СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АЛЬФА-РИТМА ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ ПСИХИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ Российский патент 2014 года по МПК A61B5/476 

Изобретение относится к медицинской области применения, в частности к нейрофизиологическим методам исследования.

Известен способ определения спектральной мощности излучения альфа-ритма как его амплитудно-частотной характеристики при проведении электроэнцефалографического исследования головного мозга. Математической основой амплитудно-частотного анализа является преобразование Фурье, принимающее различные формы в зависимости от вида анализируемых сигналов. Общим является предположение о том, что исследуемые процессы (сигналы) состоят из определенного числа (возможно бесконечного) синусоидальных и/или косинусоидальных составляющих (гармоник) последовательно возрастающего ряда частот. Преобразование Фурье осуществляет разложение сигнала на ряд гармонических составляющих без какой-либо потери информации (если арифметически сложить все гармоники, то получится опять исходный сигнал). Каждая гармоника определяется тремя параметрами: амплитудой, начальной фазой и частотой. Зависимость амплитуды и фазы гармоник от частоты называется спектром. Спектр мощности P(i)=f(f_i) представляет собой амплитудный спектр, возведенный в квадрат P(i)=A_(i) ². На практике спектральный анализ ЭЭГ осуществляется с помощью встроенных в компьютерный энцефалограф программ. Искомый спектр мощности той или иной частоты излучения может быть выведен в графическом и табличном виде (Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография. Таганрог: Медиком, 2000; Жирмунская Е.А. Клиническая электроэнцефалография. М.: 1991; Макс Ж. Методика и техника обработки сигналов при технических измерениях. М.: Мир, 1983; Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. М.: Мир, 1982. Т.1, 2; Русинов B.C., Гриндель О.М., Болдырева Г.Н., Вакер Е.М. Биопотенциалы головного мозга. Математический анализ. М.: Медицина, 1987).

Недостатками данного способа являются:

1) при анализе мощности амплитуды спектральных гармоник измеряются в милливольтах регистрируемого на скальпе черепа напряжения и, переведенные в милливольтах в квадрате, не понятны для многих исследователей;

2) трудно анализировать нелинейные соотношения (в данном случае квадратичные);

3) мощность альфа-ритма не демонстрирует прямой корреляционной связи с патологическими отклонениями и нозологическими формами заболеваний головного мозга;

4) встречающиеся в патологии, визуально определяемые на графике, «расщепления» спектра альфа-ритма, встречающиеся при различных психических заболеваниях, описываются только качественно (мономодальное, димодальное, полимодальное), что затрудняет выявление корреляционных связей между степенью выраженности указанного феномена и клинической картиной (Иванов Л.Б. Прикладная компьютерная электроэнцефалография. АОЗТ «Антидор», 2000).

Указанный выше способ изучения изменения альфа ритма при психических болезнях не представляет полной картины заболевания пациента, носит качественный и неспецифический характер, неприменим для целей нозологической диагностики заболеваний головного мозга, и не позволяет точно диагностировать степень выраженности патологического процесса.

Предлагаемый «Способ определения дисперсии амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма головного мозга при психических заболеваниях» не имеет аналогов.

Задачей изобретения является выявление количественных изменений спектра альфа-ритма, патогномоничных органическим поражениям головного мозга, позволяющих установить их количественные соотношения, характерные для отдельных нозологических единиц в психиатрии.

