта на отдельные стимулы.

Поставленная задача решается тем, что в способе диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга, заключающемся в том, что воздействуют на субъект коротким по длительности сигналом, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому, устанавливают два временных интервала поиска компонентов длиннолатентного вызванного потенциала от 120 мс до 260 мс и от 260 мс до 500 мс, определяют минимальное значение сигнала на интервале от 120 мс до 260 мс и максимальное значение сигнала на интервале от 260 мс до 500 мс, вычисляют модуль разности между определенными ранее максимальным и минимальным значением сигнала, сравнивают полученное значение модуля разности с величиной К, установленной экспериментально, и по полученному в результате сравнения положительному числу судят о наличии длиннолатентного вызванного потенциала мозга, а по полученному в результате сравнения отрицательному числу судят об отсутствии длиннолатентного вызванного потенциала мозга, согласно изобретению электрический сигнал вызванной активности мозга субъекта фильтруют в узкой частотной полосе постоянной ширины, центральная частота полосы фильтрации изменяется со скоростью, пропорциональной величине временных отрезков между моментами прохождения через нулевые, максимальные и минимальные значения сигналов вызванной активности мозга и полученного в результате фильтрации сигнала таким образом, что при прохождении нулевых, максимальных и минимальных значений сигналом вызванной электрической активности мозга раньше полученного в результате фильтрации сигнала центральная частота полосы фильтрации уменьшается, а при прохождении нулевых, максимальных и минимальных значений сигналом вызванной электрической активности мозга позже полученного в результате фильтрации сигнала центральная частота полосы фильтрации возрастает, вычитают из сигнала вызванной электрической активности мозга полученный в результате фильтрации сигнал, записывают полученный в результате вычитания сигнал в течение 500 мс, начиная с момента подачи сигнала, и по полученному сигналу судят о наличии длиннолатентного вызванного потенциала.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга, содержащем последовательно соединенные блок анализа длиннолатентных вызванных потенциалов, блок управления средством подачи субъекту сигнала воздействия и средство подачи субъекту короткого по длительности внешнего сигнала определенной величины, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому, а также средство для регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения, согласно изобретению имеются подключенные к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта первый сумматор и последовательно соединенные первая и вторая линии задержки, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и второй сумматор, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, к выходу второго сумматора подключены последовательно соединенные третий сумматор, первый фазовый детектор, четвертый сумматор и интегратор, выход которого подключен к управляющему входу первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, к выходу второго сумматора подключены последовательно соединенные третья и четвертая линии задержки и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора, выход третьей линии задержки подключен ко второму входу третьего сумматора и ко входу третьего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к третьему входу второго сумматора, к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта подключены последовательно соединенные пятый сумматор и второй фазовый детектор, выход которого подключен ко второму входу четвертого сумматора, выход средства регистрации электрической активности мозга субъекта подключен ко входу четвертого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, к выходу которого подключен второй вход второго фазового детектора и первый вход шестого сумматора, выход шестого сумматора подключен ко второму входу первого фазового детектора, управляющие входы второго, третьего и четвертого усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления подключены к выходу интегратора, второй и третий входы пятого сумматора подключены соответственно к выходу первой линии задержки и выходу третьего сумматора, второй вход шестого сумматора подключен к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта, а выход первого сумматора подключен ко входу блока анализа длиннолатентных вызванных потенциалов.

На фиг.1 показана блок-схема устройства для диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга, на фиг.2 - блок - схема узкополосного фильтра с изменяемой центральной частотой, на фиг.3 - диаграммы сигналов предлагаемого устройства, на фиг.4 - кривые вызванной электрической активности мозга субъекта и сигнала длиннолатентного вызванного потенциала с отмеченными на нем компонентами N2, Р3.

