СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ВЫЗВАННОГО ПОТЕНЦИАЛА МОЗГА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК A61B5/484 

Изобретение относится к способу регистрации, измерения и определения биоэлектрических сигналов организма, а именно к способу диагностики среднелатентного и длиннолатентного вызванного потенциала мозга и устройству для его осуществления. Изобретение может быть использовано в медицине, в психофизиологических исследованиях (в том числе в «детекторе лжи»), для диагностики нарушений психических функций, при экспертизе профессиональной пригодности лиц, чья профессия требует внимания и быстрого принятия решения - пилотов, диспетчеров и других. Среднелатентные вызванные потенциалы возникают у субъекта в ответ на вспышечный стимул и имеют наиболее значимые компоненты с временем задержки после подачи стимула (латентностью) - отрицательный пик в районе 75 мс и положительный в районе 100 мс (см. «Опыт применения вызванных потенциалов в клинической практике» / Под ред. В.В. Гнездицкого и A.M. Шамшиновой: - М.: АОЗТ «Антидор», 2001. С.39-50, табл.6.1). Длиннолатентные вызванные потенциалы возникают у субъекта с задержкой от 150 до 500 мс после подачи сигнала в ответ на значимые стимулы, которые он должен распознавать среди отличающихся по какому-либо признаку незначимых (см. там же, с.101-116, табл.9.4).

Известен способ диагностики усредненного вызванного потенциала мозга и устройство для его осуществления (патент РФ №2109482 от 27.04.1998 г. по заявке №95100822, МПК7 А61В 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 является большое время регистрации вызванных потенциалов, поскольку вызванный потенциал определяется как результат осреднения реализации из серии 150-200 подаваемых субъекту стимулов (в случае длиннолотентного потенциала - из 20-25 реализаций, в которых подавались значимые стимулы), и низкая точность диагностики вызванного потенциала мозга из-за значительных различий в амплитуде и форме кривых в отдельных реализациях.

Известен способ диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга и устройство для его осуществления (патент РФ №2240036 от 20.11.2004 г. по заявке №2003105106/14, МПК7 А61В 5/0484). Способ заключается в том, что воздействуют на субъекта коротким по длительности сигналом, 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 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, 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 разностного сигнала на интервале от 120 мс до 260 мс и максимальное значение разностного 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.

Устройство для диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга, содержащее последовательно соединенные средство регистрации электрической активности мозга субъекта, первую и вторую линии задержки, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый и второй сумматоры, 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, к выходу первого 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 первого сумматора подключены последовательно соединенные третья и четвертая линии задержки и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен ко второму входу первого 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 первого 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 первого 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, а второй вход шестого сумматора подключен к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта, ко второму входу второго сумматора подключено средство регистрации электрической активности мозга субъекта.

Недостатком известного способа и устройства является низкая точность диагностики среднелатентного вызванного потенциала мозга из-за изменения центральной частоты полосы фильтрации на интервале времени до 200 мс после подачи стимула.

Технический результат достигается тем, что осуществляется предварительная корректировка центральной частоты полосы фильтрации, заключающаяся в том, что воздействуют на субъект коротким по длительности сигналом после уменьшения скорости изменения центральной частоты полосы фильтрации ниже порогового уровня, одновременно с этим обнуляют скорость изменения центральной частоты полосы фильтрации сигнала вызванной активности мозга субъекта.

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, регистрируют вызванную активность мозга в виде электрического сигнала, 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 6 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, вычитают из сигнала вызванной электрической активности мозга сигнал, полученный в результате фильтрации, устанавливают два временных интервала поиска компонентов длиннолатентного вызванного потенциала, определяют минимальное значение электрического сигнала разности вызванной активности мозга субъекта и сигнала, полученного в результате фильтрации, на первом интервале от 120 до 260 мс и максимальное значение электрического сигнала разности вызванной активности мозга субъекта и сигнала, полученного в результате фильтрации, на втором 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, 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, согласно изобретению вводят предварительную корректировку центральной частоты полосы фильтрации, заключающуюся в том, что воздействуют на субъект коротким по длительности сигналом после уменьшения скорости изменения центральной частоты полосы фильтрации ниже порогового уровня, одновременно с этим обнуляют скорость изменения центральной частоты полосы фильтрации, устанавливают два временных интервала поиска компонентов среднелатентного вызванного потенциала от 60 мс до 80 мс и от 80 мс до 120 мс, определяют минимальное значение полученного в результате вычитания сигнала на интервале от 60 мс до 80 мс и максимальное значение полученного в результате вычитания сигнала на интервале от 80 мс до 120 мс, вычисляют модуль разности между определенными ранее максимальным и минимальным значением сигнала, сравнивают полученное значение модуля разности с величиной К1, установленной экспериментально, и по полученному в результате сравнения положительному числу судят о наличии среднелатентного вызванного потенциала мозга, а по полученному в результате сравнения отрицательному числу судят об отсутствии среднелатентного вызванного потенциала мозга.

