RU2738583C1 - Diagnostic technique for focal epilepsy based on electroencephalogram analysis - Google Patents

Diagnostic technique for focal epilepsy based on electroencephalogram analysis Download PDF

Info

Publication number
RU2738583C1
RU2738583C1 RU2020115725A RU2020115725A RU2738583C1 RU 2738583 C1 RU2738583 C1 RU 2738583C1 RU 2020115725 A RU2020115725 A RU 2020115725A RU 2020115725 A RU2020115725 A RU 2020115725A RU 2738583 C1 RU2738583 C1 RU 2738583C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
analysis
eeg
focal epilepsy
fluctuation
oscillation period
Prior art date
Application number
RU2020115725A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Александрович Зорин
Михаил Михайлович Лапкин
Алексей Викторович Алпатов
Юлия Игоревна Медведева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority to RU2020115725A priority Critical patent/RU2738583C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738583C1 publication Critical patent/RU2738583C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/369Electroencephalography [EEG]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to a method for diagnosing focal epilepsy based on an electroencephalogram (EEG) analysis. Value of the oscillation period threshold is evaluated with preservation of fractal properties and a scaling index in the transition zone of the fluctuation curve in the frontal and temporal leads. If the oscillation period is more than 0.2 s and the scaling factor is less than or equal to 0.3, focal epilepsy is diagnosed.
EFFECT: provided is diagnosing focal epilepsy based on EEG analysis using fluctuation analysis of a signal with a remote trend.
1 cl, 9 dwg, 3 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к клинической медицине (неврологии).The invention relates to medicine, namely to clinical medicine (neurology).

Одним из перспективных методов математического анализа в электроэнцефалографии является выявление и описание фрактальных свойств электроэнцефалографического сигнала и применение методов оценки его нелинейной динамики [Kaffashi F., 2007; Lopes da Silva F.H. et al. 2003]. Ставший «традиционным» метод спектрального анализа электроэнцефалограммы (ЭЭГ) предполагает выделение достаточно узкого частотного диапазона анализируемых биоэлектрических процессов с использованием быстрого преобразования Фурье и характеристик спектральной мощности и частоты для описания, интерпретации в качестве физиологических и патологических выявленных феноменов [Александров М.В., Иванов Л.Б., Лытаев С.А. и др., 2019].One of the promising methods of mathematical analysis in electroencephalography is the identification and description of the fractal properties of the electroencephalographic signal and the application of methods for assessing its nonlinear dynamics [Kaffashi F., 2007; Lopes da Silva F.H. et al. 2003]. The now "traditional" method of spectral analysis of the electroencephalogram (EEG) involves the allocation of a fairly narrow frequency range of analyzed bioelectric processes using fast Fourier transform and characteristics of spectral power and frequency to describe, interpret as physiological and pathological identified phenomena [Alexandrov M.V., Ivanov L.B., Lytaev S.A. et al., 2019].

Вместе с тем, ЭЭГ как сложный нелинейный процесс обладает свойством само подобия (фрактальности), предполагающим включение более простых графоэлементов (паттернов) электроэнцефалограммы в более сложные паттерны, различающиеся в первую очередь по временным масштабам [Buzsaki G., 2006].At the same time, EEG as a complex nonlinear process has the property of self-similarity (fractality), suggesting the inclusion of simpler electroencephalogram graphoelements (patterns) into more complex patterns, which differ primarily in time scales [Buzsaki G., 2006].

Практической реализацией данного подхода в клинической неврологии может являться описание фрактальных свойств ЭЭГ при эпилепсии.The practical implementation of this approach in clinical neurology can be a description of the fractal properties of EEG in epilepsy.

Технический результат: разработка метода диагностики фокальной эпилепсии на основе анализа ЭЭГ. EFFECT: development of a method for diagnosing focal epilepsy based on EEG analysis.

Наиболее близким по назначению способом к заявленному изобретению по совокупности признаков является применение человека-оператора метода флуктуационного анализа электроэнцефалограмм в задачах контроля напряжённых состояний, в котором на основе анализа кроссовера флуктуационной кривой ЭЭГ, интерпретируемого в виде скейлингового показателя и масштабов (периодов) колебаний ЭЭГ, предлагается осуществлять оценку функционального состояния операторов.The method closest to the intended purpose to the claimed invention in terms of the totality of features is the use the human operator of the method of fluctuation analysis of electroencephalograms in the problems of stress state control, in which, based on the analysis of the crossover of the EEG fluctuation curve, interpreted in the form of a scaling index and the scales (periods) of EEG oscillations, it is proposed to assess the functional state of the operators.

