RU2626557C1

RU2626557C1 - Способ ранней и дифференциальной электромиографической диагностики основных симптомов болезни паркинсона

Info

Publication number: RU2626557C1
Application number: RU2016118014A
Authority: RU
Inventors: Ольга Ефимовна Хуторская
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2017-07-28

Abstract

Изобретение относится к области медицины, в частности к неврологии. Осуществляют одновременную запись сигналов электрической активности мышц (ЭМГ) верхних и нижних конечностей при неизменном поддержании позы суставного угла. Из спектра ЭМГ выделяют частотный диапазон сигнала, создающий двигательный акт. Вычисляют спектр мощности сигнала методом преобразования Фурье, на спектре выделяют максимальный пик и определяют его частоту (F_p) и мощность (A² _p), а также мощность постоянной составляющей спектра ( А² ₀). Строят полигон распределения параметра F_p и определяют на нем моду F_mod и долю попадания доминирующей в спектре частоты (F_p) в один из трех частотных диапазонов спектра Р1 - 3.8-6.4 Гц, Р2 - 6.4-9 Гц, Р3 - ≥9 Гц. На основании полученных значений рассчитывают коэффициент тремора (K_m) как отношение мощности частоты максимальной точки спектра к средней мощности всех составляющих частот спектра за исключением A² _p и А² ₀, в мкВ². При значениях F_mod≥3≤6,4; К_m≥8; Р1≥0,6 диагностируют тремор; при F_mod≥6,4≤12; K_m≥5≤30; Р2≥0,6 - ригидность; при F_mod≥9≤20; K_m≤6; Р3≥0,64; А² _р≤15 - акинезию, при F_mod≥3≤10; K_m≤8; Р1≥0,45; Р2≥0,2; A² _p≥15 - смешанную симптоматико-дрожательную-ригидную форму БП; при F_mod≥3≤10; K_m≥5≤30; Р1≥0,2; Р2≥0,45 ригидно-дрожательную; при F_mod≥6,4≤12; K_m≥5≤15; Р2≥0,45; Р3≥0,2 ригидно-акинетическую; при F_mod≥6,4≤12; K_m≥3≤10; Р2≥0,2; Р3≥0,45 акинетико-ригидную; при F_mod≤6; K_m≤10; Р1≥0,45; Р3≥0,2; A² _p≥6≤10 дрожательно-акинетическую; при F_mod≥10; K_m≤8; Р1≥0,2; Р3≥0,45; A² _p≥6≤10 акинетико-дрожательную; при F_mod≤6; K_m≤8; Р1≥0,3 ранний доклинический тремор; при F_mod≥6; K_m≤5; Р2≥0,3; A² _p≥7 – раннюю доклиническую ригидность. Способ позволяет повысить достоверность диагностики и определить конкретные формы болезни Паркинсона, что достигается за счет выделения информативных параметров спектра ЭМГ, создающих двигательный акт, и расчета коэффициента тремора. 3 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к неврологии, и может быть использовано для объективной дифференциальной диагностики форм и ранней доклинической стадии болезни Паркинсона (БП) посредством электрофизиологических средств. В неврологической клинике существует большой класс заболеваний, характеризующихся экстрапирамидными расстройствами. Болезнь Паркинсона является наиболее распространенным экстрапирамидным заболеванием. Клиника БП складывается из так называемой триады двигательных нарушений: тремора, мышечной ригидности и брадикинезии. В чистом виде один из симптомов встречается крайне редко, обычно у больных проявляется смешанная симптоматика. Поэтому в клинике, в зависимости от преобладания той или иной симптоматики, диагностируются различные формы заболевания (дрожательно-ригидная, ригидно-дрожательная, ригидно-акинетическая и др.). Задача дифференциальной диагностики форм болезни Паркинсона может оказаться непростой, особенно при отсутствии у невролога большого опыта в диагностике болезней движения, когда ригидность четко не определяется, а гипокинезия слабо или умеренно выражена, тремор визуально невидим. Актуальность проблемы ранней диагностики БП несомненна. В настоящее время доклиническая диагностика - задолго до появления характерных симптомов, является актуальной общемировой проблемой, направленной на продление комфортной жизни больного на многие годы. Последние исследования показывают, что доклинический период заболевания длительный (по мнению разных авторов - от 5 до 30 лет) и это создает предпосылки для профилактики дегенерации нигростриарных нейронов; а во-вторых, есть перспектива появления лекарственных средств нейропротективного действия в отношении дофаминергических нейронов. Таким образом, своевременная и ранняя диагностика позволяет улучшить качество жизни пациентов, позволяя осуществлять более эффективное терапевтическое воздействие. Объективная дифференциальная диагностика форм заболевания поможет врачу в подборе адекватных методов лечения.

