استاد راهنما: جناب آقای دکتر سعید راحتی قوچانی استاد مشاور: سرکار خانم دکتر عاطفه سلطانی فر

1. تشخیص و کمی سازی سیگنال الکتروانسفالوگرافی کودکان دارای اختلال کمبود توجه/ بیش فعالی استادراهنما: جناب آقای دکتر سعید راحتی قوچانی استادمشاور: سرکار خانم دکتر عاطفه سلطانی فر ارائه دهنده: مهسا میرشاهی تیر 1389

2. فهرست مطالب • بیان مساله تحقیق • اهمیت و ضرورت انجام تحقیق • مرور تحقیقات گذشته • جنبه جدید بودن و نوآوری در تحقیق • شرح روش تحقیق • مراجع

3. بیان مساله تحقیق • اختلال کمبود توجه/ بیش فعالی یک عارضه رفتاري و از شایع‏ترین اختلالات روانپزشکی مربوط به دوران کودکی و نوجواني است و به دلیل عدم تعادل عصبی شیمیایی در مغز ایجاد می‏شود. • علل بروز اين اختلال

4. بیان مساله تحقیق • مشکلات ناشی از اختلال ADHD در رنج سني مختلف

5. بیان مساله تحقیق • تشخیص این اختلال • عمده تشخيص اختلال از روي رفتار فرد در كارهاي روزانه اش انجام مي گيرد. • تقریبا 75% علل ADHD ژنتيك است ؛ لذا سابقه داشتن ADHD در خانواده از مهم ترين متغيرها هنگام تشخيص اختلال است. • معيارهاي*DSM-IV-TR • آزمون­های عملکرد پیوسته نظیر TOVA،MMAT، CPTو WISC** • ويژگي هاي امواج مغزی (EEG) در فرد داراي اختلال: توان نسبی افزایش یافته باند تتا، توان نسبی کاهش یافته باند بتا و اغلب آلفا، نسبت توان افزايش یافته باند تتا/بتا. • استفاده از QEEG بخصوص استفاده از نرخ تتا به بتا در ناحيه Cz در كنار ديگر بررسي ها در تشخيص ADHD نيز مفيد است.*** *American Psychiatric Association: Diagnostic and statistical manual of mental disorders DSM-IV. American Psychiatric Association, 4th 1994. **McGee RA, Clark, SE, Symons, DK. Does the Conners’ Continuous Performance Test Aid in ADHD Diagnosis? J Abnorm Child Psychol 2000 28(5):415-424. ***V. J. Monastra, "Electroencephalographic biofeedback (neurotherapy) as a treatment for attention deficit hyperactivity disorder: rationale and empirical foundation," Child and Adolescent Psychiatric Clinics of North America, vol. 14, no. 1, p. 55, Jan.2005.

6. بیان مساله تحقیق • چون علائم مرکزی ADHD شامل آسیب در کنترل رفتار و فقدان توجه پایدار می‏شود مطالعات مربوط به تصویر برداری عصبی روی ساختارهایی متمرکز شده است که در کنترل حرکت (مثل مخچه و basalganglia) و عملکردهای توجهی (مثل شکنج کمربند قدامی، ناحیه پیشانی سمت راست، نواحی قدامی و خلفcorpuscallosum،caudate ) دخیل هستند. • بافت کمتر نوار CorpusCallosum • شارش خون کمتر در AnteriorCingulate و خون بیشتر در نوار باریکی از لوب فرونتال افراد دارای اختلال در تصویربرداری FMRI

7. بیان مساله تحقیق • SPECT • نبود عدمتقارنCaudateNuclei(بخش سمت راست بایستی حدود 3% بزرگتر از سمت چپ باشد.) • MRIدر كودكان مبتلا، حجم دمي كوچكتري را در نيمكره راست نشان مي­دهد. • تصویربرداری PET نیز حاکی از كاهش متابلیسم مخ در نواحی مربوط به کنترل توجه در مغز و کاهش متابوليسم گلوكز در بازال گانگليا است.