Нами предложен Способ диагностики фокальной эпилепсии на основе анализа электроэнцефалограммы, включающий использование метода флуктуационного анализа сигнала с удалённым трендом, отличающийся тем, что на основе DFA анализа (detrended fluctuation analysis) оценивают значение порога периода колебаний с сохранением фрактальных свойств в лобных и височных отведениях при периоде колебаний более 0,2 с и скейлингового показателя в переходной зоне флуктуационной кривой в лобных и височных отведениях менее или равного 0,3.We have proposed a Method for the diagnosis of focal epilepsy based on the analysis of an electroencephalogram, including the use of the method of fluctuation analysis of a signal with a distant trend, characterized in that, on the basis of DFA analysis (detrended fluctuation analysis), the value of the threshold of the oscillation period is estimated with the preservation of fractal properties in the frontal and temporal leads with an oscillation period of more than 0.2 s and a scaling indicator in the transitional the zone of the fluctuation curve in the frontal and temporal leads is less than or equal to 0.3.

Основным отличием данного способа от прототипа является использование конкретных пороговых значений классификации фрактальных свойств ЭЭГ у больных фокальной эпилепсией.The main difference between this method and the prototype is the use of specific threshold values for the classification of fractal properties of the EEG in patients with focal epilepsy.

Для анализа рекомендуется использовать безартефактные фрагменты ЭЭГ, зарегистрированные в монополярной коммутации с референтными электродами на ушах в фоновом состоянии (состояние расслабленного бодрствования с закрытыми глазами); длительность эпохи анализа 20,48 секунд. Осуществляется экспорт ЭЭГ сигнала в формате ASCII (8-битная компьютерная кодировка для представления текста, десятичных цифр); обработка рядов данных соответствующих каналам ЭЭГ записи проводится в соответствие с формулой For analysis, it is recommended to use artifact-free EEG fragments recorded in monopolar commutation with reference electrodes on the ears in the background state (the state of relaxed wakefulness with closed eyes); analysis epoch duration is 20.48 seconds. The EEG signal is exported in ASCII format (8-bit computer encoding for representing text, decimal digits); the processing of data series corresponding to the EEG recording channels is carried out in accordance with the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где F(n) - значение флуктуационной функции, N - число отсчётов ЭЭГ, k-номер текущего отсчёта; y - мгновенное (в момент отсчёта) значение ЭЭГ-потенциала (мкВ).where F (n) is the value of the fluctuation function, N is the number of EEG counts, k is the number of the current count; y - instantaneous (at the moment of counting) value of the EEG potential (μV).

Процессинг данных с вычислением скейлингового показателя, значений масштабов данных для кроссовера 1 и кроссовера 2 осуществлялся при помощи программы MathLAB, представление данных - в табличном процессоре Excel.The data processing with the calculation of the scaling index, the values of the data scales for crossover 1 and crossover 2 was carried out using the MathLAB program, data presentation was performed in an Excel spreadsheet processor.

Теоретическим обоснованием данного способа является методология флуктуационного анализа с удалением тренда. Метод предполагает изучение фрактальных свойств процессов и сигналов путём сравнения размаха колебаний при удалении тренда на различных временных масштабах. При этом показано, что степень наклона кривой, аппроксимирующей размах колебаний на разных временных масштабах изучаемого процесса (скейлинговый показатель - а) отражает различные феномены самоорганизации в рамках теории случайных сигналов и шумов (таблица 1).The theoretical justification of this method is the methodology of fluctuation analysis with the removal of the trend. The method involves studying the fractal properties of processes and signals by comparing the range of fluctuations when the trend is removed on different time scales. It is shown that the degree of slope of the curve approximating the range of oscillations at different time scales of the process under study (scaling index - a) reflects various phenomena of self-organization within the framework of the theory of random signals and noise (Table 1).

Таблица 1. Значения скейлингового показателя и характеристика феномена.Table 1. Values of the scaling index and characteristics of the phenomenon.

Значение скейлингового показателя (а)Scaling value (a) Характеристики процессаProcess characteristics 0<a<0,50 <a <0.5 Резкие изменения сигналаAbrupt signal changes a=0,5a = 0.5 Случайный процесс (белый шум/хаотическое колебание)Random process (white noise / chaotic oscillation) 0,5<a<1,00.5 <a <1.0 Наличие фрактальных (самоподобных) свойствThe presence of fractal (self-similar) properties a=1a = 1 Строгие самоподобные (фрактальные) свойстваStrict self-similar (fractal) properties a>1a> 1 Переходный процесс (случайное блуждание)Transient process (random walk) a=2a = 2 Строго организованный сигналStrictly organized signal

