Диссертация (1026205), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Мнимая часть комплексного вейвлета Морле. Ось абсцисс – время,ось ординат – амплитуда.Существует целый ряд разработок, показывающих адекватность этогометода для диагностики различных патологических нарушений мозговойактивности [66-69].Вейвлет-спектрограммы фоновых ЭЭГ как у контрольных испытуемых,так и у пациентов с БП состоят из серии пологих пиков (примерно один - двараза в секунду) спектральной плотности мощности на частотно-временнойплоскости. Это не удивительно, потому что сигнал ЭЭГ состоит из цуговколебаний разной частоты. У контрольных испытуемых эти пики возникают на33нескольких частотах и образуют регулярные хребты, которые при Фурьеанализе дают общепринятые ритмы – дельта, тета, альфа, бета и т.д.
Упациентов с БП положение (координаты на частотно-временной плоскости) иразброс частот положения пиков существенно сильнее изменяется во времени,иихспектральнаямощностьперераспределяетсямеждучастотнымидиапазонами [12].В связи с таким представлением об особенностях электрическойактивности мозга при БП, были разработаны новые методы анализа ЭЭГ,позволяющие оценивать особенности частотно-временной динамики ЭЭГ. Этиновые разработки основаны на анализе изображений частотно-временныхспектрограмм.Идея работ [58, 70-72] заключается в том, что, выделяя экстремумы пиковвейвлет-спектрограмм и анализируя статистику распределения частотновременных координат экстремумов (локальных максимумов) пиков и ихспектральнойплотностимощности,можнообнаружитьпризнакипаркинсонизма на ранней стадии.
Кроме того, эта статистика может бытьразной у пациентов с различными формами паркинсонизма и может изменятьсяс развитием заболевания. В качестве статистики в простом вариантеиспользуются гистограммы распределения по частоте количества экстремумови/или их суммарной спектральной плотности мощности в некотором узкомдиапазоне частот [9, 70-88].Сутьобработкиианализавейвлет-спектрограммсигналовЭЭГзаключается в том, что определяются амплитуды Ai(Fi, ti) пиков спектрограмм.Далее, плоскость время-частота от (0-T, Fmin-Fmax) разбивается на окна сразмерами (ΔT, ΔF). Затем в каждом окне вычисляются суммы амплитуд пиковспектрограмм ΣAi и строятся гистограммы распределения сумм ΣAi от частоты.Врезультатевизуальнооцениваетсямежполушарнаяасимметрияраспределений экстремумов ЭЭГ, наличие тета-ритма и дезорганизациядоминирующего ритма.341.3.
Электромиографическая диагностика болезни ПаркинсонаМетод ЭМГ является признанным методом исследования нервномышечнойсистемы,количественномоснованныманализенасуммарнойрегистрацииибиоэлектрическойкачественноактивностисовокупности мышц с помощью накожных электродов [89, 90]. Традиционныеметоды анализа суммарной электромиограммы базируются на расчетестатистических параметров и визуальной оценке общего вида ЭМГ [89, 91, 92].В настоящее время основными электромиографическими методамиисследованияэлектрическойболезниПаркинсонаактивностимышц,вклиникеатакжеявляютсявызванныхрегистрацияпотенциалов,возникающих при стимуляции соответствующего нерва. В первом случаепроводятструктурныйанализповерхностнойЭМГ,используяпакетстандартных программ, которыми снабжены современные электромиографы[14, 15].В работах G. de Michele et al, 2003 [93], S. Rissanen et al, 2008 [94], A. Yu.Meigal et al, 2012 [95] показаны математические методы обработки сигналовЭМГ.В работе Е.
А. Андреевой и др., 1987 [96] был предложен методрегистрации и количественной оценки треморных движений человека при БП,возникающих при неизменном поддержании позы суставного угла. Методпозволяет из широкого спектра ЭМГ выделить тот частотный диапазон сигнала,который соответствует частотам, проявляющимся в двигательном акте.Основой метода является представление о том, что усилия мышц, действующиена сустав, создают движение, вид которого близок к огибающей ЭМГ.
Такойсигнал называется огибающей ЭМГ (ОЭМГ). Сигнал ОЭМГ формируетсяпутем детектирования ЭМГ и ее фильтрации. Разработанный в работе [96]метод позволяет проводить анализ частотных составляющих ОЭМГ, лежащих вполосе от 0 до 40 Гц. Таким образом, ОЭМГ лежит в той области частот,которая соответствует треморным движениям сустава.35Разработанный метод использовался в исследованиях экстрапирамидныхнарушений, в том числе тремора при паркинсонизме. Методика позволяетрегистрировать и обрабатывать одновременно до 4 сигналов ЭМГ.
СигналыЭМГ регистрируются стандартными накожными электродами с мышцлучезапястных и голеностопных суставов правой и левой сторон. Далее накомпьютере проводится формирование сигнала ОЭМГ и его спектральныйанализ. Для статистической надежности в процессе одного обследованиярегистрируется до 20 одноминутных реализаций ЭМГ. Таким образом, в ходеодного обследования накапливаются массивы, состоящие из 20 спектров ОЭМГдля каждой исследуемой мышцы, и по ним строятся средние спектры(«портрет»),определяющиепроявлений.Кромесреднестатистическиехарактерные«портрета»значениядляособенностикаждойопределенныхмышцыдвигательныхопределяютсяамплитудно-частотныхпараметров полученного сигнала.
