Спосіб нейромережного моделювання електричної активності головного мозку

Спосіб нейромережного моделювання електричної активності головного мозку, що включає запис електроенцефалограми (ЕЕГ) з наступним візуальним аналізом, розрахунок спектральної потужності частотних діапазонів, що складають 3 15139 4 чних сигналів Рі у діапазонах 0-32Гц із дискретніс(1-4Гц), (5-7Гц), (8-12Гц), 1 (9-11Гц), 1 (13тю в 1Гц, а V1-V12 - відповідні кластери, що одер20Гц), 2 (20-30Гц) [4]. жують на виході нейронної мережі в результаті Потім проводять інтегральну кількісну оцінку кластерізації записів ЕЕГ, після чого формують електричної активності мозку людини, при цьому нейромережну модель з 16 нейронами у вихідному розраховують наступні коефіцієнти: KFC1 шарі які розподіляють по класах (С1 0-С1 15), і ( + + 1/ 1+ 2), KFC2 ( 1/ 2), KFC 3( / ), KFC4 класифікують за допомогою нейромережного ана( / ), KFC5 ( / ) [4]. Отримані дані розподіляють лізу по групах. по групам і типам у залежності від ступеня виразСпосіб здійснюється таким чином. Пацієнту ності порушень електричної активності головного накладають чашечкові хлорсрібні електроди на мозку і неврологічного дефіциту. Потім проводять волосисту частину голови, відповідно до автоматичну класифікацію ЕЕГ методом нейронміжнародної системи "10-20" [3] у положення Fp1, них мереж, (у роботі використовують карту Fp2, С3, С4, O1, O2, Т3, Т4. Застосовують моносамоорганізації Кохонена), заснованому на принполярне відведення біопотенціалів з референтним ципах інформаційного кібернетичного моделюванелектродом на мочці іпсілатерального вуха. ня [2], де об'єктом класифікації приймають 1851 Реєструють біопотенціали мозку за допомогою запис ЕЕГ у 8-і відведеннях (14808 об'єктів) для нейрофізіологічного комплексу, що складається з 156 чоловік, а як вхідні ознаки вибирають значення наступних компонентів: 8-канального електроенспектральної щільності потужності електричних цефалографа фірми Medicor; персонального комсигналів Рі у діапазонах 0-32 Гц із дискретністю в п'ютера IBM PC AT з аналогово-цифровим перет1Гц. На першому етапі класифікують запис сигнаворювачем; спеціального програмного лу ЕЕГ по кожному з восьми відведень (33 вхідних забезпечення, до складу якого входять функції параметра). На другому етапі, на підставі швидкого перетворення Фур'є. класифікації сигналу ЕЕГ для восьми відведень, Візуально відбирають найбільш представпроводилася класифікація всієї ЕЕГ. Після одерницьку ділянку безартефактної ЕЕГ, тривалістю в жання стійкої картини кластерізації записів ЕЕГ, в 4 секунди. Здійснюють формалізовану оцінку ЕЕГ остаточному варіанті одержують нейромережну із присвоєнням групи, типу і класу за способом модель, з 16 нейронамі у вихідному шарі, що О.А. Жирмунської, B.C. Лосева з використанням представлено розподілом записів по класах ЕЕГ шести основних ознак опису ЕЕГ [3]. (С1 0-С1 15) (табл.), які, у свою чергу, Обчислюють спектри абсолютної потужності розподіляють на V груп. (мкВ/ Гц) для наступних частотних діапазонів ЕЕГ: Таблиця Результати нейромережного аналізу ЕЕГ Клас ЕЕГ Кількість випадків Клас ЕЕГ Кількість випадків C1_1 С1_2 C1_3 C1_4 C1_5 C1_6 C1_7 C1_8 90 138 96 44 93 87 105 24 C1_9 C1_10 C1_11 C1_12 C1_13 C1_14 C1_15 C1_0 298 151 51 117 277 53 163 65 Потім класифікують ступінь порушення ЕЕГ у групах отриманих за допомогою неромережного аналізу: І група - норма і легкий ступінь порушення ЕЕГ, II група - помірний і значний ступінь, III група значний і грубий ступінь, IV група - грубий і дуже грубий. V група представлена паттернами з легкими, помірними і значними змінами. Наводимо конкретний приклад: у хворого Ц., 23 років, з діагнозом отруєння чадним газом важкого ступеня, позамежна кома, записували ЕЕГ. Візуально відбирали найбільш представницьку ділянку безартефактної ЕЕГ, тривалістю в 4 секунди. Здійснювали формалізовану оцінку ЕЕГ по способі О.А. Жирмунської, B.C. Лосева [3] у результаті чого була привласнена 20 група, V типу й А класу. Проводили топографічне картування обраної ділянки ЕЕГ за методикою "Brain Mapping". Обчислювали спектри абсолютної потужності (мкВ/ Гц) для вищеописаних частотних діапазонів ЕЕГ: (1-4Гц) =3,74; (5-7Гц) = 1,71; (8-12Гц) = 0,54; 1 (9-11Гц) = 0,58; 1 (13-20Гц) = 0,39; 2 (20-30Гц) = 0,24 і потім розраховували наступні коефіцієнти: KFC1 ( + + 1/ 1+ 2) =7,48; KFC2 ( 1/ 2)=1,33; KFC3( / )=2,16; KFC4 ( / )=3,05; KFC5 ( / ) = 6,48 [4]. Потім по означальній таблиці [4] визначали виразність змін ЕЕГ-паттерна в хворого Ц. у порівнянні з нормою. З таблиці видно, що ЕЕГ-паттерн хворого Ц. належить до 20 групи V типу, паттерни ЕЕГ цієї групи оцінюються як дуже грубо порушені. Потім отримані дані подавали на вхід нейронної мережі, де класифікували запис сигналу ЕЕГ по кожному з восьми відведень. На другому етапі, на підставі 5 15139 6 класифікації сигналу ЕЕГ для восьми відведень, нів ЕЕГ завдяки впровадженню метода нейромепроводили класифікацію всієї ЕЕГ, і після режного моделювання, заснованого на принципах кластеризації записів ЕЕГ хворого Ц., встановили, інформаційного кібернетичного моделювання, та що вони характеризуються високою потужністю володіючого можливістю адаптивної кластерізації спектра ЕЕГ в області А - і тета - хвиль, що даних, що дозволяє вважати отриману в нейромевідповідає кластерам V4 і V5. Потім на вхід режній моделі класифікацію ЕЕГ стійкою і надійнейронної мережі подавали номера кластерів, ною для визначення ступеня порушення ЕЕГ, а отримані при класифікації запису ЕЕГ по кожному також дозволяє здійснювати моніторінг ЕЕГ у хвовідведенню на першому етапі в хворого Ц, на рих з порушенням свідомості. виході визначали в якій групі нейромережної Джерела інформації, прийняті в увагу. моделі розподіляються по класах запису ЕЕГ у 1. Черній B.I., Статінова О.А., Острова Т.В. хворого Ц., що представлені переважно класами Деклараційний патент на корисну модель №9648, С1 9 - С1 12, і характеризуються низьким значенМПК А61В5/0476 „Спосіб інтегрального кількісного ням номера кластера по всім 8 - і відведенням. аналізу електричної активності головного мозку". Таким чином, відповідно до класифікації ЕЕГ, що Бюл.№10 від 17.10 2005. розробили на основі нейромережного аналізу ЕЕГ 2. Єжов АН, Чечеткін В.К. Нейронні мережі в видно, що записи ЕЕГ хворого Ц. відносяться до III медицині // Відкриті системи, 1997. - №4. - С.34-37. групи і розцінюються як значно і грубо порушені. 3. Жирмунська О.А., Лосев B.C. Системи опису За даним способом обстежено 78 і класифікація електроенцефалограм людини. - М.: добровольців, які після проведеного обстеження Наука, 1984. були визнані соматичне і неврологічне здоровими, 4. Острова Т.В. Діагностичний алгоритм оцінки і 78 хворих з неврологічними розладами, обумовелектричної активності мозку людини в нормі і при леними критичними станами. деяких формах розладів свідомості - Автореф дис. Переваги запропонованого способу: канд. мед. наук: 14.03.03 / Донецький держ.мед.унЗапропонований спосіб дозволяє кількісно оціт. - Донецьк, 2002. нити ступінь дезорганізації досліджуваних паттер Комп’ютерна верстка Л. Купенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601