При изучении фрактальных свойств биоэлектрических сигналов, отражающих динамику физиологических процессов (в том числе ЭЭГ) у практически здоровых лиц было обнаружено [2, 3], что график зависимости значений DFA от масштаба имеет 2 перелома (кроссовера), характеризующих резкое изменение фрактальных свойств сигнала (от самоподобных свойств до резкой потери фрактальных свойств сигнала), что имело взаимосвязи со стандартным спектральным анализом электроэнцефалограмм: интервал между 23 отсчётами и 128 отсчётами соответствует переходной зоне между первым (23 отсчёта) и вторым (128 отсчётов) кроссовером (фиг. 1).When studying the fractal properties of bioelectric signals reflecting the dynamics of physiological processes (including EEG) in practically healthy individuals, it was found [2, 3] that the plot of the dependence of DFA values on the scale has 2 breaks (crossovers) characterizing a sharp change in the fractal properties of the signal ( from self-similar properties to a sharp loss of fractal properties of the signal), which was interrelated with the standard spectral analysis of electroencephalograms: the interval between 23 counts and 128 counts corresponds to the transition zone between the first (23 counts) and the second (128 counts) crossover (Fig. 1).

В связи с этим было предложено описывать не только значения скейлингового показателя, но и периодометричекие (частотные) характеристики кроссоверов.In this regard, it was proposed to describe not only the values of the scaling index, but also the periodometric (frequency) characteristics of the crossovers.

Данная методика применена нами для описания ЭЭГ-сигнала у пациентов с фокальной эпилепсией с целью выделения дополнительных критериев диагностики данного неврологического расстройства.We used this technique to describe the EEG signal in patients with focal epilepsy in order to highlight additional criteria for the diagnosis of this neurological disorder.

Практическое обоснование метода проведено на 50 пациентах, страдающих структурной фокальной лобной и височной эпилепсией в соответствие с классификацией ILAE, 2017 [5, 8] и 50 практически здоровых лиц (практически здоровые добровольцы, с отсутствием эпилептиформной активности на ЭЭГ при 30-минутной регистрации, отсутствием пароксизмальных расстройств в анамнезе). Средний возраст практически здоровых лиц составил 33,1 года (ошибка средней 1,22 лет), больных эпилепсией 34,2 года (ошибка средней 1,15 лет); в обеих группах было одинаковое количество мужчин и женщин (25 мужчин и женщин в каждой группе). Средняя длительность болезни составила 3,5 года; в исследование включались пациенты с как минимум 1 приступом за последний год наблюдения.The practical substantiation of the method was carried out on 50 patients suffering from structural focal frontal and temporal lobe epilepsy in accordance with the ILAE classification, 2017 [5, 8] and 50 practically healthy individuals (practically healthy volunteers, with no epileptiform activity on the EEG at 30-minute registration, no history of paroxysmal disorders). The average age of practically healthy persons was 33.1 years (average error 1.22 years), patients with epilepsy 34.2 years (average error 1.15 years); both groups had the same number of men and women (25 men and women in each group). The average duration of the illness was 3.5 years; The study included patients with at least 1 seizure in the last year of follow-up.

Регистрация ЭЭГ осуществлялась при помощи программно-аппаратного комплекса «Нейрон-Спектр.NET» в течение 30 минут; проводилась регистрация фоновой записи, запись при открывании и закрывании глаз, фотостимуляции, 3 минутной гипервентиляции, после гипервентиляции. EEG registration was carried out using the Neuron-Spectrum.NET hardware and software complex for 30 minutes; background recording, recording with opening and closing of eyes, photostimulation, 3-minute hyperventilation, after hyperventilation were carried out.

Представлены данные по анализу ЭЭГ в фоновой записи. Проводился анализ фрагментов без эпилептиформной активности у пациентов с фокальной эпилепсией и контрольной группы исследуемых. Длительность фрагмента для анализа составила 5 минут. Анализ проводился на безартефактных участках, без эпилептиформной активности (эпоха анализа 20,48 секунд). Обработка сигнала осуществлялась при помощи пакета программ MathLab.The data on the EEG analysis in the background recording are presented. Fragments without epileptiform activity were analyzed in patients with focal epilepsy and in the control group. The duration of the fragment for analysis was 5 minutes. The analysis was carried out on artifact-free areas without epileptiform activity (analysis epoch 20.48 seconds). Signal processing was carried out using the MathLab software package.

Определялись значения скейлингового показателя (а) в переходной зоне между кроссовером 1 и кроссовером 2 и период колебаний, соответствующих кроссоверу (переходу с выраженным изменением фрактальных свойств ЭЭГ-сигнала).The values of the scaling index (a) in the transition zone between crossover 1 and crossover 2 and the period of oscillations corresponding to the crossover (transition with a pronounced change in the fractal properties of the EEG signal) were determined.