8. اهمیت و ضرورت انجام تحقیق • می دانیم درمان موثر یک اختلال نیازمند تشخیص صحیح آن است. • بيشتر اطلاعات دريافت شده از مغز از تصوير برداري با CT، MRI، functionalSPEC و PET بدست آمده است. اشعه براي كودكان خصوصا" در سنين كمتر از 12-13 سال مشكل آفرين مي باشد لذا در گسترش تحقيقات محدوديت ايجاد مي كند؛ بنابراین در سال های اخیر تحقیقات در تشخیص این اختلال عمدتا روی سیگنال الکتروانسفالوگرافی و اغلب در حالت استراحت (چشم باز و چشم بسته) انجام شده است. • به دلیل ماهیت غیر خطی و آشوب گونه سیگنال مغزی، استفاده از ابزارهای خطی مثل فیلترسازی و استخراج ویژگیهای فرکانسی از سیگنال مغزی باعث از بین رفتن ماهیت دینامیکی و در نتیجه از دست دادن اطلاعات در سیگنال مغزی می شود؛ ولی در عوض ویژگی های غیرخطی مانند نمای لیاپانوف، بعد فرکتال و بعد همبستگی قادر به حفظ ماهیت اصلی سیگنال مغزی بوده و برای کمی سازی سیگنال مغزی مناسب هستند. • هدف و چشم انداز ما از تعریف این پروژه این است که به پاسخ این سوالات برسیم که : • ویژگیهای کارا و موثر از سیگنال مغزی در تشخیص اختلال کدامند؟ • آیا از طریق ثبت سیگنال مغزی می توانیم درصد ابتلای بیمار را استخراج و آن را کمی سازی کنیم؟

9. مرور تحقیقات گذشته • Koeheler چگالی توان EEGرا در بزرگسالان دارای اختلال در حالت چشم بسته و در برخی از باندها مورد ارزیابی قرار داد و نهایتا نتیجه ای که گرفت این بود که چگالی توان الفا و تتا در این افراد در مقایسه با گروه های بدون اختلال افزایش یافته است. علاوه بر این، این را نیز گزارش کردند که طیف توان EEGبین بزرگسالان و کودکان دارای اختلال نیز مقداری تفاوت دارد.* • در **از طیف توان سه بعدی EEG و FFT استفاده شده که نشان دهد بیماران ADHD کمبودهایی را در سوئیچ و پرش از یک کار نیازمند توجه به کار دیگر دارند. در این مقاله از مدل بازگشتی لاجستیک استفاده کردند و به درصد صحت 80% در طبقه بندی این اختلال رسیدند. • در***Alexander دریافت که سوژه های دارای اختلال در اعمالی که با تحریکات دیداری-شنیداری انجام میدهند توان EEGپایینی را در فرکانس های حدود 1 هرتز دارند. • اخیرا در ****در سال 2010 در تشخیص این اختلال با کمک ERP به درصد صحت 92% رسیدند. • *Koehler S, Lauer P, Schreppel T, Jacob C, Heine M, Boreatti-Hümmer A, et al. Increased EEG power density in alpha and theta bands in adult ADHD patients. Journal of Neural Transmission 2009; 116: 97-104. • **Kovatchev B, Cox D, Hill R, Reeve R, Robeva R, Loboschefski T. A psychophysiological marker of Attention Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD)-defining the EEG consistency index. Applied Psychophysiology and Biofeedback 2001; 26: 127-140. • ***Alexander DM, Hermens DF, Keage HAD, Clark CR, Williams LM, Kohn MR, et al. Event-related wave activity in the EEG provides new marker of ADHD. Clinical Neurophysiology 2007; 119: 163-179. • **** Andreas Mueller, GianCandrian, Juri D Kropotov, Valery A Ponomarev, Gian-Marco Baschera, "Classification of ADHD patients on the basis of independent ERP components using a machine learning system", Mueller et al. Nonlinear Biomedical Physics 2010, 4(Suppl 1):S1

10. مقالات ژورنالی پزشکی

11. مقالات ژورنالی مهندسی

12. مقالات ژورنالی مهندسی

13. جنبه جدید بودن و نوآوری در تحقیق با توجه به مرور مقالات دریافتیم که مطالعاتی که تا حال روی کودکان انجام شده با کمک استخراج ویژگی های فرکانسی بوده و قصد ما این است که عمدتا روی استخراج ویژگی های غیر خطی و دسته بندی های متنوع تری کار کنیم.

