Электроэнцефалография

Регистрация фоновой электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Визуальный качественный анализ ЭЭГ. Подсчет индексов (альфа-индекс, максимальная амплитуда альфа-ритма, уровень асимметрии восходящих и нисходящих фронтов волн ЭЭГ, подсчет периода и частоты колебаний)

На данном занятии студенты производят запись электроэнцефалограммы: на скорости 30 мм/с — один метр (примерно 34 с) и на скорости 120 мм/с — в течение 5 с. Испытуемый сидит в кресле с закрытыми глазами. Снимается ЭЭГ затылочных отведений правого и левого полушарий (2 отведения). После этого производится подсчет указанных показателей.

Наложение электродов электроэнцефалографа производят по схеме (рис. 1)

Рис. 1. Схема наложения отводящих электродов на коже головы при ЭЭГ

На первом отрезке, который записывался на скорости 30 мм/с, определяются альфа-индекс и максимальная амплитуда альфа-ритма. Альфа-индекс — это процент времени, в течение которого в ЭЭГ наблюдается выраженный альфа-ритм. Альфа-ритм — это колебания с частотой от 8 до 13 колеб/с. Практически альфа-индекс определяется так. На записанном отрезке длиной в 1 м отмечаются участки, где выражен альфа-ритм. Суммарная длина этих участков делится на общую длину записи (здесь 1 м). Указанная относительная величина (она может быть выражена в процентах) и есть альфа-индекс. Далее на том же участке подсчитывается максимальная амплитуда альфа-ритма. Этот показатель более информативен, чем, допустим, средняя амплитуда. Поскольку на амплитуду одного максимального альфа-колебания может повлиять случайное событие, то следует взять среднюю из пяти наиболее высокоамплитудных колебаний.

После этого начинают обрабатывать второй отрезок, записанный на скорости 120 мм/с. Для этого сначала надо произвести предварительную обработку записи: квантование. Перпендикулярно нулевой линии на запись наносятся параллельные линии, расстояние между которыми составляет 3 мм (это соответствует 25 мс). Далее просматриваются все волны на анализируемом участке и на каждой волне ставятся цифры 1 и 0 следующим образом: там, где волны "поднимаются", ставятся отметки 1 до вершины отдельной волны. От вершины до нижней точки ставятся отметки 0. В том случае, если вершина уплощена или ее середина попадает как раз в центр квантованного участка (иногда его называют "окном"), знак ставится тот же, что и предыдущий. После этого просматриваются все записанные участки и вычленяются участки с комбинациями "1", "11", "111", "1111" и т.д. для фазы возрастания; участки "0", "00", "000", "0000" и далее — для фазы убывания. Подсчитывается количество каждой комбинации, т.е.частота встречаемости каждого кода "1", "11", "111" и т.д. для фазы возрастания, которые обозначаются соответственно А₁, А₂, А₃, А₄ и т.д. Далее подсчитываются частоты встречаемости комбинаций "0", "00", "000" и т.д. для убывающих фронтов волн. Они обозначаются В₁ В₂, В₃, В₄ и т.п. После этого подсчитываются по формулам:

,

.

Затем подсчитываются асимметрия и отношения фронтов волн по таким формулам:

,

,

а также период L_T, частота f_T:

где r – шаг квантования, равный в нашем случае 0,025 с (25 мс).

Обработка ЭЭГ методами корреляционного анализа. Освоение метода синхронизационно-десинхронизационной реактивности. Пробы на усвоение ритма. Оценка ориентировочной реакции. Проба на гипервентиляцию легких

После указанных выше вычислений проводится корреляционный анализ ЭЭГ. Сначала студенты подсчитывают коэффициент корреляции между двумя отведениями. Анализу подвергается запись, сделанная на скорости 120 мм/с. Эта запись уже предварительно подготовлена, поскольку произведено квантование. В данном случае расчет производится на участке длительностью 2 с, поскольку предстоят довольно большие вычисления.

Для двух сравниваемых записей подсчитывается совпадение 1 и 0 на двух анализируемых участках независимо от значения 0 или 1. Главное, чтобы в одном "окне" была одна и та же цифра — либо 1, либо 0. Далее подсчитывается корреляция по рабочей формуле:

где r – корреляция, m – число совпадений 0 или 1 на сравниваемых записях, n – общее число квантованных участков, равное в нашем случае 80, k – число сдвигов участков один относительно другого. Для случая корреляции k = 0. Для автокорреляционной или кросскорреляционной функции значение k увеличивается с каждым шагом на единицу. π = 3,14.

Полученные в формуле значения переводятся в коэффициент корреляции с помощью математической таблицы значений тригонометрической функции от аргумента в радианах, например, с помощью известных школьных таблиц В.М. Брадиса. С помощью этой же формулы производится подсчет значений для последующего построения графика автокорреляционной функции. В этом случае подсчитываются коэффициенты корреляции отрезка ЭЭГ "самого с собой" при различных сдвигах процесса и его дубля друг относительно друга. Практически это делается так. Берется отрезок кривой, равный, допустим, 2 с. При скорости записи 120 мм/с и шаге квантования 3 мм (25 мс) будет 80 точек. Квантуем отрезок, ставим 1 и 0 и дублируем полученный цифровой ряд. Подсчитываем число совпадений 0 и 1 при нулевом сдвиге. Подсчитываем коэффициент корреляции по вышеприведенной формуле.

Далее производим сдвиг дублированного участка на один шаг квантования вправо (можно влево) и опять подсчитываем коэффициент корреляции.

Снова производим сдвиг дублированного участка на один шаг и снова подсчитываем корреляцию и т.д. По полученным значениям коэффициентов корреляции строим график автокорреляционной функции. На оси абсцисс откладываем число сдвигов k, а на оси ординат — величину коэффициента корреляции для каждого шага. Если мы получим достаточно большое количество коэффициентов корреляции (обычно их число равно 1/3 – 1/4 от общего числа квантованных участков), то, нанеся эти точки на график и соединив их, можно получить автокорреляционную функцию. На основе построенного графика надо определить такие ее параметры:

1. Средний период колебаний, который характеризует доминирующую частоту. Его можно подсчитать, умножив число шагов квантования в одном периоде на значение периода в секундах. Обратное периоду число характеризует частоту (ω).

2. Интервал корреляции или скорость затухания — отрезок времени, в течение которого корреляционная связь "затухает"; чем больше интервал корреляции, тем больше регулярность волн в ЭЭГ, а чем меньше этот интервал, тем больше выражены в ЭЭГ случайные процессы.

3. Площадь под кривой автокорреляционной функции, и т.д. Описанную процедуру можно применить для подсчета кросскорреляционной функции. В этом случае сравнение производится для двух разных процессов.