Описательная статистика показателей представлена в виде медианы, верхнего и нижнего квартиля (Me; LQ; UQ), сравнительный анализ проводился при помощи критерия Манна-Уитни. Для изучения чувствительности, специфичности и точности/ диагностической значимости показателей использовались кривые операциональных характеристик (ROC-анализ). ROC-кривые строились при помощи пакета программ Statistica 10.0Descriptive statistics of indicators are presented as median, upper and lower quartile (Me; LQ; UQ), comparative analysis was carried out using the Mann-Whitney test. Operating characteristic curves (ROC analysis) were used to study the sensitivity, specificity and accuracy / diagnostic significance of the indicators. ROC curves were built using the Statistica 10.0 software package

В таблице 2 представлены достоверные различия значений скейлингового показателя в исследуемых отведениях в переходной зоне.Table 2 shows significant differences in the values of the scaling index in the studied leads in the transition zone.

Таблица 2. Значения скейлингового показателя в лобных и височных отведениях у пациентов с фокальной эпилепсией и у практически здоровых лиц (альфа)Table 2. Values of the scaling indicator in the frontal and temporal leads in patients with focal epilepsy and in apparently healthy individuals (alpha)

ПоказателиIndicators ЭпилепсияEpilepsy Контрольная группаControl group ZZ pp Me; LQ; UQMe; LQ; Uq Me; LQ; UQMe; LQ; Uq а в переходной зоне в отведении F3and in the transition zone in lead F3 0,198;0,127;0,296 0.198 ; 0.127; 0.296 0,411;0,297;0,5880.411; 0.297; 0.588 2,7122,712 0,0070.007 а в переходной зоне в отведении F4and in the transition zone in lead F4 0,246;0,174;0,314 0.246; 0.174; 0.314 0,382;0,293;0,4900.382; 0.293; 0.490 2,2852,285 0,0220.022 а в переходной зоне в отведении T3and in the transition zone in lead T3 0,222;0,158;0,282 0.222 ; 0.158; 0.282 0,362;0,286;0,4960.362; 0.286; 0.496 2,3222,322 0,0200.020

Как следует из таблицы, у пациентов с фокальной эпилепсией определяется достоверно меньшее значение скейлингового показателя в переходной зоне, при этом его значения соответствуют резким изменениям сигнала с большей тенденцией к формированию случайного процесса (хаотических колебаний).As follows from the table, in patients with focal epilepsy, a significantly lower value of the scaling index in the transition zone is determined, while its values correspond to sharp changes in the signal with a greater tendency to the formation of a random process (chaotic oscillations).

При анализе периода колебаний, соответствующих кроссоверу, выявлен достоверно меньший период колебаний у здоровых лиц и соответственно больший период колебаний у пациентов с фокальной эпилепсией при котором возникает феномен потери фрактальных свойств.When analyzing the oscillation period corresponding to the crossover, a significantly shorter oscillation period in healthy individuals and, accordingly, a longer oscillation period in patients with focal epilepsy, in which the phenomenon of loss of fractal properties occurs, was revealed.

Таблица 3. Значение показателей периодов колебаний (с) в Table 3. The value of the indicators of the periods of fluctuations (s) in

точке кроссовера в группах исследуемыхcrossover point in groups of subjects

ПоказателиIndicators ЭпилепсияEpilepsy Контрольная группаControl group ZZ pp Me; LQ; UQMe; LQ; Uq Me; LQ; UQMe; LQ; Uq Период кроссовера в F3, сCrossover period in F3, s 0,187;0,148;0,2060.187; 0.148; 0.206 0,135;0,098;0,1870.135; 0.098; 0.187 2,5322,532 0,0110.011 Период кроссовера в T3, сCrossover period in T3, s 0,187;0,163;0,2850.187; 0.163; 0.285 0,132;0,097;0,1750.132; 0.097; 0.175 3,113.11 0,0020.002 Период кроссовера в T4, сCrossover period in T4, s 0,201;0,163;0,2360.201; 0.163; 0.236 0,135;0,102;0,1960.135; 0.102; 0.196 2,9402.940 0,0040.004

Таким образом, в группе пациентов с фокальной эпилепсией резкая потеря фрактальных свойств возникает при переходе к масштабу колебаний с достоверно большим периодом по сравнению с контрольной группой. Другими словами в группе практически здоровых лиц фрактальные свойства электроэнцефалограммы (самоподобие) сохраняется для колебаний более высокой частоты, по сравнению с группой больных эпилепсией. В качестве значимого показателя нами выбран показатель периода колебаний в лобных и височных отведениях. Средняя частота колебаний, ниже которой происходит потеря фрактальных свойств ЭЭГ у больных фокальной эпилепсией, соответствовала 6-7 Гц.Thus, in the group of patients with focal epilepsy, a sharp loss of fractal properties occurs when switching to the scale of fluctuations with a significantly longer period compared to the control group. In other words, in the group of practically healthy individuals, the fractal properties of the electroencephalogram (self-similarity) are retained for oscillations of a higher frequency than in the group of epilepsy patients. As a significant indicator, we chose the indicator of the oscillation period in the frontal and temporal leads. The average oscillation frequency, below which there is a loss of fractal properties of the EEG in patients with focal epilepsy, corresponded to 6-7 Hz.