Диагностика БП основана, как правило, на традиционных клинических и электрофизиологических критериях. Современные инструментальные методы ранней диагностики, такие как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT) дают возможность оценивать структурно-функциональное состояние церебральных нейротрансмиттерных систем. Эти методики позволяют прижизненно изучать функциональное состояние, например, обмена дофамина в структурах головного мозга. Основным недостатком методов функциональной нейровизуализации является их высокая себестоимость, что ограничивает их широкое применение в клинической практике.

Электрофизиологическая техника является хорошо разработанным инструментом для анализа нейродегенеративных заболеваний, в том числе и БП. В связи с этим представляется перспективным изучение электрофизиологических особенностей начальных проявлений БП и поиск дополнительных нейрофизиологических критериев для диагностики ранних стадий заболевания с помощью широко распространенных и доступных методов электромиографии (ЭМГ).

Клинические нейромиографические исследования показали, что у больных БП уже на начальных стадиях меняется структура кривой ЭМГ. Амплитудные параметры интегральной электромиографии и электронейромиографии достоверно коррелируют с основными симптомами заболевания. Результаты работы подтверждают, что изменение электрофизиологических показателей может предшествовать клиническому ухудшению, что позволяет их использовать в доклинической диагностике заболевания. (Н.В. Титова, Е.А. Катунина, Г.Н. Авакян. Особенности функционального состояния периферического нейромоторного аппарата на начальных стадиях болезни Паркинсона. Вестник РГМУ 2011, 2: 40-43)

Новые нелинейные параметры интерференционной поверхностной электромиограммы, характеризующие ее временную структуру, были использованы в исследовании тремора у больных БП. Показано, что эта методика потенциально полезна для ранней диагностики БП и дифференциальной диагностики похожих нейродегенеративных заболеваний, а также разных форм тремора (Мейгал А.Ю. и др. Возможности, открываемые использованием нелинейных параметров поверхностной электромиограммы в диагностике заболеваний и состояний двигательной системы человека. Физиология человека 2015, 41(6): 119).

В заявке на изобретение (2014128754/14, 14.07.2014) предлагается использовать ряд характеристик поверхностной ЭМГ для дифференциальной диагностики болезни Паркинсона и эссенциального тремора. Вводится диагностический коэффициент в баллах, который рассчитывается как сумма значений, характеризующих отношение спектральной мощности ЭМГ сгибателя в диапазоне 1-30 Гц в пробе с когнитивной нагрузкой к этому же показателю без нагрузки, частоту тремора в Гц, отношение межмышечной ЭМГ-ЭМГ когерентности на удвоенной частоте тремора к ЭМГ-ЭМГ когерентности на частоте тремора, спектральную мощность ЭМГ сгибателей в диапазоне 1-30 Гц, мкВ². Данная методика характеризует один из симптомов БП - тремор.

Так, в заявке (WO 2004066832 (А2), CARBONCINI et al., 12.08.2004) описан метод и его реализация в виде программно-алгоритмического обеспечения обработки электромиографических (ЭМГ) сигналов, основанные на вейвлетном кросс-корреляционном анализе. Для вычисления вейвлетных кросс-спектрограмм используется комплексный вейвлет Морле. Интегрирование локальных вейвлетных кросс-спектрограмм по времени и частоте дает полную кросс-корреляционную энергию, которая и является индексом БП, величина которого характеризует стадию тяжести заболевания. Однако метод не обнаруживает преклиническую стадию и не дифференцирует формы заболевания.

В вышеуказанных источниках информации описаны различные методики исследования и выявления неврологических заболеваний на основе анализа ЭМГ, в том числе с использованием вейвлет преобразований и спектрального анализа самого сигнала ЭМГ, который имеет широкий спектр, в котором низкочастотная область (0-40 Гц) мало выразительна и сложна для анализа.

