Міністерство освіти і науки України Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра електронних приладів
Розрахункова робота № 3 з дисципліни: “Біомедичні сигнали та їх обробка” на тему: “ Моделювання ЕЕГ сигналів в середовищі ППП MathCAD” Виконав: студент групи ФБЕ - 11 Перевірила: Дорош Н.В. Львів – 2009 Мета роботи Ознайомитись з типом та електрофізичними параметрами біосигналів мозку та методами їхнього аналізу. Провести моделювання електроенцефалографійних (ЕЕГ) сигналів у середовищі ППП MathCAD, визначити їхні основні амплітудно-часові та спектральні характеристики. Ознайомитись з методами нейровізуалізації електричної активності мозку. 2. Завдання і порядок виконання розрахунково-графічної роботи 2.1. Сформувати або вибрати з бази даних масив відліків ЕГГ-сигнал для заданого відведення (система 10-20) і часового інтервалу (інтервал аналізу Т=1-3 с ). Побутувати графік ЕЕГ-сигналу. 2.2. Провести спектральний Фур'є-аналіз ЕЕГ-сигналу (розрахунок спектральних коефіцієнтів:
і модуля
, побудова графіка
2.3. Розрахунок сумарного спектру для одного з стандартних (
) частотних діапазонів. Наприклад, для
-діапазону:
2.4. Побудова топографічної карти для обраного частотного діапазону. 3. Теоретичні відомості Електроенцефалографія (ЕЕГ) Різницю потеціалів між двома точками на скальпі кроля та мавпи зафіксував ще у 1875 році англієць Річард Катом. Він також встановив, що кора мозку крім нативних (натуральних, природних) мозкових потенціалів відображає зміну у потенціалах мозку при збудженні визначеної чутливої аферентної (тобто в напрямку від периферійних до центральних відділів) системи.6 липня 1924 року Гапс Бергер одержав перший запис біоелектричної активності мозку людини. Після покращання забезпечення приладами (в 1926 році Бергер придбав гальванометр фірми Сіменс) він почав реєструвати ЕЕГ з поверхні непорушеного черепа. В 1929 році Бергер опублікував результати своєї праці -- «Uber das Electroenzephalogram des Menschen» - ця публікація вважається народженням електроенцефалографії. Нейрофізіологічна природа ЕЕГ в наш час не ясна. Немає доказу, що повільні періодичні хвилі в сигналі ЕЕГ є наслідком підсумовування поодиноких потенціалів дії. Зйомкою ЕКОГ з різних глибин було встановлено, що сигнал ЕЕГ виникає в сірій (але не в білій) речовині. З початку 40-х років електроенцефалографія набула великого значення не тільки в дослідженнях, але й у клінічній практиці. Сигнал ЕЕГ є носієм інформації про стан (в середньому) тисячі нейронів у відповідному інтервалі часу. Інженер повинен знати, що результуюча сукупність ЕЕГ відображає завжди рівень збудження сукупностей клітин (а не поодиноких нейронів), бо по міжклітинному простору протікають струми, що водночас виникають в тисячах нейронів. Тому для вірного відображення мозкової активності не тільки важливо знімати ЕЕГ у великій кількості місць (в зарубіжних дослідженнях іноді використовують більше 48 відведень), але й передобробкою сигналу забезпечити якнайкращу його динаміку. ЕЕГ вже більш, ніж півстоліття використовують для діагностики шерегу захворювань, класифікації сну, анестезії, гіпнозу, інтоксикації організму тощо. Електроди для зйомки ЕЕГ Використовують два типи електродів поверхневі та підшкірні (останні в медицині використовують дуже рідко), звичайно діаметром від 7 до 10 мм, виготовлені на базі срібла. Поверхня електродів хлорована (в розчині 5% NаСl при використанні сталого поляризаційного струму). Окремі елект роди індивідуально розміщують на поверхні черепа за вибраним планом, або всю систему електродів фіксують на голові пацієнта гумовими ремінцями чи розташовують в ЕЕГ-капелюсі. Для поверхневих електродів має бути забезпечений імпеданс, менший ніж 5 кОм (сучасні технології дозволяють забезпечити імпеданс близько 3 кОм). В разі розміщення металевого електрода у провідному середовищі утворюється електричний потенціал (між металом та розчином) порядку 100 — 200 мВ. Цей сталий...