Бесплатные рефераты


В мире
Календарь новостей
« Окт.2018
Пн.Вт.Ср.Чт.Пт.Сб.Вс.
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031    
ВНИМАНИЕ!!!
УВАЖАЕМЫЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛИ!!!
Сайт поменял владельца и на нём грядут большие перемены.
Убедительная просьба не пользоваться покупкой рефератов через смс.
ДАННЫЙ СЕРВИС БОЛЬШЕ НЕ РАБОТАЕТ
Стоит вопрос об его удалении, дабы сделать рефераты бесплатными. Извините за неудобство и спасибо за понимание
Поиск реферата

Реферат, курсовая, контрольная, доклад на тему: Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона.

Строкун Ф.Ф.

Ростов-на-Дону

Разработан метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы, основанный на модели сигнала как суммы стационарного в широком смысле процесса (электроэнцефалограммы), ограниченного во времени процесса (вызванного потенциала) и случайной ошибки.

Метод состоит в (1) последовательной по набору частот комплексной модуляции сигнала, (2) фильтрации модулированных последовательностей узкополосым низкочастотным фильтром, (3) интерполяции сигнала на область вызванного потенциала по его значениям вне этой области, (4) обратной демодуляции интерполированных значений и (5) их вычитанием из исходного сигнала.

Показано, что ошибка метода может быть существенным образом уменьшена за счет увеличения числа частотных полос, на которые разбивается реализация вызванного потенциала.

Метод реального выделения единичных вызванных потенциалов (ЕВП) из фоновой электоэнцефалограммы может стать мощным исследовательским инструментом для изучения вызванных потенциалов (ВП) в таких относительно малоисследованных областях как пространственные взаимоотношения ВП, их связь с фазовыми характеристиками фоновой ритмики, изменения ВП при привыкании, ?эндогенные¦ ВП и др.

С практической точки зрения, выделение ЕВП представляет уникальную возможность использования ВП для диагностики кратковременных сдвигов функционального состояния, для оценки субъективной значимости отдельных стимулов и уровня внимания к ним.

В настоящее время задача выделения ЕВП и увеличения отношения сигнал/шум решается методами цифровой линейной [1,2], кальмановской [3], винеровской [4,5,6,7] и двумерной [8] фильтрации, усреднением и регистрацией ВП с учетом характера фоновой активности [9,10], разложением реализаций ВП по разным системам базисных функций [11,12,13,14].

Классическим приемом оценки ЕВП можно считать использование усредненного ВП или его отдельных компонентов в качестве шаблона и поиск последнего в отдельных реализациях ВП по методу наименьших квадратов [15,16,17] или по максимуму значения кросскорреляционной функции [18]. Определенного улучшения в этом способе можно достигнуть, предварительно пропустив реализации ВП через ряд узкополосых полосовых фильтров [19].

Общей чертой и основным недостатком существующих методов выделения ЕВП является необходимость априорных сведений о форме ВП или о его частотном спектре.

В настоящей работе предлагается метод выделения ЕВП, не использующий предположений о характере ВП. Метод базируется на разбиении реализации ВП на ряд частотных поддиапазонов и интерполяции электроэнцефалограммы в области ВП по предшествующему и последующему участкам отдельно для каждого поддиапазона.

Описание метода

Пусть реализация yt имеет вид

yt = xt + ut + et  t=1,-T ,

где

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

( E[ ] v оператор математического ожидания).

xt v неслучайная составляющая (ВП), которая нарушает стационарность процесса yt на отрезке (t1,t2), et v случайная ошибка.

Задача состоит в том, чтобы по одной реализации электроэнцефалограммы yt найти ВП xt. Этому мешает стационарный в широком смысле процесс ut. Используя стационарность процесса ut, попытаемся оценить его на интервале вне (t1,t2) и, проинтерполировав оценку на (t1,t2), вычесть ее на всем временном интервале [0,T]. Для чего к набору частот, составляющих yt, последовательно применим метод комплексной демодуляции, низкочастотную фильтрацию [20] и интерполирование полиномиальным трендом.

Пусть

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

Тогда,

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона t=1, -, T

Представим y(t) в виде суммы интегралов

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

и

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона,

где

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

т.е. yjt есть результат фильтрации y(t) полосовым фильтром с центральной частотой Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблонаи шириной полосы пропусканияМетод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона.

Для оценки xt используем следующий алгоритм:

1) Реализацию y(t) подвергнем комплексной модуляции по набору частот Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

с получением последовательностей

yjC(t)=y(t) cos(n jt)

и

yjS(t)=y(t) sin(n jt)

2) Каждую из полученных последовательностей пропустим через низкочастотный фильтр Ф с частотой среза Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона t=1, -,T.

3) Для каждой Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблонаи Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблонаметодом наименьших квадратов по интервалу [0,t1]U[t2,T] найдем тренд ajC(t), ajS(t), проинтерполируем его на (t1,t2) и вычтем из соответствующих исходных последовательностей Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблонаи Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблонана интервале [0,T].

4) Проведя демодуляцию этих разностей и суммирование по индексу j находим:

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

где Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблонаv ошибка полиномиальной интерполяции (см. Приложение).