Поставленная задача решается методом определения относительных величин, которые являются мерой дисперсии амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма, отражающей структурное содержание спектра его мощности у конкретного пациента, показывающие не индивидуальные его особенности, а сдвиги, характерные для определенных патологических состояний. Применяя корреляционный анализ полученных количественных величин, вырабатываются нормативные показатели.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Производится стандартная съемка фоновой электроэнцефалограммы на компьютерном электроэнцефалографе в 19 монополярных отведениях согласно международной системе расположения электродов «10-20», при значении импеданса 10 кОм и менее в полосе пропускания 0,3-50 Гц при частоте дискретизации 256 Гц. В качестве референтных используются ушные электроды. Регистрация ЭЭГ проводится при положении испытуемого, сидя в удобном кресле, в состоянии расслабленного бодрствования. Эпохи ЭЭГ длиной 20 сек подвергаются быстрому преобразованию Фурье с использованием окна Ханна в полосе 3-30 Гц (шаг 0.25 Гц). Выходные формы анализа формируются с помощью специализированной программы WinEEG, составленной в соответствии с принятыми стандартами анализа сигнала, и представляют собой графики или таблицы спектральной мощности ЭЭГ в каждом отведении с шагом 0,25 Гц.

Выделяется участок длительностью 20-25 секунд. На этом участке определяется спектр мощности во всем диапазоне излучения. На стандартном графике (фиг.1) определяется модальная (максимальная) мощность альфа-ритма (Мо). Производится вычисление отношения мощности модального (наиболее выраженного) колебания альфа-ритма в каком-либо отведении ЭЭГ к его суммарной мощности в том же отведении (КДα₁). Для уточнения имеющихся нарушений вычисляется отношение суммарной мощности альфа-ритма в диапазоне ±0,5 Гц от модального (наиболее выраженного) колебания к его суммарной мощности (КДα₂). С этой целью для вычисления (КДα₁) из таблицы мощностей спектров ритмов, экспортируемой из программы ЭЭГ, которая представляет собой прямоугольную матрицу, где по вертикали расположены названия стандартных отведений ЭЭГ, а по горизонтали - частоты колебаний от 0 до 30 Гц с шагом 0,25 Гц, определяется мощность модального (максимального по мощности) колебания в каком-либо стандартном отведении (Мо) в диапазоне альфа-ритма (7-14 Гц). Та же процедура может быть проведена на графике спектров мощностей ритмов, предоставляемом стандартной программой ЭЭГ. Затем определяется суммарная мощность альфа-ритма (М) путем сложения всех мощностей в этом отведении в альфа-диапазоне (стандартная программа ЭЭГ автоматически предоставляет эту величину в сводной таблице мощностей спектров). (КДα₁) вычисляется по формуле: Мо(1)/М×100%.

Для вычисления (КДα₂) необходимо в таблице мощностей или на графике мощностей выделить значения мощностей, которые располагаются справа и слева от модального значения на 0.5 Гц (т.е. по 2 значения справа и слева от модального). Все эти значения, включая модальное, суммируются. Полученное значение делится да суммарную мощность в данном отведении по формуле:

Где Mo - модальная мощность альфа-ритма (мкВ²),

M - валовая мощность альфа-ритма.

Полученные величины сравниваются с нормативными (таблица 1), полученными при статистическом корреляционном анализе клинического материала, и делается вывод о степени выраженности патологического процесса.

Таблица 2 - результат анализа клинических данных, произведенных данным способом, позволяющим четко разграничивать степени поражения головного мозга.

Изобретение позволяет ввести количественный параметр спектра мощности альфа-ритма, отражающий степень поражения головного мозга. Определение степени изменения КДα₁(%) и КДα₂(%) позволяет разграничить нормальное и патологически измененное состояние головного мозга, высказать предположение о нозологической принадлежности этих изменений и наблюдать их в динамике.

Данный способ был применен в ГКУЗ ОКПБ №1 им. М.П. Литвинова (г.Тверь). В процессе изучения 2235 электроэнцефалограмм больных и 115 здоровых (контроль) были получены данные, представленные в таблице 2, подтверждающие предложенный способ определения дисперсии амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма при психических заболеваниях.

Таким образом, существует статистически достоверная корреляционная связь между предлагаемыми показателями КДα₁ и КДα₂ и органическими заболеваниями головного мозга.

