Měření EEG, spánek, hodnocení EEG záznamů a následná vizualizace



Podobné dokumenty
Processing of EEG Data Marek Penhaker Konference IT4Innovations, Ostrava

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

Elektroencefalografie

12. PŘEDNÁŠKA 10. května 2018

Bioelektromagnetismus. Zdeněk Tošner

Anotace. Klíčová slova: 1. Úvod

OKRUHY MODELOVÝCH SITUACÍ

6.4 Zpracování elektroencefalografických záznamů pomocí umělých neuronových sítí

Duševní stabilita z pohledu obecné psychologie

ZPRACOVÁNÍ A ANALÝZA BIOSIGNÁLŮ V. Institut biostatistiky a analýz

Laboratorní úloha č. 8: Elektroencefalogram

8. PŘEDNÁŠKA 20. dubna 2017

Doc. MUDr. Aleš Bartoš, PhD. AD Centrum, Národní ústav duševního zdraví &Neurologická klinika, UK 3. LF a FNKV, Praha

10. PŘEDNÁŠKA 27. dubna 2017 Artefakty v EEG Abnormální EEG abnormality základní aktivity paroxysmální abnormality epileptiformní interiktální

Psychologie Spánek a snění

Biomedicínské inženýrství na ČVUT FEL

Biosignál snímání, zpracování, hodnocení

Algoritmy a struktury neuropočítačů ASN - P10. Aplikace UNS v biomedicíně

Biologické signály. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

RÁMCOVÝ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM PRO ZÍSKÁNÍ SPECIALIZOVANÉ ZPŮSOBILOSTI. v oboru KLINICKÁ TECHNIKA SE ZAMĚŘENÍM NA ANALÝZU A ZPRACOVÁNÍ BIOSIGNÁLŮ.

ZDRAVÝ SPÁNEK Ing. Vladimír Jelínek

Elektroencefalografie. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Obsah. Summary Úvod... 12

SIMULTÁNNÍ EEG-fMRI. EEG-fMRI. Radek Mareček MULTIMODÁLNÍ FUNKČNÍ ZOBRAZOVÁNÍ. EEG-fMRI. pozorování jevu z různých úhlú lepší pochopení

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Elektroencefalografie. X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

RÁMCOVÝ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM PRO ZÍSKÁNÍ SPECIALIZOVANÉ ZPŮSOBILOSTI. v oboru KLINICKÉ INŽENÝRSTVÍ SE ZAMĚŘENÍM NA ANALÝZU A ZPRACOVÁNÍ BIOSIGNÁLŮ.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ DETEKCE SPÁNKOVÉ APNOE DIPLOMOVÁ PRÁCE

malý TesT Použité zkratky: OO - otevřené oči, ZO - zavřené oči, FO - fokus

VYŠETŘENÍ NERVOVÉHO SYSTÉMU. seminář z patologické fyziologie

Elektroencefalografie v intenzivní péči. Petr Aulický

Spánek. Neurobiologie chování a paměti. Eduard Kelemen. Národní ústav duševního zdraví, Klecany

Fakulta elektrotechnická Katedra kybernetiky

Merkur perfekt Challenge Studijní materiály

EKG-TEPOVÁ FREKV. EMG-TONICKÉ EMG-FAZICKÉ AIR FLOW POHYB HRUDNÍKU ESOFAGEÁLNÍ TLAK CHRÁPÁNÍ KREVNÍ PLYNY-SAT O 2 TĚLESNÁ TEPLOTA KREVNÍ TLAK

Diagnostika infarktu myokardu pomocí pravidlových systémů

SIMULTÁNNÍ EEG-fMRI. Radek Mareček

Merkur perfekt Challenge Studijní materiály

RÁMCOVÝ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM PRO ZÍSKÁNÍ SPECIALIZOVANÉ ZPŮSOBILOSTI. v oboru KLINICKÁ TECHNIKA SE ZAMĚŘENÍM NA LABORATORNÍ ZDRAVOTNICKÉ PŘÍSTROJE.

Analýza novorozeneckých polysomnografických záznamů

Poruchy spánku. I. Příhodová Neurologická kl. 1. LF UK a VFN

Jak na mozek, aby fungoval. PaedDr. Mgr. Hana Čechová

Elektrofyziologické metody a studium chování a paměti

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Síla myšlenky. Hladiny vědomí

diogram III. II. Úvod: Elektrokardiografie elektrod) potenciálu mezi danou a svorkou Amplituda [mv] < 0,25 0,8 1,2 < 0,5 Elektrická

5. Umělé neuronové sítě. Neuronové sítě

Martina Středová SOMATOGNÓZIE A RELAXACE SMĚREM NA VÝCHOD I NA ZÁPAD

Neurofeedback. Úvod. Princip

Klasifikace dlouhodobých EEG záznamů

Délka nočního spánku a jeho kvalita se výrazně podílí na zdravotním stavu obyvatel i kvalitě jejich života.

