3.3.4. Модели головы
3.3.4. Модели головы и учет неоднородности в решении прямой задачи.
Время вычислений существенно зависит также от модели, использованной для
вычисления потенциалов в точках измерения. Различными авторами используются
следующие модели:
— однородная неограниченная среда;
— однородная изолированная сферическая модель (Schneider, 1970, 1972);
— многослойная (от 3 до 8 слоев) изолированная сферическая модель (см. рис. 2.4);
— реалистическая форма головы.
Наиболее редко используется первая модель с однородной неограниченной сре-
дой, которая менее всего физиологически реалистична, требует минимального ко-
личества времени, и которую мы использовали на первом этапе (Гнездицкий с со-
авт., 1980). Существует ряд работ, в которых она продолжает использоваться (Van der
Meij, 1992). Несмотря на ее ограничения, она позволяет получить оценочные дан-
ные, которые можно сопоставить с другими данными.
Чаще использовалась многослойная сферическая модель (Scherg, 1992- Lantz,
1997). В этом случае определяется центр сферы, наилучшим образом аппроксими-
рующий поверхность головы, на которой расположены отводящие электроды.
Центр этой сферы принимается за начало сферической системы координат с осями
X*, Y*, Z* (параллельно соответственно осям X, Y, Z), в которой вычислялись уже
сферические координаты электродов.
Наиболее часто используется трехслойная модель (скальп — череп — мозг).
В программе BrainLoc принят восьмислойный сферический проводник со следую-
щими слоями: скальп — верхняя костная пластинка черепа — ячеистый слой кости
черепа — нижняя костная пластинка — твердая мозговая оболочка — ликвор —
мягкая мозговая оболочка — мозг. При решении прямой задачи в этом случае при-
менялись соответствующие методы сферического анализа (Kavanagh et al., 1978).
Характерные параметры слоев, размеры их и проводимость представлены на
рис. 2.4 и в таблице 3.3.
Один из подходов (Коптелов, 1989) связан с тем, что многочисленные наружные
оболочки мозга не игнорируются, а заменяются эквивалентным слоем проводника,
а толщина подбирается из уровня совпадения нормированных значений потенциа-
ла на внешних поверхностях однородной и многослойной моделей головы при про-
извольном расположении внутричерепных источников (Захаров, Коптелов, 1987).
Аналогичные поправки могут быть введены и для сфеноидальных электродов, ко-
торые находятся в иных условиях по сравнению со скальповыми (нет скальпа).
Для использования более простых моделей, пригодных для реализации алгорит-
ма на персональных компьютерах, потребовалось введение специальных поправок
на геометрию головы и на неоднородности (Коптелов, 1988- Фролов, Пономарев,
1988- Ary et al., 1981).
В работе Флинка с соавт. (Flink, Blom, Homma, 1997) проводилась дипольная ло-
кализация интериктальной (межприступной) эпилептиформной активности с по-
мощью SSB-DT method (scalp — scull — brain dipole tracing) — метод дипольной ло-
кализации, учитывающий трехслойную модель головы (скальп — череп — мозг)
с реалистической анатомией головы, аппроксимируемой алгоритмом граничных
элементов. Вычисления по скальповым потенциалам проводились в предположе-
нии об относительной проводимости слоев (скальпа — черепа — мозга) в отноше-
нии 1 : 1/80 : 1. Локализация восстановленных дипольных источников сравнива-
лась с источниками, найденными из внутричерепных отведений. В результате было
обнаружено расхождение всего несколько миллиметров.
Проводилась электрическая стимуляция с подачей импульсов на внутричереп-
ные электроды и регистрация этого сигнала на поверхностных и внутричерепных
электродах, затем наоборот — стимуляция скальпового электрода и регистрация на
других скальповых и внутричерепных электродах. По результатам этих стимуляций
были вычислены точные соотношения скальп — череп — мозг, и они составляли
для конкретного больного 1/4,5 : 1/70 : 1. При использовании этих уточненных со-
отношений повторно вычисленные значения локализации от скальповых электро-
дов давали результат, более приближенный к внутричерепным записям. По этой ра-
боте делается вывод, что наиболее хороший результат при дипольной локализации
может быть получен тогда, когда используется не только индивидуальная форма го-
ловы, но и индивидуальные отношения проводимостей скальпа — черепа — мозга.