В публикации авторов (Андреева Е.А., Хуторская О.Е. Спектральный метод анализа электрической активности мышц. М.: Наука, 1987. - 145 с.) предложен новый метод исследования двигательной активности человека, в том числе и ее нарушений. Основой метода является представление о том, что усилия мышц, действующие на сустав, создают движение, вид которого близок по протеканию к кривой, огибающей ЭМГ. Такое сопоставление подкрепляется следующим: электрическая активность мышц является косвенной характеристикой ее усилия, то есть по ЭМГ можно давать оценку уровня развиваемого мышцей усилия. Однако кривая изменения усилия мышцы существенно отличается от ЭМГ. В основе этого отличия лежат две причины: во-первых, импульсы ЭМГ могут быть и положительными, и отрицательными, в то время когда кривая усилия мышцы целиком лежит в положительной области координат, а во-вторых, кривая усилия значительно инерционнее ЭМГ. Поэтому для установления связи кривой усилия с ЭМГ необходимы такие преобразования, как преобразование ЭМГ в кривую только с положительными импульсами (либо только с отрицательными импульсами), т.е. детектирование сигналов электрической активности мышц и фильтрация их с помощью фильтра нижних частот (ФНЧ). Полученный таким образом сигнал описывает именно ту составляющую ЭМГ, которая непосредственно определяет перемещение суставного угла, т.е. создает двигательную активность. Такой сигнал назван огибающей ЭМГ (ОЭМГ). Эта методика предназначена для исследования двигательной активности человека в норме и патологии. В работе показано отличие спектров ОЭМГ в норме и патологии, но не рассматриваются диагностические маркеры.

В работе Р.Р. Богданов, Л.Г. Турбина, О.Е. Хуторская «Применение методики компьютерной СЭМГ для диагностики и контроля эффективности лечения начальных проявлений болезни Паркинсона», Альманах клинической медицины. - Том VIII. - Часть 3. - Тематический выпуск: Современные технологии диагностики и лечения в неврологии / под ред. проф. В.И. Шумского - М.: МОНИКИ, 2005, С. 124-129 - прототип, для ранней диагностики БП использовались спектральный анализ ОЭМГ и определенные спектральные параметры, характеризующие частотные и амплитудные показатели треморной активности. Однако в ближайшем аналоге отсутствуют сведения о количественных значениях набора диагностических признаков, которые могут выступать в качестве маркеров раннего паркинсонизма. Недостатком данной методики является отсутствие возможности дифференцировать форму заболевания.

Технический результат предлагаемого способа заключается в расширении арсенала средств для дифференциации форм БП с помощью объективной диагностики основных симптомов БП, в том числе диагностики ранней преклинической стадии заболевания посредством новых количественных характеристик электрической активности мышц (ЭМГ).

Технический результат достигается тем, что проводится регистрация электромиограммы (ЭМГ), отведенной поверхностными (накожными) электродами с мышц лучезапястных и голеностопных суставов правой и левой стороны пациента при неизменном поддержании позы суставного угла со средним уровнем напряжения мышц. Одноразовый съем сигналов ЭМГ осуществляется в течение 40-60 секунд. В процессе обследования с каждой мышцы записываются от 10 до 20 одноминутных реализаций для получения статистически надежных результатов. Из сигнала ЭМГ путем детектирования и фильтрации с помощью ФНЧ получают сигнал в диапазоне от 0 до 40 Гц, который создает двигательный акт. Затем проводят спектральный анализ этого сигнала и выделяют и запоминают на спектральных оценках основные амплитудные и частотные характеристики. Такими характеристиками являются:

Частота пика (F_p) - значение частоты (Гц) максимальной точки спектра, т.е. доминирующей в спектре частоты. Эта частота определяет основную частоту тремора;

Мощность пика (А² _р) - мощность (мкВ²) максимальной точки спектра (доминирующей частоты).

