RU2584086C2 - Способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы - Google Patents
Способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584086C2 RU2584086C2 RU2014115578/14A RU2014115578A RU2584086C2 RU 2584086 C2 RU2584086 C2 RU 2584086C2 RU 2014115578/14 A RU2014115578/14 A RU 2014115578/14A RU 2014115578 A RU2014115578 A RU 2014115578A RU 2584086 C2 RU2584086 C2 RU 2584086C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electroencephalogram
- sources
- source
- brain
- nonlinear
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, нейрофизиологии и экспериментальной нейробиологии. Трехмерную локализацию источников электроэнцефалограммы (ЭЭГ) осуществляют при решении обратной задачи распределения потенциалов на поверхности скальпа. При этом поиск исходной амплитуды, фазы и коэффициента затухания источника электроэнцефалограммы, представленного точечным источником экспоненциально затухающего в объеме мозга электрического сигнала, осуществляют с помощью методов нелинейной оптимизации и решения систем нелинейных уравнений. Способ позволяет повысить информативность и точность локализации, что достигается за счет представления источника ЭЭГ в виде точечного электрического сигнала, экспоненциально затухающего в объеме мозга, и использования для расчета методов нелинейной оптимизации и нелинейных уравнений. 3 ил., 1 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, нейрофизиологии и экспериментальной нейробиологии, и предназначено для трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы.
Известен способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы путем визуального анализа зарегистрированной биоэлектрической активности головного мозга. Способ не требует использования специальных математических алгоритмов, но обладает низкой информативностью, субъективен и требует специальных навыков и опыта нейрофизиолога [Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография с элементами эпилептологии. Москва: МЕДпресс-информ, 2002, 368 стр.].
Известен способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы путем использования данных об экспериментальных априорных закономерностях локализации источников электроэнцефалограммы в зависимости от особенностей анатомии и функционирования мозговых структур [Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография. МЕДпресс-информ, 2004, 648 стр.]. Данный способ также обладает низкой информативностью и точностью, требует использования большой базы априорных данных и не позволяет определить качественные и количественные характеристики источников электроэнцефалограммы.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы, основанный на поиске пространственного положения токового диполя и вектора его активности в объеме головного мозга, при которых максимально точно воспроизводится распределение потенциалов на поверхности скальпа [Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография. МЕДпресс-информ, 2004, 648 стр.]. Как правило, для решения обратной задачи поиска источников электроэнцефалограммы используются различные математические алгоритмы оптимизации и решения нелинейных уравнений. Недостатком данного способа является низкая точность и информативность, связанная с невозможностью вычисления амплитуды источников электрической биоэлектрической активности. Способ основан на предположении о дипольной природе электроэнцефалограммы, в результате чего в некоторых случаях распределения потенциалов на скальпе трехмерная локализация источников становится невозможной. В способе используются в качестве входных данных постоянно меняющиеся мгновенные значения электрического потенциала на поверхности головы, что приводит к соответствующим смещениям диполя и значительно снижает точность трехмерной локализации.
Заявляемый способ направлен на достижение технического результата, состоящего в повышении информативности и точности трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы путем поиска пространственного положения токового диполя и вектора его активности в объеме головного мозга производят поиск пространственного положения, исходной амплитуды, фазы и коэффициента затухания источников электроэнцефалограммы при решении обратной задачи распространения в трехмерной среде экспоненциально затухающего сигнала от источников электроэнцефалограммы.
Способ основан на предположении об экспоненциальном затухании амплитуды электроэнцефалограммы при объемном распространении из потенциального источника в трехмерной неоднородной среде с распределенными параметрами, которой является ткань головного мозга. Возможность вычисления исходной амплитуды и фазы источников электроэнцефалограммы повышает информативность способа.
Сущность изобретения поясняется изображениями, представленными на фиг.1-2. На фиг.1а показаны результаты трехмерной локализации источников альфа-ритма электроэнцефалограммы, полученные путем использования способа поиска пространственного положения токового диполя. На фиг.1б изображены результаты трехмерной локализация источников альфа-ритма электроэнцефалограммы, полученные предложенным способом (путем поиска пространственного положения, исходной амплитуды, фазы и коэффициента затухания при распространении в трехмерной среде экспоненциально затухающего сигнала от источников электроэнцефалограммы). Из полученных результатов видно, что предложенный способ позволяет более точно локализовать источники электроэнцефалограммы. На фиг 2. показаны результаты трехмерной амплитудной реконструкции биоэлектрической активности головного мозга в норме. Видно доминирование амплитуды электрической активности в затылочных долях головного мозга, соответствующее локализации альфа-ритма.
Способ осуществляют следующим образом.
У объекта исследования с поверхности скальпа регистрируют электроэнцефалограмму. С использованием методов Фурье анализа, преобразования Гильберта или других методов вычисляют амплитуду и фазу электроэнцефалограммы в выбранном фрагменте сигнала. С использованием методов нелинейной оптимизации и решения систем нелинейных уравнений вычисляют пространственную локализацию, исходную амплитуду, фазу и коэффициент затухания эквивалентных источников электроэнцефалограммы.
Пример.
Для трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы по нашему способу была зарегистрирована электроэнцефалограмма с поверхности скальпа у 10 практически здоровых субъектов в возрасте 18-20 лет. Исследование биоэлектрической активности мозга осуществлялось по стандартной методике (10-20%) на 19-канальном электроэнцефалографе «Энце-фалан-131-03» фирмы «Медиком МТД». Частота оцифровки сигнала 160 Гц, общая продолжительность непрерывной записи составляла не менее 6 минут. Для вычисления мгновенной амплитуды и фазы в тот или иной момент времени использовали преобразование Гильберта. С целью верификации предлагаемого способа осуществляли локализацию источников электроэнцефалограмм с использованием методов дипольной локализации и предложенными нами способ. Все вычисления выполняли с использованием стандартных функций в среде Матлаб.
