EOG. ERG Polysomnografie. spánkové cykly poruchy spánku. Úvod ke cvičení

Transkript

1 EOG Úvod ke cvičení ERG Polysomnografie spánkové cykly poruchy spánku

2 Laboratorní úloha č. 11 Elektrookulogram Cíle úlohy: podstata a snímání EOG základní typy očních pohybů volní a mimovolní fixace při sledování pohybujícího se objektu skokové změny zaměření pohledu (sakadické pohyby při čtení) závislost mezi napětím a změnou úhlu pozorovaného objektu vyhodnocení prostorového pohybu očí detekce změny klasifikace místa bodu

3 Elektrookulogram EOG slouží k měření polohy oka pomocí elektrických potenciálů snímaných povrchovými elektrodami

4 EOG _ 0,4~1 mv + Podstatou potenciálové změny je napěťový rozdíl mezi rohovkou a sítnicí

5 EOG Potenciálová změny vyvolaná pohybem očního bulbu

6 Elektrookulogram EOG slouží k měření polohy oka pomocí elektrických potenciálů snímaných povrchovými elektrodami elektrody zaznamenávají signál generovaný kladným pólem rohovky signál se mění se vzdáleností rohovky od elektrod

7 Laboratorní úloha č. 11 Elektrookulogram 1. Sledování pohybujícího se objektu 2. Čtení textu 3. Změna napětí při úhlovém vychýlení oka 4. Hodnocení prostorového pohybu očí

8 Laboratorní úloha č. 11 Elektrookulogram 1. Sledování pohybujícího se objektu 2. Čtení textu 3. Změna napětí při úhlovém vychýlení oka 4. Hodnocení prostorového pohybu očí eog1 =load('eog_a_kyvadlo.txt'); % fs=200 Hz eog2 =load('eog_b_cteni.txt'); % fs=200 Hz eog3 =load('eog_c_uhly01.txt'); % fs=10 khz eog4_10=load('eog_d_kalibrace02_10k.txt'); % fs=10 khz eog5_10=load('eog_d_kalibrace02_10k_test.txt'); % fs=10 khz

9 Laboratorní úloha č Sledování pohybujícího se objektu Pro snímání EOG signálů v 1. až 3. bodě použijeme zapojení pouze s bipolárním horizontálním svodem + elektroda je u pravého oka elektroda je u levého oka zemnící elektroda je na čele

10 Laboratorní úloha č Sledování pohybujícího se objektu

11 Laboratorní úloha č Sledování pohybujícího se objektu volní a mimovolní fixace při sledování pohybujícího se objektu skokové změny při zaměření pohledu 0.4 sledovani pohybu - simulace > cas [s]

12 Laboratorní úloha č Čtení textu Podzim na starém bělidle V okolí starého bělidla začínalo být smutno a ticho. Les byl světlejší, stráň žloutla, vítr a vlny odnášely chomáče starého listí bůh ví kam. Ozdoba sadu uschována byla v komoře. V zahrádce kvetla astra, měsíčky a umrlčí kvítky. Na louce za splavem růžověly se naháčky a v noci prováděla tam světélka svoje rejdy. Když babička šla s dětmi na procházku, nezapomněli chlapci na papírové draky, které pak na vrchu pouštěli.

13 Laboratorní úloha č Čtení textu > cas [s] specifická struktura očních pohybů při čtení textu sakadické pohyby očí během fixace dochází k analýze vizuálního podnětu mozkem

14 Hodnocení dyslexie - nárůst četnosti sakád - zvýšení počtu regresních sakád - prodloužení doby fixací

15 Laboratorní úloha č Čtení textu Podzim na starém bělidle V okolí starého bělidla začínalo být smutno a ticho. Les byl světlejší, stráň žloutla, vítr a vlny odnášely chomáče starého listí bůh ví kam. Ozdoba sadu uschována byla v komoře. V zahrádce kvetla astra, měsíčky a umrlčí kvítky. Na louce za splavem růžověly se naháčky a v noci prováděla tam světélka svoje rejdy. Když babička šla s dětmi na procházku, nezapomněli chlapc na papírové draky, které pak na vrchu pouštěli.