Мощность постоянной составляющей спектра (А² ₀) - определяющая средний уровень напряжения мышцы или тонус мышцы;

Коэффициент тремора (К_т) - отношение мощности пика к мощности дополнительных частот. Параметр характеризует степень преобладания мощности доминирующей частоты над мощностью остальных частотных составляющих спектра и вычисляется исходя из определения по формуле:

, где

Отличие способа состоит в том, что по накопленным в результате обследования пациента спектральным оценкам строят усредненный спектр «портрет» мышцы. По накопленным параметрам считают средние значения и разброс (среднеквадратичное отклонение), для параметра F_p «частота пика» строят распределение и определяют моду распределения F_mod (основная частота тремора) и долю попадания доминирующей в спектре частоты (F_p) в один из трех частотных диапазонов спектра Р1 (3.8-6.4 Гц), Р2 (6.4-9 Гц), Р3 (≥9 Гц). Границы диапазонов выбраны в соответствии с основными симптомами болезни Паркинсона (тремором, ригидностью и брадикинезией). По наличию и положению пика в спектральном «портрете» в области 3-9 Гц и по совокупности значений параметров (диагностических маркеров) F_mod, А² _p, К_т, P1, Р2, Р3 определяют симптоматику для каждой исследуемой мышцы, так при условии F_mod≥3≤6,4; К_т≥8; Р1≥0,6 диагностируют тремор; при F_mod≥6,4≤12; К_т≥5≤30; Р2≥0,6 - ригидность; при F_mod≥9≤20; К_т≤6; Р3≥0,64; А² _р≤15 - акинезия, смешанная симптоматика-дрожательно-ригидная F_mod≥3≤10; К_т≤8; Р1≥0,45; Р2≥0,2; А² _p≥15; ригидно-дрожательная F_mod≥3≤10; К_т≥5≤30; Р1≥0,2; Р2≥0,45; ригидно-акинетическая F_mod≥6,4≤12; К_т≥5≤15; Р2≥0,45; Р3≥0,2; акинетико-ригидная F_mod≥6,4≤12; К_т≥3≤10; Р2≥0,2; Р3≥0,45; дрожательно-акинетическая F_mod≤6; К_т≤10; Р1≥0,45; Р3≥0,2; А² _p≥6≤10; акинетико-дрожательная F_mod≥10; К_т≤8; Р1≥0,2; Р3≥0,45; А² _p≥6≤10; ранний (доклинический) тремор; F_mod≤6; К_т≤8; Р1≥0,3; ранняя (доклиническая) ригидность F_mod≥6; К_т≤5; Р2≥0,3; А² _p ≥7.

Технический результат состоит в повышении достоверности и объективизации определения ранней стадии БП и дифференциальной диагностики основных форм БП для каждой мышцы исследуемых суставов.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где представлены:

На фиг. 1 - а) спектральные «портреты», мышцы лучезапястного сустава (extensor carpi radialis longus) б) мышцы голеностопного сустава (tibialis anterior) здорового испытуемого:

На фиг. 2 - а) типичный спектральный «портрет», пациента БП дрожательной формой (для m.extensor carpi radialis longus), б) распределение пиковых частот для этой мышцы:

На фиг. 3 - а) типичный спектральный «портрет», пациента БП ригидной формой (для m.extensor carpi radialis longus), б) распределение пиковых частот для этой мышцы:

На фиг. 4 - а) типичный спектральный «портрет», пациента БП акинетической формой (для m.extensor carpi radialis longus), б) распределение пиковых частот для этой мышцы:

На фиг. 5 - а) спектральные «портреты» мышц лучезапястных суставов клинически больной (правая сторона) и б) клинически интактной (левая сторона) пациента с правосторонним гемипаркинсонизмом дрожательной формы:

На фиг. 6 - а) спектральные «портреты» мышц голеностопных суставов клинически больной (правая сторона) и б) клинически интактной (левая сторона) пациента с правосторонним гемипаркинсонизмом дрожательной формы:

На фиг. 7 - а) Спектры ОЭМГ мышц лучезапястного сустава правой (больной) и б) левой (клинически здоровой) стороны пациента БП с правосторонним гемипаркинсонизмом ригидно-акинетической формы:

На фиг. 8 - а) Спектры ОЭМГ мышц лучезапястного сустава правой (клинически здоровой) и б) левой (больной) стороны пациента БП с клиническим диагнозом левосторонний гемипаркинсонизм дрожательная форма:

На фиг. 9 - а) Спектры ОЭМГ мышц голеностопного сустава правой (клинически здоровой) и б) левой (больной) стороны пациента БП с клиническим диагнозом левосторонний гемипаркинсонизм дрожательная форма.