Нами был проведён ROC анализ для оценки чувствительности, специфичности и точности распределения испытуемых в группы пациентов с эпилепсией и контрольную группу на основе представленных показателей DFA.We performed an ROC analysis to assess the sensitivity, specificity and accuracy of the distribution of subjects into groups of patients with epilepsy and a control group based on the presented DFA scores.

ROC анализ осуществлялся при помощи модуля искусственные нейронные сети пакета программ Statistica 10.0 Ru; для анализа выборки создавались линейные нейронные сети (1 нейрон в скрытом слое) с логистической функцией активации.ROC analysis was carried out using the artificial neural networks module of the Statistica 10.0 Ru software package; to analyze the sample, linear neural networks (1 neuron in the hidden layer) with a logistic activation function were created.

На фиг. 2 представлена ROC кривая для скейлингового показателя в переходной зоне в отведении F3. Пороговым значением для классификации определено значение 0,3; площадь под кривой составила 0,820; что соответствует достаточно высокому качеству модели (фиг. 2). FIG. Figure 2 shows the ROC curve for the scaling exponent in the transition zone in lead F3. The threshold for classification is 0.3; the area under the curve was 0.820; which corresponds to a sufficiently high quality of the model (Fig. 2).

Аналогичные ROC-кривые были предложены для скейлингового показателя в отведении Т3: площадь под кривой 0,84; порог 0,3 (фиг. 3).Similar ROC curves have been proposed for the scaling factor in lead T3: area under the curve 0.84; threshold 0.3 (Fig. 3).

На фиг. 4 и 5 представлены кривые ROC-анализа для периода кроссовера в отведениях F3 (площадь под кривой 0,791; порог 0,215 с) и T3 (площадь под кривой 0,844; порог 0,214 с) соответственно. FIG. 4 and 5 show the ROC curves for the crossover period in leads F3 (area under the curve 0.791; threshold 0.215 s) and T3 (area under the curve 0.844; threshold 0.214 s), respectively.

По данным ROC анализа порог классификации для скейлингового показателя составил 0,3, а для периода колебаний - более 0,2 с.According to the ROC analysis, the classification threshold for the scaling indicator was 0.3, and for the oscillation period - more than 0.2 s.

Приведём примеры использования данного способа.Let's give examples of using this method.

Пример 1.Example 1.

Пациент А., 32 года консультирован амбулаторно на базе поликлинического отделения ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава. Patient A., 32 years old, was consulted on an outpatient basis at the outpatient department of the Ryazan State Medical University of the Ministry of Health.

Описывает приступы с 28 лет, преимущественно ночные: орофарингеальный автоматизм (в виде необычного «горлового звука», хрипа) с переходом в билатеральные тонико-клонические приступы; часть приступов носит характер гипермоторных автоматизмов: высокоамплитудные автоматизированные движения рук и ног с расстройством сознания.Describes seizures from 28 years of age, mostly nocturnal: oropharyngeal automatism (in the form of an unusual "throat sound", wheezing) with a transition to bilateral tonic-clonic seizures; some of the seizures are of the nature of hypermotor automatisms: high-amplitude automated movements of the arms and legs with impaired consciousness.

Принимал финлепсин до 800 мг в сутки, в течение 3 лет, в дальнейшем в связи с уменьшением частоты приступов самостоятельно прекратил приём препарата. За 1 неделю до визита ночью возник фокальный моторный приступ с переходом в билатеральный тонико-клонический приступ. He took Finlepsin up to 800 mg per day for 3 years, then, due to a decrease in the frequency of attacks, he independently stopped taking the drug. 1 week before the visit, a focal motor seizure developed at night with a transition to a bilateral tonic-clonic seizure.

Обследован: МРТ (магнитно-резонансная томография) (1,5 Тл), предполагается DNET (дисэмбиропластическая нейроэпителиальная опухоль - высоко эпилептогенный субстрат) в правой височной и лобной долях.Examined: MRI (magnetic resonance imaging) (1.5 T), assumed to be DNET (dysembyroplastic neuroepithelial tumor - highly epileptogenic substrate) in the right temporal and frontal lobes.

Во время приёма выполнено амбулаторное ЭЭГ исследование (30 минут) с проведением функциональных проб. Во время исследования эпилептиформной активности не зарегистрировано.During the appointment, an outpatient EEG study (30 minutes) was performed with functional tests. During the study, epileptiform activity was not registered.

Следует отметить, что лобно-долевая эпилепсия характеризуется преобладанием приступов в ночное время и низким индексом эпилептиформной активности в состоянии бодрствования. It should be noted that frontal lobe epilepsy is characterized by the predominance of seizures at night and a low index of epileptiform activity in the waking state.