В устройстве для диагностики длиннолатентного вызванного потенциала мозга, содержащем последовательно соединенные датчик, средство для регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения, первую и вторую линии задержки, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый и второй сумматоры, блок анализа 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, к выходу первого сумматора подключены последовательно соединенные третья и четвертая линии задержки и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, к выходу первого сумматора подключены последовательно соединенные третий сумматор, первый фазовый детектор и четвертый сумматор, 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 первого 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 первого сумматора, к выходу которого подключен второй вход второго фазового детектора и первый вход шестого сумматора, выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора, второй и третий входы пятого сумматора подключены соответственно к выходу первой линии задержки и выходу третьего сумматора, а вторые входы второго и шестого сумматора подключены к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта, согласно изобретению вводится блок предварительной корректировки центральной частоты полосы фильтрации, подключенный к выходу четвертого сумматора и состоящий из последовательно соединенных усилителя, блока переключения, седьмого сумматора, пятой линии задержки и восьмого сумматора, а также содержащий сглаживающий фильтр и пороговое устройство, выход восьмого сумматора подключен к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления и второму входу седьмого сумматора, к выходу усилителя подключены последовательно соединенные сглаживающий фильтр и пороговое устройство, выход которого подключен к управляющему входу блока переключения и второму входу блока управления средством подачи субъекту сигнала воздействия, а ко второму входу восьмого сумматора подключено постоянное напряжение, соответствующее минимальному значению центральной частоты полосы фильтрации.

На фиг.1 показана блок-схема устройства для диагностики вызванного потенциала мозга, на фиг.2 - диаграммы сигналов предлагаемого устройства, на фиг.3 - кривые электрической активности мозга субъекта и сигнала вызванного потенциала с отмеченными на нем компонентами N1, P1, N2, Р3.

Устройство для диагностики вызванного потенциала мозга содержит датчик 1, с помощью которого средство 2 для регистрации электрической активности мозга снимает ее со скальпа субъекта 21 в виде электрического сигнала напряжения. К выходу средства 2 для регистрации электрической активности мозга подключены последовательно соединенные первая линия задержки 3 и вторая линия задержки 4, подключенные ко входу 5 первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 7, выходной сигнал которого поступает на первый вход 8 первого сумматора 12. Выходной сигнал первого сумматора 12 поступает на первый вход 13 второго сумматора 15, подключенного ко входу блока анализа 16. Выход блока анализа 16 подключен к первому входу 17 блока управления 19 средством подачи субъекту сигнала воздействия, выход которого соединен со средством 20 подачи субъекту короткого по длительности внешнего сигнала определенной величины. Выход первого сумматора 12 через последовательно соединенные третью линию задержки 22 и четвертую линию задержки 23 подключен ко входу 24 второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 26, выходной сигнал которого подается на второй вход 9 первого сумматора 12. На первый 27 и второй 28 входы третьего сумматора 29 подаются соответственно сигналы с выхода первого сумматора 12 и третьей линии задержки 22, выход третьего сумматора 29 подключен к первому входу 30 первого фазового детектора 32. Выход первого фазового детектора 32 подключен к первому входу 33 четвертого сумматора 35. Выход третьей линии задержки 22 соединен также со входом 36 третьего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 38, выход которого подключен к третьему входу 10 первого сумматора 12. К первому 39, второму 40 и третьему 41 входам пятого сумматора 42 подключены соответственно выход средства 2 для регистрации электрической активности мозга, выход первой линии задержки 3 и выход третьего сумматора 29, выход пятого сумматора 42 подключен к первому входу 43 второго фазового детектора 45. Выход второго фазового детектора 45 подключен ко второму входу 34 четвертого сумматора 35. Выход средства 2 для регистрации электрической активности мозга подключен также к входу 46 четвертого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 48 и второму входу 50 шестого сумматора 51. Выход шестого сумматора 51 подключен ко второму входу 31 первого фазового детектора 32. На второй вход 44 второго фазового детектора 45 и первый вход 49 шестого сумматора 51 подается выходной сигнал первого сумматора 12. К выходу четвертого сумматора 35 подключен блок 52 предварительной корректировки центральной частоты полосы фильтрации, включающий в себя последовательно соединенные усилитель 53, блок переключения 56, седьмой сумматор 59, пятую линию задержки 60 и восьмой сумматор 63, а также подключенные к выходу усилителя 53 последовательно соединенные сглаживающий фильтр 64 и пороговое устройство 65, выход которого подключен к управляющему входу 59 блока переключения 56 и второму входу 18 блока управления 19 средством подачи субъекту сигнала воздействия. Ко второму входу 58 седьмого сумматора 59 подключен выход восьмого сумматора 63. Управляющий вход 6 первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 7, управляющий вход 25 второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 26, управляющий вход 37 третьего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 38 и управляющий вход 47 четвертого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 48 подключены к выходу восьмого сумматора 63, ко второму входу 62 которого подключено постоянное напряжение, соответствующее минимальному значению центральной частоты полосы фильтрации.