Пример использования метода

Проиллюстрируем использование метода на примере выделения единичных зрительных ВП из реализаций, зарегистрированных у одного испытуемого в отведениях P3, P4 (по системе 10-20%) с лобным референтным электродом и заземленными объединенными ушными электродами.

В качестве стимула использовалось изображение белого круга размером 8 см, предъявляемое на экране дисплея, снабженного заземленным защитным экраном. Стимулы предъявлялись на время приблизительно равное 20 мс, интервал между стимулами изменялся по равномерному случайному закону в диапазоне от 2 до 4 секунд, всего предъявлялось 75 стимулов.

Ввод электроэнцефалограммы (после соответствующего усиления) осуществлялся через 12-разрядный АЦП непрерывно в память ЭВМ в циклический буфер с частотой дискретизации 2000 Гц. В процессе ввода сигнал подвергался низкочастотной фильтрации для удаления постоянного смещения и адаптивно синхронизированной с промышленным сетевым напряжением фильтрации для удаления сетевой наводки, также использовался узкополосый режекторный фильтр для удаления 100-герцовой составляющей сетевой наводки.

Реализации ВП сохранялись в памяти ЭВМ в байтовом формате с частотой дискретизации 200 Гц и затем записывались на жесткий диск. Каждая реализация имела длительность 1500 мс, из который 500 мс приходилось на предстимульный участок. Моментом предъявления стимула считался момент начала кадровой развертки дисплея, совпадающий со 101-м отсчетом в реализации. Ошибка синхронизации составляла 0.5мс.

Программа выделения ЕВП по предлагаемому методу написана на языке Borland C++ v3.1 для работы в операционной среде MS DOS. ЕВП выделялись на интервале от 550 мс до 1000 мс. Для сокращения вычислений предполагалось, что спектральный состав ВП ограничен сверху и снизу 2 и 30 Гц, соответственно. В данном частотном диапазоне к каждой зарегистрированной реализации последовательно применялся метод комплексной демодуляции с шагом по частоте 1.6 Гц, определяемым использованным низкочастотным фильтром с частотой отсечки 0.8 Гц.

В качестве низкочастотного фильтра был применен синусный фильтр Баттерворта 3-го порядка. Фильтрация каждой модулированной последовательности проводилась дважды v в прямом и обратном направлении, что позволило скомпенсировать фазовые искажения вносимые фильтром.

Для устранения краевых эффектов в процессе фильтрации начальные и конечные участки каждой модулированной последовательности предварительно умножались на функциюМетод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона, где k=0, -, 9 для фильтрации в прямом направлении и k=9, -,0 для фильтрации в обратном направлении.

Интерполирование отфильтрованных амплитудных значений каждой модулированной последовательности на участке от 550 мс до 1000 мс проводилось ортогональными вне этого участка алгебраическими полиномами до 3-го порядка включительно, которые строились с помощью процедуры ортогонализации Грама-Шмидта [21]. Ограничение порядка полиномов числом три объясняется достаточной гладкостью последовательностей на выходе фильтра. (Здесь, строго говоря, мы заменяли интерполируемую последовательность на ее аппроксимацию).

Полученные интерполированные и аппроксимированные значения подвергались демодуляции, а разница исходного и полученного рядов накапливалась с образованием последовательности, описывающей ЕВП.

Время выделения одного ЕВП при заданных условиях на IBM PC AT 486/66 составляло примерно 2 секунды. Примеры реальных выделенных единичных вызванных потенциалов приведены на Рис.1 и Рис.2. Усредненные вызванные потенциалы v полученный суммированием исходных реализаций и суммированием выделенных ЕВП v сопоставлены на Рис.3. Поскольку при выделении ЕВП не использовалась априорная информация о форме ВП, то совпадение усредненных исходных и усредненных выделенных единичных вызванных потенциалов свидетельствует о том, что предлагаемый метод не вносит систематических искажений в форму ВП.

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

Рис.1. Выделение единичного вызванного потенциала в реальных данных (a) в реализации с предъявлением зрительного стимула и (b) в фоновой реализации без предъявления стимуляции.

Пунктирная кривая v исходная электроэнцефалограмма, сплошная кривая v результат применения предлагаемого метода выделения единичных вызванных потенциалов. Отведение P3 (по системе 10-20%). На этом и последующих рисунках позитивность вниз.

Рис.2. Верхние 10 кривых v единичные вызванные потенциалы, выделенные из первых 10 последовательных реализаций в серии из 75 предъявлений зрительного стимула. Нижняя кривая v усредненный по всей серии ответ. Отведение P3.

Метод выделения единичных вызванных потенциалов из электроэнцефалограммы без использования шаблона

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо А можно заказать оригинальный реферат
Опубликовано: 18.08.10 | [ + ]   [ - ]  
Просмотров: 116
Загрузок: 0
Рекомендуем
{dnmbottom}
БАНК РЕФЕРАТОВ содержит более 70 000 рефератов, курсовых, контрольных работ, сочинений и шпаргалок.