Заключение: Структурная фокальная эпилепсия с фокальными моторными приступами с переходов в билатеральные тонико-клонические приступы.Conclusion: Structural focal epilepsy with focal motor seizures from transitions to bilateral tonic-clonic seizures.

Фрагмент ЭЭГ пациента А в фоновой записи представлен на фиг. 6 (биполярная коммутация используется для анализа в эпилептологии; анализ DFA осуществлялся по массивам данных в монополярной коммутации)A fragment of the EEG of patient A in the background recording is shown in Fig. 6 (bipolar switching is used for analysis in epileptology; DFA analysis was carried out on data sets in monopolar switching)

Выполнен анализ DFA эпохи 20,48 секунд. На фиг.7 представлены графики флуктуационной кривой пациента А: вверху - общий график флуктуационный кривой с кроссоверами и наличием переходной зоны; внизу - анализ скейлингового показателя (множитель при аргументе х в линейном уравнении) для переходной зоны.DFA analysis performed for epoch 20.48 seconds. Figure 7 shows the graphs of the fluctuation curve of patient A: at the top - the general graph of the fluctuation curve with crossovers and the presence of a transition zone; below - the analysis of the scaling index (multiplier for the argument x in the linear equation) for the transition zone.

Скейлинговый показатель в переходной зоне (0,228), отражает потерю фрактальных свойств ЭЭГ-сигнала, что характерно для интериктальной ЭЭГ у пациентов с фокальной эпилепсией. Период колебаний, при котором происходит потеря фрактальных свойств составил 0,355 с, что также типично для интериктальной ЭЭГ пациентов с фокальной эпилепсией.The scaling index in the transition zone (0.228) reflects the loss of the fractal properties of the EEG signal, which is typical for interictal EEG in patients with focal epilepsy. The oscillation period at which the loss of fractal properties occurs was 0.355 s, which is also typical for interictal EEG of patients with focal epilepsy.

Таким образом, данный способ анализа ЭЭГ подтвердил диагноз фокальной эпилепсии у данного больного.Thus, this method of EEG analysis confirmed the diagnosis of focal epilepsy in this patient.

Пример 2.Example 2.

Пациент Б., 30 лет обратился в поликлиничекое отделение ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрва России по поводу миофасциального синдрома в области шеи.Patient B., 30 years old, turned to the outpatient department of the Ryazan State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation about myofascial syndrome in the neck.

В анамнезе жалобы на единичный недифференцированный эпизод кратковременного расстройства сознания на высоте эмоционального напряжения, по своей структуре соответствующий психогенному неэпилептическому приступу.A history of complaints of a single undifferentiated episode of a short-term disorder of consciousness at the height of emotional stress, in its structure corresponding to a psychogenic non-epileptic seizure.

Неврологический статус без патологии.Neurological status without pathology.

На фиг. 8 представлен фрагмент ЭЭГ записи пациента Б (биполярная коммутация используется для анализа в эпилептологии; анализ DFA осуществлялся по массивам данных в монополярной коммутации). FIG. 8 shows a fragment of the EEG recording of patient B (bipolar switching is used for analysis in epileptology; DFA analysis was carried out using data arrays in monopolar switching).

МРТ головного мозга (в режиме высокого разрешения): изменений не выявлено. Рекомендовано проведение видео-ЭЭГ-мониторинга: при 6 часовом видео ЭЭГ мониторинге в состоянии бодрствования и 1-2 стадии nonREM сна эпилептиформной активности не зарегистрировано.MRI of the brain (high resolution): no changes were found. Video-EEG monitoring was recommended: with 6-hour video EEG monitoring in the waking state and stages 1-2 of nonREM sleep, no epileptiform activity was recorded.

При последующем катамнезе (2,5 года) - пароксизмальных событий не зарегистрировано.With the subsequent follow-up (2.5 years), no paroxysmal events were recorded.

Заключение: Единичный психогенный неэпилептический приступ в анамнезе. Conclusion: A single psychogenic non-epileptic seizure in history .

Графики флуктуационной кривой пациента Б представлены на фиг. 9: вверху - общий график флуктуационный кривой с кроссоверами и наличием переходной зоны; внизу - анализ скейлингового показателя (множитель при аргументе х в линейном уравнении) для переходной зоны.Patient B's fluctuation curve plots are shown in FIG. 9: top - general graph of the fluctuation curve with crossovers and the presence of a transition zone; below - the analysis of the scaling index (multiplier for the argument x in the linear equation) for the transition zone.

При DFA анализе скейлинговый показатель (0,793) отражает наличие отчётливых фрактальных (самоподобных) свойств электроэнцефалограммы на разных временных масштабах, период колебаний составил 0,178 с, что характерно для ЭЭГ пациентов без эпилептиформной активности. In DFA analysis, the scaling index (0.793) reflects the presence of distinct fractal (self-similar) properties of the electroencephalogram at different time scales, the oscillation period was 0.178 s, which is typical for the EEG of patients without epileptiform activity.