16 Laboratorní úloha č Čtení textu Podzim na starém bělidle V okolí starého bělidla začínalo být smutno a ticho. Les byl světlejší, stráň žloutla, vítr a vlny odnášely chomáče starého listí bůh ví kam. Ozdoba sadu uschována byla v komoře. V zahrádce kvetla astra, měsíčky a umrlčí kvítky. Na louce za splavem růžověly se naháčky a v noci prováděla tam světélka svoje rejdy. Když babička šla s dětmi na procházku, nezapomněli chlapci na papírové draky, které pak na vrchu pouštěli.

17 Námět na semestrální práci V SOUVISLOSTI S VÝZKUMEM NA CAMBRIDGE UNIVERSITY VYŠLO NAJEVO, ŽE NEZÁLEŽÍ NA POŘADÍ PÍSMEN VE SLOVĚ. JEDINÁ DŮLEŽITÁ VĚC JE, ABY BYLA PRVNÍ A POSLEDNÍ PÍSMENA NA SPRÁVNÉM MÍSTĚ. ZBYTEK MŮŽE BÝT TOTÁLNÍ SMĚS A TY TO POŘÁD BEZ PROBLÉMŮ PŘEČTEŠ. JE TO PROTO, ŽE LIDSKÝ MOZEK NEĆTE KAŽDÉ PÍSMENO, ALE SLOVO JAKO CELEK. V SUOIVSOLTSI S VZÝKEUMM NA CMABRIDGE UINERVTISY VLŠYO NJAVEO, ŽE NZEÁELŽÍ NA POŘDAÍ PSÍEMN VE SOLVĚ. JEDNINÁ DLEŮITŽÁ VĚC JE, ABY BLYA PNVRÍ A PSOELNDÍ PÍMESNA NA SRPVÁÉNM MSTÍĚ. ZYBETK MŽŮE BÝT TOTÁNLÍ SĚMS A TY TO PŘOÁD BEZ PORLBMÉŮ PEŘČETŠ. JE TO PORTO, ŽE LDIKSÝ MEZOK NETĆE KDAŽÉ PENSÍMO, ALE SVOLO JKAO CLEEK.

18 Námět na semestrální práci V SOUVISLOSTI S VÝZKUMEM NA CAMBRIDGE UNIVERSITY VYŠLO NAJEVO, ŽE NEZÁLEŽÍ NA POŘADÍ PÍSMEN VE SLOVĚ. JEDINÁ DŮLEŽITÁ VĚC JE, ABY BYLA PRVNÍ A POSLEDNÍ PÍSMENA NA SPRÁVNÉM MÍSTĚ. ZBYTEK MŮŽE BÝT TOTÁLNÍ SMĚS A TY TO POŘÁD BEZ PROBLÉMŮ PŘEČTEŠ. JE TO PROTO, ŽE LIDSKÝ MOZEK NEĆTE KAŽDÉ PÍSMENO, ALE SLOVO JAKO CELEK.

19 Námět na semestrální práci V SUOIVSOLTSI S VZÝKEUMM NA CMABRIDGE UINERVTISY VLŠYO NJAVEO, ŽE NZEÁELŽÍ NA POŘDAÍ PSÍEMN VE SOLVĚ. JEDNINÁ DLEŮITŽÁ VĚC JE, ABY BLYA PNVRÍ A PSOELNDÍ PÍMESNA NA SRPVÁÉNM MSTÍĚ. ZYBETK MŽŮE BÝT TOTÁNLÍ SĚMS A TY TO PŘOÁD BEZ PORLBMÉŮ PEŘČETŠ. JE TO PORTO, ŽE LDIKSÝ MEZOK NETĆE KDAŽÉ PENSÍMO, ALE SVOLO JKAO CLEEK.