Способ заключается в регистрации регистрация интегральной электромиограммы (ЭМГ), отведенной поверхностными (накожными) электродами с мышц лучезапястных и голеностопных суставов правой и левой стороны пациента при неизменном поддержании позы суставного угла со средним уровнем напряжения мышц. Одноразовый съем сигналов ЭМГ осуществляется в течение 40-60 секунд в частотном диапазоне от 10 до 1000 Гц с частотой дискретизации от 2000 Гц. В процессе обследования с каждой мышцы записываются от 10 до 20 одноминутных реализаций для получения статистически надежных результатов. Из сигнала ЭМГ путем детектирования и фильтрации с помощью ФНЧ получают сигнал в диапазоне от 0 до 40 Гц, который создает двигательный акт. Проводят спектральный анализ этого сигнала и выделяют и запоминают на спектральных оценках основные амплитудные и частотные характеристики. Такими характеристиками являются: Частота пика (F_p) - значение частоты (Гц) максимальной точки спектра, т.е. доминирующей в спектре частоты. Эта частота определяет основную частоту тремора; Мощность пика (А² _р) - мощность (мкВ²) максимальной точки спектра (доминирующей частоты). Мощность постоянной составляющей спектра (А² ₀) - определяющая средний уровень напряжения мышцы или тонус мышцы; Коэффициент тремора (К_т) - отношение мощности пика к мощности дополнительных частот. Параметр характеризует степень преобладания мощности доминирующей частоты над мощностью остальных частотных составляющих спектра за исключением А² _p и А² ₀. По накопленным в результате обследования пациента спектральным оценкам строят усредненный спектр «портрет» мышцы. По накопленным параметрам считают средние значения и разброс (среднеквадратичное отклонение), для параметра F_p «частота пика» строят распределение и определяют моду распределения F_mod (основная частота тремора) и долю попадания доминирующей в спектре частоты (F_p) в один из трех частотных диапазонов спектра Р1 (3.8-6.4 Гц), Р2 (6.4-9 Гц), Р3 (≥9 Гц). Границы диапазонов выбраны в соответствии с основными симптомами болезни Паркинсона (тремором, ригидностью и брадикинезией).

Примеры спектральных «портретов», мышц лучезапястного сустава (extensor carpi radialis longus) и мышцы голеностопного сустава (tibialis anterior) представлены на фиг. 1а и б соответственно. Оба спектральных портрета, представленные на фиг. 1, получены обобщением 20 спектров и являются типичными для здоровых испытуемых. По оси абсцисс отложена частота спектра (F, Гц) по оси ординат отложены значения мощностей частотных компонентов спектра (А² мкВ²).

Пример спектрального «портрета» той же мышцы лучезапястного сустава больного БП дрожательной формой приведены на фиг. 2а. Как видно спектр (фиг. 2а) имеет четкий пик (F_p) на частоте 5.49 Гц. На фиг. 2б показан полигон распределения пиковых частот (F_p) для этой мышцы больного. По оси абсцисс отложены значения частот пиков (F_p), а по оси ординат - соответствующие их вероятности. На фиг. 2б дано среднее значение частот пиков F_p=5.43 Гц (mean f) и дисперсия, обозначенная на графиках devf=0.17. Показаны границы диапазонов 1 - (3.8-6.4 Гц), 2 - (6.8-9 Гц) и 3 - выше 9 Гц. Слева даны: обозначение мышцы, значение моды распределения F_mod=5,49 Гц и значение вероятности моды P_mod=0.95, доля попадания доминирующей в спектре частоты (F_p) в один из трех частотных диапазонов спектра P1, Р2, Р3. Доля попадания доминирующей в спектре частоты (F_p) в первый диапазон (3.8-6.4 Гц) Р=1.