Предложенный нами способ анализа ЭЭГ подтвердил отсутствие фокальной эпилепсии у данного больного.The proposed method of EEG analysis confirmed the absence of focal epilepsy in this patient.

Таким образом, удовлетворительная диагностическая значимость показателей предполагает их использование для описания, математического анализа, автоматизированного анализа электроэнцефалограмм в качестве вспомогательной технологии диагностики в эпилептологии.Thus, the satisfactory diagnostic significance of the indicators suggests their use for description, mathematical analysis, automated analysis of electroencephalograms as an auxiliary diagnostic technology in epileptology.

Список литературыBibliography

1. СПб.: СпецЛит, 2019. 200 с.1.SPb .: SpetsLit, 2019.200 p.

2. Алпатов А.В. и др. Метод флуктуационного анализа ЭЭГ в задачах контроля напряжённых состояний человека-оператора // Биотехносфера. 2013. Т. 26, № 26. С. 54-60. ПРОТОТИП2. Alpatov A.V. et al. Method of EEG fluctuation analysis in the problems of stress state control of a human operator // Biotechnosphere. 2013. T. 26, No. 26. S. 54-60. PROTOTYPE

3. Алпатов А.В., Митрофанова М.Ю. Метод флуктуационного анализа сердечного ритма в режиме реального времени // Биомедицинская радиоэлектроника. 2011. № 7. С. 66-71.3. Alpatov A.V., Mitrofanova M.Yu. Method of fluctuation analysis of heart rate in real time // Biomedical Radioelectronics. 2011. No. 7. S. 66-71.

4. Buzsaki G. Rhytms of the brain. New York: Oxford University Press, 2006. - 462 p.4. Buzsaki G. Rhytms of the brain. New York: Oxford University Press, 2006.462 p.

5. Fisher R.S. et al. ILAE official report: a practical clinical definition of epilepsy. Epilepsia. Vol 55 (4): 475-482.5. Fisher R.S. et al. ILAE official report: a practical clinical definition of epilepsy. Epilepsia. Vol 55 (4): 475-482.

6. Kaffashi, F. Variability analysis&Its application to physiological time series data. Cleveland: Case Western Reserve University, 2007. 124 p. URL: https://etd.ohiolink.edu/rws_etd/document/get/case1181072302/inline6. Kaffashi, F. Variability analysis & Its application to physiological time series data. Cleveland: Case Western Reserve University, 2007.124 p. URL: https://etd.ohiolink.edu/rws_etd/document/get/case1181072302/inline

7. Lopes da Silva F.H. et al. Dynamical diseases of brain systems: different routes to epileptic seizures // IEEE transactions on bio-medical engineering. 2003. Vol. 50. N 5. p. 540-548.7. Lopes da Silva F.H. et al. Dynamical diseases of brain systems: different routes to epileptic seizures // IEEE transactions on bio-medical engineering. 2003. Vol. 50. No. 5.p. 540-548.

8. Scheffer I.E. et al. ILAE classification of the epilepsies: Position paper of the ILAE Comission for Classification and Terminology. Epilepsia. - Vol 58(4): 512-521. 8. Scheffer I.E. et al. ILAE classification of the epilepsies: Position paper of the ILAE Comission for Classification and Terminology. Epilepsia. - Vol 58 (4): 512-521.

Claims (1)

Способ диагностики фокальной эпилепсии на основе анализа электроэнцефалограммы, включающий использование метода флуктуационного анализа сигнала с удалённым трендом, отличающийся тем, что оценивают значение порога периода колебаний с сохранением фрактальных свойств и скейлингового показателя в переходной зоне флуктуационной кривой в лобных и височных отведениях и при значениях периода колебаний более 0,2 с и скейлингового показателя менее или равного 0,3 диагностируют фокальную эпилепсию.A method for diagnosing focal epilepsy based on the analysis of an electroencephalogram, including the use of the method of fluctuation analysis of a signal with a distant trend, characterized in that the value of the threshold of the oscillation period is estimated with preservation of fractal properties and a scaling index in the transition zone of the fluctuation curve in the frontal and temporal leads and at values of the oscillation period more than 0.2 s and a scaling index less than or equal to 0.3 diagnose focal epilepsy.
RU2020115725A 2020-05-13 2020-05-13 Diagnostic technique for focal epilepsy based on electroencephalogram analysis RU2738583C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115725A RU2738583C1 (en) 2020-05-13 2020-05-13 Diagnostic technique for focal epilepsy based on electroencephalogram analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115725A RU2738583C1 (en) 2020-05-13 2020-05-13 Diagnostic technique for focal epilepsy based on electroencephalogram analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738583C1 true RU2738583C1 (en) 2020-12-14