Этими параметрами являются: частота пикаFp, т.е. значение частоты максимального пика спектра; мощность пика Ap2, A02 –мощность нулевой составляющей спектра, т.е. средний уровень напряжениямышцы. Подсчитывается «коэффициент тремора»:=22,(1.4)где Ad2 – среднее значение мощности всех частот спектра за исключением Ap2 иA02. Значение этого коэффициента определяет превалирование тремора надостальными составляющими сигнала. Для параметра Fp, строятся полигоныраспределений, на которых определяются максимальные значения – мода(Fmod), указывающая на основную частоту тремора. Полигон распределенияпозволяет оценить диапазоны изменений частоты пика.В совместных с врачами исследованиях были выявлены основныеинформационные признаки, отражающие состояние двигательного аппаратачеловека и сформированы диагностические критерии (маркеры) двигательных36нарушений [96].
На Рисунке 1.7 приведены типичные спектральные «портреты»ОЭМГ мышц лучезапястного сустава больных БП с доминированием тремора,ригидности и гипокинезии.Рисунок 1.7. Спектральные «портреты» ОЭМГ мышц лучезапястногосустава больных БП с доминированием тремора (а), ригидности (б) игипокинезии (в). По оси абсцисс отложены значения частот (F), по оси ординатзначения мощности (А2) частот спектра. На спектрах обозначены областинахождения пиков, характерных для симптомов дрожания (1), ригидности (2) иакинезии (3) и границы областей (6–9 Гц.); значение частоты пика (Fp).37Так, дрожательная форма БП (Рисунок 1.7, а) характеризуетсявысокоамплитудным пиком в области 3–6 Гц, что клинически выражаетсявысокоамплитудным патологическим тремором (дрожанием).
Смещение пика вобласть более высоких частот до 9 Гц свидетельствует о ригидности (Рисунок1.7, б). При этом амплитуда пика уменьшается. Акинетическая форма БПхарактеризуется отсутствием пика и равномерностью амплитуд (Рисунок 1.7,в). Следует отметить, что пик физиологического тремора человека лежит вдиапазоне 9–12 Гц.Особенности различий симптоматик больных проявляются как в видеспектров, так и в отличиях спектральных параметров [97]. В зависимости отформы заболевания, а именно от преобладания в клинически смешанной форметремора,ригидностиилигипокинезии,отмечалисьизменениявхарактеристиках ОЭМГ.
В частности, у пациентов с преобладанием треморамода в распределении частот пиков (Fmod) находится в области 3–6 Гц, приэтом, чем меньше частота, тем более выражен симптом дрожания.С увеличением частоты тремора к дрожанию присоединяется симптомригидности. При преобладании в клинике ригидности над тремором игипокинезией Fmod находится в пределах 6–9 Гц, а при превалировании вклинике гипокинезии над тремором и ригидностью, мода лежит в диапазоне 9–40 Гц.
Аналогично были определены диапазоны значений амплитудныххарактеристик тремора.Главным недостатком такого метода измерений ЭМГявляется длительное время измерений для последующего усреднения (до 20одноминутных записей).ВработеA.Meigaletal,2013[16]приводятсянелинейныехарактеристики поверхностной электромиограммы и тремора в качествевозможных инструментов для диагностики БП и в перспективе предсказателейБП в доклинической стадии. В работе были рассчитаны такие нелинейныепараметры поверхностной электромиографии и сигнала акселерометра, каккорреляционная размерность, энтропия и детерминизм. Было показано, что эти38нелинейные параметры позволили отличить около 85% здоровых испытуемыхот пациентов с БП. В работе были обследованы 30 пациентов с БП (стадиязаболевания не указана) и 2 группы практически здоровых испытуемых (20молодых испытуемых и 20 взрослых испытуемых).При прогрессировании БП амплитуда тремора увеличивается, а частотаснижается [98, 99].При акинетико-ригидной форме заболевания электромиограмма носитстационарный тип и формируется на основе ритмической асинхроннойстационарной активности мышц [100].Вдиссертационнойэкспериментальныхработе,исследованиймногофункциональныйкомплекскакЭМГдлябылосказаноиспользовалсявыше,для41-канальныйпроведения нейрофизиологическихисследований «Нейрон-Спектр-5» (Рисунок 1.4) [28].Технические характеристики «Нейрон-Спектр-5» для каналов ЭМГ:4 широкополосных полиграфических канала, предназначенных длярегистрации ЭМГ;частота квантования на канал – до 40000 Гц;диапазон измерения напряжения – 5 мкВ-50 мВ;относительная погрешность измерения напряжения в диапазоне от0.1 до 50 мВ – в пределах ±5%;постоянный ток в цепи пациента – не более 0.1 мкА.Для регистрации ЭМГ использовались поверхностные отводящие ЭМГэлектроды с переменным межэлектродным расстоянием ЭПП-1.1.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
