AZ EKG AUTOMATIZÁLT SZOFTVERES ELEMZÉSE

PSZICHOFIZIOLÓGIAI VIZSGÁLATI HELYZETBEN

BENYOVSZKY MÁTÉ

Témavezető: DR. MOLNÁR MÁRK

Külső intézmény: MTA PSZICHOLÓGIAI KUTATÓINTÉZET

PSZICHOFIZIOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT

Feladat és célkitűzés

• Múlt: EKG Timeline 5(Diplomaterv)

• Bővíthetőség (új függények, szívritmus felismerés, HRV, stb.)

• Grafikus felület paraméterezéshez, azonnal megjelenő eredmények

• Szűrési, mérési lehetőségek

EEG (Elektroenkefalogram)

• Idegsejtek közötti kommunikáció– 10-20-as elvezetési rendszer

EKG (elektrokardiográfia)• Szívizom-tevékenység regisztrálása

(sinuscsomóból eredő ingerület által kiváltott jel)– R hullám (a legnagyobb csúcs)

a kamrák összehúzódásával(szisztole) függ össze

Várakozási helyzet (Contingent Negative Variation)

• Felkészülési várakozássalösszefüggő negatív agyi potenciál– Kiváltásához a típusos

helyzetben egy figyelmeztető (S1) és egy felszólító (S2) ingert alkalmaznak

Mentális aritmetika• Logikai feladatvégzés és munkamemória

Kontro ll

Felada t

Idegrendszeri összefüggés

CNVReaktivitás

Éberség

Fizikai fittség

Nem és kor

Kognitív teljesítmény (Intelligencia, memóriateljesítmény)

Lelki állapot

EKGLelki állapot (depreszió stb.)

Egészség, fizikai fittség

Nem és kor

Temperamentum

Inger érzelmi töltete

?

Korábbi tevékenység• Dolgozatok (saját)

– Várakozási folyamatokkal összefüggő agyi elektromos jelek elemzése

– Várakozási folyamatokkal összefüggő agyi elektromos potenciálok változása kis dózisú alkohol hatása alatt

– Kognitív tevékenységek vegetatív idegrendszeri mutatói kis dózisú alkohol hatása alatt

– Kognitív erőfeszítéssel összefüggő EEG változások és vegetatív idegrendszeri folyamatok korrelációja

• Publikáció (társszerzőként)– The acute effect of low-dose alcohol on working memory during

mental arithmetic II.Changes of nonlinear and linear EEG-complexity in the theta band, heart rate and electrodermal activity

– Age-dependent changes of EEG frequency characteristics and ECG-changes related to working memory process in arithmetic task (poszter)

CNV feladathelyzet

kis dózisú alkohol hatása

alatt

CNV kialakulásával párhuzamosan a pulzusszám csökken.

Kis mennyiségű alkohol csak a szívritmusra volt hatással.

-500.0 500.0 1500.0 2500.0 3500.0 4500.0 5500.0

[µV

]

0.0

-5.0

-10.0

-15.0

-20.0

-25.0

5.0

10.0

Ele

ctro

de

: F

z

72

74

76

78

80

82

84

86

Pul

zuss

zám

0m s

650m s

1300m s

1950m s

2600m s

Feladat nélkül kontroll0mg kontroll0mg placebo2mg kontroll2mg alkohol4mg kontroll4mg alkohol

CNV feladathelyzet idős vs. fiatalEEG (Fz) and ECG averages

-3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000Tim e [msec]

Young control

Young taskE lderly con trol

E lderly task

Szívritmus változás számolási helyzetben

-7000 -6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000

74

76

78

80

82

84

86

88

Idő [msec]

Pul

zuss

zám

Fiatal Feladat Eleje

Fiatal Feladat Közepe

Fiatal Feladat Vége

Idős Feladat Eleje

Idős Feladat Közepe

Idős Feladat Vége

Változások a feladatvégzés különböző szakaszaiban (Eleje. Közepe, Vége)