Принцип действия способа диагностики вызванного потенциала мозга рассмотрим на примере работы реализующего его устройства. Вызванная электрическая активность мозга субъекта 21 снимается со скальпа в виде электрического сигнала напряжения посредством датчика 1 и поступает на вход средства 2 регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения. Выходной сигнал U₂ (фиг.2) средства 2 регистрации электрической активности мозга представляет собой спонтанную или фоновую активность мозга, независимую от внешних стимулов. 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 мозга человека. Математический анализ. / Под ред. В.С. 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). При исследовании устройства на его вход подавался не только реальный, но и тестовый сигнал, в котором фоновая активность моделировалась синусоидой амплитудой 50 мкВ, а отклик нервной системы (реализация вызванного потенциала) имел параметры, соответствующие литературным источникам (см. «Опыт применения вызванных потенциалов в клинической практике» / Под ред. В.В. Гнездицкого и A.M. Шамшиновой: - М.: АОЗТ «Антидор», 2001. С.39-50, табл.6.1, с.101-116, табл.9.4). На фиг.2 этот сигнал обозначен U_ВП и приведен в более крупном масштабе.

Сигнал U₂ поступает на входы 46 четвертого усилителя 48 с регулируемым коэффициентом усиления, первой линии задержки 3, первый вход 39 пятого сумматора 42 и второй вход 50 шестого сумматора 51. Первый сумматор 12 вместе с линиями задержки 3, 4, 22, 23, усилителями 7, 26, 38, 48 с регулируемыми коэффициентами усиления образует узкополосный фильтр. Линии задержки 3, 4, 22, 23, 60 выполняются одинаковыми и обеспечивают чистое запаздывание своих выходных сигналов относительно входных на величину т (выбирается в диапазоне 1-3 мс). Коэффициенты усиления усилителей 7, 26, 38, 48 с регулируемыми коэффициентами усиления определяются соответственно формулами

$$K_{48}=\frac{2\cdot {\omega }_{П}\cdot \tau }{{\omega }_{Р}^2\cdot {\tau }^2+2\cdot {\omega }_{П}\cdot \tau +4}$$

$$K_7=-\frac{2\cdot {\omega }_{П}\cdot \tau }{{\omega }_{Р}^2\cdot {\tau }^2+2\cdot {\omega }_{П}\cdot \tau +4}$$

$$K_{38}=\frac{2\cdot {\omega }_{Р}^2\cdot {\tau }^2-8}{{\omega }_{Р}^2\cdot {\tau }^2+2\cdot {\omega }_{П}\cdot \tau +4}$$

$$K_{26}=\frac{{\omega }_{Р}^2\cdot {\tau }^2-2\cdot {\omega }_{П}\cdot \tau +4}{{\omega }_{Р}^2\cdot {\tau }^2+2\cdot {\omega }_{П}\cdot \tau +4}$$

где ω_П - полоса фильтрации, выбирается в диапазоне 4-6 Гц;

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 анализируемых компонентов вызванных потенциалов лежит за пределами полосы фильтрации ω_П, на выходе узкополосного фильтра (выход первого сумматора 12) присутствует только альфа-ритм - сигнал U₁₂, фиг.2.

Резонансная частота узкополосного фильтра в общем случае не совпадает с частотой альфа-ритма, поэтому сигнал U₁₂ либо «отстает» от сигнала U₂, 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 29, на входы которого поступают выходной сигнал первого сумматора 12 и он же после третьей линии задержки 22, формирует сигнал

U₂₉=U₁₂-U₂₂,

который пересекает нулевые значения в те моменты времени, когда сигнал U₁₂ достигает максимальных и минимальных значений. Шестой сумматор 51 формирует сигнал релейной формы

U₅₁=Asign(U₂)-Asign(U₁₂),

где: А=1,

sign(x) - функция знака числа х.

