Диссертация (Система скрининговой ранней диагностики паркинсонизма на основе анализа параметров мониторинга сигналов многоканальных электроэнцефалограмм, электромиограмм и мышечного тремора)

2ОглавлениеСтр.Список используемых терминов и сокращений .................................................. 4Введение ................................................................................................................... 5ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА СИГНАЛОВЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММ, ЭЛЕКТРОМИОГРАММ И ТРЕМОРА ВДИАГНОСТИКЕ ПАРКИНСОНИЗМА .............................................................. 191.1.

Общие представления о болезни Паркинсона ............................................ 191.2. Электроэнцефалографическая диагностика болезни Паркинсона ........... 231.3. Электромиографическая диагностика болезни Паркинсона ..................... 341.4. Диагностика тремора при болезни Паркинсона ......................................... 381.5. Выводы по главе 1 .......................................................................................... 44ГЛАВА 2.

МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКИХ ИМОТОРНЫХ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ РАННЕЙ СТАДИИБОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА .................................................................................. 462.1. Анализ сигналов электроэнцефалограмм, электромиограмм имышечного тремора на ранней стадии болезни Паркинсона ........................... 462.2. Модель количественных признаков ранней стадии болезниПаркинсона ............................................................................................................ 712.3.

Выводы по главе 2 .......................................................................................... 75ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ И КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ОЦЕНКИЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ И МОТОРНЫХ КОЛИЧЕСТВЕННЫХПРИЗНАКОВ РАННЕЙ СТАДИИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА ...................... 763.1. Алгоритм выделения признаков паркинсонизма в сигналахэлектроэнцефалограмм, электромиограмм и мышечного тремора ................. 763Стр.3.2.

Программная реализация алгоритма анализа мониторинговыхизмерений сигналов электроэнцефалограмм, электромиограмм имышечного тремора .............................................................................................. 823.3.

Выводы по главе 3.......................................................................................... 86ГЛАВА 4. ВЕРИФИКАЦИЯ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ МОДЕЛИПРИЗНАКОВ И ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГООБЕСПЕЧЕНИЯ ДИАГНОСТИКИ РАННЕГО ПАРКИНСОНИЗМА ПОЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИМ И МОТОРНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ .. 874.1. Методика совместных экспериментальных исследований .......................

884.2. Результаты верификации, полученные с помощью разработанныхметодов, алгоритмов и программ ........................................................................ 924.3. Выводы по главе 4 .......................................................................................... 98ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................... 99СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................

1014Список используемых терминов и сокращенийЭЭГ – электроэнцефалография, электроэнцефалограмма;ЭМГ – электромиография, электромиограмма;МТ – мышечный тремор;НДЗ – нейродегенеративные заболевания;БП – болезнь Паркинсона;ПЭТ - позитрон - эмиссионная томография;МЭГ - магнитная энцефалография;ОЭМГ – огибающая электромиограммы;АМ – акселерометрия;АЦП – аналого-цифровой преобразователь.5ВведениеАктуальность темыБолезнь Паркинсона (БП) в настоящее время относится к неизлечимымзаболеваниям и связана с гибелью дофаминергических нейронов центральнойнервной системы (черной субстанции ствола головного мозга). Клиническиепризнаки БП проявляются после гибели 60-70% таких нейронов.

Диагностикадоклинической стадии болезни Паркинсона, то есть стадии, на которой болезньуже развивается, а клинические признаки еще не обнаруживаются, являетсяактуальной задачей современной медицины и нейрофизиологии, посколькусчитается, что на доклинической стадии можно затормозить дальнейшуюгибельдофаминергическихнейроновспомощьюфармакологическихпрепаратов. Доклиническую стадию БП изучали экспериментально наживотных, провоцируя развитие заболевания [1]. В клинике у людейпровоцировать БП невозможно, поэтому клинические признаки БП изучаютсяна самых ранних стадиях проявлений болезни, чтобы экстраполировать этипризнаки на доклиническую стадию для выделения группы риска.Правильная диагностика ранних клинических проявлений БП до сих порявляется достаточно трудной задачей.

