Автореферат (1024690), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Методы анализа МКГ-сигнала, реализованные в пакетепрограмм «SoftMAG»В разделе 5.3 приведены результаты клинических МКГ-исследований,выполненных с использованием 10-канальных комплексов «МАГ-СКАН07» и 12-канальных комплексов «МАГ-СКАН-09» в Поликлинике №3 ЦКБРАН.Методика практического проведения МКГ-исследований взрослыхдобровольцев включала подготовительный этап, этапы регистрации иввода МКГ в персональный компьютер, этап анализа и обработки МКГданных.Было произведено обследование групп добровольцев с артериальнойгипертонией(АГ),постинфарктнымкардиосклерозом(ПИКС),различными типами аритмий, хронической обструктивной болезньюлегких и др.
В контрольную группу были включены практически здоровыедобровольцы. Общее количество обследованных добровольцев составилоболее 200 человек.Целью исследований являлось определение МКГ-параметров,имеющих ценность для формирования диагностического заключения идальнейшего лечения обследуемых, а также сравнение получаемыхрезультатов с результатами обследований традиционными методамикардиодиагностики (ЭКГ, ЭхоКГ, дисперсионное картирование).В качестве конкретного примера обсуждаются результатыисследований групп, в которые входили практически здоровые21добровольцы, пациенты с артериальной гипертонией (АГ) ипостинфарктным кардиосклерозом (ПИКС)В группу ПИКС были приглашены пациенты поликлиники старшейвозрастной группы, перенесшие инфаркт миокарда (ИМ) различнойлокализации, подтвержденный данными коронарографии.
У пациентов сПИКС исследовались реполяризационные показатели МКГ, оценивалисьих диагностические возможности для выявления электрическойгетерогенности миокарда и сопоставлялись с данными стандартнойэлектрокардиографии.В исследование были включены 104 человека (41 женщина и 63мужчины) в возрасте 45-75 лет. Из них 55 здоровых участников (30мужчин и 25 женщин, средний возраст – 52,3 ± 0,66 года) и 49 пациентов сПИКС (33 мужчины и 16 женщин, средний возраст 62,5 ± 0,63 года. Уздоровых добровольцев в анамнезе отсутствовали указания на какие-либоперенесенные заболевания, они не предъявляли жалоб, и по результатамклинических и лабораторно-инструментальных исследований у них небыло выявлено каких-либо значимых отклонений от «нормы».Первичная классификация результатов показала различие ряда МКГпараметров у пациентов с ПИКС по сравнению с данными контрольнойгруппы.
Для группы с ПИКС было получено решающее правило, котороевключало следующие МКГ-параметры: 1) показатель направления токов(ПНТ), характеризующий гомогенность процесса реполяризациижелудочков; 2) параметр синхронности и корреляций (ПСК) МКГ во всех36 точках сетки измерений на интервале ST-T; 3) показатель среднейвариабельности магнитного поля (ПСВМП) за период реполяризациижелудочков. Интегральное использование всех трех параметров МКГпозволило разделить группу пациентов с ПИКС и здоровых испытуемых счувствительностью 88% и специфичностью 96%, что существеннопревышало аналогичные параметры, полученные традиционнымиметодами кардиодиагностики.Поскольку 40 из 49 пациентов с ПИКС имели в анамнезе и гипертоническую болезнь различной степени, была проведена сравнительнаяклассификация данной подгруппы с АГ + ПИКС и группы с АГ. Дляпроведения дифференциальной диагностики использовали результатыМКГ-обследований 31 пациента с АГ.В результате были выделены три новых параметра, значимых приразделении групп с АГ и АГ + ПИКС, а именно: а) коэффициенткорреляции распределения направлений тока (KKPHT) характеризуеткорреляцию зависимостей направления максимального вектора плотноститока периода реполяризации в «норме» и у пациента из группы АГ (или изгруппы АГ + ПИКС): б) интегральный паттерн распределения токов(ИПРТ) — пространственное распределение вектора плотности токов вцентральной части карты по отношению к заданному направлению(единичный вектор направления с углом 50° по отношению к оси ОХ); в)угол направлен тока (УНТR_Т) - характеризует угол между направлениями22максимальных значений векторов плотности токов на вершинах зубцов Rи Т.
По данным трем показателям автоматическая классификацияпациентов с АГ + ПИКС и пациентов с АГ продемонстрировалаинтегральные значения чувствительности 83% и специфичности 79%.Указанные значения являются достаточно высокими и превышаютаналогичныеприиспользованиитрадиционныхэлектрокардиографических методов.В разделе 5.4. сформулированы основные выводы к Главе 5.В Главе 6 представлены результаты разработок магнитометрическихсистем на основе СКВИДов для применений в магнитоэнцефалографии иисследованиях малых животных.Раздел 6.1 посвящен разработке и созданию СКВИД-систем дляисследования сигналов мозга человека. Представлены характеристики 10и 22-канальной СКВИД-систем (Рисунок 6) для исследования вызванныхответов мозга человека на зрительную и звуковую стимуляцию.а)б)Рисунок 6.
Фотографии 22-канальной МЭГ-системы, установленной вуниверситете г. Бирмингем (Великобритания) (а), и комплектаэлектроники 22-канальной МЭГ-системы (б)Обе системы были спроектированы на базе платформы «МАГСКАН», использованной в МКГ-системах, и включали в свой составстеклопластиковый криостат, измерительный зонд (зонды), блокиэлектроники и программное обеспечение для управления СКВИДсистемой. В МЭГ-системах была использована конструкция криостатов свнешним хвостовиком (Рисунок 1 в), для улучшения точностипозиционирования измерительного зонда (зондов) относительно головыобследуемого добровольца.23В ходе создания СКВИД-систем для МЭГ были выбраны размерыприемных петель градиентометров второго порядка диаметром 15,8 мм сцелью их оптимизации по чувствительности и пространственномуразрешению.