Устройство для диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга содержит блок 1 управления средством подачи сигнала воздействия (фиг.1) и средство 2 подачи субъекту 3 короткого по длительности внешнего сигнала определенной величины. Максимальное значение сигнала, подаваемого субъекту 3, меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому. Вызванная электрическая активность мозга субъекта 3 снимается со скальпа в виде электрического сигнала напряжения посредством датчика 4, который подключен ко входу средства 5 регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения. Выход средства 5 подключен ко входу узкополосного фильтра 6 с изменяемой центральной частотой. К первому входу 7 и второму входу 8 первого сумматора 9 подключены соответственно выходы узкополосного фильтра 6 с изменяемой центральной частотой и средства 5 регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения. Выход первого сумматора 9 подключен ко входу блока 10 анализа длиннолатентных вызванных потенциалов, к которому подключен блок 1 управления средством подачи субъекту сигнала воздействия. В узкополосном фильтре 6 с изменяемой центральной частотой к первому входу 11, второму входу 12, третьему входу 13 и четвертому входу 14 второго сумматора 15 подключены соответственно выходы первого усилителя 16 с регулируемым коэффициентом усиления, второго усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления, третьего усилителя 18 с регулируемым коэффициентом усиления и четвертого усилителя 19 с регулируемым коэффициентом усиления. Выход средства 5 регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения подключен к сигнальному входу 20 первого усилителя 16 с регулируемым коэффициентом усиления через первую линию задержки 21 и вторую линию задержки 22 и к сигнальному входу 23 четвертого усилителя 19 с регулируемым коэффициентом усиления. Выход второго сумматора 15, являющийся выходом узкополосного фильтра 6 с изменяемой центральной частотой, соединен с сигнальным входом 24 третьего усилителя 18 с регулируемым коэффициентом усиления через третью линию задержки 25. Выход третьей линии задержки 25 подключен к сигнальному входу 26 второго усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления через четвертую линию задержки 27. К первому входу 28 и второму входу 29 третьего сумматора 30 подключены соответственно выходы второго сумматора 15 и третьей линии задержки 25. Выход третьего сумматора 30 подключен к первому входу 31 первого фазового детектора 32, выход которого подключен к первому входу 33 четвертого сумматора 34, выход которого подключен ко входу интегратора 35. С первым входом 36 и вторым входом 37 пятого сумматора 38 соединены соответственно вход и выход первой линии задержки 21. К первому входу 39 и второму входу 40 второго фазового детектора 41 подключены соответственно выходы пятого сумматора 38 и второго сумматора 15, выход второго фазового детектора 41 подключен ко второму входу 42 четвертого сумматора 34. К первому входу 43 и второму входу 44 шестого сумматора 45 подключены соответственно выходы второго сумматора 15 и средства 5 регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения. Выход шестого сумматора 45 подключен ко второму входу 46 первого фазового детектора 32. К третьему входу 47 пятого сумматора 38 подключен выход третьего сумматора 30. Выход интегратора 35 подключен к управляющему входу 48 первого усилителя 16 с регулируемым коэффициентом усиления, управляющему входу 49 второго усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления, управляющему входу 50 третьего усилителя 18 с регулируемым коэффициентом усиления и управляющему входу 51 четвертого усилителя 19 с регулируемым коэффициентом усиления.

Способ диагностики усредненного длиннолатентного вызванного потенциала мозга осуществляется следующим образом. Воздействуют на субъекта 3 (фиг.1) коротким по длительности внешним сигналом определенной величины, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому. Электрический сигнал вызванной активности мозга субъекта фильтруют в узкой частотной полосе постоянной ширины, центральная частота полосы фильтрации изменяется со скоростью, пропорциональной величине временных отрезков между моментами прохождения через нулевые, максимальные и минимальные значения сигналов вызванной активности мозга и полученного в результате фильтрации сигнала таким образом, что при прохождении нулевых, максимальных и минимальных значений сигналом вызванной электрической активности мозга раньше полученного в результате фильтрации сигнала центральная частота полосы фильтрации уменьшается, а при прохождении нулевых, максимальных и минимальных значений сигнапом вызванной электрической активности мозга позже полученного в результате фильтрации сигнала центральная частота полосы фильтрации возрастает. Вычитают из сигнала вызванной электрической активности мозга полученный в результате фильтрации сигнал. Записывают полученный в результате вычитания сигнал в виде аналогово-цифрового электрического сигнала в течение 500 мс, начиная с момента подачи сигнала. Для анализа полученного в результате вычитания сигнала устанавливают два временных интервала поиска компонентов длиннолатентного вызванного потенциала - первый от 120 мс до 260 мс и второй от 260 мс до 500 мс. На первом интервале определяют минимальное значение сигнала, на втором интервале определяют максимальное значение сигнала. Границы временных интервалов 120, 260 и 500 мс устанавливаются на основании статистических характеристик (математических ожиданий и среднеквадратических отклонений - “сигма”) латентностей пиков N2 и Р3 длиннолатентного вызванного потенциала, определенных В.В. Гнездицким и рядом других исследователей на больших группах испытуемых разных возрастов (см. В.В.Гнездицкий. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, издательство ТРТУ, 1997, с.111-115, табл. 11.4, 11.5, 11.6, 11.7, рис. 37). Вычисляют модуль разности между определенными ранее максимальным и минимальным значением сигнала, сравнивают полученное значение модуля разности с величиной К, установленной экспериментально. По полученному в результате сравнения положительному числу судят о наличии длиннолатентного вызванного потенциала мозга, а по полученному в результате сравнения отрицательному числу судят об отсутствии длиннолатентного вызванного потенциала мозга. Экспериментально определенный коэффициент К, представляющий собой выраженную в микровольтах амплитуду пика РЗ, измеренную относительно пика N2, для длиннолатентного вызванного потенциала мозга составляет 5,1 мкВ, при доверительной вероятности 95% (см. В.В.Гнездицкий. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, издательство ТРТУ, 1997, с.111, табл. 11.4).

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В блоке 1 управления средством подачи сигнала воздействия задаются параметры сигнала воздействия на субъект - амплитуда и длительность импульса таким образом, чтобы максимальная величина сигнала средства 2 подачи короткого по длительности внешнего сигнала была меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому. Вызванная электрическая активность мозга субъекта 3 снимается со скальпа в виде электрического сигнала напряжения посредством датчика 4 и поступает на вход средства 5 регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения. Выходной сигнал U5 (фиг.3) средства 5 регистрации электрической активности мозга представляет собой сумму спонтанной или фоновой активности мозга, независимой от внешних стимулов, и ответов на внешние стимулы (см. Методы исследований в психофизиологии / Дорошенко В.А., Канунников И.Е., Смирнов А.Г. и др.; под ред. Батуева А.С. -СПб, изд-во С.-Петербург, ун-та. 1994, с.46). В фоновой активности у 75 - 80% субъектов (начиная с возраста 7-9 лет) доминирует альфа-ритм амплитудой 50-150 мкВ и частотой 8-13 Гц (см. Биопотенциалы мозеа человека. Математический анализ. / Под ред. B.C.Русинова. -М.: Медицина. 1987, с.34, с.42, табл. 1; Методы исследований в психофизиологии / Дорошенко В.А., Канунников И.Е., Смирнов А.Г. и др.; под ред. Батуева А.С. - СПб, изд-во С.-Петербург, ун-та. 1994, с.6; В.В.Гнездицкий. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, издательство ТРТУ, 1997, с.11, рис. 1). Амплитуда длиннолатентного вызванного потенциала, измеренного по компонентам N2 и Р3, составляет от 5 до 18 мкВ (см. В.В.Гнездицкий. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, издательство ТРТУ, 1997, с.111, табл. 11.4), а частота, определяемая по интервалу от минимума (N2) до максимума (Р3) - 5 Гц и ниже. За время одного периода альфа-ритма длиннолатентный вызванный потенциал случайным образом изменяет моменты прохождения сигналом электрической активности мозга максимумов, минимумов и нулевых значений относительно спонтанного альфа-ритма. На диаграмме фиг.3 сигнал U₅ схематически показан как сумма синусоиды альфа-ритма и медленно меняющегося сигнала длиннолатентного вызванного потенциала (на диаграмме фиг.3 обозначен “ДВП”). Сигнал U₅ поступает на входы четвертого усилителя 19 с регулируемым коэффициентом усиления, первой линии задержки 21, первый вход 36 пятого сумматора 38 и второй вход 44 шестого сумматора 45. Второй сумматор 15 вместе с линиями задержки 21, 22, 25, 27, усилителями 16, 17, 18, 19 с регулируемыми коэффициентами усиления образует узкополосный фильтр. Линии задержки 21, 22, 25 и 27 выполняются одинаковыми и обеспечивают чистое запаздывание своих выходных сигналов относительно входных (U₂₁ относительно U₅ и U₂₅ относительно U₁₅, фиг.3) на величину т (выбирается в диапазоне 1-3 мс). Коэффициенты усиления усилителей 16, 17, 18, 19 определяются соответственно формулами