14. شرح روش تحقیق • جمع آوری داده با همکاری گروه آتیه تهران • پیش‌پردازش • استخراج ویژگی • طبقه بندی کننده ها

15. مراجع [1] Caei, H., J. Bouchez, et al. (2009). "Inattentive Symptoms of ADHD Are Related to Evening Orientation." Journal of Attention Disorders Online First, Apr. 22. [2] Solanto MV, Gilbert SN, Raj A, Zhu J, Pope-Boyd S, Stepak B, et al. Neurocognitive functioning in AD/HD, predominantly inattentive and combined subtypes. Journal of Abnormal Child Psychology 2007; 35: 729-744. [3] McGee RA, Clark, SE, Symons, DK. Does the Conners’ Continuous Performance Test Aid in ADHD Diagnosis? J Abnorm Child Psychol 2000 28(5):415-424.  [4] Xiaobo Li, Jiefeng Jiang, Wanlin Zhu, Chunshui Yu, Manqiu Sui, Yufeng Wang, Tianzi Jiang " Asymmetry of prefrontal cortical convolution complexity in males with attention-deficit/hyperactivity disorder using fractal information dimension " ,Brain & Development 29 (2007) 649–655   [5] Qiu, A., D. Crocetti, et al. (2008). "Basal Ganglia Volume and Shape in Children with Attention Deficit Hyperactivity Disorder." AJP in advance, Published November 17.  [6] M. Jack Cotlar, MD, "Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) Life Insurance Implications". Journal of Insurance Medicine Insur Med 2003;35:51–56  [7] Makris N, Biederman J, Valera EM, Bush G, Kaiser J, Kennedy DN, et al. Cortical thinning of the attention and executive function networks in adults with attention-deficit/hyperactivity disorder. Cereb Cortex 2006,  [8] Shaw P, Lerch J, Greenstein D, Sharp W, Clasen L, Evans A, et al. Longitudinal mapping of cortical thickness and clinical outcome in children and adolescents with attention-deficit/hyperactivity disorder. Arch Gen Psychiatry 2006;63:540–9.  [9] Andreas Mueller, GianCandrian, Juri D Kropotov, Valery A Ponomarev, Gian-Marco Baschera, "Classification of ADHD patients on the basis of independent ERP components using a machine learning system", Mueller et al. Nonlinear Biomedical Physics 2010, 4(Suppl 1):S1 [10] Koehler S, Lauer P, Schreppel T, Jacob C, Heine M, Boreatti-Hümmer A, et al. Increased EEG power density in alpha and theta bands in adult ADHD patients. Journal of Neural Transmission 2009; 116: 97-104.

16. [11] Yordanov J, Banaschewski T, Kolev V, Woerner W, Rothenberger A. Abnormal early stages of task stimulus processing in children with attention-deficit hyperactivity disorder: evidence from event-related gamma oscillations. Clinical Neurophysiology 2001; 112: 1119-1127.  [12] Kovatchev B, Cox D, Hill R, Reeve R, Robeva R, Loboschefski T. A psychophysiological marker of Attention Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD)-defining the EEG consistency index. Applied Psychophysiology and Biofeedback 2001; 26: 127-140.  [13] Alexander DM, Hermens DF, Keage HAD, Clark CR, Williams LM, Kohn MR, et al. Event-related wave activity in the EEG provides new marker of ADHD. Clinical Neurophysiology 2007; 119: 163-179.