Типичный спектральный «портрет» мышцы голеностопного сустава (m. tibialis anterior) больного БП ригидной формой представлен на фиг. 3а, а на фиг. 3б полигон распределение пиковых частот для этой мышцы больного. Спектр больного (фиг. 3а) ригидной формы БП также имеет четкий пик, однако частота этого пика выше (F_p=7.81 Гц), чем частота пика у больного дрожательной формы. Амплитуда тремора у таких больных меньше, чем амплитуда тремора больных дрожательной формы. Так для больного, спектр ОЭМГ которого приведен на фиг. 3а мощность тремора А²=62.5 мкВ², а коэффициент тремора К_т=19.5. Полигон распределения F_p (фиг. 3б) показывает, что среднее значение пика F_p (mean f) равно 7.03 Гц и основная доля пиков (Р2=0,9) попадает во второй диапазон (6.4-9 Гц).

Спектр мощности ОЭМГ для мышцы длинный лучевой разгибатель запястья (m.extensor carpi radialis longus) больного акинетической формы БП представлен на фиг. 4а. По оси абсцисс отложены значения частот (F, Гц), а по оси ординат - соответствующие им значения мощностей. Для таких больных спектры ОЭМГ не имеют ярко выраженного пика. Амплитуда тремора маленькая и соответственно коэффициент тремора низкий. Так для больного, спектр которого показан на фиг. 4а коэффициент тремора К_т=4.25. Пики, выделяемые в спектрах таких больных, лежат в третьем диапазоне, т.е. выше 9 Гц. Полигон распределения F_p, представленный на фиг. 4б показывает, что среднее значение частот пиков F_p (mean f) 12,66±3,96 Гц основная доля пиков (Р3=0.95) попадает в третий диапазон.

Особенности различий симптоматик больных проявляются как в виде «спектральных портретов», так и в отличиях спектральных параметров. В процессе разработки диагностических маркеров было проведено более 500 обследований больных и 100 обследований контрольной группы нормы. Для основных форм БП были получены диапазоны значений выделенных диагностических маркеров.

В таблице 1 приведены диапазоны значений диагностических маркеров для определения формы БП для каждой мышцы. Симптом обозначается 1 или 2 буквами из набора Т (тремор), R (ригидность), А (акинезия) в зависимости от выраженности того или другого симптома. Если один из симптомов имеет сильное преобладание, выдается одна буква, обозначающая этот симптом. Если у больного одинаково выражены два симптома, выдается набор из 2-х букв. Как правило, в таком случае один из 2-х симптомов имеет некоторое преобладание, тогда соответствующая ему буква ставится на первое место. Кроме этого диагностические маркеры позволяют давать информацию о начальных проявлениях тремора и ригидности. Когда клинически тремор не диагностируется (т.е. амплитуда патологического тремора настолько мала, что визуально он не заметен и врач его не диагностирует), используя частотные характеристики, можно получить информацию о наличии симптома даже в этих случаях.

Для оценки эффективности построенных алгоритмов диагностики БП была разработана специальная процедура. (Гусев Л.А., Хуторская О.Е. «Об одной оценке эффективности машиной диагностики двигательных нарушений» Автоматика и телемеханика, №12, 2003, 112-121). Оценка проводилась на базе данных, содержащих 399 врачебных диагнозов. В базе данных было 90 диагнозов с моносимптоматикой. Из них 47 диагнозов - акинетическая форма (А), 26 диагнозов - ригидная форма (R) и 17 - дрожательная форма (Т). Остальные 309 диагнозов представляли смешанные формы. В таблице 2 приведены значения случайного и расчетного совпадения диагноза клинического и поставленного по диагностическим маркерам.

В таблице введены следующие обозначения: акинезия (А), ригидность (R), тремор (Т). Также выделяют пограничные (смешанные) случаи с возможными комбинациями симптомов, различающиеся в зависимости от преобладания какого-либо из них: акинетико-ригидный (AR), ригидно-акинетический (RA), дрожательно-ригидный (TR), ригидно-дрожательный (RT), дрожательно-акинетический (ТА), акинетико-дрожательный (AT); начальные формы тремора (TNF) и ригидности (RNF); норма (Normal).

Представленные данные показывают, что диагностика симптомов паркинсонизма, сделанная по диагностическим маркерам, превышает случайную оценку.