20 Laboratorní úloha č Změna napětí při úhlovém vychýlení oka + Výchozí pozice sledovaného objektu

21 EOG [mv] Laboratorní úloha č Změna napětí při úhlovém vychýlení oka > cas [s]

22 Laboratorní úloha č Změna napětí při úhlovém vychýlení oka -> přibližné vyhodnocení

23 spicka - spicka EOG EOG [mv] Laboratorní úloha č Změna napětí při úhlovém vychýlení oka > cas [s] > cas [s] -> přibližné vyhodnocení

24 Laboratorní úloha č Změna napětí při úhlovém vychýlení oka delka_okna=20000; k=1; for start = 1:delka_okna/2:length(eog3)-delka_okna, segm = eog3(start+1:start+delka_okna); min_max(k)=max(segm)-min(segm); k=k+1; end; plot(min_max,'xr') ylabel('spicka - spicka EOG'), xlabel('---> cas [s]') Vztah mezi úhlem a napětím můžeme přibližně vyhodnotit z velikosti napětí špička-špička pro jednotlivé změny úhlů.

25 poradi znacek Laboratorní úloha č Změna napětí při úhlovém vychýlení oka L < > P 60 L < > P celk. uhel [m] [stupne] 10 znacky pohyb oci [stupne]

26 Laboratorní úloha č Hodnocení prostorového pohybu očí Pro snímání jsou použity horizontální i bipolární svody + elektroda horizontálního svodu je u pravého oka + elektroda vertikálního svodu je nad pravým okem elektroda horizontálního svodu je u levého oka elektroda horizontálního svodu je pod pravým okem zemnící elektrody jsou na čele

27 y ---> [mv] Laboratorní úloha č Hodnocení prostorového pohybu očí Signály pořídíme ve dvou fázích: učící EOG Pohyb očí při trénovaní fázi: 1, 2, 3, 4, x ---> [mv]

28 y ---> [mv] y ---> [mv] Laboratorní úloha č Hodnocení prostorového pohybu očí Signály pořídíme ve dvou fázích: učící EOG Pohyb očí při trénovaní fázi: 1, 2, 3, 4, 5 rozpoznávací EOG x ---> [mv] Pohyb očí při rozpoznávací fázi: 1, 3, 2, 4, 2, 5, 1, 3, 5, 4,

29 stavy detekce ---> EOG [mv] Laboratorní úloha č Hodnocení prostorového pohybu očí fáze trénování pro stavy 1, 2, 3, 4, 5, Trenovaci faze x y x > cas [s]

30 stavy detekce ---> EOG [mv] Laboratorní úloha č Hodnocení prostorového pohybu očí fáze rozpoznávání pro stavy 1, 3, 2, 4, 2, 5, 1, 3, 5, 4, Rozpoznavaci faze x y x > cas [s]

31 Laboratorní úloha č Hodnocení prostorového pohybu očí % detekce x1=(diff(eog4(:,1))).^2+(diff(eog4(:,2))).^2;

32 Laboratorní úloha č Hodnocení prostorového pohybu očí function h = vzdal(p,q); h = sqrt(sum( (p(:) - q(:)).^2 )); h N p[ n] q[ n] n 1 2

33 Laboratorní úloha č Hodnocení prostorového pohybu očí % klasifikace for m=1:length(eog4) for k=1:5 d(m,k)=vzdal(vzor(k,:),eog4(m,:)); end; end; [m,n]=min(d'); plot([0:length(eog4)-1]/fs,n,'.')

34 Diagnostické použití EOG hodnocení funkčnosti okohybných svalů

35 Diagnostické použití EOG hodnocení funkčnosti okohybných stavů hodnocení asymetrie

36 Diagnostické použití EOG hodnocení funkčnosti okohybných stavů hodnocení asymetrie polysomnografie

37 Diagnostické použití EOG hodnocení funkčnosti okohybných stavů hodnocení asymetrie polysomnografie psychiatrická a psychofyziologická vyš.

