Программа Энцефалан-3D

Программа трехмерной локализации источников электрической активности мозга имеет следующие основные функциональные возможности:

• выделение на ЭЭГ временного среза или формирование списка именованных фрагментов ЭЭГ для обработки заданной моделью трехмерной локализации источников (от 1 до 3 диполей);
• задание способа расчета диполей;
• учет неоднородности среды при расчете диполей;
• локализация источника на выбранном временном срезе ЭЭГ;
• вычисление параметров диполя с учетом возможного влияния окулограммы;
• трассировка временных срезов всех выбранных фрагментов ЭЭГ;
• проверка адекватности выбранной модели для локализации при обработке каждого временного среза;
• просмотр как суммарного результата локализации источников всех выбранных фрагментов ЭЭГ, так и результата для каждого фрагмента в отдельности;
• отображение на графиках изменения точности и энергии диполя и траектории его пространственно-временного перемещения (при однодипольном методе локализации) во время трассировки временных срезов выбранных фрагментов ЭЭГ;
• просмотр координат любого диполя, выбранного на изображениях головы во фронтальной, сагиттальной и горизонтальной проекциях, с возможностью увеличения;
• численная оценка точности восстановления скальповых напряжений путем сравнения мгновенных значений амплитуд исходного и реконструированного сигналов текущего временного среза;
• печать результатов локализации.

Одной из важных задач ЭЭГ, в частности при анализе эпилептиформной активности, является точная локализация (т.е. определение положения в трёхмерной системе координат) фокуса этой активности. Основой для решения этой задачи служит представление о том, что в зоне локального поражения мозга возникает повышенная патологическая активность, оказывающая воздействие на формирование электрической активности всей коры головного мозга.

Расчёт координат возможного расположения источника электрической активности мозга (трёхмерная локализация) основан на математической модели, в которой источник активности представлен в виде электрического диполя расположенного в центре очага. В модели учитываются размеры головы, неоднородность проводимости тканей головы и несферичность формы черепа.

Программа «Энцефалан-3D» предназначено для трехмерной локализации источников патологической электрической активности мозга на основе анализа скальповых ЭЭГ/ВП и используется как вспомогательный метод, особенно в случаях, когда очаг патологической активности не имеет явных морфологических изменений и не фиксируется с помощью компьютерной томографии и магниторезонансной томографии.

Преимуществом метода является высокое разрешение по времени, позволяющее оценить по записи ЭЭГ (в том числе – по длительным записям) или ВП динамику очага электрической активности мозга при различных патологиях (чаще всего – эпилептического свойства).

Вычисленные эквивалентные диполи изображаются в виде точек в декартовой системе координат XYZ на схемах трех ортогональных проекций головы (сагиттальный, фронтальный и горизонтальный), привязанных к анатомическим ориентирам таким образом, чтобы соотносить результататы локализации источника с томограммами головного мозга и осуществлять привязку источника к конкретным структурам мозга.

Трехмерная локализация источников электрической активности мозга «Энцефалан-3D» позволяет выявить источник ЭЭГ, определить его мощность и расположение, исследовать пространственные (распространенность, наличие фазовых сдвигов и т.д.) и временные характеристики его фокуса (устойчивость разрядов, сходство их параметров и т.д.).

Начало работы, трассировка

Для пошагового расчёта локализации источника (трассировки) выбирается один или несколько фрагментов ЭЭГ с характерными признаками. Необходимые фрагменты ЭЭГ могут быть выделены в программе для ЭЭГ-исследований («Энцефалан-ЭЭГА» или «Энцефалан-ЭЭГР») или непосредственно в программе «Энцефалан-3D». Также для локализации могут быть загружены данные ВП-исследований из программы «Энцефалан-ВП».

Для расчёта локализации источника необходимо выбрать модель расчёта – одно-, двух- или трёхдипольную. Для этого предварительно оценивают топографию распределения потенциалов по нескольким временным срезам ЭЭГ и определяют количество наиболее характерных и стабильных фокусов по амплитудной карте ЭЭГ.

В ходе трассировки программа поочерёдно обрабатывает временные срезы ЭЭГ/ВП, ход обработки отображается перемещением специального маркера, а на срезах головы отображаются найденные диполи. При этом производится анализ соответствия локализации для того, чтобы в случае большого количества несоответствий, пользователь мог приостановить трассировку и скорректировать настройки.

Анализ и уточнение полученных данных

По окончании трассировки, в окне «Локализация», на срезах головы отображаются «облака» (группы) найденных диполей, две амплитудных топографических карты, построенные на основе нативной ЭЭГ и на основе данных локализации (для оперативного визуального сравнения и оценки результата), а также таблица с координатами, значениями точности и энергии выбранного диполя.

Врач имеет возможность просмотреть каждую проекцию головы с найденными диполями в увеличенном виде, распределение диполей на трёхмерной модели головы, а также графики пространственно-временной динамики локализации.

Важной особенностью программы «Энцефалан-3D» является синхронное отображение изменений всех отображаемых данных: при перемещении маркера по ЭЭГ-сигналу отображается распределение диполей, топографические карты и графики локализации для данного момента времени. И наоборот – при указании определённого диполя, маркер на сигналах перемещается на тот срез ЭЭГ, где этот диполь имеет максимальную энергию, в таблице отображаются его характеристики и т.д.

Локализация источника может быть проведена, как по отдельному фрагменту данных, так и по нескольким выбранным фрагментам.

Кроме визуального сравнения амплитудных топографических карт, можно численно оценить точность восстановления скальповых напряжений через сравнение мгновенных значений амплитуд исходного и реконструированного сигналов текущего временного среза.

Для оценки динамики источника производится расчёт и отображение графиков изменения точности и энергии, траектории перемещения диполя во времени и пространстве для всех локализованных фрагментов.

Эти графики позволяют также определить моменты переключения диполей, например при наличии зеркальных очагов.

Так как количество найденных по умолчанию диполей может быть достаточно велико и они при этом располагаются довольно близко на экране, то для детального просмотра применяется окно увеличенного вида.

Наибольший интерес представляет диполь с максимальными энергией (по цветовой шкале) и точностью.

На увеличенном срезе головы могут отображаться не только диполи, но и соответствующие им векторы, динамика которых также имеет диагностическое значение.

Задание и отображение специальных пространственных областей головного мозга

Для последующего анализа диполей найденных в ходе локализации, в программе предусмотрено задание координат и размеров специальных трёхмерных областей, например центральной, височной или затылочной.

Данные о диполях, их параметрах и нахождении в той или иной пространственной области записываются для подробного сравнительного или статистического анализа в формат ASCII или MS Excel.

Коррекция локализации с учётом глазодвигательных артефактов

Физиологические сигналы нецеребрального происхождения в ряде случаев оказывают существенное влияние на ЭЭГ, и это может приводить к серьезному искажению результатов трехмерной локализации.

Например, для компенсации влияния на расчёт локализации глазодвигательных артефактов производится установка двух диполей в области глазных яблок.

Локализация источников для компонентов ВП

Трехмерная локализация источников может использоваться не только для характерных графоэлементов ЭЭГ (например, спайк-волна), но и для компонентов вызванных потенциалов (ВП). На примере когнитивного ВП P300 видны локализованные зоны в передних областях головного мозга, характеризующие зоны наибольшей активности мозга при эндогенных процессах распознавания релевантных стимулов.

Для проведения 3D-локализации по данным ВП производится их экспорт в формат UDF (в программе «Энцефалан-ВП») и последующий импорт в программы «Энцефалан-3D»

На первых двух изображениях – локализация по усредненным ответам ВП CNV (сложный стимул – щелчок, пауза, вероятностный стимул: значимые – 30%, незначимые – 70%) из 3-х карманов:«Значимые», «Незначимые», «Общий».

На последнем изображении – анализ локализации при проведении ВП P300 (изменение расположения источника при реакции на значимый и незначимый стимул).

Читайте также

• Анализ функциональной асимметрии мозга «Энцефалан-ФАМ»
• Анализ сверхмедленной активности мозга синхронно с регистрацией ЭЭГ «Энцефалан-СМА»
• Программа сомнологических исследований «Энцефалан-ПСГ»
• Мониторинг церебральных функций в ПИТ и реанимации «Энцефалан-ЦФМ»
• Программа «Энцефалан-НМ» для нейромониторинга в ПИТ и реанимации
• Программа для исследования вызванных потенциалов «Энцефалан-ВП»