Таблица 1 Значения КДα₁(%) Значения КДα₂(%) Степень органического поражения головного мозга Более 24 Более 67 Нормальная ЭЭГ 18-21 61-66 Легкая 15-18 51-60 Умеренная 5-14 15-50 Значительная Таблица 2 Степень дисперсии альфа-ритма КДα₁ КДα₂, левое полушарие правое полушарие левое полушарие правое полушарие Контроль (М±m, %) p<0.01 Больные (М±m, %) p<0.01 Контроль (М±m, %) p<0.01 Больные (М±m, %) p<0.01 Контроль (М±m, %) p<0.01 Больные (М±m, %) p<0.01 Контроль (М±m, %) p<0.01 Больные (М±m, %) p<0.01 Минимальная 29±1% 27±0.3% 29±1.1% 27±0.3% 75±1.4% 75±0.4% 75±1.7% 75±0.5% n,% 60(52%) 171(8%) 63(55%) 405(18%) 69(60%) 387(17%) 76(75%) 637(29%) Легкая 21±0.4% 21±0.1% 21±0.4% 21±0.1% 63±0.4% 64±0.1% 64±0.5% 63±0.1% n,% 49(43%) 679(30%) 42(37%) 694(31%) 29(25%) 579(26%) 32(28%) 515(23%) Умерен-ная 17±0.2% 17±0.1% 17±0.2% 17±0.1% 56±0.8% 56±0.2% 56±0.4% 56±0.2% n,% 6(5%) 679(30%) 9(8%) 561(25%) 13(11%) 437(20%) 5(4%) 388(17%) Значи-тельная 0±0% 12±0.1% 13±0% 12±0.1% 48±0.7% 39±0.5% 45±1.3% 38±0.6% n,% (0%) 606(27%) 1(1%) 575(26%) 4(3%) 832(37%) 2(2%) 695(31%) Всего 25±1.4% 18±0.3% 25±1.6% 19±0.4% 69±2.7% 55±1% 71±2.5% 58±1.1% n,% 115 (100%) 2235 (100%) 115 (100%) 2235 (100%) 115 (100%) 2235 (100%) 115 (100%) 2235 (100%)

Изобретение относится к области медицины, а именно к нейрофизиологическим методам исследования. Проводят регистрацию ЭЭГ, определяют суммарную мощность модального колебания в диапазоне альфа ритма в одном из отведений и рассчитывают показатель КДα₁, как отношение этой мощности к суммарной мощности всех колебаний альфа диапазона в том же отведении. Определяют значение суммы мощности колебаний, расположенных справа и слева от максимального значения мощности на ±0,5 Гц, включая максимальное значение, и рассчитывают показатель КДα₂, как отношение полученной суммы мощности к суммарной мощности всех колебаний альфа-диапазона в том же отведении. Выраженность поражения головного мозга определяют путем сравнения полученных значений КДα₁ и КДα₂ с нормативными значениями. Способ позволяет установить количественные соотношения альфа-ритма, характерные для отдельных нозологических единиц в психиатрии. 2 табл., 1 ил.

Способ определения дисперсии амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма головного мозга при психических заболеваниях, включающий определение амплитудно-частотных характеристик альфа-ритма на основе спектра его мощности, отличающийся тем, что при записи стандартных отведений ЭЭГ определяют суммарную мощность модального колебания в диапазоне альфа-ритма в одном из отведений и рассчитывают показатель КДα₁, как отношение этой мощности к суммарной мощности всех колебаний альфа-диапазона и том же отведении, затем определяют значение суммы мощности колебаний, расположенных справа и слева от максимального значения мощности на ±0,5 Гц, включая максимальное значение, и рассчитывают показатель КДα₂, как отношение полученной суммы мощности к суммарной мощности всех колебаний альфа-диапазона в том же отведении, а выраженность поражения головного мозга определяют путем сравнения полученных значений КДα₁ и КДα₂ с нормативными значениями.