Признаки самых ранних стадий этогозаболевания весьма многочисленны [2], однако в большинстве случаев онилишь относительно специфичны, каждый из них может встречаться и придругой патологии. Наиболее информативным методом диагностики болезниПаркинсона считается позитрон-эмиссионная томография (ПЭТ), однако этоочень дорогой метод, и он не может широко использоваться во врачебнойпрактике для диагностики доклинической и начальной стадии.

Возникаетнеобходимость разработки новых систем диагностики БП, предназначенныхдля исследования, в числе прочих, клинических функциональных данных,таких, как электроэнцефалографии (ЭЭГ), электромиографии (ЭМГ) имышечного тремора.6Следует отметить, что клиническая электроэнцефалография являетсяосновным необходимым звеном дифференциальной нейрофизиологическойдиагностики, так как отражает функциональное состояние структур головногомозга при различных состояниях человека и является абсолютно безопаснымнеинвазивным методом - простым, безболезненным и не требующимсерьезного вмешательства.Одной из актуальных проблем клинической электроэнцефалографииявляется исследование особенностей ЭЭГ пациентов на разных стадияхразвития заболевания, но наиболее важным и актуальным для диагностикипредставляется поиск ЭЭГ маркеров самых ранних признаков патологии мозга.Достаточно распространенные методы клинической ЭЭГ применяютсяпри обследовании пациентов с БП уже в течение пяти десятилетий, но допоследнего времени успехи в этой области были достаточно скромными.

Уже впервых работах было отмечено, что для пациентов с БП характерно снижениечастоты доминирующего ритма ЭЭГ [3, 4]. Эти результаты были получены спомощью традиционных методов спектрального анализа. Утверждалось также,что по мере прогрессирования заболевания происходит дальнейшее изменениемощности и частоты ЭЭГ.Достаточно критическое отношение к данным, полученным при БП наоснове традиционной клинической записи ЭЭГ, связанос тем, чтоэлектроэнцефалограмма отражает, прежде всего, электрические процессы,происходящиевкореголовногомозга,иможетлишькосвенносвидетельствовать о тех патологических процессах и функциональныхперестройках, которые происходят в сложных корково-подкорковых сетях приразвитии БП.Поиск легкодоступных методов и средств анализа данных электрическойактивности мозга и мышц, периферических биомаркеров нарушения функциймозга, характерных для доклинической стадии БП, является актуальнойпроблемой разработки новой технологии диагностики БП [5].7Почти все работы, связанные с анализом особенностей ЭЭГ при БП,традиционно использовали для анализа преобразование Фурье, котороерассматривает ЭЭГ как стационарный процесс и дает средние данные очастотном составе ЭЭГ за анализируемый интервал времени.В настоящее время появились новые подходы к анализу ЭЭГ, вчастности, использующие различные варианты вейвлет-преобразований присамых разных патологиях мозга [6-9].

Такой подход открывает новыевозможности, потому что позволяет подробно исследовать ЭЭГ в ее динамике.В связи с такими представлениями об особенностях электрическойактивности мозга при БП была предпринята разработка новых методов анализаЭЭГ, позволяющих оценивать частотно-временную и пространственновременнуюдинамикусигналов.Вейвлет-преобразованиеЭЭГначалииспользовать для анализа электрической активности мозга еще в девяностыегоды [6, 10, 11].

Однако в этих исследованиях вейвлет-преобразованияприменялись лишь для визуализации частотно-временной динамики ЭЭГ.В работе [12] была описана дезорганизация, нестабильность во временивейвлет-спектрограмм ЭЭГ на ранней стадии БП, особенно ярко выраженная вдоминирующем частотном диапазоне. Эти данные согласуются с хорошоизвестными литературными данными о том, что характерной чертой БПпризнается синдром дезинтеграции, проявляющийся на разных системныхуровнях, прежде всего в моторных зонах коры головного мозга [10, 13].Электромиографическим методом исследования болезни Паркинсона вклинике является регистрация электрической активности мышц.