6.2. Влияние шумов
6.2. Влияние шумов и погрешностей измерений при дипольной
локализации источников.
Решение обратной задачи ЭЭГ считается особенно критичным к погрешностям
при измерении исходных данных. Kavanagh et al. (1978) в своей работе проанализиро-
вали погрешности, связанные с постановкой электродов и измерением их координат,
а также с точностью измерения самих сигналов. Представлена зависимость чувстви-
тельности решения ОЗЭЭГ к ошибкам, зависящим от количества электродов и каче-
ства их постановки. При обобщенной оценке показано, что разброс в постановке
электродов на 1 см, который является обычным в исследованиях ЭЭГ и ВП, дает
ошибку 5-10% в локализации источника. При оценке зависимости чувствительности
решения от точности измерения потенциалов ЭЭГ установлено, что добавление шу-
ма к действительным величинам сигналов ЭЭГ на 10-20% (0,1-0,2 от реальной вели-
чины) приводит к ошибкам в локализации 4-8%. Отмечено, что при обычных ошиб-
ках измерения и постановки электродов вычисления на гомогенной и негомогенной
модели давали примерно одинаковую ошибку, аналогичные данные получены
и в других исследованиях (Гнездицкий с соавт., 1981- Фролов, Пономарев, 1988- По-
номарев, Тверицкая, 1990- Henderson et al., 1975- Fender, 1987 и другие). Особо следу-
ет остановиться на способах устранения погрешностей и артефактов с целью улучше-
ния восстановления источников мозговой активности. К таким способам относятся:
— проверка адекватности модели и используемых условий локализации (число
электродов и точность их координат, учет неоднородностей, качество регист-
рации и другие);
— выбор безартефактных участков записи для картирования и локализации ин-
тересующей активности;
— улучшение отношения сигнала к шуму для интересующей активности за счет
усреднения;
— уменьшение артефактных потенциалов и улучшение отношения сигнала
к шуму путем фильтрации (частотной, пространственной).
Во многих исследованиях отмечается, что хорошее отношение сигнала к шуму для
интересующей активности является одним из главных условий надежной локализа-
ции источников. При сильной зашумленности исходного сигнала картина потенци-
альных полей резко усложняется и локализация носит неустойчивый характер с низ-
кими коэффициентами дипольности. Fender (1987) в своем обзоре указывает, что по-
скольку для методики локализации необходимо хорошее соотношение сигнал/шум,
то она лучше всего пригодна для анализа ВП, но недопустима для фоновой ЭЭГ, за ис-
ключением разрядной активности и некоторых случаев альфа-ритма. Существуют
различные способы улучшения отношения сигнала к шуму, например, выбрать те се-
чения, для которых интересующая активность отчетливо может быть отделена от ос-
тальной активности, то есть сечения, проходящие через максимум этой активности.
Несмотря на исходно высокие требования к отношению сигнал/шум, сам метод
дипольной локализации может явиться средством для улучшения отношения сиг-
нала к шуму, например, при выделении источников с высоким коэффициентом ди-
польности. Такой подход рассмотрен в ряде работ (Коптелов, Гнездицкий, 1989-
Sencaj, Annon, 1982- Lehmann et al., 1993). На рисунке 6.11 показано два способа вы-
деления значимых источников при локализации патологической активности.
Из программно-аппаратных методов улучшения отношения сигнала к шуму
имеются два: метод когерентного накопления и усреднения и метод фильтрации,
когда есть отчетливые различия в спектральных характеристиках сигнала.
Интересный способ улучшения разрешения при локализации множественных ис-
точников длиннолатентных и коротколатентных слуховых ВП представлен в работе
Шерга (Sсherg et al., 1985) — использование так называемых пространственно-вре-
менных дипольных моделей. Предположение о том, что скальповые поля являются
суперпозицией многих диполей, позволяет комплекс волн считать за один диполь.
Квантование этого комплекса по времени дает 14×50=700 измерений для процедуры
минимизации, что достаточно для определения большего числа диполей. В работе
Шерга (Scherg et al., 1985, 1990) проводилось вычисление параметров 4 и 5 диполей
для ДСВП и КСВП соответственно. Вычисление параметров такого количества ди-
полей становится возможным, когда вводятся некоторые ограничения или предвари-
тельная информация о месторасположении или ориентации источников. Примене-
ние этого подхода позволило объяснить наличие широкого вертексного максимума
и ослабленного потенциала над височной областью суперпозицией полей двух пер-
пендикулярно ориентированных диполей для обеих височных областей.
В статье Sencaj, Annon (1982) показана возможность применения метода МДЛ
к анализу усредненных и неусредненных (одиночных) ЗВП на паттерную стимуля-
цию, в том числе при стимуляции разных полей зрения. Показано, что усредненные
ВП дают более устойчивую локализацию за счет лучшего отношения сигнала к шу-
му. Применение МДЛ непосредственно к неусредненным единичным ЗВП дает
разброс и неустойчивую локализацию из-за низкого отношения сигнала к шуму
и наложения фоновой ритмики. Однако использование фильтрации с минимумом
квадратичной ошибки, предложенной McGillem, Aunon, Yu (1985), позволяет пода-
вить, насколько это возможно, фоновую ЭЭГ, мало изменяя при этом собственные
компоненты ВП. Применение МДЛ к таким фильтрованным ЗВП показало более
адекватную анатомическую локализацию при стимуляции полуполя, чем локализа-
ция усредненных ЗВП (Sencaj, Annon, 1982).
см.далее