Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Основными характеристиками усилителя являются коэффициент усиления, чувст­вительность, полоса пропускаемых частот, величина подавления синфазных помех, уровень шумов.

Коэффициент усиления представляет собой отношение величины сигнала на выходе усилителя к его величине на входе, измеряется в относительных единицах и имеет вели­чину от 100 000 до 1 000 000 раз. Коэффициент усиления является больше технической характеристикой усилителя. Для практических целей более удобной характеристикой является понятие чувствительности.

Чувствительность — это отношение величины сигнала на входе к отклонению пера регистратора или к величине его на мониторе. В электроэнцефалографах эта величина обычно составляет от 7 мкВ/мм до 800 мкВ/мм и более. Чувствительность в данном слу­чае отражает то, что 7 мкВ входного сигнала вызывают отклонение пера или сигнала на экране дисплея на I мм (или 800 мкВ на 1 мм). Таким образом, чувствительность озна­чает, какую величину сигнала нужно приложить, чтобы вызвать отклонение на 1 мм или на одно деление (такое представление часто используется в компьютеризированных си­стемах при выводе сигналов на монитор или принтер). Следует обратить внимание на то, что чем больше эта величина, тем меньше усиление. То есть величины чувствитель­ности и усиления находятся в обратных соотношениях.

Чувствительность — это характеристика всего тракта усиления, включая собственно усилитель и регистратор сигнала. В современных усилителях ВП эта величина достигает 1 мкВ/мм и меньше, что связано с малыми величинами сигнала ВП. Чувствительность усилителя ограничена его собственными шумами. Шумами усилителя называют величи­ну сигнала на выходе при закороченном входе (через сопротивление 10 кОм). Эта величина в современных усилителях составляет от 0,5 до 3 мкВ. Существенной особенностью этого показателя является то, в какой полосе частот обеспечивается эта величина.

Полоса частот регулируется как снизу, так и сверху. Снизу полоса частот регулирует­ся изменением постоянной времени усилителя. В стандартных ЭЭГ-усилителях исполь­зуется постоянная времени со значениями 1; 0,3; 0,1 и 0,05 с, что соответствует пропус­канию низкочастотных сигналов 0,16; 0,5; 1,5 и 2 Гц. На калибровочной кривой она ха­рактеризуется быстротой спада прямоугольного сигнала. В усили­телях для регистрации ВП могут использоваться и меньшие постоянные времени, кри­вая калибровочного сигнала для которых носит более дифференцированный вид, что соответствует ограничению полосы частот снизу до 5, 10, 20 и даже 100 Гц.

Сверху полоса частот регулируется достаточно широко при выделении как длинно-латентных, так и коротколатентных сигналов ВП. Обычно ограничение частотной по­лосы составляет для длиннолатентных ВП 100 Гц, для коротколатентных ВП — 1-3 кГц. По форме прямоугольного калибровочного сигнала это определяется величиной сгла­женности вершины.

Для вырезания сетевой помехи частотой 50 Гц применяется специальный фильтр, называемый «фильтр-пробка». Количественной характеристикой фильтра является коэффициент режекции (отношение коэффициента передачи фильт­ра в полосе пропускания к коэффициенту передачи на частоте режекции), выражаемый в дБ. 100-кратное подавление соответствует 40 дБ.

Усилитель сигналов ВП обычно представляет собой дифференциальный усилитель с двумя входами: активным и пассивным. Обычно принято, что при подаче на активный вход положительного сигнала отклонение на выходе будет отрицательным, и наоборот. Соответственно подача сигнала на пассивный вход вызывает обратные соотношения. Эти соглашения при конструировании нейрофизиологических усилителей составляют так называемую конвенцию по полярности.

Современные усилители любую внешнюю помеху, синфазно попадающую на оба входа усилителя, многократно подавляют. Показателем, характеризующим подавление усилителем ВП синфазных помех, является коэффициент подавления синфазных по­мех (КПСП). Например, обычный усилитель для ВП имеет подавление синфазной по­мехи от 10 тысяч до миллиона раз, то есть КПСП составляет 80-120 дБ. Применение та­ких усилителей обеспечивает подавление внешних помех в широком диапазоне частот и дает возможность регистрировать ВП без специальных экранированных камер в усло­виях реанимации и операционной.

5.2. Характеристика АЦП и требования к визуализации.

