Quantitative evaluation of shape of visually evoked potentials
Leon Vivo, Antonio |
Recenzentas / Reviewer | |
Komisijos narys / Committee Member | |
Komisijos narys / Committee Member | |
Komisijos narys / Committee Member | |
Komisijos narys / Committee Member |
Event-related potentials and particular case – visual evoked potentials are electrophysiological events reflecting sensory, cognitive or motor reaction. The observed electrical activity (brief deflections, and valleys) is concurrent with other background electrical activity registered from the brain. So, in reality we register the mixture of the signals and methods for separation of visual evoked potentials from background EEG should be elaborated. Quantitative evaluation of visual evoked potential parameters (latency and amplitude of the principal peaks and valleys) provides useful information for studying brain processes and is important for clinical diagnostics.
The aim of this work was to reveal most informative quantitative estimates of single sweep visually evoked potentials shape reflecting optical nerve function related pathologies.
Objectives: Theoretically analyze existing methods of visually evoked potentials shape analysis, in particular, methods for single sweep analysis; Analyze visually evoked potentials recordings using MATLAB computational environment based-software and select informative signal shape reflecting parameters; Reveal most informative signal shape parameters reflecting pathologies related with optic nerve malfunction (neuritis, SD and other). A review of publications about VEP genesis, methods of their registration, preprocessing and evaluation revealed need of further development of methods, based on single sweep analysis.
Methods: Set of clinical recordings of VEPs registered in “Akiu Klinika" of Lithuanian University of Health Sciences used for analysis supplemented by synthetic recordings generated to imitate selected pathologies caused changes in VEP shapes. Principal Component Analysis based method for extraction of VEPs from the background EEG was used for signal pre-processing. Wavelet transform based method was proposed to estimate time and frequency characteristics of pre-processed VEPs. Validation of the method was performed on simulated data.
Conclusions: Theoretical analysis and review of publications showed that VEPs and other event related potentials carry important diagnostic information, so development of advanced methods for their recording and analysis, especially single trial analysis, is very important for clinical use. Analyzing VEP for reconstruction, it is shown that every singlesweep with finite amount of sweeps, is possible by means of multivariate analysis methods (e.g. PCA, KLT). We proposed to use wavelet transform for evaluation of specific changes in VEPs related with optic nerve malfunction.
Įvykių sukelti potencialai bei jų atskiras atvejis - regos sukelti potencialai yra elektrofiziologiniai įvykiai, atspindintys jutimines, kodnityvines ar motorines reakcijas. Stebimi elektriniai reiškiniai (staigūs atsilenkimai ir įdubos) vyksta kartu su kita smegenų elektrine veikla. Todėl realybėje mes matome signalų mišinį, o jų atskyrimui kuriami specialūs metodai. Kiekybinis regos sukeltų potencialų parametrų vertinimas (pagrindinių pikų ar įdubų amplitudė, latentiškumas) suteikia informacijos apie smegenyse vykstančius procesus ir yra svarbus klinikinei diagnostikai.
Darbo tikslas buvo surasti ir išryškinti informatyviausius kiekybinius vienetinių regos sukeltų potencialų įverčius, atspindinčius su regos nervo funkcijomis susietas patologijas.
Uždaviniai: Teoretiškai išnagrinėti žinomus regos sukeltų potencialų vertinimo metodus, įpatingą dėmesį skiriant vienetinių sukeltų potencialų analizei; Atlikti regos sukeltų potencialų kilmę, registravimo būdus, apdorojimo metodus aiškinančių literatūros šaltinių apžvalgą, pagrįsti vienetinių potencialų analizės metodų plėtojimą. Analizuoti realius regos sukeltų potencialų įrašus naudojant MATLAB skaičiavimų terpėje sukurta programine įranga ir surasti informatyvius formos įverčius; Atskleisti informatyvius signalo formos įverčius, atspindinčius optinio nervo funkcijos sutrikimus (neritai, išsėtinė sklerozė ir kt.);
Metodai: Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Akių klinikoje užregistruotų regos sukeltų potencialų rinkinys buvo papildytas sintetiniais įrašais, kuriuose buvo imituotos su optinio nervo funkcijų sutrikimais susietos patologijos. Pagrindinių komponenčių analize grįstas metodas taikytas RSP atskyrimui nuo foninės EEG. Pasiūlytas naujas, vilnelių transformacija grįstas, metodas signalų laiko-dažnio charakteristikų vertinimui. Metodo validavimui naudoti sintetiniai įrašai.
Išvados: Literatūros apžvalga ir teorinė analizė parodė, kad RSP ir kiti įvykių sukelti potencialai neša savyje svarbią diagnostinę informaciją, todėl jų tobulinimas, o ypač vienetinių RSP signalų analizė yra labai svarbi klinikinei diagnostikai. Kiekvieno, atskiro RSP rekonstrukcija, net ir riboto skaičiaus įrašų rinkinyje, įmanoma , panaudojus daugiamatės analizės metodus (pvz. Pagrindinių komponenčių analizę; Karhunen-Loève transformaciją). Pasiūlytas naujas, vilnelių transformacija grįstas metodas RSP laiko-dažnio charakteristikų vertinimui, yra tinkamas vertinti specifines RSP savybes, siejamas su optinio nervo funkciniais sutrikimais.