Moravské gymnázium Brno s.r.o. Kateřina Proroková. Ročník 1. Datum tvorby Anotace

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

RÁMCOVÝ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM PRO ZÍSKÁNÍ SPECIALIZOVANÉ ZPŮSOBILOSTI. v oboru KLINICKÉ INŽENÝRSTVÍ SE ZAMĚŘENÍM NA DIAGNOSTICKÉ ZDRAVOTNICKÉ PŘÍSTROJE

Katedra biomedicínské techniky

MUDr. Jozef Jakabčin, Ph.D.

POSUZOVÁNÍ SPÁNKOVÝCH STÁDIÍ Z HJORTHOVÝCH PARAMETRŮ SIGNÁLŮ EEG

Moderní systémy pro získávání znalostí z informací a dat

BIOLOGICKÉ SIGNÁLY. Pokroky v EEG. doc. Ing. Vladimír Krajča, CSc. ČVUT FBMI, katedra biomedicínské techniky

Měřící přístroje a měření veličin

Elektrické biosignály lidského těla měřené ISESem

ROZPOZNÁNÍ TITULU GRAMOFONOVÉ DESKY PODLE KRÁTKÉ UKÁZKY

České vysoké učení technické v Praze. Fakulta elektrotechnická BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Vojtěch Kumpošt

Poruchy spánku a jeho léčba. L. Závěšická, K. Espa -Červená, M. Brunovský, M. Matoušek

Elektroencefalografie. doc. MUDr. Jan Pokorný, DrSc.

KLASIFIKACE SPÁNKOVÝCH FÁZI ZA POUŽITÍ POLYSOMNOGRAFICKÝCH DAT

Aktivační metody v průběhu EEG - výhody a rizika. Petr Zlonický

Perspektivy využití pulzní oxymetrie k synchronizaci akvizice s činností srdce.

Snímání biologických signálů. A6M31LET Lékařská technika Zdeněk Horčík Katedra teorie obvodů

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Úvod do medicínské informatiky pro Bc. studium. 6. přednáška

Metody hodnocení hloubky anestezie v praxi II. Michal Horáček KARIM 2. LF UK a FN v Motole Praha

HAPPY PATIENT. klinické efekty Stimulace tvorby endorfinů Aktivní noční regenerace. technické inovace. Devět zón pulzního magnetického pole

SYNTÉZA AUDIO SIGNÁLŮ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ ANALÝZA SPÁNKOVÝCH EEG BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Metody automatické detekce EEG epileptických hrotů. Methods for EEG sharp transients detection

Etiologie epilepsie. Epilepsie nevychází z centra jizvy nebo postmalatické pseudocysty, ale spíše z jejího okraje, kde přežívají poškozené neurony.

Zdravotní důsledky stresu. MUDr Sylva Gilbertová,CSc Fyzioterapeutické odd. SAZ, Praha 7

Zesilovače biologických signálů. X31LET Lékařskátechnika Jan Havlík, Zdeněk Horčík Katedra teorie obvodů

Světlo jako elektromagnetické záření

KLASIFIKACE SPÁNKOVÝCH EEG

Využití metod strojového učení v bioinformatice David Hoksza

UČENÍ BEZ UČITELE. Václav Hlaváč

ZPRACOVÁNÍ A ANALÝZA EEG. Jan Prokš. Katedra teorie obvodů, Fakulta elektrotechnická, České vysoké učení technické v Praze.

VYSOKÁ ŠKOLA POLYTECHNICKÁ JIHLAVA. Problematika spánku u hospitalizovaných pacientů

Využití metody matching pursuit pro detekci ERP vln 1

4. PŘEDNÁŠKA 15. března 2018

RÁMCOVÝ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM PRO ZÍSKÁNÍ SPECIALIZOVANÉ ZPŮSOBILOSTI. v oboru KLINICKÝ INŽENÝR PRO TERAPEUTICKÉ ZDRAVOTNICKÉ PŘÍSTROJE


INKONTINENCE MOČI. Metodický materiál určený pro klienty Nemocnice následné péče Moravská Třebová

Magisterský program Biomedicínské inženýrství a informatika na ČVUT FEL Praha

Kontinuální EEG v intenzivní péči. Mgr. Moravčík Branislav, KARIM FN Brno

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PEDAGOGICKÁ FAKULTA. Katedra antropologie a zdravovědy. Bakalářská práce. Marcela Pelclová

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Klasifikace Landau-Kleffnerova syndromu

Monitorování kontinuálního EEG v intenzivní péči. Mgr. Moravčík Branislav, KARIM FN Brno Mgr. Flajšingrová Jana, KARIM FN Brno

Biosignál přehled, snímání, zpracování, hodnocení

Poruchy spánku ve stáří

Zesilovače biologických signálů, PPG. A6M31LET Lékařská technika Zdeněk Horčík, Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Transkript:

Měření EEG, spánek, hodnocení EEG záznamů a následná vizualizace Václav Gerla, Josef Rieger, Lenka Lhotská, Vladimír Krajča ČVUT, FEL, Katedra kybernetiky, Technická 2, Praha 6 Fakultní nemocnice Na Bulovce, Budínova 2, Praha 8 http://gerstner.felk.cvut.cz

Přístroj pro měření EEG Princip: EEG přístroje, příslušenství: http://www.brainscope.cz

Ukázka EEG signálu 19 EEG kanálů, EKG signál (+ artefakt 50 Hz)

Klinicky významné frekvenční pásma Elektrická aktivita mozku vykazuje rytmickou aktivitu o různé frekvenci: DELTA 3 Hz a méně hluboký spánek, v bdělosti patologické THETA 3.5-7.5 Hz kreativita, usínání ALPHA 8-13 Hz relaxace, zavřené oči BETA 14 Hz a více koncentrace, logicko-analytické myšlení, neklid

Grafoelementy Ostře časově omezené projevy výrazně se lišící od pozadí - základní frekvence - lambda/posts - MU vlna - K complex - small sharp spikes - Wicket spikes

Artefakty Napětí z EEG elektrod ~ jednotky µv elektronické zesilovače v elektroencefalografu musí být velmi výkonné => mnoha nepravých potenciálů, které nazýváme artefakty biologické artefakty : technické artefakty: Svalový artefakt

Spánkové fáze, hypnogram 1. Wake (bdělost) 2. REM (Rapid Eye Movements) // sny 3. NREM1 (usínání) 4. NREM2 (lehký spánek) 5. NREM3 (hluboký spánek) 6. NREM4 (nejhlubší spánek) Hypnogram:

Měření spánku Electroencephalogram (EEG) -měření mozkové elektrické aktivity Electrooculogram (EOG) -měření očních pohybů. Elektrody umístěny blízko očí zaznamenávají změny napětí způsobené pohybem očí Electromyogram (EMG) -měření elektrické aktivity svalů. Elektroda umístěna většinou na bradě

Fáze Wake Alpha aktivita (při zavřených očích) Beta aktivita

Fáze NREM1, NREM2 Spánková vřeténka, K complexy Theta aktivita

Fáze REM Rychlé pohyby očí (fázově proti sobě) Theta aktivita Beta aktivita Snížená EMG aktivita

Fáze NREM3, NREM4 Velká amplituda signálu Pomalé delta vlny

Poruchy spánku Bolesti hlavy Nespavost - obtížné usínání - probouzení během noci - časté probouzení brzy ráno -neosvěžující spánek Nadměrná spavost - usínání během řízení vozidla - špatná koncentrace v práci, či ve škole - problémy s pamětí Syndrom neklidných nohou - pocit nepohodlí v nohou během nečinnosti Narkolepsie - náhlé upadání do spánku během dne Spánková apnoe - výpadky dechu během spánku Poruchy spojené s REM

Zastoupení REM / NREM během spánku [%] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 3 18 40 70 věk REM NREM(3+4) Úbytek NREM spánku je částečně způsobený úbytkem delta aktivity (spánek ve stáří již není tak hluboký a nesplňuje kritéria NREM)

Novorozenecké-kojenecké EEG wake (problém s pohybovými artefakty) aktivní/paradoxní spánek ~ REM klidný spánek ~ NREM

Binaurální rázy Příklad frekvencí: 0.15-0.3 Hz - deprese 4.5-6.5 Hz - snění během dne, představy 4-8 Hz - hluboká meditace, podvědomí 5.0-10.0 Hz - relaxace 5.8 Hz - závratě 7.83 Hz - rezonance země 8.6-9.8 Hz - indukce spánku, pocity brnění 15.0-18.0 Hz - duševní činnost 18 Hz výrazné zlepšení v pamatování 55 Hz Tantrická jóga LEVÉ UCHO 70Hz PRAVÉ UCHO 74Hz => BINAURÁLNÍ RÁZY O FREKVENCI 4 Hz Brain Wave Generator: http://www.bwgen.com

Lucidní snění Ve snu si uvědomíme, že právě sníme. Možnost ovládat děj snu. Lucidní snění lze natrénovat: 1. Naučit se pamatovat si sny - bezprostředně po probuzení si sen zapíšeme 2. V průběhu dne provádíme test reality - 2x po sobě přečteme jedno slovo - 2x po sobě se podíváme na hodinky 3. Sny jsou obrazem toho, co děláme během dne - jednou provedeme test reality i ve snu 4. Při snění je vše nestabilní => sen lze rozpoznat Vhodné je vstát ráno o hodinu dříve než obvykle, probrat se a pak se ještě pokusit usnout.

Úvod do počítačového zpracování MOTIVACE - velké objemy EEG dat (celodenní záznamy apod.) CÍL - data vhodně předzpracovat, k detailnímu posouzení předložit pouze zajímavé části záznamu cílem není nahradit zkušené oko neurologa, ale usnadnit mu práci KLASIFIKACE - matematická metoda, kdy vstupní objekty rozřazujeme do tříd podle podobnosti VISUALIZACE - umožňuje nahlížet na signál diametrálně odlišným způsobem v porovnání s analýzou v časové oblasti

Klasifikace epileptického EEG 1. krok - segmentace (rozdělení signálu na úseky konstatní délky)

Klasifikace epileptického EEG 2. krok - výpočet příznaků (pro každý segment vypočítáme množinu příznaků) segment příznak 1 příznak 2 1 0,43 7,51 2 0,84 38,13 segment č. 1 => { 0,43 ; 7,51 } segment č. 2 => { 0,84 ; 38,13 }

Klasifikace epileptického EEG 3. krok - vytvoření trénovací množiny (trénovací množina = množina ukázek segmentů pro jednotlivé klasifikační třídy) Pro náš problém pouze 2 třídy: - normální aktivita třída 1 - epileptická aktivita třída 2

Klasifikace epileptického EEG 4. krok - klasifikace (nalézt pro každý segment původního signálu co nejpodobnější segment trénovací množiny a přiřadit mu tak třídu) Zobrazení - normální EEG černě, epileptické červeně

Adaptivní segmentace Požadovaná segmentace: Metoda dvou oken:

Klasifikace spánkového EEG EEG signál doplněný EOG a EMG Cílem je získat hypnogram:

Extrakce příznaků EEG (Fpz-Cz) Hypnogram (vytvořen neurologem) 1Hz EEG (Pz-Oz) Spektrogram (patrná periodická struktura typická pro lidský spánek). 29Hz

Normalizace příznaků Příznaky obsahují spoustu ostrých vrcholů normalizace Určení NREM4: Určení Wake:

Rozhodovací pravidla Hledání vhodných pravidel -převod všech příznaků všech pacientů do formátu pro Weku Weka (http://www.cs.waikato.ac.nz/ml/weka) - algoritmy strojového učení - nástroje pro předzpracování, klasifikaci, regresi, shlukování a visualizaci dat Nejvýznamnější nalezená pravidla EEG 16-30Hz > 20% WAKE EEG 0.5-3Hz > 85% false EEG 0.5-3Hz > 65% true S4 S3 EEG 13-15Hz < 15% and EOG 0.15-1.2Hz > 50% REM EEG 13-15Hz > 20% false true EEG 13-15Hz > 10% S2 S1

Markovské modely VYUŽÍVAJÍ: - kontextovou informaci v EEG signálu (časová závislost) -přibližnou znalost pravděpodobnosti přechodu mezi stavy

Klasifikace spánkového EEG Nahoře hypnogram vytvořený expertem, dole naší metodou Wake NREM1 NREM2 NREM3 NREM4 REM 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h Wake NREM1 NREM2 NREM3 NREM4 REM 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h

Klasifikace komatického EEG signál délky 2 hodin, segmenty po 16 sekund trénovací množina sestavena expertem (10 tříd, 319 segmentů) ukázka segmentů trénovací množiny: segment třída 1 4 7 10

Klasifikace komatického EEG barevné kódování tříd: třída 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 barva hrubý odhad dlouhodobých trendů: třída 3 třída 4 třída 6+7 0h 2h

Eeg Biofeedback klinický biofeedback léčení fóbií omezení stresu sledování pozornosti

2D mapování 00:00-00:09 00:10-00:19 00:20-00:29 00:30-00:39 00:40-00:49 00:50-00:59 01:00-01:09 01:10-01:19 01:20-01:29 01:30-01:38

3D mapování výsledek analýzy zobrazíme barevnou modulací na modelu hlavy získáme topografickou představu o distribuci mapované veličiny (např. rozložení celkového výkonu v daném frekvenčním pásmu)

Dotazy