Перевод аналогового сигнала в цифровую форму производится с помощью АЦП, ха­рактеристики которого должны быть такими, чтобы максимально хорошо передать Форму сигнала. На передачу сигнала и его отображение на дисплее влияют следующие Факторы:

1. Временная дискретизация по одному каналу. Согласно теореме Котельникова, дис­кретное представление сигнала достоверно и обратимо только в том случае, если исход­ный аналоговый сигнал не содержит в своем спектре компонентов, частота которых вы­ше половины частоты дискретизации (частоты Найквиста). Для длиннолатентных ВП с максимальной частотой до 100 Гц интервал дискретизации равен 1/2F= 1/200=5 мс, т.е. достаточная частота дискретизации — 200 Гц на канал, но это теоретически. Практиче­ски спектр сигнала не может быть ограничен строго 100 Гц. Фильтров с прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой в природе не существует. Любой реальный фильтр имеет переходную полосу, в которой фильтр изменяет свои свойства «прозрач­ности». Таким образом, частота Найквиста должна быть расположена там, где фильтр ограничения спектра достаточно непрозрачен, т.е. имеется достаточное подавление. Эта «достаточность» зависит от разрядности АЦП, добротности фильтра и от ожидаемой мощности подавляемых высокочастотных компонентов сигнала. Как правило, отноше­ние частоты дискретизации к верхней частоте спектра сигнала составляет от 2,5 до 5. Для регистрации длиннолатентных ВП в полосе 100 Гц необходимая частота дискрети­зации составляет 250-500 Гц.

2. Динамический диапазон АЦП определяется как отношение максимально возмож­ного сигнала к минимальному сигналу, который может быть различим на уровне шума квантования. Эта величина приблизительно равна числу квантов АЦП. Устаревшие си­стемы используют 8-разрядные АЦП, при этом число квантов 256 =2⁸. Современные системы используют 12- или даже 16-разрядные АЦП с количеством квантов 4096 и 65 536 соответственно.

3. Число каналов АЦП для ВП не превышает 2-4, в отдельных методиках применяют 16 и более.

4. Для качества представления сигнала на экране важно также разрешение представ­ленного сигнала на мониторе в пикселях. Число точек на канал при анализируемой эпо­хе должно соответствовать каждому пикселю, чтобы не было уменьшения числа дис­кретизации и, таким образом, появления ступенчатой, неплавной формы кривой на экране.

5. Буферная память, методы синхронизации. Последовательное усреднение с синхро­низацией по предъявляемому стимулу проводится по формуле. Каждое ус­реднение воспроизводится на экране, и можно видеть улучшение отношения сиг­нал/шум по мере выделения ответов. После окончательного выделения результаты ус­реднения сбрасываются в дополнительную буферную память, и процесс усреднения по­вторяют при тех или других условиях.[8]

6. Способы визуализации. После выделения ответов проводится их дополнительная обработка с помощью фильтрации и других методов, например метода суперпозиции, который позволяет показать воспроизводимость ответов при повторных усреднениях. Наличие маркеров позволяет получить количественные характеристики ответов, кото­рые могут быть в последующем выведены на печать совместно с собственно волновой формой самого ответа и проставленными маркерами.

5.3. Электроды, отведения.

Для записи ВП чаще используют хлорсеребряные дисковые или чашечковые элект­роды, обеспечивающие хороший механический и электрический контакт с поверхнос­тью головы. Изолированный проводящий провод соединен с электродом, на другом конце которого имеется штекер, позволяющий подключить электрод ко входу усилите­ля через электродную коробку.

Используется несколько способов крепления электродов и создания хорошего кон­такта. Один из способов фиксации следующий: электрод с пастой, установленный в нужной точке на голове пациента, покрывается маленьким кусочком марли, смочен­ным коллодием, который высушивается с помощью фена. Удаляют коллодий с помо­щью спирта. Контакт электрода с кожей осуществляется за счет проводящей пасты. Другой способ фиксации чашечковых электродов предполагает использование паст од­новременно фиксирующих и проводящих. Место установки электрода обезжиривается или протирается специальной абразивной пастой. Небольшое количество проводящей фиксирующей адгезивной (прилипающей) пасты выдавливают на нужную точку на го­лове пациента и на электрод, затем электрод с легким надавливанием накладывают на эту точку, предварительно прикрыв электрод маленьким кусочком марли или ваты. Вяз­кая паста не дает электроду смещаться и обеспечивает достаточно хороший импеданс. Подводящий провод может быть дополнительно зафиксирован пластырем за ухом или на лбу пациента. Такая фиксация при исследовании ВП вполне подходит, так как время исследования составляет от 30 мин. до 1 часа. Удаляется такая паста с помощью воды.[11]

В качестве отводящих электродов могут использоваться и стандартные ЭЭГ электро­ды. В качестве точек расположения электродов при исследовании ВП используются те или иные точки стандартной системы отведений ЭЭГ «10-20%» в зависимости от вида обследования или некоторые дополнительные точки, не связан­ные с этой системой.

