Синдром периодических движений конечностей

Синдром периодических движений конечностей (PLMD)

Синдром периодических движений конечностей – это расстройство, при котором пациент совершает непреднамеренные повторяющиеся, а главное  неосознанные движения конечностями во время сна.
Этиология синдрома на данный момент не ясна. Согласно1  синдром появляется из-за чрезмерной возбудимости центрального генератора  упорядоченной активности (ЦГУА), локализованного в грудном и поясничном отделах спинного мозга2.

ЭЭГ признаки и характеристики

Архитектура нейросети: многослойный перцептрон Румельхарта

Среди диагностических критериев синдрома периодических движений конечностей помимо жалоб пациентов на ухудшение когнитивных и физических функций организма обязательным является наблюдение на полисомнограмме PLMS с частотой более 15 раз в час для взрослых и более 5 для детей. PLMS – периодические движения конечностями во сне – фиксируются по электромиограмме и определяются согласно руководству по оцениванию стадий сна и сопутствующих событий Американской Академии Медицины Сна3: четыре и более движений ногами (трактуемых, как увеличение ЭМГ напряжения на 8 мкВ в течение 0.5 – 10 секунд) с промежутком 5-90 секунд. Для получения дополнительной информации может быть использована видеозапись полисомнографии.
По сравнению со здоровыми участниками исследования, для пациентов с синдромом периодических движений конечностей во сне обнаружены следующие ЭЭГ признаки: значительное увеличение высокочастотной и низкочастотной активности45678910(особенно альфа11, на >70%12), увеличение времени засыпания13 [86, 88], увеличение числа пробуждений 1415161718, увеличение числа сдвигов фаз1920, уменьшение числа сонных веретен 2122, увеличение доли 1, 3 и 4 фазы сна, уменьшение доли 2 фазы сна23, увеличение частоты CAP24, увеличение частоты появления К-комплексов и К-альфа2526, отсутствие изменений в частоте и доле REM фазы сна, при этом увеличилось время наступления фазы с момента засыпания27.

Диагностика с помощью нейронной сети

Точность определения синдрома периодического движения конечностей
Точность определения синдрома периодического движения конечностей

Автоматическая диагностика заболевания по ЭЭГ выполнена с помощью нейронной сети. Подробнее читайте основную статью по расстройствам сна, а также  ЭЭГ признакам, которые были использованы для распознавания заболевания.

Результаты оценки качества классификации расстройства синдрома периодических движений конечностей представлены на Рис. С увеличением числа эпох обучения расхождение точностей уменьшается и на 1500 итерациях составляет 69% для ЭЭГ здоровых (точность отсутствия заболевания) и 58% для ЭЭГ файлов больных (точность наличия заболеваний). После 1500 итераций точность определения расстройства на контрольной выборке снижается – наступает переобучение.
При этом у нейросети с топологией 6-6 на 500 итерациях точность составляет 72% и 65% для здоровых и образцов с расстройствами соответственно.

Footnotes

  1. Vetrugno R., D’angelo R., Montagna P. Periodic limb movements in sleepand periodic limb movement disorder //Neurological Sciences. – 2007. – Т. 28. – №.1. – С. 9-14.
  2. Kiehn O., Butt S. J. B. Physiological, anatomical and genetic identification of CPG neurons in the developing mammalian spinal cord //Progress in neurobiology.– 2003. – Т. 70. – №. 4. – С. 347-361.
  3. Berry R. B. et al. The AASM manual for the scoring of sleep and associated events //Rules, Terminology and Technical Specifications, Darien, Illinois,American Academy of Sleep Medicine. – 2012.
  4. Nobili L. et al. Relationship of epileptic discharges to arousal instability and periodic leg movements in a case of nocturnal frontal lobe epilepsy: a stereo-EEG study //Sleep. – 2006. – Т. 29. – №. 5. – С. 701-704.
  5. Sforza E. et al. EEG and cardiac activation during periodic leg movements in sleep Support for a hierarchy of arousal responses //Neurology. – 1999. – Т. 52. –№. 4. – С. 786-786.
  6. Guggisberg A. G., Hess C. W., Mathis J. The significance of the sympathetic nervous system in the pathophysiology of periodic leg movements in sleep //Sleep. – 2007. – Т. 30. – №. 6. – С. 755-766.
  7. Ferri R. et al. Heart rate and spectral EEG changes accompanying periodic and non-periodic leg movements during sleep //Clinical neurophysiology. – 2007. –Т. 118. – №. 2. – С. 438-448.
  8. Ferrillo F. et al. Changes in cerebral and autonomic activity heralding periodic limb movements in sleep //Sleep medicine. – 2004. – Т. 5. – №. 4. – С. 407-412.
  9. Lavoie S. et al. Influence of sleep stage and wakefulness on spectral EEG activity and heart rate variations around periodic leg movements //Clinical Neurophysiology. – 2004. – Т. 115. – №. 10. – С. 2236-2246.
  10. Karadeniz D. et al. EEG arousals and awakenings in relation with periodic  leg movements during sleep //Journal of sleep research. – 2000. – Т. 9. – №. 3. – С.273-278.
  11. Karadeniz D. et al. EEG arousals and awakenings in relation with periodic  leg movements during sleep //Journal of sleep research. – 2000. – Т. 9. – №. 3. – С.273-278.
  12. Sforza E. et al. EEG and cardiac activation during periodic leg movements in sleep Support for a hierarchy of arousal responses //Neurology. – 1999. – Т. 52. –№. 4. – С. 786-786.
  13. Lavoie S. et al. Influence of sleep stage and wakefulness on spectral EEG activity and heart rate variations around periodic leg movements //Clinical Neurophysiology. – 2004. – Т. 115. – №. 10. – С. 2236-2246.
  14. Karadeniz D. et al. EEG arousals and awakenings in relation with periodic  leg movements during sleep //Journal of sleep research. – 2000. – Т. 9. – №. 3. – С.273-278.
  15. Karadeniz D. et al. EEG arousals and awakenings in relation with periodic  leg movements during sleep //Journal of sleep research. – 2000. – Т. 9. – №. 3. – С.273-278.
  16. Guggisberg A. G., Hess C. W., Mathis J. The significance of the sympathetic nervous system in the pathophysiology of periodic leg movements in sleep //Sleep. – 2007. – Т. 30. – №. 6. – С. 755-766.
  17. Lavoie S. et al. Influence of sleep stage and wakefulness on spectral EEG activity and heart rate variations around periodic leg movements //Clinical Neurophysiology. – 2004. – Т. 115. – №. 10. – С. 2236-2246.
  18. Mendelson W. B. Are periodic leg movements associated with clinical sleep disturbance? //Sleep. – 1996. – Т. 19. – №. 3. – С. 219-223.
  19. Sforza E. et al. EEG and cardiac activation during periodic leg movements in sleep Support for a hierarchy of arousal responses //Neurology. – 1999. – Т. 52. –№. 4. – С. 786-786.
  20. Saletu B. et al. EEG mapping, psychometric, and polysomnographic studies in restless legs syndrome (RLS) and periodic limb movement disorder (PLMD)patients as compared with normal controls //Sleep medicine. – 2002. – Т. 3. – С. 35-42.
  21. Karadeniz D. et al. EEG arousals and awakenings in relation with periodic  leg movements during sleep //Journal of sleep research. – 2000. – Т. 9. – №. 3. – С.273-278.
  22. Guggisberg A. G., Hess C. W., Mathis J. The significance of the sympathetic nervous system in the pathophysiology of periodic leg movements in sleep //Sleep. – 2007. – Т. 30. – №. 6. – С. 755-766.
  23. Saletu B. et al. EEG mapping, psychometric, and polysomnographic studies in restless legs syndrome (RLS) and periodic limb movement disorder (PLMD)patients as compared with normal controls //Sleep medicine. – 2002. – Т. 3. – С. 35-42.
  24. Parrino L. et al. The cyclic alternating pattern plays a gate-control on periodic limb movements during non-rapid eye movement sleep //Journal of clinical neurophysiology. – 1996. – Т. 13. – №. 4. – С. 314-323.
  25. Karadeniz D. et al. EEG arousals and awakenings in relation with periodic  leg movements during sleep //Journal of sleep research. – 2000. – Т. 9. – №. 3. – С.273-278.
  26. Sforza E. et al. EEG and cardiac activation during periodic leg movements in sleep Support for a hierarchy of arousal responses //Neurology. – 1999. – Т. 52. –№. 4. – С. 786-786.
  27. Guggisberg A. G., Hess C. W., Mathis J. The significance of the sympathetic nervous system in the pathophysiology of periodic leg movements in sleep //Sleep. – 2007. – Т. 30. – №. 6. – С. 755-766.