РАСШИРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

В.А.Жеребцова, А.А Индюхин, А.Ф. Индюхин, Ю.А.Покровский

Муниципальное учреждение здравоохранения Центр восстановительного лечения для детей –
Научно-практический центр клинической нейрофизиологии и нейрореабилитации,
Тульский государственный университет.
300026, г. Тула, ул. Н.Руднева, 64-В,
т. (0872) 35-19-70, Fax (0872) 36-01-25,
Е-mail npcknn@tula.net

Компьютерная диагностическая система (КДС) “Нейрокартограф-3” (фирма МБН, Москва) используется в НПЦ КНН с 1994 года. Наряду с регистрацией, математической обработкой и полуавтоматическим составлением заключения по электроэнцефалограмме (ЭЭГ) КДС обеспечивает регистрацию вызванных потенциалов (ВП) на вспышку. Программное обеспечение (ПО) КДС содержит соответственно два независимых модуля – программы nk.exe и ep.exe, между которыми возможен обмен данными. При этом программа ep.exe (регистрация ВП) использует более высокую частоту дискретизации (1000 Гц), превосходя по этому параметру даже КДС “Нейрокартограф-4”, и сравнительно большую эпоху анализа – свыше 500 мс. Это создает объективные предпосылки для регистрации длиннолатентных когнитивных ВП – Р300, использование которых в последнее время привлекает пристальное внимание специалистов различного профиля – от невропатологов и психиатров до психологов и нейрофизиологов (Гнездицкий, 1997).

Возникновение Р300 (иначе – эндогенного ВП) связано с принятием испытуемым решения, и его характеристики (латентность, в меньшей степени амплитуда) зависят от множества индивидуальных факторов, но в первую очередь отражают состояние высших когнитивных функций человека, в связи с чем они имеют огромное диагностическое и прогностическое значение.

Методика регистрации Р300, заключающаяся в раздельном усреднении откликов коры головного мозга на значащие и незначащие стимулы, встречающиеся в случайной последовательности в соотношении 1 : 9, традиционно предполагает использование звуковых стимулов (Гнездицкий, 1997), хотя сходные результаты были получены и при электрокожной стимуляции (Переслени, 1984). ПО ep.exe позволяет выборочную суммацию по номерам эпох регистрации, однако КДС имеет в своем составе в качестве стимулятора только лампу-вспышку, а поток синхронизирующих импульсов не предусматривает введения какого-либо дополнительного признака.

Проблема может быть решена включением в состав КДС стимулятора, реализующего следующие функции:
  • хранение последовательности псевдослучайных чисел, задающих признак стимулирующего импульса (значимый – незначимый) в зависимости от номера эпохи;
  • генерация двух типов импульсов;
  • управление параметрами импульсов (длительность и амплитуда);
  • индикация установленных параметров;
  • индикация начального состояния последовательности чисел;
  • делитель частоты синхроимпульсов (для различных вариантов ПО);
  • генерация сигнала обратной связи о моменте прихода синхроимпульса (для различных вариантов ПО).

Под вариантами ПО имеются в виду не только программы nk.exe и ep.exe, но также использование дополнительного ПО обработки сигналов ВП, формируемых КДС в виде текстовых файлов.

Стимулятор, реализующий вышеуказанные функции, разработан совместно специалистами НПЦ КНН и ТГУ.

Прибор разработан в традиционной структуре (Калакутский, 2000) и состоит из следующих блоков:
  1. блок питания (компенсационный фиксированный 5 В и управляемый компенсационный ключевой);
  2. микропроцессорный блок управления параметрами импульсов с двумя транзисторными ключами;
  3. светодиодный индикатор;
  4. блок формирования импульсов обратной связи, подающихся на вход усилителя ЭЭГ;
  5. делитель входящих синхроимпульсов.

Прибор выполнен в виде моноблока с комплектом соединительных кабелей. Основу схемы составляет микропроцессор 80с32 фирмы Intel, работающий с тактовой частотой 24 МГц. Блок питания использует сетевое напряжение 220 В от изолированного блока питания КДС. Параметры стимулирующих импульсов отображаются цифровыми индикаторами и регулируются в широких пределах с учетом индивидуальной чувствительности испытуемого. Предназначенные для этого кнопочные переключатели (раздельно для увеличения и уменьшения параметров) работают в режимах одиночного нажатия и автоматической скоростной прокрутки. Аккордное нажатие устанавливает последовательность случайных чисел в начало.

Все платы были разведены при помощи АССЕL EDA v. 15.0, причем оптимизация расположения элементов была выполнена автоматически, а трассировка вручную, ввиду трудностей изготовления автоматически трассированных плат в лабораторных условиях.

Для прошивки ПЗУ при отладке ПО микропроцессора использовался персональный компьютер. Программа в кодах процессора (минуя стадию Ассемблера) подготавливалась в виде текстового файла, считываемого программой на БЕЙСИКе как последовательность шестнадцатиричных чисел и после трансляции из кодов НЕХ в коды BIN построчно выводилась на порт принтера, к которому подключалось ПЗУ через простое согласующее устройство.

Программа микропроцессора состоит из подпрограмм обработки прерывания и обработки сигналов клавиатуры и индикации. Объем программы 1080 байт. Программа формирует импульсы раздражения в ответ на входные синхроимпульсы. При этом используется один из трех внутренних таймер-счетчиков в режиме таймера, тактовая частота 2 МГц. Все остальные функции – как внутренние, так и внешние – управление индикаторами, управление блоком питания, считывание клавиатуры, загрузка значений длительности в таймер, выполняются основной сквозной программой. Формирование выходных синхроимпульсов производится автономной платой, не зависящей от микропроцессора. Для гальваноразвязки сигнала обратной связи от высокочастотного шума микропроцессора на шине питания используются оптронные пары.

Длиннолатентные ВП регистрируются в виде выборочно суммируемых синхронизированных относительно момента подачи стимула отрезков ЭЭГ – эпох. Для получения более отчетливого отклика выборку целесообразно осуществлять не только по наличию значащего стимула, но и по дополнительным признакам (ограничениям), а суммацию проводить не только по временному, но и по пространственному принципу (пространственное осреднение сигналов с нескольких электродов). Такие возможности предоставляет КДС “Нейрокартограф”, имеющая 16-ти канальный усилитель, однако реализация разветвленного алгоритма анализа ВП требует разработки дополнительного ПО.

Выводы.
  1. Использование разработанного стимулятора расширяет возможности КДС “Нейрокартограф” в части регистрации длиннолатентных вызванных потенциалов – Р300.
  2. Схемное решение стимулятора – организация управления параметрами и генерацией стимулов при помощи микропроцессора – позволяет выполнить ряд аналогичных приборов для стимулов любой модальности с меньшими затратами на разработку.
  3. Использование сигнала обратной связи, формируемого стимулятором, при разработке дополнительного программного обеспечения позволит применять иные алгоритмы обработки вызванных потенциалов с целью более детального анализа механизмов их формирования.

Литература
  1. Гнездицкий В.В. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, из-во ТРТУ. – 1997.
  2. Калакутский Л.И. и др. Прибор для контроля нейромышечной функции во время наркоза “Нейромиотест-ответ – 01” // Медицинская техника, 2000. - № 1. – С. 41-43.
  3. Переслени Л.И. Механизмы нарушения восприятия у аномальных детей: психофиологическое исследование. М., Педагогика, 1984.

Содержание конференции | Секция1