где ω _П - половина полосы фильтрации, выбирается в диапазоне 2-4Гц;

ω _Р - центральная (резонансная) частота полосы фильтрации, изменяется в процессе работы предлагаемого устройства в диапазоне 7 -13 Гц в зависимости от частоты доминирующего альфа-ритма по алгоритму, описанному ниже.

Поскольку частота сигнала ДВП лежит за пределами полосы фильтрации 2ω _П, на выходе узкополосного фильтра 6 (выход второго сумматора 15) присутствует только альфа-ритм - сигнал U₁₅, фиг.3.

Резонансная частота узкополосного фильтра 6 в общем случае не совпадает с частотой альфа-ритма, поэтому сигнал U₁₅ либо “отстает” от сигнала U₅, либо его “опережает” в прохождении нулевых, максимальных и минимальных значений в соответствии с фазовочастотной характеристикой узкополосного фильтра (см. В.А.Бесекерский, Е.П.Попов. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975, с.76-77, рис. 4.18, с.93-100). Третий сумматор 30, на входы которого поступают выходной сигнал второго сумматора 15 и он же после третьей линии задержки 25, формирует сигнал

U₃₀=U₁₅-U₂₅,

который пересекает нулевые значения в те моменты времени, когда сигнал U₁₅ достигает максимальных и минимальных значений (фиг.3). Шестой сумматор 45 формирует сигнал релейной формы

U₄₅=A sign(U₅)-Asign(U₁₅),

где А=1,

sign (x) - функция знака числа х.

Ширина импульсов сигнала U₄₅ равна промежуткам времени между моментами прохождения нулевых значений сигналами U₅ и U₁₅ (фиг.3). Аналогичный сигнал, ширина импульсов которого равна промежуткам времени между моментами прохождения максимальных и минимальных значений сигналами U₅ и U₁₅, формирует пятый сумматор 38 по формуле

U₃₈=A sign (U₅-U₂₁)-A sign (U₃₀).

Фазовые детекторы 32 и 41 формируют соответственно релейные сигналы U₃₂ и U₄₁ по формулам

U₃₂=U₄₅·_Asign(U15);

U₄₁=U₃₈·_{Asign (U30).}

Четвертый сумматор 34 осуществляет алгебраическое суммирование сигналов U₃₂ и U₄₁ по формуле

U₃₄=U₄₁-U₃₂.

На диаграмме фиг.3 выходной сигнал четвертого сумматора 34 U₃₄ показан вместе с выходным сигналом U₃₅ интегратора 35, где видно, как сигнал U₃₅ нарастает во время прохождения импульсов сигнала U₃₄, следующих с учетверенной частотой доминирующего альфа-ритма, и остается постоянным во время отсутствия импульсов U₃₄. Пропорционально сигналу U₃₅ изменяется резонансная частота узкополосного фильтра по формуле

ω _р=ω _рн+К_и·_U35,

где ω _рн - начальное значение резонансной частоты (выбирается в диапазоне 8-13 Гц);

K_и=1 1/с -коэффициент передачи интегратора 35. В соответствии с текущим значением резонансной частоты сор определяются значения коэффициентов усиления K₁₆, К₁₇, K₁₈ и K₁₉ усилителей 16, 17, 18, 19. При этом полоса пропускания фильтра 2ω _П, остается постоянной, что обеспечивает постоянный наклон фазовочастотной характеристики независимо от резонансной частоты, устойчивость процесса регулирования (см. В.А.Бесекерский, Е.П.Попов. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975, с.76-77, рис. 4.18, с.93-100, 133-139) и минимальные искажения при фильтрации альфа-ритма. При сближении резонансной частоты фильтра с частотой альфа-ритма выходной сигнал U₁₅ будет все меньше отличаться от сигнала альфа-ритма по моментам прохождения через нулевые, максимальные и минимальные значения, ширина импульсов в сигнале U₃₄ будет стремиться к нулю, коэффициенты усиления K₁₆, K₁₇, K₁₈ и К₁₉ усилителей 16, 17, 18, 19 станут постоянными. В выходном сигнале первого сумматора U₉ (фиг.3) останется только сигнал длиннолатентного вызванного потенциала, что позволит выделить длиннолатентный вызванный потенциал по одной реализации от единичного воздействия стимула.