Family

ID=73834952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020115725A RU2738583C1 (en) 2020-05-13 2020-05-13 Diagnostic technique for focal epilepsy based on electroencephalogram analysis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2738583C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2156607C1 (en) * 1999-09-15 2000-09-27 Санкт-Петербургский научно-исследовательский психоневрологический институт им. В.М. Бехтерева Method for diagnosing the cases of epilepsy and its preliminary stage
WO2004114193A2 (en) * 2003-05-15 2004-12-29 Widemed Ltd. Adaptive prediction of changes of physiological/pathological states using processing of biomedical signals
RU2297791C2 (en) * 2004-12-14 2007-04-27 Государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-исследовательский психоневрологический институт им.В.М.Бехтерева" Method for predicting different stages of epileptogenesis
CN102178514A (en) * 2011-05-09 2011-09-14 浙江大学 Coma degree evaluating method based on multiple indexes of non-linearity and complexity
RU2543275C2 (en) * 2012-12-14 2015-02-27 Ярослав Александрович Туровский Method for studying human's and animal's electroencephalograms
AU2018250529B2 (en) * 2015-01-06 2020-04-30 David Burton Mobile Wearable Monitoring System

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2156607C1 (en) * 1999-09-15 2000-09-27 Санкт-Петербургский научно-исследовательский психоневрологический институт им. В.М. Бехтерева Method for diagnosing the cases of epilepsy and its preliminary stage
WO2004114193A2 (en) * 2003-05-15 2004-12-29 Widemed Ltd. Adaptive prediction of changes of physiological/pathological states using processing of biomedical signals
RU2297791C2 (en) * 2004-12-14 2007-04-27 Государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-исследовательский психоневрологический институт им.В.М.Бехтерева" Method for predicting different stages of epileptogenesis
CN102178514A (en) * 2011-05-09 2011-09-14 浙江大学 Coma degree evaluating method based on multiple indexes of non-linearity and complexity
RU2543275C2 (en) * 2012-12-14 2015-02-27 Ярослав Александрович Туровский Method for studying human's and animal's electroencephalograms
AU2018250529B2 (en) * 2015-01-06 2020-04-30 David Burton Mobile Wearable Monitoring System

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210000362A1 (en) Monitoring the effects of sleep deprivation using neuronal avalanches
US7697979B2 (en) Analysis method and real time medical or cognitive monitoring device based on the analysis of a subject&#39;s cerebral electromagnetic activity use of said method for characterizing and differentiating physiological or pathological states
Rapp et al. Traumatic brain injury detection using electrophysiological methods
EP1948014B1 (en) System for prediction of cognitive decline
JP2005514096A (en) System and method for assessing neurological symptoms using EEG bispectrum
Lin et al. Alternative diagnosis of epilepsy in children without epileptiform discharges using deep convolutional neural networks
JP2005514096A5 (en)
Babiloni et al. Hippocampal, amygdala, and neocortical synchronization of theta rhythms is related to an immediate recall during rey auditory verbal learning test
US20170065199A1 (en) Monitoring human brain excitability using synchronization measures
Karthick et al. Prediction of secondary generalization from a focal onset seizure in intracerebral EEG
Hung et al. VLSI implementation for epileptic seizure prediction system based on wavelet and chaos theory
Fingelkurts et al. Prognostic value of resting-state electroencephalography structure in disentangling vegetative and minimally conscious states: a preliminary study
Wong et al. EEG datasets for seizure detection and prediction—A review
Alqahtani et al. Classifying electroencephalogram signals using an innovative and effective machine learning method based on chaotic elephant herding optimum
Rechichi et al. Single‐channel EEG classification of sleep stages based on REM microstructure
Cho et al. The clinical utility of non-invasive video-electroencephalographic monitoring has been diversifying
Handa et al. Peri‐ictal and non‐seizure EEG event detection using generated metadata
Yadav et al. Variational mode decomposition-based seizure classification using Bayesian regularized shallow neural network
Al-Bakri et al. Noninvasive seizure prediction using autonomic measurements in patients with refractory epilepsy
Tripathi et al. Automatic seizure detection and classification using super-resolution superlet transform and deep neural network-A preprocessing-less method
Gómez et al. MEG analysis in Alzheimer's disease computing approximate entropy for different frequency bands
García-Ponsoda et al. Feature engineering of EEG applied to mental disorders: a systematic mapping study
Varatharajah et al. Electrophysiological correlates of brain health help diagnose epilepsy and lateralize seizure focus
RU2738583C1 (en) Diagnostic technique for focal epilepsy based on electroencephalogram analysis
McCallan et al. Epileptic multi-seizure type classification using electroencephalogram signals from the Temple University Hospital Seizure Corpus: A review