Ширина импульсов сигнала U₅₁ равна промежуткам времени между моментами прохождения нулевых значений сигналами U₂ и U₁₂. Аналогичный сигнал, ширина импульсов которого равна промежуткам времени между моментами прохождения максимальных и минимальных значений сигналами U₂ и U₁₂ формирует пятый сумматор 42 по формуле

U₄₂=Asign(U₂-U₃)-Asign(U₂₉).

Фазовые детекторы 32 и 45 формируют соответственно релейные сигналы U₃₂ и U₄₅ по формулам

U₄₅=U₄₂Asign(U₁₂);

U₃₂=U₅₁ASign(U₂₉).

Четвертый сумматор 35 осуществляет алгебраическое суммирование сигналов U₃₂ и U₄₅ по формуле

U₃₅=U₄₅-U₃₂

На фиг.2 на одном графике показаны выходные сигналы U₆₄ сглаживающего фильтра 64 и U₆₅ порогового устройства 65, входящих в блок 52 предварительной корректировки центральной частоты полосы фильтрации.

На сглаживающий фильтр 64 поступает выходной сигнал четвертого сумматора 35

U₆₄=W(p)U₃₅,

где: W(p) - передаточная функция сглаживающего фильтра,

W(p)=1/(Тр+1),

Т=0,05 с.

Пороговое устройство 65 выдает релейный сигнал при снижении скорости изменения центральной частоты фильтрации ниже определенного предела

U₆₅=0, если U₆₄>U_ПОР;

U₆₅=1, если U₆₄<U_ПОР,

где: U_ПОР=0,01.

Усилитель 53 масштабирует выходной сигнал четвертого сумматора 35 в соответствии со временем запаздывания τ

U53=К₅₃ U₃₅,

где К₅₃=200 τ.

Блок переключения 56 обнуляет сигнал управления центральной частотой фильтрации

U₅₆=U₅₃, если U₆₅=1;

U₅₆=0, если U₆₅=0.

Седьмой сумматор 59, пятая линия задержки 60 и восьмой сумматор 63 обеспечивают в совокупности накопление (с учетом знака) сигнала U₅₆ с запоминанием результата на выходе восьмого сумматора 63. Подаваемое на второй вход 62 восьмого сумматора 63 постоянное напряжение обеспечивает определенное значение ω_рн - начального значения резонансной частоты (выбирается в диапазоне 6-8 Гц), так что

ω_р=ω_рн+U₆₀

В соответствии с текущим значением резонансной частоты ω_р определяются значения коэффициентов усиления K₇, К₂₆, К₃₈ и K₄₈ усилителей 7, 26, 38, 48 с регулируемыми коэффициентами усиления. При этом полоса пропускания фильтра ω_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 U₁₂ будет все меньше отличаться от сигнала альфа-ритма по моментам прохождения через нулевые, максимальные и минимальные значения, ширина импульсов в сигнале U₃₅ будет стремиться к нулю, коэффициенты усиления К₇, К₂₆, К₃₈ и К₄₈ усилителей 7, 26, 38, 48 с регулируемыми коэффициентами усиления станут постоянными. В выходном сигнале второго сумматора U15 (фиг.2) останется только сигнал вызванного потенциала, что позволит выделить среднелатентный и длиннолатентный вызванный потенциал по одной реализации от единичного воздействия стимула.

Пример реализации способа. Пациент Г. 11 лет. Практически здоров. Используемая аппаратура - фотостимулятор и шестнадцатиканальный усилитель диагностического комплекса «Нейрокартограф-4» 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, Р₃, P₄, С₃, С₄, Т₅, Т₆. Альфа-ритм -полиритмичный, с частотами 8,5 Гц и 9,5 Гц, доминировал в отведениях O₁, O₂. (амплитуда 85 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, которая пришлась на участок уменьшения амплитуды альфа-ритма (спадающий участок «веретена»), после вспышки альфа-ритм у пациента еще более редуцируется - снижение амплитуды до 20 мкВ. Анализировался сигнал с отведения О₂. Начальное значение резонансной частоты ω_рн выбрано равным 7 Гц. На фиг.3 видно, что в выходном сигнале второго сумматора U₁₅ колебания альфа-ритма исчезают в течение 0,3 с после начала корректировки, что и явилось моментом подачи стимула. (Это соответствует теоретическим расчетам быстродействия предлагаемого устройства). Полученный сигнал анализировался на временных интервалах от 60 до 80 мс, от 80 до 120 мс, от 120 до 260 мс и от 260 до 500 мс. На первом интервале выявлено минимальное значение U_min=-2,8 мкВ с латентностью 0,061 с. на втором - максимальное значение U_max=3,7 мкВ с латентностью 0,104 с. Разность составила

D=U_max-U_min=6,5 мкВ.

