Диссертация (1026205), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Такимобразом, был произведен анализ количественных характеристик статического,постурального и интенционного тремора конечностей, головы при болезниПаркинсона в процессе терапии. Было обнаружено превышение мощноститремора по сравнению с нормой всех видов тремора у больных с разнымиформами БП [109].Однако все эти результаты были получены при исследовании ужелеченных пациентов, получавших противопаркинсоническую терапию. Вдиссертационной работе исследовались исключительно нелеченые пациенты наранней стадии БП во время первичного приема. Для ввода экспериментальныхданных акселерометрии использовалась программа, регистрирующая ускорениетремора конечностей.Каждый из подходов к диагностике БП – электроэнцефалография,электромиография и акселерометрия – имеет свои преимущества и недостатки.До сих пор не найдены надежные признаки БП на ранней стадии одноймодальности, позволяющие надежно диагностировать болезнь.
В настоящеевремя отдельно исследуются признаки БП в электроэнцефалограммах,электромиограммах, нарушениях двигательной активности и лишь в некоторых44работах исследуются совместно ЭМГ и тремор. Поскольку эти исследованиявыполняются у разных пациентов, сопоставить данные разных модальностей непредставляется возможным, поэтому целесообразно объединение результатовдиагностики различной модальности с целью повышения надежностидиагностики.1.5.
Выводы по главе 1Анализ литературных данных показывает, что:1.Клиническая диагностика БП базируется на описании симптомов икачественном описании стадий БП. После появления симптомов БП история незнает примеров излечения от БП.
В этой связи актуальной является диагностикаБП на доклинической стадии по немоторным признакам, когда клиническиемоторные признаки еще не проявляются, но болезнь уже развивается.ДоклиническаястадияБПизучаетсяуживотныхспомощьюфармакологической провокации развития БП. Поскольку провокация развитияБП у людей невозможна, немоторные признаки БП на доклинической стадиимогут быть получены лишь экстраполяцией признаков самой ранней стадииБП.2.Прямым способом количественной диагностики БП являетсяпозитрон-эмиссионная томография, однако она не может применяться дляскрининга населения для диагностики БП на доклинической стадии из-завысокой стоимости обследования. В этой связи для диагностики риска БП надоклинической стадии актуальным является поиск количественных признаковсамой ранней стадии БП в данных недорогих методик обследования пациентов,в том числе электрофизиологических и акселерометрических.
К настоящемувремени обнаружены изменения спектральных электрофизиологических иакселерометрических характеристик при БП, в том числе уже на самых раннихстадиях заболевания.453.Каждый из методов диагностики БП – электроэнцефалография,электромиографияиакселерометрия–поотдельностиимеетсвоипреимущества и недостатки. До сих пор не найдены надежные признаки одноймодальности БП на ранней стадии, позволяющие надежно диагностироватьболезнь. Отдельно исследуются признаки БП в электроэнцефалограммах,электромиограммах, нарушениях двигательной активности. Поскольку этиисследования выполняются у разных пациентов, сопоставить данные разныхмодальностейпроводитьнепредставляетсявозможным,совместные исследованияразличнойпоэтомуцелесообразномодальностис цельюповышения надежности диагностики.4.Следует отметить, что исследования электрофизиологических иакселерометрических характеристик раннего паркинсонизма выполнялись, восновном, на небольших выборках нелеченых пациентов.
Так, в работе D.Stoffers et al, 2007 [45] исследовались магнитные электроэнцефалограммы 18нелеченых пациентов (стадии заболевания не указаны) и в работе A. Meigal etal, 2013 [16] – электромиограммы и тремор у 30 пациентов (стадии заболеваниятакже не указаны).В этой связи, представляется актуальным исследование скрининговыхизмерительных систем диагностики раннего паркинсонизма на основеколичественныхрезультатамЭЭГ-признаковмониторингаипаркинсонизмаанализанапараметровмодальности (ЭЭГ, ЭМГ и мышечного тремора).раннейсигналовстадиипоразличной46ГЛАВА 2.
МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКИХ ИМОТОРНЫХ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ РАННЕЙ СТАДИИБОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНААктуальным направлением исследований признаков болезни Паркинсонаи повышения надежности ее диагностики являются мониторинговые измеренияианализсигналовразноймодальности–электроэнцефалографии,электромиографии и мышечного тремора. Такой анализ может привести кпониманию особенностей частотной структуры ЭЭГ, связанности ЭЭГ, ЭМГ имышечного тремора и, в результате, к более надежному распознаваниюпаркинсонизма на ранних стадиях по электрофизиологическим и механическимпризнакам [70, 77, 78, 110-116].2.1. Анализ сигналов электроэнцефалограмм, электромиограмм имышечного тремора на ранней стадии болезни ПаркинсонаКоличественная оценка частотно-временных спектрограмм ЭЭГ, такихкак межполушарная асимметрия, наличие тета-ритма, степени дезорганизациии их связанность с мышечным тремором, может быть полезным инструментомдля диагностики на ранних стадиях паркинсонизма.
Ниже будут представленыметоды количественной оценки вейвлет-спектрограмм, в первую очередьоценки межполушарной асимметрии, степени их дезорганизации, и результатыанализа многоканальной ЭЭГ и мышечного тремора.2.1.1. Анализ сигналов ЭЭГРисунок 2.1 иллюстрирует расположение датчиков при мониторинговыеизмерения сигналов многоканальных ЭЭГ, ЭМГ и мышечного тремора.
ЭЭГэлектроды устанавливались по международной схеме «10-20» (см. рисунок 1.3),рекомендованнойэлектроэнцефалографии«Международнойиклиническойфедерациейнейрофизиологии»обществ[117],электроды – в соответствии с принятой методикой работыЭМГ[96], а47акселерометры – в соответствии с рекомендациями патента [108].
Подробнометодика измерений будет описана в главе 4.Рисунок 2.1. Испытуемый во время исследования с установленными на немэлектродами ЭЭГ, ЭМГ и датчиками акселерометра.На Рисунке 2.2 представлены примеры сигналов ЭЭГ пациента на 1-йстадии БП по шкале Хен-Яра (см. Таблицу 1) на всем измеряемом интервалевремени в 140 секунд (а) и, для детальности, - на коротком 5-секундноминтервале (б). Слева – отведение С3 в «больном» левом полушарии мозга,справа – отведение С4 в «здоровом» правом полушарии мозга. «Больным»полушарием мы называем полушарие, контралатеральное правой конечности сбольшим тремором, а «здоровым» - контралатеральное левой конечности сотсутствующим или существенно меньшим тремором.Перед разложением сигналов по вейвлет-базису осуществлялась ихпредварительная обработка, которая будет подробно описана в главе 3.На Рисунке 2.3 представлены вейвлет-спектрограммы непрерывноговейвлет-преобразования Морле S (τ, f) (1) сигналов ЭЭГ этого же пациента вотведениях С3 и С4 на всем измеряемом интервале времени в 140 секунд (а) и,для детальности, - на коротком 5-секундном интервале (б).
Слева – отведение48С3 в «больном» левом полушарии мозга, справа – отведение С4 в «здоровом»правом полушарии мозга. Шаг по частоте – 1 Гц.На рисунка 2.3 (слева) показано, что на вейвлет-спектрограмме сигнала вотведении С3 «больного» левого полушария присутствует тета-активность вчастотном диапазоне 4-6 Гц, а в отведении С4 «здорового» правого полушариямозга она значительно меньше. Кроме того, разброс пиков по частоте вдиапазоне f > 6 Гц в отведении С3 «больного» левого полушария больше, чем вотведении С4 «здорового» правого полушария.а)б)Рисунок 2.2.
Сигналы ЭЭГ отведения С3 «больного» левого полушария (слева)и отведения С4 «здорового» правого полушария (справа) пациента на 1-йстадии БП по шкале Хен-Яра: а) на временном отрезке от 0 до 140 секунды, б)на временном отрезке от 35 до 40 секунды. Ось абсцисс – время (сек), осьординат – сигнал ЭЭГ (мкВ).Таким образом, при сравнении ЭЭГ симметричных участков правого илевого полушарий у обследованных пациентов обнаруживалась существенная49межполушарная асимметрия в распределении локальных максимумов вейвлетспектрограмм в различных частотных диапазонах:Наличие (в «больном» полушарии) и отсутствие (в «здоровом»полушарии) тета-ритма в диапазоне частот 4-6 Гц (см. рисунки 2.5 и 2.6соответственно);Более выраженный разброс экстремумов в «больном» полушарии.а)б)Рисунок 2.3. Вейвлет-спектрограммы сигналов ЭЭГ, представленных наРисунке 2.2, отведения С3 «больного» левого полушария (слева) и отведенияС4 «здорового» правого полушария (справа) пациента на 1-й стадии БП пошкале Хен-Яра: а) на временном отрезке от 0 до 140 секунды, б) на временномотрезке от 35 до 40 секунды.