Градиентометры размещались в узлах гексагональной сетки«плюс один канал в центре» с шагом 30 мм между центрами соседнихканалов. Таким образом, в 10-канальной системе было семь каналоврегистрации МЭГ, в 22-канальной – девятнадцать. В каждой из них имелсяреферентный XYZ-магнитометр системы «электронного» подавленияпомех.Были исследованы сигнальные и шумовые характеристики каналоврегистрации магнитоэнцефалограмм. Сигнальные характеристики каналоврегистрации МЭГ исследовались с использованием специальноразработанной колечной системы, имевшей семь расположенных вплоскости витков из медного провода для задания тестовых сигналов икрепившейся на дно криостата. Гексагональная сетка расположения витковколечной системы полностью повторяла сетку расположения приемныхпетель градиентометров в криостате.
В ходе исследований были для всех«сигнальных»каналовэкспериментальнополученызначениякоэффициента преобразования входного магнитного поля Ве в магнитныйпоток в СКВИДе Фsq порядка KB-Φ ≈ 1,8 нТл/Ф0, что при уровнесобственных шумов СКВИДов ΦN ≈ (2,7-3,6) мкФ0/Гц1/2 соответствовалозначениям собственной эквивалентной чувствительности градиентометрапо входному магнитному полю ВN ≈ (4,9 - 6,5) фТл/Гц1/2.10-канальная МЭГ-система была установлена и испытана в РНЦ«Курчатовский институт», где решались несколько практических задач,связанных с исследованием собственных характеристик СКВИД-системы,и вызванных ответов мозга на зрительную и звуковую стимуляцию.На рисунке 7 в качестве примера представлен фрагментмногоканальной записи магнитного сигнала в области левой глазницыиспытуемого при искусственно вызванном моргании с частотой 0,5 Гц.Видно, что процессы, связанные с морганием, приводят к появлениюпреобладающих по амплитуде низкочастотных колебаний, сравнимых судвоенным условным периодом искусственно вызванного моргания, и,возможно, к смене режимов в альфа–ритме (отмечено на рисункестрелками).В ходе проведенных в РНЦ «Курчатовский институт» исследованийбыла продемонстрирована принципиальная возможность регистрации спомощью данной 10-канальной СКВИД-системы вызванных ответов мозгана зрительную и звуковую стимуляцию без дополнительной магнитнойэкранировки.
22-канальная МЭГ-система была поставлена в AstonUniversity в Бирмингеме (Великобритания), где успешно использоваласьболее 5 лет для решения аналогичных задач.24а)б)Рисунок 7. Пример многоканальной записи Z-компоненты магнитногополя искусственно вызванного моргания с условной частотой 0,5 Гц (а).Сигнал зарегистрирован вблизи левой глазницы, испытуемый находится взатемненном помещении.
канал № 6, доминируют два процесса: –интенсивные низкочастотные колебания с периодом 4 сек, и слабыйальфа–ритм: - показан в верхнем окне рисунка (б), увеличено в 4 разаВ разделе 6.2 изложено описание 4-канальной СКВИД-системы дляисследования МКГ малых животных (МЖ). Система также была созданана базе платформы «МАГ-СКАН» в модификации с одним «сигнальным»градиентометром и референтным XYZ-магнитометром, и получилаусловное название «МАГ-СКАН-01». Имея ввиду малые размерыпредполагаемых объектов исследования (крыс и мышей), для этойСКВИД-системы был разработан и создан специальный гелиевый криостатемкостью 1,2 литра с проходным диаметром горловины 22 мм ирасстоянием «тепло-холод» 10 мм, имевший ресурс работы междузаправками гелия более 2 суток.
Измерительный зонд СКВИД-системысодержал аксиальный градиентометр второго порядка с диаметромприемных петель 8 мм и базой 35 мм, СКВИД-датчик модели «CSblue»фирмы SUPRACON AG, а также референтный XYZ-магнитометр. Размерыприемных петель градиентометра и его базы определялись размерамисердца крысы, и расстоянием ее размещения (~ 3 см) под хвостовикомкриостата.СКВИД-датчик «CSblue» имел минимально возможное значениекоэффициента преобразования входного тока в магнитный поток вСКВИДе, равное 0,2 мкА/0, и уровень собственных шумов порядка 4мк0/Гц1/2, что обеспечило значения коэффициента преобразованияизмеряемого магнитного поля в магнитный поток в СКВИДе на уровне KBΦ ≈ 2,0 нТл/0, и соответствовало уровню эквивалентной чувствительностипо магнитному полю ВN ≈ 8 фТл/Гц1/2.25Былопроведеносравнениепространственногоразрешенияградиентометров с диаметром приемных петель 8 и 20 мм.
В экспериментетестовый сигнал на частоте в несколько Герц подавался с выходанизкочастотного генератора через резистор в два диполя, выполненные ввиде соленоидов диаметром 4 мм из тонкого медного провода по 10 витковкаждый, соединенных последовательно. Диполи размещались в однойплоскости на специальной плате, расстояние между ними составляло околодвух сантиметров, и угол между их осями был близок к 90 градусам.Сетка измерений при этом содержала 6×6 точек регистрациитестового сигнала при шаге 1,2 см между ними. Экспериментально былопоказано, что для градиентометра с диаметром петель 20 мм картараспределения магнитного поля демонстрирует два экстремума (Рисунок 8а), и сигналы двух диполей не разделяются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
