Распознавание и удаление артефактов на ЭЭГ

Артефакты: выявление и способы устранения

Основная статья: Артефакты ЭЭГ

артефакты ЭЭГ
Некоторые виды артефактов

А-обрыв проводника, Б-статический разряд, В-смещение электродов, Г-РЭГ артефакт и ЭМГ артефакт, Д-КГР, Б-окулограмма, Ж-артефакт от высокого импеданса, 3-ЭКГ артефакт, И- ЭМГ-артефакт

Энцефалограф регистрирует чрезвычайно малые величины изменений биоэлектрических потенциалов, что приводит к искажению истинной ЭЭГ записи со стороны физических (технических) и/или физиологических артефактов. Многие, особенно продолженные во времени и постоянные по частотам артефакты, устраняются на уровне регистрации записи с помощью электронных и математических фильтров, но часть из них, особенно сравнимая по частотно-амплитудным характеристикам с ЭЭГ сигналом, может проходить через фильтры и искажать нативную запись.

По происхождению, артефакты подразделяют на физические (технические, технологические) и физиологические (рис.1).

Артефакт ЭЭГ. Движение электородов
Рис. 2. Артефакт ЭЭГ. Движение электородов
артефакт ЭЭГ Обрыв проводника
Рис. 3. Обрыв проводника в лобном отведении

Сетевая наводка от сети переменного тока частотой 50 Гц в современных ЭЭГ регистраторах, построенных на системе аналогово-цифрового преобразования встречается редко. Причиной ее появления помимо неисправности аппаратуры, является влияние мощных электромагнитных полей сетевого тока от медицинской аппаратуры (магнитно-резонансной, рентгенологической, физиотерапевтической). Для устранения сетевой наводки необходимо отрегулировать энцефалограф, проверить наличие заземления аппаратуры, нарушение контакта в электродных проводниках и входной коробке передач. Исправить плохой контакт электродов с кожными покровами, в местах высокого сопротивления под электродом путем обезжиривания кожи спиртом, дополнительного покрытия места контакта электрода с кожными покровами электропроводным гелем, обеспечить полное прижатие электрода к коже обследуемого пациента. В случае необходимости проведения исследования вблизи источников электромагнитных излучений можно на короткое время выключить все электроприборы, чтобы исключить сетевую наводку 50 Гц, если это невозможно, например, в операционной или палате интенсивной терапии, то можно применить фильтр высокой частоты. Однако, следует учитывать, что в этом случае из ЭЭГ исчезают соответствующие частоты биоэлектрической активности головного мозга обследуемого.

Артефакты ЭЭГ
Рис. 4. Артефакты ЭЭГ

полученные в результате накопления электрических зарядов на теле пациента.

Высокий импеданс на электроде О1
Рис.5. Высокий импеданс на электроде О1, имитирующий патологическую активность

Резкие скачки потенциала с зашкаливанием появляются при обрыве соединительного провода, плохой установке электрода, поляризация электрода или при накоплении электрических зарядов на теле обследуемого пациента (рис. 4). В таких случаях нужно проверить целостность проводов, соединяющих электрод с входной коробкой электроэнцефалографа, правильность коммутации. При появлении потенциала поляризации необходимо заменить электрод. По данным Л. Р. Зенкова (1996) потенциалы поляризации появляются чаще при использовании медных и латунных электродов, подвергнутых некачественному золочению или серебрению, потому что в области нарушенного покрытия в присутствии электролита отмечаются наиболее интенсивные электрические процессы, которые сопровождаются появлением поляризационных потенциалов. Серебряные электроды подвергают хлорированию. Исправить плохой контакт электродов с кожными покровами можно, как указывалось выше, путем обезжиривания кожи спиртом, дополнительного покрытия места контакта электрода с кожными покровами электропроводным гелем, обеспечить полное прижатие электрода к коже обследуемого пациента. Для устранения электрических зарядов с тела можно переустановить электроды, подвергнуть кожу под электродом абразии мелкой наждачной бумагой или стерильной инъекционной иглой до легкого покраснения, не повреждая дермы, предложить пациенту снять синтетическую одежду. Так же необходимо учитывать, что при низкой влажности синтетический заряд может переходить от медперсонала на тело обследуемого.