Ось абсцисс – время (сек), ось ординат – частота(Гц), ось аппликат – спектральная плотность мощности (мкВ2/Гц).НаРисунке2.4приведенычастотно-временныераспределенияэкстремумов вейвлет-спектрограмм (сигнала ЭЭГ), представленных на Рисунке2.3. Диаметр кружков пропорционален спектральной плотности мощности50S (τ, f ) вейвлет-спектрограмм. Алгоритм нахождения локальных максимумовописан в главе 3.На Рисунке 2.4 (слева) представлено частотно-временное распределениеэкстремумоввейвлет-спектрограммотведенияС3«больного»левогополушария мозга на временном отрезке от 0 до 140 секунды, а справа –частотно-временноераспределениеэкстремумоввейвлет-спектрограммотведения С4 «здорового» правого полушария на том же временном отрезке. НаРисунке 2.4 (слева) показано, что в отведении С3 «больного» левого полушарияв диапазоне тета количество экстремумов больше, и они больше по мощности(см.
рисунок 2.3), чем в отведении С4 «здорового» правого полушария (справа).Рисунок 2.4. Частотно-временные распределения экстремумов вейвлетспектрограмм (сигнала ЭЭГ) отведения С3 «больного» левого полушария(слева) и отведение С4 «здорового» правого полушария (справа) на временномотрезке от 0 до 140 секунды. Ось абсцисс – время (сек), ось ординат – частота(Гц).Вдальнейшемдляанализачастотно-временныхраспределенийлокальных максимумов (далее – экстремумы) будем использовать частотновременные HIST(tj,fi) и динамические частотные гистограммы экстремумовHISTj(fi), являющиеся срезом HIST(tj,fi) на j-м интервале времени:51 − ( , ) = ∑ ( , ) (( , + [ ]) , ( , + [])) ,(2.1)(tk, fk ) ϵ ((tj, tj + [T / M]),(fi, fi + [(Fmax-Fmin) / N])) ,(2.2)( , )где Sk (tk, fk ) – k-й локальный максимум S (τ, f) на частотно-временномпрямоугольнике ((tj, tj + [T / M]), (fi, fi + [(Fmax-Fmin) / N]));k = 1,…, K;[·] – целая часть числа;индексы j и i обозначают j-й интервал времени и i-й диапазон частот;j = 0, 1,…, M - 1;i = 0, 1,…, N - 1;N*M - число прямоугольников, на которые разбита частотно-временнаяплоскость (0-Т, Fmax - Fmin);HISTj(fi) = HIST (tj, fi),(2.3)где j = const; i = 0, 1,…, N - 1.Введем также интегральные гистограммы HISTint (fi): ( ) = ∑ ( ) ,(2.4)где j = 0, 1,…, M - 1.Тета-ритм ЭЭГ как признак паркинсонизмаНа Рисунках 2.5 (а) и 2.6 (а) приведены интегральные гистограммы HISTint(fi) экстремумов вейвлет-спектрограмм сигналов ЭЭГ отведения С3 «больного»левогополушарияиотведенияС4«здорового»правогополушариясоответственно.
Для сравнения на Рисунках 2.5 (б) и 2.6 (б) приведены спектрыФурье этих же сигналов ЭЭГ на том же временном отрезке (от 0 до 14052секунды). Показано, что форма интегральных гистограмм экстремумовсоответствует спектрам Фурье.Рисунок 2.5. Слева – интегральная гистограмма экстремумов (вейвлетспектрограмм сигнала ЭЭГ) отведения С3 «больного» левого полушария навременном отрезке от 0 до 140 секунды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