EKG elemzés programcsomag(Adatfolyam diagram)

EKG Timeline 7 Reader

EKG Timeline 7 Analyser

Excel

CNTECG

EV2 ETC

ExcelGrafikon

Bemeneti állományok

Felvétel Feldolgozás Elemzés

Vizsgálat körülményei• Várakozási helyzet (CNV):

– 19 idős, átlag életkor: 66,7 év, SD: 4,2– 13 fiatal, átlag életkor 21,8 év, SD: 3,31

• Mentális aritmetika:– 32 férfi, átlag életkor 20 év, szórás: ±2,31

• Elektrofiziológiai regisztrálás:– 1000Hz A/D, 0-70Hz– NuAmps erősítő rendszer– 33 csatorna EEG, 1 csatorna EKG

Vizsgálati helyzet: CNV feladatHa mind az öt hang szerepel 50 600 50 600 50 600 50 600 50 600 4000-5000 [ms] szünet 1' 2' 2' 2' 2'

Ha az ötödik hang hiányzik 50 600 50 600 50 600 50 600 50 600 4000-5000 [ms] X szünet 9' 2' 2' 2' 5'

8 hangos helyzet hasonlóan (fáradás vizsgálatához).Az idő msec-ben felül, alul a hangoknál elhelyezett jelölő triggerek száma az ábrán.

CNVEredmények

• Kontrol és feladathelyzet

• Átlag pulzusszám magasabb az időseknél

• Hosszú feladatnál nagyobb különbségek

CNVEredmények

• Vizsgálat első és második fele

• Hosszú feladatnál mindkét korcsoportban fáradás figyelhető meg

Vizsgálati helyzet: Számolás2000 ms

1030 ms

1030 ms 4100 ms 2000 ms

+ 4' + 1' 5'/6'/+

csak a sorozat elején Helyes válasz: 10’, 11’.

Helytelen: 8’, 9’

• 20 db ingersor (10 sec)• Plafonszám (4’ trigger) 1 másodpercig• Négy összeadandó szám (1’ trigger)• Válasz után 2 másodpercig helyes vagy helytelen

megoldásnak megfelelően (8’ vagy 9’ trigger) zöld vagy piros képernyő

354

9

SzámolásEredmények alapvonaligazítás mellett

• Időseknél nincs EKG változás

Összefoglalás

• EKG Timeline 7 eredményesen használható többféle vizsgálati helyzetben

• A szoftvercsomag jelentősen csökkentette a feldolgozás időigényét

• Komplex mérések hatékonyan paraméterezhetőek, statisztikázhatóak

• A feladathelyzetnek megfelelően a fiatal korcsoportban tapasztalt pulzusszám változás jelentősen meghaladta az idős korcsoportban mért értéket

• Fáradást mindkét korcsoportban ki tudtuuk mutatni

Köszönetnyilvánítás

• Dr. Molnár Márk• Boha Roland• Tóth Brigitta• Kék Labor és a MTA-PKI

Köszönöm a figyelmet!

Kérdés

• Mivel magyarázható a várakozási negativitás esetén az elmaradó hangot követő erős pulzusszám-csökkenés?

doi:10.1016/j.biopsycho.2009.03.003 http://www.mendeley.com/research/glucose-administration-heart-rate-and-cognitive-performance-effects-of-increasing-mental-effort/doi:10.1016/S0031-9384(99)00183-3 http://jap.physiology.org/content/73/2/420.abstract

Kérdés

• Milyen módszerekkel sikerült elérni a feldolgozások felgyorsítását?– Informatikai, szoftveres oldalról:

• Szívritmus felismerés sebessége (nem NeuroScan, beépített megoldás)

• Javított algoritmusok (interp1, mátrix műveletek)

– Felhasználói, humán oldalról:• Kevesebb lépés, kevesebb különböző szoftver• Nincs szükség „szkriptelésre”, minden grafikus

felületen keresztül konfigurálható• Azonnal ellenőrizhető eredmények