Для наглядного и удобного представления патологической активности головного мозга было разработано программное обеспечение, позволяющее создавать трёхмерные карты распределения патологической активности.
В настоящее время актуально создание методов, позволяющих в простой и понятной форме представить информацию о наличии или отсутствии той или иной патологической активности в человеческом организме во времени. Существуют заболевания головного мозга, такие как болезнь Альцгеймера или эпилепсия, которые нуждаются в своевременном диагностировании и выявлении расположения очага болезни. Один из самых распространённых и доступных методов диагностики заболеваний головного мозга является электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод исследования деятельности головного мозга, основанный на суммарной регистрации биоэлектрической активности отдельных его зон и областей [1]. При классическом анализе электроэнцефалограммы специалист просматривает сигнал и ищет патологические паттерны – локализированные участки сигнала, свидетельствующие о наличии патологический активности в той или иной области мозга. Такой анализ занимает длительное время, а так же требует значительной сосредоточенности и наличие хороших навыков у специалиста. Для ускорения диагностики, а также для более тщательного анализа, применяют методы автоматического анализа электроэнцефалограммы. Для понятного и удобного метода представления информации о патологической активности головного мозга, а так же для выявления локализации её протекания необходима визуализация этой информации.
В данной работе было написано программное обеспечение, позволяющее визуализировать патологическую активность головного мозга на трёхмерной интерактивной динамической карте, нанесённой на модель головы. Для анализа электроэнцефалограммы применён метод автоматического детектирования патологических паттернов типа «спайк» и типа «острая волна», основанный на вейвлет-преобразовании ЭЭГ [2]. Программное обеспечение написано на языке программирования C# в среде Visual Studio 2012. Для детектирования патологических паттернов производится расчёт с применением среды выполнения Matlab Compiler Runtime [3]. Визуализация производится с помощью графической библиотеки OpenGL. Пример работы программы показан на рисунке 1.
Рис. 1 – Визуализация патологической активности головного мозга
Расчёт карты интенсивности патологической активности производится по формуле:
— положение точки в трёхмерном пространстве;
n – число каналов электроэнцефалограммы;
— положение i-го канала в трёхмерном пространстве;
— коррелограмма i-го сигнала, полученная при анализе ЭЭГ на патологическую активность.
Программа работает по следующему алгоритму:
Некоторые возможности программы:
Таким образом, программа позволяет проводить анализ электроэнцефалограммы, и выдавать информацию о положении патологического участка головного мозга в удобной и понятной для человека форме. Обработка ЭЭГ этим способом позволит автоматизировать процесс диагностики, освободит специалиста от рутинного труда, ускорит процесс получения результатов исследования. Дальнейшая разработка программы позволит производить анализ в масштабе реального времени, что даст возможность реализации биологической обратной связи с пациентом. В этом случае при снятии ЭЭГ пациенту показывают визуализацию патологической активности его головного мозга для того, чтобы он волевым усилием стремился к нормализации этой активности.
Список использованных источников: