ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ФАЗОВОЙ ДИНАМИКИ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОЦЕНКИ СВЯЗАННОСТИ НИЗКОЧАСТОТНЫХ РИТМОВ ОТВЕДЕНИЙ ЭЭГ У ПАЦИЕНТОВ ВО ВРЕМЯ КОМЫ ПРИ ОСТРОМ НАРУШЕНИИ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

1Садчиков Д.В., 2,3Навроцкая Е.В., 2,3Безручко Б.П., 1Хамбеков Р.С., 1Зеулина Е.Е.
1Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского,
2Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
3Саратовский филиал Института радиотехники и электроники РАН, Россия, Саратов, sidakev@gmail.com

Наиболее значимые патологии человека (инфаркт миокарда, инсульт и тому подобно) сопровождаются той или иной степенью нарушения сознания. В подобных ситуациях возрастает значимость объективных и количественных оценок пациента по записям колебательной динамики функциональных систем организма, взаимосвязь которых является важным признаком жизнеспособности. Сложность, вариабельность колебаний в организме и их анализ, а также оценка взаимосвязей требует применения современной теории колебаний и нелинейной динамики. В данной работе предложен метод анализа сигналов для оценки связанности ритмов ЭЭГ у пациентов при коме. Метод основан на анализе фазы колебаний низкочастотных ритмов ЭЭГ (фаза отражает степень регулярности сигнала и является чувствительной характеристикой связанности сигналов). Метод [1-3] предполагает построение модели фазовой динамики исследуемых систем по экспериментальной наблюдаемым сигналам и позволяет получить такие характеристики связанности процессов, как сила связи и ее направленность. Обе характеристики рассчитываются вместе с их доверительными интервалами, что крайне важно на практике для контроля надежности получаемых результатов. Данный метод эффективен при изучении систем с различными свойствами их динамики (малоразмерный хаос, интенсивные шумы) и при решении различных реальных задач [4]. По сравнению с традиционно используемым показателем коррелированности отведений ЭЭГ, данный метод позволяет оптимизировать оценку направления связи, а также выявить признаки взаимодействия тогда, как традиционный метод оценки корреляции малочувствителен к выявлению связи. Экспериментальные данные были получены на базе клинических больниц г.Энгельса ГАУЗ "Энгельсская городская клиническая больница No1" и ГАУЗ "Энгельсская городская клиническая больница No2". Запись ЭЭГ проводилась на одиннадцати канальном Электроэнцефалографе-регистраторе «Энцефалан-ЭЭГР-19/26» длительностью 120 минут у 30 больных в коме при ОНМК. Анализ связанности ритмов ЭЭГ проводился на частотах от 4 до 6 Гц. Для оценки интенсивности и направленности воздействия одной области коры головного мозга на другую использовался упомянутый выше метод. Уровень синхронизации изучаемых процессов оценивался с помощью коэффициента фазовой когерентности. Сигналы ЭЭГ предварительно фильтровались полосовым фильтром в полосе частот 4 – 6 Гц, фаза сигналов выделялась с помощью традиционно используемого преобразования Гильберта. В результате анализа, было обнаружено, что во время коматозного состояния больных коэффициент фазовой когрентности между одноименными отведениями может принимать значения от 0.5 до 0.7 при максимально возможном значении 1. С помощью метода, основанного на моделировании фазовой динамики обнаружено, что связь между симметричными отведениями с левого и правого полушарий двунаправленная (связь в обе стороны). При этом интенсивность взаимодействия во времени флуктуируют слабо. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант номер 18-29-02035 мк и грант No17-02- 00307).

Список литературы:

1. Rosenblum M.G. Detecting direction of coupling in interacting oscillators / M.G. Rosenblum, A.S. Pikovsky // Phys. Rev. E. -2001. -V. 64. -P. 045202(R).
2. Smirnov D.A. Estimation of interaction strength and direction from short and noisy time series / D.A. Smirnov, B.P. Bezruchko // Phys. Rev. E. -2003. -V. 68. -P. 046209.
3. Сидак Е.В. Оценка времени запаздывания воздействия по временным рядам с учетом автокорреляционной функции фазового шума / Е.В. Сидак, Д.А. Смирнов, Б.П. Безручко // Письма в ЖТФ. –2014. –Т. 40. –В. 20. –С. 104-110.
4. Сидак Е.В. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. 2016
 

Search