Диссертация (1026205), страница 10
Текст из файла (страница 10)
НаРисунке 2.12 (справа) показано, что в «больной» правой руке в диапазоне тетаколичество экстремумов гораздо больше, чем в «здоровой» левой руке (слева).а)б)Рисунок 2.11. Вейвлет-спектрограммы огибающих сигналов ЭМГ,представленных на Рисунке 2.10, «здоровой» левой руки (слева) и «больной»правой руки (справа) пациента на 1-й стадии БП по шкале Хен-Яра: а) навременном отрезке от 0 до 140 секунды, б) на временном отрезке от 35 до 40секунды. Ось абсцисс – время (сек), ось ординат – частота (Гц), ось аппликат –спектральная плотность мощности (мкВ2/Гц).На Рисунках 2.13 (a) и 2.14 (a) приведены интегральные гистограммыHISTint (fi) экстремумов (вейвлет-спектрограмм огибающих сигналов ЭМГ)«здоровой» левой руки и «больной» правой руки соответственно. Длясравнения на Рисунках 2.13 (б) и 2.14 (б) приведены спектры Фурье этих жеогибающих сигналов ЭМГ на том же временном отрезке (от 0 до 140 секунды).62Рисунок 2.12.
Частотно-временные распределения экстремумов вейвлетспектрограмм (огибающих сигналов ЭМГ) «здоровой» левой руки (слева) и«больной» правой руки (справа) на временном отрезке от 0 до 140 секунды. Осьабсцисс – время (сек), ось ординат – частота (Гц).На Рисунке 2.13 слева представлена интегральная гистограмма HISTint (fi)экстремумов (вейвлет-спектрограмм огибающей сигнала ЭМГ) «здоровой»левой руки на временном интервале от 0 до 140 секунды, шаг по частоте – 1 Гц,шаг по времени – 10 сек, справа – спектр Фурье огибающей сигнала ЭМГ«здоровой» левой руки на том же временном интервал, шаг по частоте – 1 Гц.На Рисунке 2.14 слева представлена интегральная гистограмма HISTint (fi)экстремумов (вейвлет-спектрограмм огибающей сигнала ЭМГ) «больной»правой руки на временном интервале от 0 до 140 секунды, шаг по частоте – 1Гц, шаг по времени – 10 сек, справа - спектр Фурье огибающей сигнала ЭМГ«больной» правой руки на том же временном интервале, шаг по частоте – 1 Гц.Отметим, что пик на интегральной гистограмме в «больной» правой руке(рисунок 2.14) в четыре раза больше пика в «здоровой» левой руке (рисунок2.13).
Также на Рисунке 2.14 хорошо видно, что в диапазоне тета (4-6 Гц)присутствует пик в «больной» правой руке, в то время как в «здоровой» левойруке такой пик гораздо меньше (рисунок 2.13).63Рисунок 2.13. Слева – интегральная гистограмма экстремумов (вейвлетспектрограмм огибающей сигнала ЭМГ) «здоровой» левой руки на временномотрезке от 0 до 140 секунды. Ось абсцисс – частота (Гц), ось ординат – суммаамплитуд экстремумов (мкВ2/Гц), ∆f = 1 Гц, ∆t = 10 сек. Справа - спектр Фурьеогибающей сигнала ЭМГ «здоровой» левой руки на том же временном отрезке.Ось абсцисс – частота (Гц), ось ординат – спектральная плотность мощности(мкВ2/Гц), ∆f = 1 Гц.Рисунок 2.14.
Слева – интегральная гистограмма экстремумов (вейвлетспектрограмм огибающей сигнала ЭМГ) «больной» правой руки на временномотрезке от 0 до 140 секунды. Ось абсцисс – частота (Гц), ось ординат – суммаамплитуд экстремумов (мкВ2/Гц), ∆f = 1 Гц, ∆t = 10 сек. Справа - спектр Фурьеогибающей сигнала ЭМГ «больной» правой руки на том же временном отрезке.Ось абсцисс – частота (Гц), ось ординат – спектральная плотность мощности(мкВ2/Гц), ∆f = 1 Гц.2.1.3.
Анализ сигналов мышечного тремора64Анализ сигналов мышечного тремора проводится по такой же схеме, каки сигналов ЭЭГ. На Рисунке 2.15 представлены сигналы мышечного треморатого же пациента, что и на Рисунках 2.2 и 2.10, на 1-й стадии БП по шкале ХенЯра на всем измеряемом интервале времени в 140 секунд (а) и, для детальности,- на коротком 5-секундном интервале (б).а)б)Рисунок 2.15. Сигналы мышечного тремора пациента на 1-й стадии БП пошкале Хен-Яра «здоровой» левой руки (слева) и «больной» правой руки(справа): а) на временном отрезке от 0 до 140 секунды, б) на временном отрезкеот 35 до 40 секунды. Ось абсцисс – время (сек), ось ординат – сигналмышечного тремора (мкВ).Слева – сигнал мышечного тремора для «здоровой» левой руки, справа –сигнал мышечного тремора для «больной» правой руки. Показано, что всигнале мышечного тремора «больной» правой руки (справа) четко выраженапериодичность в отличие от сигнала «здоровой» левой руки (слева).
Также65отметим, что амплитуда сигнала в «больной» правой руке в несколько разбольше, чем в «здоровой» левой руке.На Рисунке 2.16 представлены вейвлет-спектрограммы непрерывноговейвлет-преобразования Морле S (τ, f) (1) сигналов мышечного тремора«здоровой» левой руки и «больной» правой руки этого же пациента на всемизмеряемом интервале времени в 140 секунд (а) и, для детальности, - накоротком 5-секундном интервале (б).а)б)Рисунок 2.16.
Вейвлет-спектрограммы сигналов мышечного тремора,представленных на Рисунке 2.15, «здоровой» левой руки (слева) и «больной»правой руки (справа) пациента на 1-й стадии БП по шкале Хен-Яра: а) навременном отрезке от 0 до 140 секунды, б) на временном отрезке от 35 до 40секунды. Ось абсцисс – время (сек), ось ординат – частота (Гц), ось аппликат –спектральная плотность мощности (мкВ2/Гц).Слева – вейвлет-спектрограммы сигнала мышечного тремора «здоровой»левой руки, справа – вейвлет-спектрограммы сигнала мышечного тремора66«больной» правой руки. Шаг по частоте – 1 Гц.
На Рисунке 2.16 (справа)показано, что ритм в «больной» правой руке гораздо больше по мощности, чемв «здоровой» левой руке (слева).НаРисункеэкстремумов2.17приведенывейвлет-спектрограммпредставленныхнаРисунке2.16.частотно-временные(сигналаДиаметрраспределениямышечногокружковтремора),пропорционаленспектральной плотности мощности S (τ, f ) вейвлет-спектрограмм.На Рисунке 2.17 (слева) приведено частотно-временное распределениеэкстремумов вейвлет-спектрограмм (сигнала мышечного тремора) «здоровой»левой руки на временном отрезке от 0 до 140 секунды, справа – частотновременноераспределениеэкстремумоввейвлет-спектрограмм(сигналамышечного тремора) «больной» правой руки на том же временном отрезке.Рисунок 2.17.
Частотно-временные распределения экстремумов вейвлетспектрограмм (сигнала мышечного тремора) «здоровой» левой руки (слева) и«больной» правой руки (справа) на временном отрезке от 0 до 140 секунды. Осьабсцисс – время (сек), ось ординат – частота (Гц).На Рисунках 2.18 (а) и 2.19 (а) приведены интегральные гистограммыHISTint (fi) экстремумов (вейвлет-спектрограмм сигналов мышечного тремора)«здоровой» левой руки и «больной» правой руки соответственно.
Длясравнения на Рисунках 2.18 (б) и 2.19 (б) приведены спектры Фурье этих же67сигналов мышечного тремора на том же временном отрезке (от 0 до 140секунды). Показано, что гистограммы экстремумов вейвлет-спектрограммотчетливее выделяют пики по сравнению со спектрами Фурье.Рисунок 2.18. Слева – интегральная гистограмма экстремумов (вейвлетспектрограмм сигнала мышечного тремора) «здоровой» левой руки навременном отрезке от 0 до 140 секунды.
Ось абсцисс – частота (Гц), осьординат – сумма амплитуд экстремумов (мкВ2/Гц), ∆f = 1 Гц, ∆t = 10 сек.Справа – спектр Фурье сигнала мышечного тремора для «здоровой» левой рукина том же временном отрезке. Ось абсцисс – частота (Гц), ось ординат –спектральная плотность мощности (мкВ2/Гц), ∆f = 1 Гц.На Рисунке 2.18 слева представлена интегральная гистограмма HISTint (fi)экстремумов (вейвлет-спектрограмм сигнала мышечного тремора) «здоровой»левой руки на временном интервале от 0 до 140 секунды, шаг по частоте – 1 Гц,шаг по времени – 10 сек, справа – спектр Фурье сигнала мышечного тремора«здоровой» левой руки на том же временном интервале, шаг по частоте – 1 Гц.На Рисунке 2.19 слева представлена интегральная гистограмма HISTint (fi)экстремумов (вейвлет-спектрограмм сигнала мышечного тремора) «больной»правой руки на временном интервале от 0 до 140 секунды, шаг по частоте – 1Гц, шаг по времени – 10 сек, справа – спектр Фурье сигнала мышечноготремора «больной» правой руки на том же временном интервале, шаг почастоте – 1 Гц.
Показано, что пик на интегральной гистограмме, как и на68спектре Фурье, (Рисунок 2.19) в правой руке более, чем в 20 раз превышаетзначение в левой руке (Рисунок 2.18). Это соответствует тому, что правая рука– «больная», а левая – «здоровая».Рисунок 2.19. Слева – интегральная гистограмма экстремумов (вейвлетспектрограмм сигнала мышечного тремора) «больной» правой руки навременном отрезке от 0 до 140 секунды.
Ось абсцисс – частота (Гц), осьординат – сумма амплитуд экстремумов (мкВ2/Гц), ∆f = 1 Гц, ∆t = 10 сек.Справа – спектр Фурье сигнала мышечного тремора «больной» правой руки натом же временном отрезке. Ось абсцисс – частота (Гц), ось ординат –спектральная плотность мощности (мкВ2/Гц), ∆f = 1 Гц.Таким образом, отношение большей амплитуды мышечного тремора в«больной» конечности к меньшей амплитуде в «здоровой» может служитьпризнаком паркинсонизма:P5 = max(TL/TR,TR/TL),(2.24)где P5 – признак мышечного тремора, Т – ускорение мышечного тремора, L –левая конечность, R – правая конечность.2.1.4.
Связанность ЭЭГ, ЭМГ и мышечного тремораБыл проведен анализ частотно-временных распределений экстремумовмноканальной ЭЭГ, ЭМГ и МТ при паркинсонизме на 1-й стадии.69На Рисунке 2.20 представлены частотно-временные распределенияэкстремумов вейвлет-спектрограмм ЭЭГ в отведениях С3 и С4 моторной зоныкоры головного мозга (синие кружочки), а также экстремумы огибающей ЭМГ(зеленыезвездочки)имышечноготремора(красныеромбики)вконтралатеральных конечностях пациента на 1-й стадии БП.
Слева – дляотведения С3 «больного» левого полушария, сигнала ОЭМГ «больной» правойруки и сигнала мышечного тремора «больной» правой руки. Справа – дляотведения С4 «здорового» правого полушария, сигнала ОЭМГ «здоровой»левой руки и сигнала мышечного тремора «здоровой» левой руки. Показано,что слева экстремумы в «больной» моторной зоне левого полушария связаны сэкстремумами мышечного тремора и огибающей ЭМГ.
Напротив, в еще«здоровом» правом полушарии мозга (справа) такой связанности нет.Рисунок 2.20. Локальные максимумы на частотно-временном диапазонепациента на 1-й стадии БП по качественной шкале Хен-Яра. Слева – «больное»отведение ЭЭГ в моторной зоне коры головного мозга C3 (кружочки) и«больные» контралатеральные мышечного тремор (ромбики) и ЭМГ(звездочки). Справа – «здоровое» отведение ЭЭГ в моторной зоне корымозга C4 (кружочки) и «здоровые» контралатеральные мышечного тремор(ромбики) и ЭМГ (звездочки). Ось абсцисс – время (сек), ось ординат – частота(Гц), ∆f = 1 Гц.70Соответствующие интегральные гистограммы частотных распределенийлокальных максимумов пациента на 1-й стадии БП представлены на Рисунке2.21.Рисунок 2.21. Интегральные гистограммы частотных распределений локальныхмаксимумов с частотной синхронизацией в диапазоне тета (больноеполушарие) – слева, и с частотной рассинхронизацией в диапазоне тета(клинически здоровое полушарие) – справа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