Пример реализации способа. Пациент В. 9 лет. Практически здоров. Используемая аппаратура - фотостимулятор и шестнадцатиканальный усилитель диагностического комплекса “Нейрокартограф-3” фирмы МБН (Москва), частота дискретизации по времени - 1000 Гц. Регистрирующие электроды (чашечковые, серебро-хлорсеребро) устанавливались на скальпе по системе “10-20” в отведениях O₁, O₂, P₃, P₄, С₃, С₄, Т₅, Т₆. Альфа-ритм частотой 8,8 Гц доминировал в отведениях O₁, O₂. (амплитуда 83 мкВ) и Р₃, P₄ (амплитуда 32 мкВ). Пациент сидел в кресле, расслабившись, с закрытыми глазами. После записи фоновой энцефалограммы пациент получил инструкцию быть внимательным и считать вспышки света, производимые фотостимулятором. Была произведена одна вспышка, вызвавшая частичную редукцию альфа-ритма у пациента - снижение амплитуды до 50 мкВ. Анализировался сигнал с отведения О₂. Ввиду малого возраста испытуемого (ожидаемая низкая частота альфа-ритма) начальное значение резонансной частоты ω _рн выбрано равным 8 Гц. На фиг.4 видно, что в выходном сигнале первого сумматора U₉ колебания альфа-ритма исчезают в течение 0,15 с после подачи стимула (момент времени t=0 с на диаграмме), что соответствует теоретическим расчетам. Полученный сигнал анализировался на временных интервалах от 120 до 260 мс и от 260 до 500 мс. На первом интервале выявлено минимальное значение U_min=-6,97 мкВ с латентностью 0,205 мс, на втором - максимальное значение U_max=30,36 мкВ с латентностью 0,373 мс. Разность составила D=U_max-U_min=37,33 мкВ. Поскольку D>К, диагностирован длиннолатентный вызванный потенциал. Латентность пика Р3 соответствует средним данным по возрасту пациента (см. В.В.Гнездицкий. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, издательство ТРТУ, 1997, с.114, рис. 37).

Предлагаемый способ обеспечивает достижение поставленной цели - сокращения времени регистрации, повыщения точности диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга и обеспечения возможности исследовать отклики субъекта на отдельные стимулы благодаря фильтрации электрического сигнала вызванной активности мозга субъекта в узкой частотной полосе постоянной ширины, изменению центральной частоты полосы фильтрации со скоростью, пропорциональной величине временных отрезков между моментами прохождения через нулевые, максимальные и минимальные значения сигналов вызванной активности мозга и полученного в результате фильтрации сигнала таким образом, что при прохождении нулевых, максимальных и минимальных значений сигналом вызванной электрической активности мозга раньше полученного в результате фильтрации сигнала центральная частота полосы фильтрации уменьшается, а при прохождении нулевых, максимальных и минимальных значений сигналом вызванной электрической активности мозга позже полученного в результате фильтрации сигнала центральная частота полосы фильтрации возрастает, вычитанию из сигнала вызванной электрической активности мозга полученного в результате фильтрации сигнала.

Время регистрации сокращается по сравнению с известным способом в 150-200 раз, поскольку в предлагаемом способе для диагностики используется каждый импульс, а не серия из 150=200. Точность диагностики повышается, поскольку длиннолатентный вызванный потенциал с латентным временем около 300 мс необходимо возникает при сознательном выборе, принятии решения.