38 Diagnostické použití EOG hodnocení funkčnosti okohybných stavů hodnocení asymetrie polysomnografie psychiatrická a psychofyziologická vyš. charakteristické oční pohyby při čtení

39 Spolupráce s katedrou radioelektroniky Záznam prvních čtyř sekund pozorování

40 EOG 1.obrázek

41 EOG 2.obrázek

42 EOG 4.obrázek

43 Elektroretinogram (ERG) FOTOPICKÝ (čípky, světlo) SKOTOPICKÝ (tyčinky, tma)

44 Elektroretinogram FOTOPICKÝ ERG záblesk B vlna = 125 mv A vlna

45 Elektroretinogram SKOTOPICKÝ ERG A vlna B vlna = 300 mv

46 Tvary normálních ERG vln Fotopický Skotopický

47 Elektroretinogram Dystrofie čípků vs. normální

48 Elektroretinogram Dystrofie tyčinek vs. normální

49 Elektroretinogram Dystrofie tyčinek i čípků vs. normální

50 Elektroretinogram Vrozená šeroslepost negativní vlna při fotopickém i skotopickém testu normální EOG

51 Elektroretinogram Rozštěp sítnice Reduced photopic ERG Hluboká záporná a-vlna, žádná b-vlna

52 Polysomnografie diagnostická metoda při vyšetřování poruch spánku provádí se simultánní záznam mnoha parametrů na základě analýzy dat lze rozlišit fáze spánku a typ poruchy

53 Polysomnografie EEG min. 2 svody (C4-A1 nebo C3-A2) EOG oční pohyby (2 svody) EMG svalstvo brady (1 svod)

54 Polysomnografie EEG min. 2 svody (C4-A1 nebo C3-A2) EOG oční pohyby (2 svody) EMG svalstvo brady (1 svod) EMG svalstvo končetin (1 svody) EKG 1 svod Průtok vzduchu před nosem a ústy 1 svod Pohyby při dýchání (hrudník, břicho) 2 svody Saturace krve O 2 1 svod Poloha těla 1 svod Video, mikrofon

55 Polysomnografie pacient v tmavé zvukotěsné místnosti počet kanálů: 12 až 16 (epilepsie více svodů EEG) doba záznamu: běžně 1 noc (2 noci, 24 hodin), ideál 4 noci placebo, pak natočení vyhodnocení: stand. popis 2 hodiny (detailní 8 hodin)

56 Polysomnografie

57 Historie výzkumu spánku 1929 EEG 1937 cykly spánku 1953 EOG 1957 EMG 1968 vyhodnocovací systém spánku 90.léta uznání spánkové medicíny

58 Historie výzkumu spánku 1929 EEG 1937 cykly spánku 1953 EOG 1957 EMG 1968 vyhodnocovací systém spánku 90.léta uznání spánkové medicíny Význam spánku konzervace energie pokles bazálního metabolismu (hlavně během delta spánku) obnova celého těla CNS

59 Spánkové cykly Bdělost 1.stadium NonREM několik minut 2.stadium NonREM 5 až 15 min. 3.stadium NonREM 4.stadium NonREM 20 až 40 min. REM spánek

60 Polysomnografie - experiment EEG C4-A1 EOG oční pohyby (svod horizontálních pohybů) EMG svalstvo brady (1 svod) EKG EOG artefakt EKG artefakt

61 Polysomnografie - experiment květen 2007, muž 25 let data: 4 x vzorků => 7,77 hodin Nízkovoltážní aktivita EMG.. 1h30min

62 Polysomnografie - experiment

65 Bdělost EEG: při zavřených očích α aktivita EOG: EMG:

66 Bdělost EEG: při zavřených očích α aktivita EOG: rychlé pohyby očí EMG:

67 Bdělost EEG: při zavřených očích α aktivita EOG: rychlé pohyby očí EMG: tonická aktivita vyšší amplitudy

68 1.stadium NonREM EEG: rozpad α aktivity, převládá θ EOG: EMG:

69 1.stadium NonREM EEG: rozpad α aktivity, převládá θ EOG: pomalé pohyby EMG:

70 1.stadium NonREM EEG: rozpad α aktivity, převládá θ EOG: pomalé pohyby EMG: klesá tonická aktivita

71 2.stadium NonREM EEG: θ aktivita, K-komplexy, vřeténka EOG: EMG:

72 2.stadium NonREM EEG: θ aktivita, K-komplexy, vřeténka EOG: bez pohybu EMG:

73 2.stadium NonREM EEG: θ aktivita, K-komplexy, vřeténka EOG: bez pohybu EMG: mírná tonická aktivita