Рис.6 Общий вид электрода.

Для многоканальной регистрации ВП с последующим картированием используют стандартные электроды и шлемы для ЭЭГ исследований, а также специальную шапоч­ку с электродами, размещенными на стандартных точках системы отведений ЭЭГ.

6. Бета-ритм. Общая характеристика.

Другая характерная волна ЭЭГ – бета-ритм. Он наблюдается, главным образом, в сигналах, отведённых от лобной части черепа. Бета-ритм имеет более высокую частоту, чем альфа-ритм, но меньшую амплитуду и менее правильную форму кривой. Он проявляется не постоянно, а примерно через секундные отрезки времени. Каждый такой период называют бета-веретеном.

B норме частота бета-волн составляет от 6 до 30 Гц, но иногда (особенно во время интенсивной умственной деятельности) частота повышается до 50 Гц. Наиболее часто бета-волны встречаются в теменной и лобной областях головы.

И х можно подразделить на два типа: бета I и бета II. Бета-волны первого типа имеют частоту, примерно вдвое превышающую частоту альфа-ритма. Как и альфа-ритм, эти волны исчезают и заменяются асинхронными низковольтными волнами при умственной деятельности. Напротив, бета-волны второго типа появляются во время интенсивной активности центральной нервной системы (ЦНС), характерной для стресса. Таким образом, один тип бета активности вызывается умственной активностью, в то время как другой тип этой активности тормозится ею.

Рис.7 Бета-волна[3].

7. Спектральный анализ.

Математический анализ биопотенциалов с помощью ЭВМ находит все большее практическое применение. Считается, что без использования ЭВМ нельзя решать сложные задачи, касающиеся расшифровки механизмов кодирования и декодирования информации в головном мозге.

Общепризнанно, что ЭВМ незаменимы тогда, когда требуется сопоставить по времени и по активности значительное количество одновременно протекающих процессов.[7]

Математические методы анализа ЭЭГ являются наиболее результативными и объективными. Их значение особенно возрастает в связи с возможностью использования электронных вычислительных машин, способных быстро выполнять множество громоздких и трудоемких вычислений, что ранее было препятствием широкому применению методов математики для анализа физиологических кривых. Ритмический характер многих процессов, протекающих в живом организме, в определенной степени оправдывает гипотезу о том, что ЭЭГ является результатом алгебраического сложения многих регулярных (например, периодических, синусоидальных и т. п.) колебаний на фоне случайных помех.

В разное время с различным успехом в основном применялись три математических метода для анализа энцефалограмм:

1. гармонический (с помощью рядов Фурье);

2. периодограммный;

3. корреляционный (авто- и кросскорреляционный).

Анализ ЭЭГ с помощью рядов Фурье дает возможность выявить суммарную активность до или после какого-либо раздражения, так как ряд Фурье выделяет гармонические составляющие ЭЭГ с дискретным спектром частот различной амплитуды.

Периодограммный анализ позволяет выявлять скрытые периодичности, т. е. распознавать спектральную структуру естественных процессов по результатам их регистрации. В отличие от других методов анализа ЭЭГ периодограммный метод свободен от таких недостатков, как невозможность учета фаз колебаний, ограничения при анализе быстропротекающих изменений ЭЭГ, наличие артефактов на низких частотах и др. Периодограммный анализ может быть использован также для оценки изменений ЭЭГ под действием различных афферентных раздражителей, а также при фармакологических пробах и др.

Корреляционный анализ дает возможность судить о том процессы каких типов содержатся в данной ЭЭГ, оценит среднюю величину значений периода повторений процесса, степени устойчивости периодического процессах.[5]

Метод спектрального анализа сводится к вычислению авто- и кросскорреляционных функции двух ЭЭГ, одновременно отводимых от разных точек коры. Кросскорреляционная функция считается так:

Характеристики

Список файлов курсовой работы