Методы распознавания и удаления артефактов в программе Энцефалан

Основная статья: Руководство по анализу ЭЭГ в программе Энцефалан

Большинство артефактов на ЭЭГ легко определяются визуальным путем. К таким артефактам, например, относятся: сетевая наводка, дрейф изолинии в одном из каналов из-за плохо установленного электрода, медленные волны, вызываемые движением глаз и т.д. Для распознавания других видов артефактов, например от движения референтного электрода, можно применить один из методов компьютерной электроэнцефалографииреферентную реконструкцию. Основным методом, позволяющим уменьшить влияние на сигнал некоторых видов артефактов, является частотная фильтрация. Для контроля качества регистрации ЭЭГ, с целью исключения влияния артефактов за счет подэлектродных явлений, используется, например, непрерывное измерение и анализ подэлектродных сопротивлений и потенциалов. Некоторые модификации электроэнцефалографа «Энцефалан-131-03» позволяют синхронно с ЭЭГ регистрировать по полиграфическим каналам сигналы (ЭОГ, ЭМГ, КГР, ЭКГ, ПГ), проявляющиеся на ЭЭГ как физиологические артефакты. Дополнительно регистрируемые физиологические сигналы упрощают визуальное распознавание артефактов. В «элитной» версии прибора используется оригинальный метод автоматического поиска и подавления артефактов, который позволяет скомпенсировать артефакты нецеребрального генеза, например от ЭОГ, ЭМГ и ЭКГ. Этот метод значительно ускоряет работу врача по подготовке записи ЭЭГ к обработке и автоматической её интерпретации.

Автоматический поиск и подавление артефактов ЭКГ, ЭОГ и ЭМГ

При математической обработке и анализе выбранных фрагментов электроэнцефалограммы влияние артефактов от окулограммы, электрокардиограммы, кожно-гальванической реакции или пневмограммы может до неузнаваемости исказить результаты спектрального, амплитудно-временного анализа и автоматизированного описания в целом. Автоматический способ компенсации таких артефактов заключается в определении степени схожести сигналов ЭЭГ и этих физиологических сигналов и вычитании физиологического сигнала с определенным весовым коэффициентом. Оценка степени схожести и вычисление требуемого коэффициента производятся для каждого ЭЭГ-отведения индивидуально. Необходимым условием применения метода автоматического поиска и подавления артефактов является синхронная с ЭЭГ запись соответствующих сигналов нецеребрального происхождения (ЭОГ, ЭКГ, ЭМГ). Следует помнить, что к глазодвигательным артефактам относится не только моргание, но и перемещения глазных яблок в горизонтальном направлении или по любой другой траектории. Для того чтобы контролировать перемещения глазных яблок, необходимо регистрировать как вертикальную, так и горизонтальную составляющую окулограммы.

Нативная ЭЭГ с артефактами ЭОГ.
Рис. 1. Нативная ЭЭГ с артефактами ЭОГ.
Фрагмент ЭЭГ после подавления артефактов ЭОГ.
Рис. 2. Фрагмент ЭЭГ (ср. Рис. 1) после подавления артефактов ЭОГ.
Нативная ЭЭГ с артефактами ЭМГ.
Рис. 3. Нативная ЭЭГ с артефактами ЭМГ.
после подавления артефактов ЭМГ.
Рис. 4. Фрагмент ЭЭГ (ср. Рис. 3) после подавления артефактов ЭМГ.
ЭЭГ с артефактами ЭКГ.
Рис. 5. Нативная ЭЭГ с артефактами ЭКГ.
после подавления артефактов ЭКГ.
Рис. 6. Фрагмент ЭЭГ (ср. Рис. 5) после подавления артефактов ЭКГ.

Перед запуском автоматического поиска артефактов определяется регион поиска (вся запись или выбранный фрагмент ЭЭГ) и вариант работы (ручной или автоматический). Для каждого типа физиологического сигнала, оказывающего влияние на ЭЭГ, определяются параметры критерия поиска артефактов.

В ручном режиме работы программой запрашивается подтверждение пользователем необходимости обработки каждого найденного фрагмента с артефактами. После окончания поиска и подавления артефактов формируется список фрагментов, в которых производилось подавление артефактов. На рисунках 1—6 показаны примеры подавления артефактов от ЭОГ, ЭМГ, ЭКГ.

Читайте также