74 3. a 4. stadium NonREM EEG: δ spánek EOG: EMG:

75 3. a 4. stadium NonREM EEG: δ spánek EOG: bez pohybů (přenáší se δ) EMG:

76 3. a 4. stadium NonREM EEG: δ spánek EOG: bez pohybů (přenáší se δ) EMG: velmi nízká tonická aktivita svalů brady

77 REM spánek EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita EOG: EMG:

78 EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita EOG: nepravidelné rychlé oční pohyby EMG: REM spánek

79 EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita EOG: nepravidelné rychlé oční pohyby EMG: atonie, nepravidelné tonické projevy REM spánek

80 REM spánek EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita EOG: nepravidelné rychlé oční pohyby EMG: atonie, nepravidelné tonické projevy nepravidelný dech a srdce

81 REM spánek EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita EOG: nepravidelné rychlé oční pohyby EMG: atonie, nepravidelné tonické projevy nepravidelný dech a srdce sny, erekce

82 EEG ve spánku

83 EEG ve spánku

84 Spánkové cykly Typický průběh spánku 1.stadium NonREM několik minut 2.stadium NonREM 5 až 15 min. 3.stadium NonREM 4.stadium NonREM 20 až 40 min. k ránu chybí delta spánek REM narůstá v 2. části noci

85 Spánek starších lidí Spánkové cykly

86 Výskyt poruch spánku v populaci

87 Poměr REM a NonREM spánku Analýza

88 Poměr REM a NonREM spánku

89 Délka spánku

90 Syndrom spánkové apnoe snížený svalový tonus zapadávání jazyka uzavírání trubice během spánku zvýšená únava bolesti hlavy postižení oběhového systému Poruchy spánku

91 Syndrom spánkové apnoe snížený svalový tonus zapadávání jazyka uzavírání trubice během spánku zvýšená únava bolesti hlavy postižení oběhového systému Poruchy spánku

92 Syndrom spánkové apnoe snížený svalový tonus zapadávání jazyka uzavírání trubice během spánku zvýšená únava bolesti hlavy postižení oběhového systému Poruchy spánku Syndrom neklidných nohou nepříjemné pocity na končetinách pohyb brání v usnutí až několik hodin

93 Syndrom spánkové apnoe snížený svalový tonus zapadávání jazyka uzavírání trubice během spánku zvýšená únava bolesti hlavy postižení oběhového systému Poruchy spánku Syndrom neklidných nohou nepříjemné pocity na končetinách pohyb brání v usnutí až několik hodin Narkolepsie náhlá, celková, více či méně dokonalá ztráta svalového tonu po emotivní reakci

94 Parasomnie stavy abnormálního chování poruchy probouzecích mechanizmů poruchy přechodu spánek bdění parasomnie spojené s REM spánkem Syndrom spánkové apnoe snížený svalový tonus zapadávání jazyka uzavírání trubice během spánku zvýšená únava bolesti hlavy postižení oběhového systému Poruchy spánku Syndrom neklidných nohou nepříjemné pocity na končetinách pohyb brání v usnutí až několik hodin Narkolepsie náhlá, celková, více či méně dokonalá ztráta svalového tonu po emotivní reakci

95 Polysomnografie 2 0 EKG srdeèní frekvence pohyby hrudníku pri dýchání pohyby bricha pri dýchání prutok vzduchu nosem saturace kyslíkem EMG EOG EGG pritomnost nns, fs=100hz, delka 30s

96 Polysomnografie 2 0 EKG srdeèní frekvence pohyby hrudníku pri dýchání pohyby bricha pri dýchání prutok vzduchu nosem saturace kyslíkem EMG EOG EGG nepritomnost nns, fs=100hz, delka 30s

97 Polysomnografie 2 0 EKG srdeèní frekvence pohyby hrudníku pri dýchání pohyby bricha pri dýchání prutok vzduchu nosem saturace kyslíkem EMG EOG EGG nepritomnost nns, fs=100hz, delka 30s

98 Aktigraf

99 Desatero pro lepší spánek

100 JET LAG