Челябинский ученый придумал высокоточный мини-энцефалограф
12 Января 2022
Фото: сайт ЮУрГУ
Прибор по сигналам мозга позволит диагностировать различные болезни.
Южноуральский ученый создал новый прибор для электроэнцефалографии, который отличается высокой точностью и компактностью. Мини-устройство можно иметь дома и применять по мере надобности, сократив количество визитов в больницу.
Электроэнцефалография (ЭЭГ) — один из самых популярных методов исследования головного мозга. С помощью электродов, размещенных на коже черепа человека, отслеживают нейронную активность. Это помогает выявлять опасные болезни еще на ранней стадии. Данные, полученные с помощью ЭЭГ, можно использовать для самых разных целей, в том числе и для диагностирования заболевания, например, легкой формы болезни Альцгеймера.
«Мы описали компактное и недорогое устройство, подходящее для повседневного использования, — пояснил кандидат технических наук Ильдар Рахматулин, выпускник энергетического факультета ЮУрГУ. — Данные с него передаются на персональный сервер, что обеспечивает беспроводную работу и значительный диапазон движения для пользователя. Устройство компактно, имеет круглую форму с радиусом всего 25 мм, его можно использовать в любое время суток. Наш мини-энцефалограф будет втрое дешевле используемых сегодня биосенсоров от OpenBCI, каждый из которых обойдется в 1000 долларов. Встроенная функция подавления шума повышает точность записи. Мы привели результаты тестирования разработанного устройства и предоставили подробное описание шагов, необходимых для его создания».
По словам ученого, в таком приборе можно использовать разные типы электродных датчиков для измерения биоимпульсов мозга. Сигнал высочайшего качества обычно получается с одноразовыми влажными датчиками, но у них есть серьезный недостаток — нестабильность приема по мере высыхания геля, что может привести к искажениям. Причем использование электродного геля занимает много времени на настройку, а пациенту после обследования приходится смывать его с волос.
Как поясняют авторы ноу-хау, регистрация сигнала ЭЭГ с помощью электрода с сухим контактом — более удобный способ получить информацию о человеческом мозге, поскольку позволяет уйти от «гелевых» помех, экономить время на установку аппарата, очистку электродов. Но этот способ не самый надежный и годится не во всех случаях: есть риск допустить ошибку из-за плохого контакта между электродом и кожей головы пациента. В челябинском мини-приборе этого удалось избежать.
Еще одно возможное применение — эксперименты с моторными образами. Испытуемые, которые из-за болезни не могут двигать парализованными руками, воображали, что у них есть такая возможность, и развивали виртуальную моторику пальцев.
Как добавил Ильдар Рахматулин, сегодня гибридные «компьютерно-мозговые» технологии не развиваются в полной мере. Их продвижение сдерживает большое количество сигналов мозга, которые нельзя «прочитать», описать алгоритмами и повторить в компьютерном исполнении. Многие такие устройства используют машинное обучение для определения сигналов мозга по данным энцефалограммы, а этот процесс требует значительных объемов согласованных данных. Но есть надежда, что челябинский прибор поможет справиться с этой проблемой.
Электроэнцефалография (ЭЭГ) — один из самых популярных методов исследования головного мозга. С помощью электродов, размещенных на коже черепа человека, отслеживают нейронную активность. Это помогает выявлять опасные болезни еще на ранней стадии. Данные, полученные с помощью ЭЭГ, можно использовать для самых разных целей, в том числе и для диагностирования заболевания, например, легкой формы болезни Альцгеймера.
«Мы описали компактное и недорогое устройство, подходящее для повседневного использования, — пояснил кандидат технических наук Ильдар Рахматулин, выпускник энергетического факультета ЮУрГУ. — Данные с него передаются на персональный сервер, что обеспечивает беспроводную работу и значительный диапазон движения для пользователя. Устройство компактно, имеет круглую форму с радиусом всего 25 мм, его можно использовать в любое время суток. Наш мини-энцефалограф будет втрое дешевле используемых сегодня биосенсоров от OpenBCI, каждый из которых обойдется в 1000 долларов. Встроенная функция подавления шума повышает точность записи. Мы привели результаты тестирования разработанного устройства и предоставили подробное описание шагов, необходимых для его создания».
По словам ученого, в таком приборе можно использовать разные типы электродных датчиков для измерения биоимпульсов мозга. Сигнал высочайшего качества обычно получается с одноразовыми влажными датчиками, но у них есть серьезный недостаток — нестабильность приема по мере высыхания геля, что может привести к искажениям. Причем использование электродного геля занимает много времени на настройку, а пациенту после обследования приходится смывать его с волос.
Как поясняют авторы ноу-хау, регистрация сигнала ЭЭГ с помощью электрода с сухим контактом — более удобный способ получить информацию о человеческом мозге, поскольку позволяет уйти от «гелевых» помех, экономить время на установку аппарата, очистку электродов. Но этот способ не самый надежный и годится не во всех случаях: есть риск допустить ошибку из-за плохого контакта между электродом и кожей головы пациента. В челябинском мини-приборе этого удалось избежать.
Еще одно возможное применение — эксперименты с моторными образами. Испытуемые, которые из-за болезни не могут двигать парализованными руками, воображали, что у них есть такая возможность, и развивали виртуальную моторику пальцев.
Как добавил Ильдар Рахматулин, сегодня гибридные «компьютерно-мозговые» технологии не развиваются в полной мере. Их продвижение сдерживает большое количество сигналов мозга, которые нельзя «прочитать», описать алгоритмами и повторить в компьютерном исполнении. Многие такие устройства используют машинное обучение для определения сигналов мозга по данным энцефалограммы, а этот процесс требует значительных объемов согласованных данных. Но есть надежда, что челябинский прибор поможет справиться с этой проблемой.
Поделиться