Рассмотрим несколько примеров ранней (преклинической) диагностики БП. Исследование клинически здоровой стороны больных гемипаркинсонизмом показало, что уже на ранних этапах, когда отсутствуют внешние признаки заболевания, в спектрах ЭМГ в области низких частот, характерных для БП, появляются дополнительные низкоамплитудные пики. Наличие такого патологического пика, совместно с пиком физиологического тремора, не дает внешних проявлений заболевания, т.е. амплитуда патологического тремора настолько мала, что визуально он не заметен, и врач его не диагностирует. При развитии динамики заболевания патологический пик растет по амплитуде и полностью замещает пик физиологического тремора. На этой стадии болезнь дает внешние проявления и клинически диагностируется. Таким образом, одним из ранних маркеров заболевания может служить низкоамплитудный пик в патологической области частот. На фиг. 5 приведены примеры спектральных «портретов» ОЭМГ мышц лучезапястных суставов правой, клинически больной стороны (фиг. 5а) и левой, клинически интактной стороны (фиг. 5б) пациента М. (DS правосторонний гемипаркинсонизм дрожательная форма). На фиг.6 показаны усредненные спектры ОЭМГ для мышц голеностопных суставов правой (а) и левой стороны (б) этого пациента. Мы видим, что на правой стороне (а) выделяется четкий пик в области 5.47 Гц. Среднее значение мощности этого пика для мышцы разгибателя лучезапястного сустава (CDE) 390±95 мкВ², а мышцы разгибателя голеностопного сустава (TDE) 220±34 мкВ². Коэффициент тремора К_т соответственно 47 и 38. Полученные значения диагностических маркеров четко указывают на дрожательную симптоматику, что и не противоречит клиническому диагнозу. В то же время на клинически здоровой левой стороне (б) также наблюдается пик в области 5.47 Гц. Мощность этого пика значительно меньше, чем на правой стороне (5.9±2.1 мкВ² - для мышцы лучезапястья и 41±17 мкВ² - для мышцы голеностопа), поэтому визуально тремор на левой стороне не выявляется. Однако наличие этого патологического пика свидетельствует о начале заболевания и на левой стороне.

Начальная стадия ригидно-акинетической симптоматики выявлена у другого пациента (б-ная А. 1956 г. р., DS - правосторонний гемипаркинсонизм дрожательная форма). На фиг. 7 приведен спектральный «портрет» ОЭМГ мышц лучезапястного сустава обеих сторон этой больной. На спектрах по оси ординат отложены значения частот (F Гц), а по оси абсцисс мощности (А² мкВ²) частот спектра. На фиг. 7 отмечен пик (F_p), выделенный в спектре, его мощность (А); значение среднего напряжения (тонуса) мышцы (С); общая мощность спектра (D). На правой стороне (CDE) пик F_p=5.47 Гц мощностью 112 мкВ², а на левой (CFE), пик на частоте F_p=7.03 Гц и мощностью 2.82 мкВ². Наряду с пиком не большой мощности (F_p=7.03 Гц) на спектре левой стороны отмечается характерное для гипокинезии равномерное плато.

Рассмотрим результаты исследования пациента С. (1950 г. р.). Пациенту поставлен диагноз в мае 2010 года. Обследование проводилось в октябре 2011 года. Клинический диагноз -дрожательная, брадикинезия, ригидность, тремор покоя слева. На фиг. 8 представлены промежуточные спектры ОЭМГ мышц лучезапястного правой здоровой (фиг. 8а) и левой больной (фиг. 8б) стороны пациента. На фиг. 9 показаны промежуточные спектры ОЭМГ мышц голеностопного сустава правой здоровой (фиг. 9а) и левой больной (фиг. 9б) стороны пациента. По оси ординат отложены значения частот (F Гц), а по оси абсцисс значения мощности (А² мкВ) частот спектра. На спектрах обозначены выделенные частоты пиков F_p. Для каждого спектра выведены: N - номер больного; пункт записи; исследуемая мышца (CDE, CFE - мышцы лучезапястного сустава, соответственно правой и левой стороны; TDE, TFE - мышцы голеностопного сустава правой и левой стороны.); значение частоты выделенного пика (F); значение среднего напряжения (тонуса) мышцы (С); общая мощность спектра (D); значение мощности выделенного пика (А). На левой больной стороне пациента отмечены характерные для дрожательно-ригидной формы пики F_p=5.08 Гц для руки и F_p=4.69 Гц для ноги. Отметим, что для мышц ног превалирует дрожательная симптоматика. Среднее значение «коэффициента тремора» для мышц ног левой стороны К_т=43±18, а для мышц рук К_т=10.0±3.8. Для мышц рук левой стороны характерна слабость и затруднение движений (среднее значение тонуса С=49±14 мкВ²; А²=4.1±1.2 мкВ²). Левая нога также слабее, чем правая. Так значение тонуса для правой ноги С=1100±380 мкВ², а для левой С=640±140 мкВ². На правой стороне пациента наряду с пиком, характерным для нормы, выделяются низкоамплитудные пики, характерные для патологического тремора - F_p=4.69 Гц для руки и F_p=5.47 Гц для ноги. Среднее значение «коэффициента тремора» для мышцы правой руки К_т=7.7±4.3, а для мышцы правой ноги К_т =6.2±5.9. Исследование показало, что на правой стороне больной также наблюдаются начальные признаки БП дрожательной формы.

