PhD, professor, acting Head of the Chair of the basics of designing and technology of radio systems of the Volga State University of Telecommunications and Informatics.
д.ф-м.н, профессор, и.о. зав. кафедрой основ конструирования и технологий радиотехнических систем Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики.
PhD, associate professor of Neurology and Neurosurgery Department of Samara State Medical University.
к.м.н., доцент кафедры неврологии и нейрохирургии Самарского государственного медицинского университета.
Aim - combined use of frequency and nonlinear analysis methods for obtaining hypnograms by analyzing electroencephalographic (EEG) signals during somnological studies. Methods. Frequency filtering methods were used for preliminary treatment of EEG signals before the following nonlinear analysis. As non-linear methods of analysis we used fractal methods of deterministic chaos, such as Hurst’s method of the normalized amplitude, approximate entropy method, calculation of the correlation integral by Grassberger and Procaccia’s method. For the possibility of applying the last two methods we used quasi phase space recovery method according to the Taken’s theorem. As a result of non-linear analysis we obtained hypnograms reflecting the transition between the stages of sleep in patients undergoing somnological examination. To assess the reliability of the results, they were compared to the hypnograms obtained by the classical method based on the rules of Rehchaffen and Keyls. Also the problems associated with the occurrence of various types of interference were considered and methods for reducing their influence on the final results were suggested. Results. We can conclude that using these methods with appropriate selection of the parameters, employing the necessary normalization of raw data, and averaging the results allow us to obtain hypnogram having a full match of defined phases of sleep for about half of the periods recorded by EEG. To obtain these results it is sufficient to use only one channel of EEG recording.
Цель - совместное применение частотных и нелинейных методов анализа для получения гипнограмм путем анализа электроэнцефалографических (ЭЭГ) сигналов при сомно-логических исследованиях. Методы. Частотные методы фильтрации применяются для предварительной подготовки ЭЭГ-сигналов к дальнейшему нелинейному анализу. В качестве нелинейных методов анализа используются фрактальные методы детерминированного хаоса, такие как метод нормированного размаха Херста, метод аппроксимационной энтропии, расчет корреляционного интеграла методом Грассбергера-Прокаччиа. Для возможности применения двух последних методов используется метод восстановления псевдофазового пространства согласно теореме Такенса. В результате нелинейного анализа строились гипнограммы, отражающие переходы между стадиями сна у пациентов, проходящих сомнологическое обследование. Для оценки достоверности полученных результатов они сравнивались с гипнограммами, полученными классическим методом, основанном на правилах Рехчаффена и Кейлса. Также рассмотрены проблемы, связанные с возникновением различных видов помех и предложены способы уменьшения их влияния на конечные результаты. Выводы. Используя данные методы, при соответствующем подборе параметров самих методов, при использовании необходимой нормировки исходных данных и усреднении результатов можно получить гипнограмму, имеющую полное совпадение определяемых фаз сна примерно для половины эпох, регистрируемых ЭЭГ. Причем для получения данных результатов достаточно использовать лишь один канал регистрации ЭЭГ.