Результаты проведенного исследования продемонстрировали высокие диагностические возможности предлагаемого способа. Полученные нами результаты показывают более высокую точность локализации источников электроэнцефалограммы (фиг. 1). Путем использования специальных алгоритмов оптимизации возможно проведение трехмерного картирования амплитуды биоэлектрической активности головного мозга (фиг. 2). При этом вычисленные значения исходной амплитуды и фазы полученных эквивалентных источников повышают информативность исследования (фиг. 1, 2).
Таким образом, предложенный способ дает возможность точно количественно определять трехмерную локализацию источников электроэнцефалограммы, вычислять их исходную амплитуду и фазу, а также коэффициент затухания при распространении в объемной среде, что повышает точность диагностики и определяет высокую информативность способа.
Claims (1)
- Способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы при решении обратной задачи распределения потенциалов на поверхности скальпа путем поиска пространственного положения источника электрической активности, представленного эквивалентным токовым диполем, отличающийся тем, что производят поиск пространственного положения, исходной амплитуды, фазы и коэффициента затухания источника электроэнцефалограммы, представленного точечным источником экспоненциально затухающего в объеме мозга электрического сигнала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014115578/14A RU2584086C2 (ru) | 2014-04-17 | 2014-04-17 | Способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014115578/14A RU2584086C2 (ru) | 2014-04-17 | 2014-04-17 | Способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014115578A RU2014115578A (ru) | 2015-10-27 |
RU2584086C2 true RU2584086C2 (ru) | 2016-05-20 |
Family
ID=54362585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014115578/14A RU2584086C2 (ru) | 2014-04-17 | 2014-04-17 | Способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2584086C2 (ru) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2332160C1 (ru) * | 2007-01-24 | 2008-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" | Способ исследования электроэнцефалограммы человека и животных |
-
2014
- 2014-04-17 RU RU2014115578/14A patent/RU2584086C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2332160C1 (ru) * | 2007-01-24 | 2008-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" | Способ исследования электроэнцефалограммы человека и животных |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
БАРК Е.Д. Исследование альфа ритма ЭЭГ, распространяющегося волнового процесса. Автореф. дисс., М. 2006, с. 8-17. * |
ГУРСКАЯ О.Е. и др. Оценка информативности методов локализации эквивалентных источников биоэлектрической активности в диагностике затяжных бессознательных состояний. ;Неврология и психиатрия", N4, 2009 г., т.109, с.36-42. DING L. et al. Three-dimensional imaging of complex neural activation in humans from EEG. IEEE Trans Biomed Eng. 2009 Aug;56(8):1980-8. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014115578A (ru) | 2015-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zheng et al. | Multiplexing of theta and alpha rhythms in the amygdala-hippocampal circuit supports pattern separation of emotional information | |
Pellegrino et al. | Source localization of the seizure onset zone from ictal EEG/MEG data | |
Cohen | Comparison of different spatial transformations applied to EEG data: A case study of error processing | |
JP5473327B2 (ja) | 脳内神経電気発生源を位置特定および弁別することによって脳の動的機能画像を表現するための電子装置の作動方法および装置、ならびにコンピュータプログラム製品 | |
Koenig et al. | A method to determine the presence of averaged event-related fields using randomization tests | |
Zarjam et al. | Characterizing working memory load using EEG delta activity | |
Rosenzweig et al. | Beyond the double banana: improved recognition of temporal lobe seizures in long-term EEG | |
KR101535352B1 (ko) | 전두엽 뇌파를 이용한 우울증 심도 측정 방법 | |
Unde et al. | Coherence analysis of EEG signal using power spectral density | |
Shirinpour et al. | Experimental evaluation of methods for real-time EEG phase-specific transcranial magnetic stimulation | |
JP7136264B2 (ja) | ストレス判定装置、プログラム及び方法 | |
WO2012151453A2 (en) | Seizure detection and epileptogenic lesion localization | |
Keil | Electro-and magnetoencephalography in the study of emotion | |
Huberfeld et al. | Preoperative and intraoperative neurophysiological investigations for surgical resections in functional areas | |
Jmail et al. | Despikifying SEEG signals using a temporal basis set | |
Josef Golubic et al. | Size matters: MEG empirical and simulation study on source localization of the earliest visual activity in the occipital cortex | |
Ferdowsi et al. | A predictive modeling approach to analyze data in EEG–fMRI experiments | |
JP6834318B2 (ja) | ストレス評価装置及び方法 | |
Hwang et al. | An EEG-based real-time cortical functional connectivity imaging system | |
Wang et al. | Automatic reference selection for quantitative EEG interpretation: Identification of diffuse/localised activity and the active earlobe reference, iterative detection of the distribution of EEG rhythms | |
RU2584086C2 (ru) | Способ трехмерной локализации источников электроэнцефалограммы | |
Takeda et al. | A generalized method to estimate waveforms common across trials from EEGs | |
Simões et al. | Feature analysis for correlation studies of simultaneous EEG-fMRI data: A proof of concept for neurofeedback approaches | |
RU2743608C1 (ru) | Способ локализации отделов головного мозга | |
Geng et al. | Neural dynamics supporting longitudinal plasticity of action naming across languages: MEG evidence from bilingual brain tumor patients |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170418 |