Využití nelineárních metod při analýze záznamu pohybu oka během rotačního testu na Bárányho křesle

Abstract

Práce představuje zcela nový způsob analýzy nystagmu vznikajícího během rotačního vyšetření s využitím nelineárních metod. V prostředí Matlab R2019a byl navržen skript, který realizuje analýzu pomocí třech nelineárních metod - metody Poincarého map, metody elipsoidů a rekurentní analýzy. Metoda Poincarého map a metoda elipsoidů nelineárně vyhodnocují detekované nystagmy z hlediska jejich amplitudy a frekvence výskytu v záznamu rotačního vyšetření. Rekurentní analýza provádí vyhodnocení celé části signálu, kde jsou detekovány nystagmy, a je schopna určit konkrétní časy, kdy se v signálu opakuje dynamika. Navržené algoritmy byly otestovány na experimentálně naměřených datech 16 dobrovolníku bez disfunkcí vestibulárního systému a 7 pacientů trpících různými poruchami vestibulárního systému. Experiment, který se skládal z jednoho bilaterálního a dvou unilaterálních rotačních vyšetření, byl proveden na neurologické klinice 2. lékařské fakulty Univerzity Karlovy ve FN Motol. U skupiny dobrovolníků bez disfunkcí vestibulárního systému bylo provedeno statistické vyhodnocení rozdílů vybraných kvantifikačních parametrů nelineárních metod mezi bilaterálním a unilaterálními vyšetřeními. Mezi středními hodnotami vybraných kvantifikačních parametrů mezi bilaterálním a unilaterálními vyšetřeními nebyl nalezen signifikantní rozdíl ani v jednom případě testování. Statistickou analýzou bylo tedy zjištěno, že charakter vzniklého perrotačního i postrotačního nystagmu u osob bez disfunkcí vestibulárního systému nezáleží na typu stimulace.

The thesis presents a new way of analyzing nystagmus using nonlinear methods. A script was designed in the Matlab R2019a, which performs analysis using three nonlinear methods - the Poincaré map method, the ellipsoid method and recurrent analysis. The Poincaré map method and the ellipsoid method nonlinearly evaluate detected peaks of nystagmus in terms of their amplitude and frequency of occurrence in the record of the rotational examination. Recurrent analysis evaluates the entire part of the signal where nystagmus is detected and is able to determine specific times when dynamics in the signal repeat. The proposed algorithms were tested on experimentally measured data of 16 volunteers without any vestibular system dysfunctions and 7 patients suffering from various vestibular system disorders. The experiment, which consisted of one bilateral and two unilateral rotational tests, was performed at the Department of Neurology, 2nd Faculty of Medicine, Charles University at Motol University Hospital. In a group of volunteers without dysfunctions of the vestibular system, a statistical evaluation of the differences in selected quantification parameters of nonlinear methods between bilateral and unilateral examinations was performed. No significant difference was found between the mean values of selected quantification parameters between bilateral and unilateral examinations in any case of testing. Thus, statistical analysis revealed that the nature of perrotative and poststrotatory nystagmus among volunteers without any vestibular system dysfunctions does not depend on the type of stimulation.