Таким образом, совокупность признаков предлагаемого способа и устройства обеспечивает достижение поставленной цели, а достигаемый положительный эффект превышает сумму положительных эффектов от введения предлагаемых операций и элементов устройства.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики нарушений нервной системы и высших психических функций. Способ заключается в том, что воздействуют на субъекта коротким по длительности сигналом, фильтруют в узкой полосе сигнал вызванной активности мозга с автоматическим изменением центральной частоты фильтрации, вычитают из сигнала вызванной электрической активности мозга, полученного в результате фильтрации сигнала. Для анализа сигнала устанавливают два временных интервала поиска компонентов длиннолатентного вызванного потенциала, определяя минимальное значение сигнала на первом интервале и максимальное на втором. Модуль разности между максимальным и минимальным значением сравнивают с величиной коэффициента К, установленного экспериментально, и судят о наличии либо отсутствии длиннолатентного вызванного потенциала мозга субъекта. Приведено выполнение устройства, позволяющего осуществлять регистрацию длиннолатентного вызванного потенциала мозга. Изобретение обеспечивает сокращение времени регистрации вызванного потенциала и позволяет повысить точность диагностики. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ регистрации длиннолатентного вызванного потенциала мозга, заключающийся в том, что воздействуют на субъект коротким по длительности сигналом, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому, регистрируют вызванную активность мозга в виде электрического сигнала, устанавливают два временных интервала поиска компонентов длиннолатентного вызванного потенциала, определяют минимальное значение электрического сигнала вызванной активности мозга субъекта на первом интервале от 120 до 260 мс и максимальное значение электрического сигнала вызванной активности мозга субъекта на втором интервале от 260 мс, вычисляют модуль разности между определенными ранее максимальным и минимальным значением сигнала, сравнивают полученное значение модуля разности с величиной К, где К - коэффициент, установленный экспериментально, и по полученному в результате сравнения положительному числу судят о наличии длиннолатентного вызванного потенциала мозга, а по полученному в результате сравнения отрицательному числу судят об отсутствии длиннолатентного вызванного потенциала мозга, отличающийся тем, что границу второго интервала устанавливают равной 500 мс, а электрический сигнал вызванной активности мозга субъекта фильтруют в узкой частотной полосе постоянной ширины, центральную частоту которой изменяют со скоростью, пропорциональной величине временных отрезков между моментами прохождения через нулевые, максимальные и минимальные значения сигналов вызванной активности мозга и полученного в результате фильтрации, сигнала таким образом, что при прохождении нулевых, максимальных и минимальных значений сигналом вызванной электрической активности мозга раньше сигнала, полученного в результате фильтрации, центральную частоту полосы фильтрации уменьшают, а при прохождении нулевых, максимальных и минимальных значений сигналом вызванной электрической активности мозга позже сигнала, полученного в результате фильтрации, центральную частоту полосы фильтрации увеличивают, при этом в качестве значения модуля разности используют результат вычитания из сигнала вызванной электрической активности мозга сигнала, полученного в результате фильтрации.2. Устройство для регистрации длиннолатентного вызванного потенциала мозга, содержащее последовательно соединенные блок анализа длиннолатентных вызванных потенциалов, блок управления средством подачи субъекту сигнала воздействия и средство подачи субъекту короткого по длительности внешнего сигнала определенной величины, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому, а также датчик и средством для регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения, отличающееся тем, что к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта подключен первый вход первого сумматора, выход которого подключен ко входу блока анализа длиннолатентных вызванных потенциалов, к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта подключены последовательно соединенные первая и вторая линии задержки, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и второй сумматор, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, к выходу второго сумматора подключены последовательно соединенные третий сумматор, первый фазовый детектор, четвертый сумматор и интегратор, выход которого подключен к управляющему входу первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, к выходу второго сумматора подключены последовательно соединенные третья и четвертая линии задержки и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора, выход третьей линии задержки подключен ко второму входу третьего сумматора и ко входу третьего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к третьему входу второго сумматора, к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта подключены последовательно соединенные пятый сумматор и второй фазовый детектор, выход которого подключен ко второму входу четвертого сумматора, выход средства регистрации электрической активности мозга субъекта подключен ко входу четвертого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, к выходу которого подключен второй вход второго фазового детектора и первый вход шестого сумматора, выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора, управляющие входы второго, третьего и четвертого усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления подключены к выходу интегратора, второй и третий входы пятого сумматора подключены соответственно к выходу первой линии задержки и выходу третьего сумматора, а второй вход шестого сумматора подключен к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта.