В данной статье будут рассмотрены возможности программы BrainLoc по трехмерной локализации источников электрической активности (ЭЭГ) головного мозга.
Введение
Электроэнцефалография (ЭЭГ) является доступным неинвазивным методом исследования функционального состояния головного мозга. По данным ЭЭГ врач функциональной диагностики может сделать вывод об отклонениях в работе центральной нервной системе. При диагностике такого заболевания, как эпилепсия, электроэнцефалография и ЭЭГ-видеомониторинг являются "золотым" стандартом диагностики. С помощью математических методов обработки ЭЭГ-сигналов (методом дипольной модели) доступна трехмерная локализация источников пароксизмальной эпилептиформной активности. Эта методика широко применяется в современной клинической практике для латерализации, локализации очага эпилептиформной активности, например, перед операционным лечением.
Регистрация вызванных потенциалов головного мозга (ВП) - это еще один метод диагностики функционального состояния головного мозга, в частности оценки когнитивной функции. С помощью дипольной модели есть возможность локализовать источники вызванных ответов. Эта методика активно применяется в научных исследованиях.
BrainLoc - это не единственная программа, которая позволяет рассчитывать по сигналу ЭЭГ и ВП расположение его источника. Альтернативные решения рассмотрены ниже.
Назначение программы BrainLoc
- Локализация источников патологической электрической активности при эпилепсии, травмах, инсультах, опухолях
- Локализация источников вызванных потенциалов, волновых паттернов, генераторов ритмической активности
Порядок работы
Программа BrainLoc поддерживает загрузку ЭЭГ-сигнала из файлов форматов EDF и EDF+. Однако, ниже будет рассмотрен порядок работы с BrainLoc на примере интеграции с ПО Нейрон-Спектр.NET.
В программе регистрации и анализа ЭЭГ Нейрон-Спектр.NET реализована тесная интеграция с программой BrainLoc. При просмотре ЭЭГ-сигнала в ПО Нейрон-Спектр.NET достаточно выделить интересующий участок кривых с помощью мыши и воспользоваться пунктом контекстного меню "Экспорт в BrainLoc".
После этого автоматически запускается программа BrainLoc и ЭЭГ-данные поступают на обработку. В открывшемся окне программы можно просмотреть нативные ЭЭГ-кривые и результаты их математической обработки в нескольких представлениях.
- Результаты локализации на ортогональных проекциях головы:
- Результаты локализации на томографических срезах головного мозга и его трехмерной модели:
- Амплитудное картирование:
- Оценка достоверности вычисляемых параметров и автоматический отбор достоверных источников:
Если к обработке ЭЭГ подключен файл с МРТ-данными пациента или подключен стандартный файл МРТ, то в области результатов появляется дополнительная вкладка МРТ:
Некоторые данные, например, амплитудное картирование, доступно и в ПО Нейрон-Спектр.NET, но для полноценного анализа локализации источников электрической активности головного мозга только амплитудного анализа скальповой ЭЭГ недостаточно.
Сравнив результаты амплитудного картирования в двух программах, можно сделать вывод о корректности выполненного экспорта данных ЭЭГ. Из представленных скриншотов с результатами амплитудного картирования спайк-волны видно, что в обеих программах результаты расчеты одинаковы и указывают на локализацию максимума амплитуды спайка под электродом F4.
Математическая модель анализа данных
В программе BrainLoc применяется две модели для анализа данных:
- Модель с подвижными диполями:
- для каждого момента времени анализируемых данных вычисляется своя дипольная модель, состоящая из одного или двух подвижных диполей,
- можно задать окно усреднения по времени при вычислении дипольных источников. - Модель со стационарными диполями:
- вычисляется единая модель с числом диполей от одного до восьми для всего выбранного фрагмента данных,
- варианты модели: а) центры диполей привязаны к заданным структурам, б) поиск оптимального расположения центров диполей в объеме мозга, в) поиск постоянной оптимальной ориентации диполей для всего фрагмента данных.
Достоверность работы программы BrainLoc
Программа BrainLoc прошла верификацию результатов работы в ведущих медицинских научно-исследовательских институтах и клиниках России:
- Институте нейрохирургии им. Н.Н.Бурденко РАМН
- Институте неврологии РАМН
- Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова
- Институте скорой помощи им. Н.В.Склифосовского
- Институте психиатрии МЗ РФ
- Нейрохирургическом институте им. А.Л.Поленова и других
Публикации с использованием программы BrainLoc
Программа BrainLoc применяется не только в клинической практике, но и в научных исследованиях, как в России, так и за рубежом. Здесь представлены более трехсот статей, в работе над которыми использовался BrainLoc.
Вот некоторые из них:
Видео
Альтернативные решения
Как упоминалось выше, программа BrainLoc не единственная в своем роде. Есть несколько зарубежных аналогов, которые выполняют аналогичные функции:
- LORETA - Low Resolution Brain Electromagnetic Tomography:
- AIT Encevis EpiSource - программа трехмерной локализации патологической активности по ЭЭГ:
Обе упомянутые программы также имеют интеграцию с Нейрон-Спектр.NET.
Полезные материалы
- Математический анализ ЭЭГ.
