8. PŘEDNÁŠKA 20. dubna 2017

Transkript

1 8. PŘEDNÁŠKA 20. dubna 2017 EEG systém rozložení elektrod 10/20 základní typy zapojení požadavky na EEG přístroj analýza EEG a způsoby zobrazení ontogeneze normální EEG úvod ke cvičení montáž, filtrace, spektrální a korelační analýza

2 Elektroencefalogram elektroencefalogram (EEG) je (grafická) reprezentace časové závislosti rozdílu elektrických potenciálů, snímaných z elektrod umístěných zpravidla na povrchu hlavy (skalpu) které vznikají jako důsledek spontánní elektrické aktivity mozku elektrokortikogram snímání přímo z kůry mozkové

3 Elektroencefalogram EEG metoda, u níž se v každém svodu snímá střední úroveň vzruchu lokální skupiny neuronů, které leží v určité oblasti mozkové kůry

4 Elektrická aktivita mozku Elektrická aktivita mozku vzniká synchronizací činnosti neuronů kůry mozku, především synchronizací membránových potenciálů synaptodendritických struktur. Zásadně do této činnosti zasahuje thalamus.

5 Elektroencefalogram EEG umožňuje hodnotit: různé formy poškození mozku onemocnění epilepsií další poruchy centrální nervové soustavy v řadě zemí se používá k definici mozkové smrti

6 laloky čelní (frontální) temenní (parietální) týlní (occipitální) spánkový (temporální) MOZEK

7 Systém rozložení elektrod 10/20 přijat v roce 1957, jeho autorem je doktor H. Jasper

8 Systémy rozložení elektrod

9 Systémy rozložení elektrod 100 kanálový systém BrainScope (M&I, Praha), rozšíření na 116 kanálů v roce 2001

10 Základní typy zapojení (A) Bipolární (B) Referenční bipolární určuje pouze relativní amplitudy a polarity; víceznačné ploché křivky; odolnější na artefakty; umožňuje přesnou lokalizaci ložiska referenční větší vlny, větší dynamika; horší lokalizace než u bipolárního zapojení; kontaminace referenční elektrody Co je výhodnější? Není jednoznačné

11 Základní typy zapojení (A) Bipolární (B) Referenční (C) Zprůměrovaný

12 Základní druhy bipolárních zapojení longitudinální transverzální

13 Požadavky na metodologicky správné zapojení American Electroencephalographic Society: Guideline Seven: A Proposal for Standard Montages to be used in Clinical EEG. J. Clin. Neurophysiol. 11, 1994, Cílem je možnost porovávání použití standardních zapojení referenční bipolární longitudinální bipolární tranzversální + další s ohledem na specifické potřeby laboratoře vedení vodičů, fotostimulace, hyperventilace

14 Požadavky na EEG přístroj (AES) frekvenční obsah spontánní EEG (0-70 Hz) evokované potenciály (potenciály mozkového kmene až do 3 khz) spodní hranice vzorkovací frekvence f vz =200 Hz mezní frekvence HP je 0,5 Hz mezní frekvence DP je 70 Hz síťový filtr používat minimálně dynamický rozsah 500 μv (kvantování na 12 bitů) minimální počet kanálů je 8 obrazovka 1024x768 pixelů tiskárna alespoň 300 dpi

15 Analýza EEG a způsoby zobrazení nativní záznam aktivační metody celkem alespoň 20 min časová oblast frekvenční oblast mapování

16 Historie Hans Berger (1924) - pořídil první EEG záznam u lidí - popsal alfa rytmus a jeho potlačení - beta vlny William Grey Walter - objevil delta vlny během spánku (1937) - theta vlny (1953)

17 Alfa vlny Charakteristika: - frekvence: 8-13 Hz - amplituda: µv Lokalizace: okcipitálně Stav: relaxované bdění alfa vlny nejsnáze pozorujeme v klidu, v sedě, se zavřenýma očima (u některých lidí to nefunguje) při otevření očí dochází k potlačení alfa aktivity

18 Beta vlny Charakteristika: - frekvence: Hz - amplituda: 2-20 µv Lokalizace: frontáně Stav: duševní aktivita nejčastější vlny

19 Theta vlny Charakteristika: - frekvence: 4-7Hz - amplituda: µV Lokalizace: frontálně, centrálně Stav: usínání běžnější u dětí některé studie uvádí vztah k emocím

20 Delta vlny Charakteristika: - frekvence: Hz - amplituda: µV Lokalizace: difúzní Stav: spánek u většiny lidí v hlubokém spánku abnormální chování mozku, tumor,

21 Gama vlny Charakteristika: - frekvence: 36-44Hz - amplituda: 3-5µV Lokalizace: centrálně, okcipitálně Stav: volní pohyb, myšlení předmětem výzkumů

22 Méně běžné vlny Mu vlny: - frekvence: 8-13Hz - lokalizace: centrálně - stav: zvýšená pozornost - ostré špičky se zakulacenou spodní částí Lambda vlny: - amplituda: 20-50µV - trojúhelníkový tvar

23 Analýza EEG - vlny

24 ANALÝZA EEG 3 hlavní oblasti zájmu: spontánní nezáchvatovitá aktivita (neparoxysmální, background) spontánní záchvatovitá aktivita (paroxysmální) evokované potenciály

25 Spektrální a korelační analýza autokorelační funkce acf [ k] N k 1 n 0 x[ n] x[ n k]

26 Spektrální a korelační analýza ACF - autokorelační funkce acf [ k] N k 1 n 0 x[ n] x[ n k] ACF udává míru korelace mezi dvěma úseky používá se k detekci přítomnosti významné periodicity periodický průběh má periodickou ACF první špička ukazuje periodu průběhu ACF neperiodických signálů je tlumená a dosahuje zanedbatelných hodnot po několika milisekundách

27 Spektrální a korelační analýza autokorelační funkce

28 Spektrální a korelační analýza CCF - vzájemná korelační funkce ccf [ k] N k 1 n 0 x[ n] y[ n k] CCF udává míru korelace dvou signálů používá se pro detekci rytmů, které jsou společné mezi dvěma signály (v případě EEG v obou hemisférách) CCF má stejnou frekvenci jako složka, která je přítomna v obou kanálech

29 Spektrální a korelační analýza Implementace v MATLABu 1 % vypocet korelace v casove oblasti function [R]=korelace(x,y); if nargin == 1, y = x; end; x=x(:)';y=y(:)'; N=length(x); for k=0:n-1 R(k+1)=x(1:N-k)*y(k+1:N)'; end R=R/R(1);

30 Spektrální a korelační analýza Implementace v MATLABu 2 % vypocet korelace pomoci XCORR.M function [R]=korelace(x,y); if nargin == 1, y = x; end; CCF=xcorr(x,y); R=CCF(round(length(CCF)/2):end); R=R/R(1);

31 Spektrální a korelační analýza Implementace v MATLABu 3 % vypocet korelace ve spektral.oblasti function [R]=korelace(x,y); if nargin == 1, y = x; end; x=x(:)'; y=y(:)'; M=length(x); N=length(y); X = fft(x,2*m); Y = fft(y,2*n); CCF = real(ifft(x.*conj(y))); R=CCF(1:fix(length(CCF)/2)); R=R/R(1);

32 Spektrální a korelační analýza Výkonová a vzájemná spektrální hustota PSD = FT{acf} CSD = FT{ccf}