Поскольку D>К1, диагностирован среднелатентный вызванный потенциал. Амплитуды и латентности пиков N1 и P1 соответствует средним данным (см. «Опыт применения вызванных потенциалов в клинической практике» / Под ред. В.В. Гнездицкого и A.M. Шамшиновой: - М.: АОЗТ «Антидор», 2001. С.39-50, табл.6.1). На третьем интервале выявлено минимальное значение U_min=-6,8 мкВ с латентностью 0,207 с, на четвертом -максимальное значение U_max=7,9 мкВ с латентностью 0, 358 с. Разность составила

D=U_max-U_min=14,7 мкВ.

Поскольку D>К, диагностирован длиннолатентный вызванный потенциал. Латентность и амплитуда пика Р 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 технического результата - повышения точности диагностики вызванного потенциала мозга, поскольку на субъекта воздействуют коротким по длительности сигналом, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому, после окончания корректировки, когда изменение центральной частоты полосы фильтрации прекращается, и вызванный потенциал выделяется с минимальными искажениями. При этом повышается как точность выделения длиннолатентного потенциала, так и, в значительно большей степени, среднелатентного потенциала. В результате, в ответ на единичный стимул (вспышку света) определяется отклик как сенсорной (зрительной) системы, так и когнитивный ответ, связанный с осознанием и мысленным счетом стимула. Соотнесение латентностей ответов может быть положено в основу проверки правдивости испытуемого при предъявлении ему стимулов в виде слов на экране дисплея (см. Исайчев Е.С., Исайчев С.А., Насонов А.В., Черноризов A.M. Диагностика скрываемой информации на основе анализа когнитивных вызванных потенциалов мозга человека // Национальный психологический журнал, 2011. - №1(5). - С.70-77).

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

Изобретение относится к медицине. Устройство содержит последовательно соединенные датчик, средство для регистрации электрической активности мозга, линии задержки, усилители с регулируемыми коэффициентами усиления, сумматоры, блок анализа вызванных потенциалов, блок управления средством подачи субъекту сигнала воздействия, средство подачи субъекту короткого по длительности внешнего сигнала определенной величины, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому, фазовые детекторы. Устройство также содержит блок предварительной корректировки центральной частоты полосы фильтрации, который, кроме того, содержит блок переключения, сглаживающий фильтр и пороговое устройство. Изобретение позволяет повысить точность диагностики вызванного потенциала мозга. 3 ил., 1 пр.

Устройство для регистрации вызванного потенциала мозга, содержащее последовательно соединенные датчик, средство для регистрации электрической активности мозга субъекта в виде электрического сигнала напряжения, первую и вторую линии задержки, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый и второй сумматоры, блок анализа 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, к выходу первого сумматора подключены последовательно соединенные третья и четвертая линии задержки и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, к выходу первого сумматора подключены последовательно соединенные третий сумматор, первый фазовый детектор и четвертый сумматор, 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 первого 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 первого сумматора, к выходу которого подключен второй вход второго фазового детектора и первый вход шестого сумматора, выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора, второй и третий входы пятого сумматора подключены соответственно к выходу первой линии задержки и выходу третьего сумматора, а вторые входы второго и шестого сумматоров подключены к выходу средства регистрации электрической активности мозга субъекта, отличающееся тем, что введен блок предварительной корректировки центральной частоты полосы фильтрации, подключенный к выходу четвертого сумматора и состоящий из последовательно соединенных усилителя, блока переключения, седьмого сумматора, пятой линии задержки и восьмого сумматора, а также содержащий сглаживающий фильтр и пороговое устройство, выход восьмого сумматора подключен к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления и второму входу седьмого сумматора, к выходу усилителя подключены последовательно соединенные сглаживающий фильтр и пороговое устройство, выход которого подключен к управляющему входу блока переключения и второму входу блока управления средством подачи субъекту сигнала воздействия, а ко второму входу восьмого сумматора подключено постоянное напряжение, соответствующее минимальному значению центральной частоты полосы фильтрации.