Таким образом, патентуемый способ ранней и дифференциальной диагностики форм болезни Паркинсона помогает врачу объективизировать диагностику форм заболевания. На ранних преклинических стадиях выявить заболевание применять адекватные способы лечения.

Claims

1. Способ ранней и дифференциальной диагностики симптомов болезни Паркинсона (БП), включающий одновременную запись сигналов электрической активности мышц (ЭМГ) верхних и нижних конечностей при неизменном поддержании позы суставного угла, отличающийся тем, что из спектра ЭМГ выделяют частотный диапазон сигнала, создающий двигательный акт, вычисляют спектр мощности сигнала методом преобразования Фурье, на спектре выделяют максимальный пик и определяют его частоту (F_p) и мощность (A² _p), а также мощность постоянной составляющей спектра (А² ₀), рассчитывая среднее значение и разброс каждого параметра из набора 10-20 значений записи, далее строят полигон распределения параметра F_p и определяют на нем моду F_mod и долю попадания доминирующей в спектре частоты (F_p) в один из трех частотных диапазонов спектра Р1 - 3.8-6.4 Гц, Р2 - 6.4-9 Гц, Р3 - ≥9 Гц, на основании полученных значений рассчитывают коэффициент тремора (K_m) по формуле:

, где

A² _p - мощность частоты максимальной точки спектра, в мкВ²;

A² _d - средняя мощность всех составляющих частот спектра за исключением A² _p и А² ₀, в мкВ²

и при значениях F_mod≥3≤6,4; К_m≥8; Р1≥0,6 диагностируют тремор; при F_mod≥6,4≤12; K_m≥5≤30; Р2≥0,6 - ригидность; при F_mod≥9≤20; K_m≤6; Р3≥0,64; А² _р≤15 - акинезию, при F_mod≥3≤10; K_m≤8; Р1≥0,45; Р2≥0,2; A² _p≥15 - смешанную симптоматико-дрожательную-ригидную форму БП; при F_mod≥3≤10; K_m≥5≤30; Р1≥0,2; Р2≥0,45 ригидно-дрожательную; при F_mod≥6,4≤12; K_m≥5≤15; Р2≥0,45; Р3≥0,2 ригидно-акинетическую; при F_mod≥6,4≤12; K_m≥3≤10; Р2≥0,2; Р3≥0,45 акинетико-ригидную; при F_mod≤6; K_m≤10; Р1≥0,45; Р3≥0,2; A² _p≥6≤10 дрожательно-акинетическую; при F_mod≥10; K_m≤8; Р1≥0,2; Р3≥0,45; A² _p≥6≤10 акинетико-дрожательную; при F_mod≤6; K_m≤8; Р1≥0,3 ранний доклинический тремор; при F_mod≥6; K_m≤5; Р2≥0,3; A² _p≥7 - раннюю доклиническую ригидность.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что запись ЭМГ осуществляют поверхностными электродами с мышц лучезапястных m. extensor carpi radialis longus и голеностопных m. tibialis anterior суставов правой и левой стороны конечностей пациента.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что запись сигнала ЭМГ составляет от 40 до 60 сек, частотный диапазон сигнала от 10 до 1000 Гц, частота дискретизации сигнала ЭМГ от 2000 Гц.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спектральную плотность сигнала вычисляют с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье.