یکشنبه, 03 شهریور 1392 ساعت 08:04

EEG

نوشته شده توسط
این مورد را ارزیابی کنید
(3 رای‌ها)

 

مطالعه روي منشاء سيگنالEEG و نحوه توليد آن در كاربرد اين سيگنال تاثير زيادي دارد.دانستن عوامل مؤثر در توليد سيگنال  مي تواند راه گشاي مناسبي براي استفاره  از آن در تشخيص ميزان سلامت عملكرد مغز با شد. بر خلاف سيگنالECG كه داراي  شكلي بسيار معروف و قابل تشخيص است. سيگنالEEG  داراي ريتمهاي مختلف است كه وابسته به شرايط حسي و حركتي گوناگون  مي با شند.

تشخيص هر ريتم اين سيگنال احتياج به  تجربه و مهارت زيادي دارد. امواج و ريتمهاي سيگنالEEG  در نقاط و محلهاي خاصي از سر و در شرايط بخصوصي ظاهر مي شود. بنابراين قرار گرفتن الكترودها بر روي سر استاندارد شده است.

تاريخچه:

 نخستين بارCaton در سال1875سيگنال EEG را با كمك الكترودهاي داخلي از سطح كورتكس مغز ثبت نمود.اما نخستين كسي كه  سيگنالEEG را با كمك الكترودهاي سطحي از سطح جمجمه ثبت نمود هانس برگر نام داشت كه در سال 1929ثبت اين سيگنال و تغيرات آن در موقع خواب وبرخي بيماريها نظيرصرع را به جامعه عملي گزارش داد پس از آن تصاويرBrain،toposcope كه از سيگنال EEG  به دست مي آيند توسط دانشمندان ديگر توصيف شدند. شايد سيگنال  EEGرا بتوان تنها دادهاي دانست كه از وضعيت مغز و فعاليت آن به طور لحظه اي و مستقيم(Online) خبر مي دهد براي مقايسه تصاوير دو بعدي و سه بعدي مغز(CT, MRI,..)را در نظر بگيريد كه همگي اطلاعات offline در اختيار پزشكان و محققان قرار مي دهند. با توجه به خصوصيات ويژه اين سيگنال حياتي تحقيقات زيادي انجام پذيرفته است كه در موارد متعددي به كاربرد هاي كلينيكي منتج شده اند.

 

منشاء سيگنال:

اكثر  امواج  و فعاليتهاي الكتريكي كه در يك  نوار مغزي ثبت مي شود از لايه فوقاني كرتكس بخصوص شاخه هاي دندريتي سلولهاي هرمي  و شايد نرونهاي ارتباطي موجود در اين ناحيه سرچشمه مي گيرند. اين امواج بيانگر مجموعه اي از پتانسيل هاي متغير پشت گرهي تهيجي از يك طرف و پتانسيل هاي پشت گرهي بازدارنده از طرف ديگر است و به پتانسيل هاي عمل ارتباطي ندارند.

 

تئوری دستگاه :

ريتم هاي  EEG انسان بالغ در حالت بيداري:

در سيگنال  EEG مؤلفه هايي با فركانس هاي بسيار كم و بسيار زياد ديده مي شود كه از نظر كلينيكي اهميتي ندارند (مگر در شرايط خاص). به همين دليل نواربرداري عادي، محدوده كمتري از فركانس ها در نظر گرفته مي شود كه از نظر فيزيولوژي اعصاب و روان داراي بيشترين اهميت مي باشد.

اين محدوده بين 1/0 تا 100 هرتز و در حالت محدودتر بين 3/0 تا 70 هرتز مي باشد. در يك فرد طبيعي بالغ بيدار محدوده فركانس هاي پايين ( 3/0 تا 7 ) هرتز و فركانس ها بالا (بالاي 30 هرتز) به ندرت ديده مي شود . امواج غالب اين افراد فركانس هاي متوسط بين 8 تا 13 هرتز و فركانس هاي بين 14 تا 30 هرتز است. اين ريتمها در باندهاي فركانسي زير دسته بندي مي شود:

امواج دلتا : زير 5/3 هرتز ،

امواج تتا : بين 4 تا 8 هرتز،

امواج آلفا : بين 8 تا 13 هرتز

امواج بتا : بالاي 13 هرتز.

دامنه سيگنال EEG ثبت شده از روي پوست بطورمعمول بين 10 تا 100 ميكرو ولت است و بندرت از 50 ميكرو ولت بيشتر ميشود. سيگنال هايي كه از داخل كرتكس ثبت شده اند داراي دامنه اي بين 500 تا 1500 ميكرو ولت است. اين نشان مي دهد كه عبور فعاليت هاي اصلي كرتكس از لايه هاي چرب، پوست، استخوان ، مايع نخاعي و … سيگنال اصلي را فيلتر نموده و به شدت تضعيف مي كند.

 

امواج آلفا :

اين موج با فركانس 8 تا 13 هرتز و در زمان بيداري در ناحيه پس سري و با دامنه بيشتر در ناحيه اكسپيتال وجود دارد. در اكثر افراد بالغ دامنه آن زير 50 ميكرو ولت است. با چشمان بسته و در شرايط استراحت و عدم تمركز بهتر ديده مي شود. و با تمركز و دقت ( به ويژه تمركز بينايي ) و در هنگام تفكر و فعاليت ذهني قطع و يا دامنه آن تضعيف مي شود. عدم حساسيت ريتم آلفا به تحريكات بينايي بسيار نادر است و يك پديده غير طبيعي محسوب مي شود. با باز كردن چشم ها امواج آلفا قطع مي شود و بلافاصله پس از بستن آن امواج آلفا با حد اكثر دامنه ظاهر مي گردد.

شكل امواج آلفا به صورت يك موج سينوسي 8 تا 13 هرتز است كه با يك موج فركانسي پايين تر مدوله شده است. دامنه اين موج در نيم كره راست بيشتر از نيم كره چپ است.

 

امواج ميوي رولانديك :

از نظر فركانس و دامنه بسيار شبيه امواج الفا است ليكن شكل ظاهري و   ويژگي هاي فيزيولوژيك آنها بسيار متفاوت است. اين ريتم در گروه كمي از افراد (3 تا 8 درصد) ديده مي شود.

امواج ميو در بيشتر موارد داراي يك فاز منفي تيز و يك فاز مثبت گرد مي باشد.رايج ترين فركانس ديده شده براي اين امواج 10 هرتز است ولي از 9 هرتز كمتر و از 11 هرتز بيشتر هم گزارش شده است. از نظر مكاني اين امواج بيشتر در ناحيه سنترال خلفي يا پسين ديده مي شود و گاهي به منطقه پاريتال نيز سرايت مي كند.

حركت اعضا باعث ناپديد شدن امواج ميو مي شود. اين حركت مي تواند ارادي، رفلكسي و يا حتي پسيو باشد. ناپديد شدن اين موج در دو نيم كره اتفاق مي افتد اما در ناحيه رولانديك سمت مخالف حركت بارزتر است. و جالب توجه آنكه اين ناپديد شدن قبل از انقباض واقعي ماهيچه مربوط به عضو بوجود مي آيد. تنها فكر كردن شخص به اينكه مي خواهد عضو بدنش را به حركت در آورد باعث ناپديد شدن امواج ميو مي شود.

كوهلمن روي حساسيت امواج ميو به تحريكات حسي تأ كيد كرده است و معتقد است كه همان طور كه امواج آلفا را ميتوان ريتم استراحت و بيكاري كرتكس بينايي دانست، امواج ميو را هم مي توان كرتكس حركتي دانست.

 

امواج بتا :

امواج بتا در EEG  به محدوده فركانسي بالاي 13 هرتز اتلاق مي شود. در نواربرداري هاي رايج به دليل وجود فيلتر، فركانس هاي بالاي 70 هرتز به طور قابل ملاحظه اي تضعيف مي شوند و اين خود به خود حد بالايي را براي امواج بتا، بين 50 تا 100 هرتز اعمال مي كند. فعاليت ريتميك بتا بيشتر در در ناحيه فرونتال و سنترال ديده مي شود و فركانس آن به طور معمول از 30 هرتز بيشتر نيست. ريتم بتاي سنترال با ريتم ميوي رولانديك ارتباط نزديكي دارد و در اثر فعاليت اعضاي حركتي يا تحريكات لمسي محو مي شوند. دامنه فعاليت هاي بتا به ندرت از 30 ميكرو ولت تجاوز مي كند. امواج بتا در اكثر افراد بالغ سالم ديده مي شود و بيشتر در مواقع فعاليت ذهني و حالت هوشياري ديده مي شود. اما در جريان فعال شدن سيستم عصبي مركزي و يا فشارهاي رواني نيز ديده مي شود.

 

امواج تتا :

لفظ تتا به محدوده فركانسي 4 تا 8 هرتز اطلاق مي شود و از اين جهت نام اين امواج تتا برگزيده شد كه در سابق براي آن منشأ تالاميك قائل بودند. EEG  افراد طبيعي بالغ شامل مقدار كمي فركانس هاي تتا است اما هيچ ريتم تتاي منظمي در آن ديده نمي شود در حالي كه فركانس ها و ريتم هاي تتا، نقش عمده اي را در دوران نوزادي و كودكي و همچنين در حالات خواب آلودگي و خواب ايفا مي كند.

 

امواج دلتا :

اين امواج داراي فركانس كمتر از 5/3 هرتز مي باشند و گاهي نيز به 33/0 هرتز مي رسند. امواج دلتا بيانگر عمق بيشتر خواب است و در بيماري هاي افسردگي عميق و نيز كودكان و موارد خواص ديگر مشاهده مي شود و داراي ريتم آهسته اي است.

با توجه به مباحث گفته شده مي توان گفت كه يك رابطه عمومي بين درجه فعاليت مغزي و فركانس متوسط امواج الكتروانسفالوگرام وجود دارد به اين معني كه فركانس متوسط امواج به تدريج با زياد شدن درجه فعاليت مغز افزايش مي يابد.

طبق شكل مي بينيم كه بروز امواج دلتا در حالت بهت، بيهوشي جراحي وخواب، بروز امواج تتا در شير خواران بروز امواج آلفا در حالت استراحت و بروز امواج بتا در فعاليت شديد دماغي روي مي دهد.

 

الكترود ها :

الـكترودهاي سـطح سـري كه معمولاً به كار گـرفته مي شـود  از صفحـات Ag-AgCl ( نقره- كلريد نقره) با قطر 1 تا 3 ميليمتر با يك سيم رابط بلند و انعطاف پذير تشكيل شده اند كه مي تواند به يك تقويت كننده وصل شود. در ثبت معمول EEGباليني الكترودهاي ورودي مشكل زا هستند آنها بايد كوچك باشند. همچنين بايد به آساني و با حد اقل اغتشاش از روي موها بر روي جمجمه ثابتشوند. در ضمن بايد سبب ناراحتي نشوند و براي زمان طولانی در جاي خود باقي بمانند. روي قسمت نقره اي الكترود ها تكه اي پارچه از جنس كتان كه توسط حلقه هاي كشی روي الكترود نگه داشته مي شود پوشانده مي شود. براي ايجاد ارتباط الكتريكي مناسب بين الكترود و پوست اين الكترود ها را از قبل در محلول سالين نگه مي دارند تا اين محلول توسط كتان جذب شود.

مي توان از الكترود هاي سوزني نيز استفاده كرد ولي به دليل دردناك بودن و امكان عفونت در انسان استفاده نمي شود. در ضمن گاهي اوقات نيز پوست را مي خراشند اما به دليل سوزش و عفونت كمتر اين كار را انجام مي دهند.

براي استفاده از الكترودهاي سطحي بايد سطح پوست به خوبي تميز شود تا حداقل امپدانس اتصال به دست آيد. تكنسين ها سطح جمجمه را براي اين كار آماده مي كنند.

چربي سطح محل ثبت را با الكل پاك مي كنند و يك ژل هدايت كننده استفاده مي نمايند.

سپس الكترودهاي غير پلاريزه Ag-AgCl را مي چسبانند يا با تسمه هاي لاستيكي نگه مي دارند. مطلوب آن است در محل اتصال الكترود پوست امپدانس كمتر از 10 k  داشته باشيم.

چون نصب همه الكترود ها و ثابت كردن آنها از نظر مكانيكي مشكل است از چسب رساناي الكترود (collodion) استفاده مي كنند كه كمك مي كند تا به امپدانس پايين دست يابيم و الكترود ها را در مكان خود نگه مي دارد.

الكترود ها بر روي سطح خارجي جمجمه به يک جعبه هد EEG  وصل هستند اين جعبه يك پانل مجزا است كه شامل يك تقويت كننده اوليه هم هست ودر نزديك سر بيمار قرار مي گيرد.

معمولاً EEG  از شخص هوشيار و بيدار كه بر روي تخت به صورت نيمه خوابيده و با چشم هاي بسته است ثبت مي شود.

در چنين وضعي آرتيفكتهاي حاصل از حركت ليد-الكترود به ميزان زيادي كاهش مي يابد.

 

قرار دادن الكترودها روي سر:

محل قرار گرفتن الكترودها روي سر در بيشتر نقاط دنيا يكسان بوده واز يك استاندارد بين المللي موسوم به سيستم 20-10 پيروي مي كنند. فواصل الكترودها نيز بايد هم در محور طولي و هم در محور عرضي حتي المقدور برابر باشد.

سيستم 20-10 توسط فدراسيون بين المللي الكتروانسفالوگرافي و نيز فيزيولوژي عصبي معرفي شده است اين نام گذاري به آن دليل انجام يافته كه در اين سيستم فاصله هاي خطي بين شقيقه هاي راست و چپ و بين پيشاني و برآمدگي پس سر را از روي سر به دو بخش 10 درصدي و 4 بخش 20 درصدي تقسيم مي كنند. نقاط تقاطع كه از كشيدن خطوط عمود بر خطوط راست- چپ و قوامي-خلفي در مرز هر ناحيه 10 يا 20 پديد مي آيند مشخص كننده نقاط استاندارد الكترود گذاري هستند و براي ساده شدن كار گزارش دهي به هر يك از نقاط يك اسم استاندارد اختصاص دادند.

تعيين مكان هاي دقيق الكترود ها براي تعبير و تفسير درست نوار EEG  لازم است. يك عدم تقارن يك سانتي باعث تغيير در مقادير خوانده شده در نوار EEG  خواهد شد.

براي آساني كار الكترودهاي نوع CAP  به صورت يك كلاه طراحي   شده اند كه بيمار آن را روي سر قرار مي دهد.

 

روش هاي ثبت سيگنال EEG :

دو روش براي ثبت سيگنال هاي EEG استفاده مي شود كه عبارت اند از :

1-  ثبت نسبت به مرجع

2-  ثبت دو قطبي

در روش اول پتانسيل تمام الكترودها نسبت به يك يا دو الكترود مرجع سنجيده مي شود. انتخاب مرجع مناسب در اين روش بسيار مؤثر و مهم است زيرا در اين روش فرض مي شود كه مرجع فاقد هر گونه فعاليت الكتريكي است. به اين دليل به طور معمول الكترودهاي مرجع را به لاله گوش چپ يا راست و يا هر دو وصل مي كنند.

در روش دوم اختلاف پتانسيل بين دو الكترود دلخواه بنا به انتخاب نوار بردار و يا مطابق يك استاندارد خاص اندازه گيري و ثبت مي شود و لذا در اينجا مرجع مشخصي وجود ندارد.

هر يك از دو روش فوق مزايا و معايبي دارند كه بسته به نوع كاربرد و شرايط بايد يكي از آنها را انتخاب كرد. در روش الكترود مرجع به دليل فواصل به نسبت زياد بين الكترودهاي فعال با الكترود مرجع دامنه سيگنال هاي دريافتي بيشتر است و البته نويز دريافتي نيز قوي تر است ليكن نسبت سيگنال به نويز در اين حالت از حالت دوقطبي بيشتر است. تفسير نوارهاي به دست آمده از روش مرجع به دليل فواصل متفاوت الكترودها تا مرجع بسيار مشكل است و در بعضي موارد نمي توان نتايجي قطعي بدست آورد. بر خلاف اين روش در روش دوقطبي به دليل فواصل مساوي الكترود ها مي توان سيگنال هاي به دست آمده بين دو به دوي الكترودها را از نظر دامنه با يكديگر مقايسه كرد. ليكن در اين روش تشخيص پلاريته كمي گيج كننده است كه اين مشكل با روش هاي پردازش كامپيوتري حل مي شود.

 

مونتاژ ها:

براي بررسي درست فعاليت الكتريكي مغز استفاده از يك كانال كافي نيست و معمولاً بين 8 تا 21 كانال ( و گاهي تا 128 كانال) EEG ثبت مي شود. تا با مقايسه كانال هاي گوناگون بتوان نتايج بهتر و دقيقتري به دست آورد. تركيب دو الكترود فعال يا يك الكترود فعال با الكترود مرجع را كه براي ثبت يك كانال EEG استفاده مي شود ، انشعاب گويند. ترتيب انتخاب انشعابات را مونتاژ مي نامند. صدها مدل و روش گوناگون وجود دارد كه با آنها مي توان 21 الكترود دستگاه EEG را به صورت 8 يا 16 كاناله مونتاژ كرد. بخشي از اين اختلاف سليقه ، به علت عدم هماهنگي تكنيكهاي مورد استفاده تكنيسينهاي دستگاه و اختلاف نحوه آموزش آنها است. همچنين بخشي از آن به اطلاعاتي بستگي دارد كه متقاضي نياز دارد.لازم به ذكر است كه هيچ يك از مونتاژها نمي تواند تمامي اطلاعات مورد انتظار پزشك را برآورده سازد و لذا بطور معمول در طول نوار برداري از چندين مونتاژ گوناگون استفاده مي شود كه هر يك، فعاليت بخشي ويژه از مغز را بهتر نشان مي دهد و براي تأييد تشخيصهای اوليه پزشك مهم است. بايد توجه كرد كه اثر انتخاب نوع مونتاژ هنگامي كه از كامپيوتر در تغيير سيگنال استفاده شود كم مي گردد چرا كه در بسياري از انواع مونتاژ ها الكترودهاي فعال يكسانند و تنها انشعاب هاي به كار رفته متفاوت است و به همين دليل ظاهر نوار روي كاغذ متفاوت است كه مي تواند بعضي پديده ها را بارزتر يا پنهان تر نمايد ليكن زماني كه از روش هاي پردازش در كامپيوتر استفاده مي شود مي توان با داشتن يك مونتاژ خاص بسياري از مونتاژ هاي ديگر را به طور نرم افزاري بازسازي كرد و لذا مسئله ثبت انواع مونتاژ منتفي خواهد شد.

 

تقويت كننده ها:

از الكترودهايي كه با دقت به كار گرفته شده اند سيگنالي با دامنه 1 تا 10 ميكرو ولت مي تواند حاصل شود براي آنكه اين مقادير را تا حدي كه قابلاعمال به عنوان ورودي دستگاه ثبت كننده باشد بالا بياوريم تقويت قابل ملاحظه اي       ( گين106) مورد نياز است از آنجايي كه سيم هاي رابط الكترود بلند هستند و محيطي كه ثبت در آن صورت مي گيرد هم معمولاً از نظر الكتريكي پر نويز است براي بدست آوردن ثبت هاي EEG با كيفيت بالا استفاده از تقويت   كننده هاي تفاضلي كه ذاتاً‌امپدانس ورودي و نسبت سر حالت مشترك بالايي دارند ضروري است.

در بعضي از مراكز با اتاق هايي كه از نظر الكتريكي سپر محافظ (شيلد) دارند نويزهاي الكتريكي محيطي خصوصاً نويز 60 هرتز برق متناوب شهر را به حداقل مي رسانند چنانكه قبلا گفته شد بيشتر اطلاعات مورد علاقه در EEG درباندهاي فركانسي پايين تر از 60 هرتز قرار دارند به طوري كه مي توان در تقويت كننده فيلتر پايين گذار قرار دارد تا نويز 60 هرتزي را به شدت تضعيف كند.

يك سيستم نوار EEG معمول حداقل هشت كانال تعريف شده دارد كه هر كانال يك سيگنال ولتاژ را از يك جفت الكترود دريافت نموده وآن را به يك ثبت كننده نمودار منتقل كرده يا سيگنال آنالوگ را به سيگنال ديجيتال تبديل نموده و بر روي كامپيوتر نشان مي دهد هر كانال EEG سيگنال دريافت شده از الكترود را تقويت مي كند اين تقويت سيگنال در چند مرحله صورت ميگيرد و در اين دستگاه گين سيگنال يا به عبارتي حساسيت هر كانال، قابل تنظيم است.

 

دستگاه ثبت كننده :

كامپيوتر ها هم مي توانند دستگاه ثبت كننده باشند براي اين كار يك يا چند كانال EEG تقويت شده را با نرخي ثابت به فرم ديجيتالي تبديل مي كنند در چنين سيستم هاي با داده هاي نمونه برداري شده از هر كانال مداوماً در بازه هايزماني ثابتي (بازه هاي نمونه اي) نمونه برداري مي شود و اين نمونه بوسيله يك مبدل آنالوگ به ديجيتال (A/D) به صورت يك عدد دودويي تبديل مي شوند مبدل A/D با واسط به كامپيوتر مرتبط مي شود به نحوي كه هر نمونه مي تواند در حافظه كامپيوتر ضبط شود. دسته اي از چنين نمونه ها كه با سرعت نمونه برداري كافي به دست آمده باشد( حد اقل دو برابر سرعت جزئي از سيگنال نمونه برداري شده كه بيشترين فركانس را دارد) براي ارائه تمام اطلاعات موجود در شكل موج كفايت مي كنند براي تضمين آنكه سيگنال فركانس محدود است يك فيلتر پايين گذر را با فركانس قطع برابر بالاترين فركانس مورد توجه در سيگنال به كار مي گيرند. فيلترهايي كه از نظر فيزيكي واقعي هستند خصوصيات ايده آل ندارند و همين دليل سرعت نمونه برداري را معمولاً بزرگتر از دو برابر فركانس قطع فيلتر در نظر مي گيرند.

 

مراحل پردازش :

در تمامي كاربردهاي ذكر شده مي توان مراحل پردازش را به چند بخش تقسيم كرد:

ثبت سيگنال، مرحله پيش پردازش، استخراج ويژگي، طبقه بندي و ارزيابي.        

مرحله ثبت سيگنال EEG  شامل انتخاب كانال ها و نحوه ثبت آنها است كه معمولاً مطابق استاندارد 20-10 و در برخي موارد تحقيقاتي با الكترودهاي زياد حدوداً 64-128 انجام مي پذيرد در مرحله پيش پردازش متناسب با نوع كاربرد، مراحل مختلفي انجام مي پذيرد كه از جمله معمول ترين آنها شامل مراحل زير است :

سيگنال ثبت شده فيلتر مي شود و بعد از آن زير باندهاي آلفا، بتا، تتا و دلتا از آن استخراج مي شود.

مرحله ديگري كه معمولا در پيش پردازش سيگنال EEG  در نظر گرفته مي شود تقسيم كردن زماني سيگنال است به قطعاتي با طول برابر كه در مرحله بعد براي هر قطعه ويژگي هايي استخراج مي شود. طول و زمان اين قطعات متناسب با نوع تحقيق است. به عنوان مثال در بررسي مراحل خواب طول اين قطعات به 30 ثانيه و حتي چند دقيقه هم مي رسد در حالي كه در تشخيص آلزايمر ممكن است به يك دوم ثانيه و يك ثانيه برسد. انتخاب طول قطعات در مرحله پيش پردازش مستقيماً به موضوع ويژه استخراج ويژگي مربوط است. از آنجا كه حين ثبت سيگنال امكان پيش آمدن تحريكات ناخواسته و تأثيرات آنها بر سيگنال دريافتي وجود دارد لذا بايد قطعات مشخص شده اي مورد انتخاب قرار گيرند كه در زمان وقوع تحريكات واقع نشده باشند اين تحريكات و تأثيرات ناخواسته آنها را بر سيگنال حياتي به اصطلاح آرتيفكت مي نامند. انواع آرتيفكت هاي موجود را مي توان در دسته هاي ذيل قرار داد.

- پلك زدن : حركت چشم و پلك زدن خود موجب توليد سيگنال هاي چشمي (EOG ) مي شود كه معمولاً براي جدا سازي اين قطعات داراي آرتيفكت از ثبت همزمان EOG،EEG استفاده مي شود.

- آرتيفكت هاي حركتي:نظير حركت سر و گردن و يا حركت ماهيچه ها كه موجب تأثير سيگنال ماهيچه اي EMG بر سيگنال دريافتي مي گردند اين اثر ممكن است به صورت حركت الكترود ها و تغيير مقاومت پوست- الكترود نيز ظاهر شود.

- تغيير مقاومت الكترود ها : حركت الكترودها ، كشيدگي و يا خشك شدن ژل محل اتصال الكترود و پوست موجب تغيير مقاومت محل اتصال پوست الكترود مي گردد و لذا اين مسئله به صورتآرتيفكت ظاهر مي شود. موارد ديگر عبارت اند از سيگنال تنفسي، تحريكات صوتي، نوري و … مي توانند به صورت آرتيفكت ، قطعاتي از سيگنال دريافتي را بلا استفاده كنند. پس از طي مراحل پيش پردازشسيگنال EEG ،قطعات انتخاب شده كه فاقد آرتيفكت هستند مورد تحليل قرار مي گيرند معمولاً از اين قطعات ويژگي هايي استخراج مي شود كه در حقيقت داده هاي سيگنال EEG را به فضايي مجازي انتقال مي دهد كه امكان طبقه بندي و تفسيربوجود بيايد. استخراج ويژگي به شيوه هاي مختلفي انجام مي پذيرد كه آمارگان سيگنال، مدل هاي آماري، آمارگان طيف فركانسي، توصيف كنندههاي آشوبگون و … همگي از اين دسته هستند. به طور كلي از يك ديدگاه سيگنال EEG را مي توان سيگنالي با ماهيت تصادفي دانستكه تحليل هاي آماري سري زماني و طيف فركانسي در آن مورد استفاده قرارمي گيرند .

از ديدگاه هاي ديگر سيگنال EEG را مي توان حاصل فعاليت سيستمي معين با رفتارهاي تصادفي دانست كه اخيراً كاربرد تئوري آشوب اين ديدگاه بيشتر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. پس از استخراج ويژگي ها از قطعات سيگنال  EEGنوبت به طبقه بندي يا تفسير نتايج مي رسد كه كاربرد سيستم هاي فازي، شبكه هاي عصبي مصنوعي و به طور كلي سيستم هاي هوشمند قابل توجه است. لازم به ذكر است كه در اين دستگاه مي توان بعد از تبديل سيگنال EEG به فرم ديجيتال از آن تبديل FFT بگيريم به اين ترتيب سيگنال به حوزه فركانس مي رود و تبديل به يك منحني مي شود كه محور افقي آن فركانس است و محور عمودي شدت يا دامنه به اين ترتيب مي توان تعيين كرد كه سيگنال در هر فركانسي چه قدرتي دارد. مثلا اگر بخواهيم قدرت مطلقسيگنال در محدوده آلفا را در موقعيت يكي از الكترود ها به دست آوريم مي توانيم سطح زير منحني را در اين محدوده فركانسي حساب كنيم.

 

كاربردهاي EEG

1- بيماري صرع :

بيماري صرع در واقع بر اساس سيگنال الكتروانسفالوگرافي تعريف مي شود. اصلاً تعريف صرع اختلالات بيوالكتريكي  مغز است. در بيماري صرع تعادل بيوالكتريكي غشاي نرون به هم مي خورد و باعث مي شود كه الكتريسيته زيادي بي دليل ايجاد و تخليه شود چون كرتكس مغز منشأ رفتاري انسان است اين تخليه الكتريكي بر حسب موضعي يا عمومي بودن در كل مغز اثرات خاص دارد. مثلاً اگر بخش خاصي از كرتكس باشد بر حسب محل يك سري علائم منطقه اي ايجاد مي شود مثلاً دست فرد شروع به حركت مي كند يا تصاوير مجازي مي بيند يا صداهاي خاصي مي شنود. اگر تمام مغز درگير باشد مريض بي هوش مي شود و علائم غش صرع را نشان مي دهد. اين تعريف بيماري نشان مي دهد كه الكترو انسفالوگرافي جايگاه ويژه اي در تشخيص آن دارد، البته بايد بگوييم كه تغيير در سيگنال EEG بيمار صرعي محدود به دوره حمله صرع نيست. يعني حتي وقتي بيمار دچار علائم صرع نيست هم تغييرات معني داري در نوار مغز وجود دارد. در EEG  بيماران صرعي شكل هاي خاصي از امواج به صورت سوزني (spike ) با دامنه هاي بسيار بزرگ ديده مي شود از روي سيگنال هم ميتوان تشخيص بيماري را به دست آورد و همان را با استفاده از الكترو انسفالوگرافي كمي شده مكان يابي كرد.

 

آلزايمر و پاركينگسون

اينها نمونه هايي از بيماري هاي دژنراتيو هستند كه در آن نرون ها در بعضي بخش هاي مغز به دليلي ناشناخته مي ميرند يعني بدون آنكه فرد دچار سكته، تومور، يا التهاب و عفونت باشد سلول ها ي مغزي مي ميرند شايد دليل اين امر يك تغيير ژنتيكي در سلول باشد كه در آن ژني كه عمر سلول را تعيين مي كند دچار تغيير يا اشكال شود.

اگر اين حالت در كورتكس اتفاق افتد آلزايمر ايجاد مي شود كه درك و حافظه و اعمال هاي انساني فرد را مختل مي كند يا اگر قسمتهای سابکورتيكال از بين بروند پاركينسون ايجاد مي شود . بيماري هاي دژنراتيو هم برسيگنال EEG تأثير مي گذارند. الكتروانسفالوگرافي مجموع فعاليت الكتريكي نرونهاي مغز است پس طبيعي است كه وقتي تعداد نورون ها كم مي شود EEG هم از نظر شدت و هم از نظر شكل تغييراتي را نشان مي دهد.

برخي از كاربرهاي EEG كاملاً اختصاصي هستند مثلاً مسموميت هاي دارويي كه بر اثر حادثه يا خودكشي پيش مي آيد يا بيماري هاي متابوليكي (افزايش سطح اوره و … ) سيگنال الكتروانسفالوگرافي را تغيير مي دهند.

 

الگوهاي رفتاري مغز و كاربردهاي عملي آن

شناسايي اشخاص

يكي از تحقيقات انجام يافته روي سيگنال EEG شناسايي هويت و تفكيك افراد است محققان معتقدندكه سيگنال EEG  حاوي اطلاعات ژنتيكي خاص هر فرد است لذا استخراج ويژگي هاي اين سيگنال مي تواند در موارد تشخيص هويت كاربرد داشته باشد. شايد بتوان يكي از كاربردهاي مهم اين كار تحقيقي را در سسيستم هاي امنيتي و فشرده سازي اطلاعات دانست به اين ترتيب كه به جاياستفاده از اثر انگشت، تست خون و بافت عنبيه چشم يك سيگنال EEG تك كاناله استفاده شود.

ايده اين كار تحقيقي به بررسي طيف فركانس سيگنال مغزي دوقلوها باز مي گردد تحقيقات نشانداده است كه طيف فركانسي سيگنال مغزي دوقلوها تفاوت قابل ملاحظه اي ندارد همين طور مطالعات بيانگر اين مسئله  هستند كه براي افراد يك خانواده شباهتهاي بسياري در ريتم آلفا و بتا وجود دارد.

 

بررسي وضعيت هوشياري تحت هيپنوتيزم، مديتيشن و موسيقي :

از زمينه هاي تحقيقي ديگر سيگنال EEG نحوه تغييرات وضعيت هوشياري و تمركز ذهن در زمان شنيدن موسيقي، مديتيشن وهيپنوتيزم را مي توان نام برد. هيپنوتيزم و تحليل مراحل چند گانه عمق آن، همچون مراحل مختلف خواب از زمينه هاي تحقيقي روز سيگنال هستند واضح است كه شنيدن موسيقي وضعيت احساسي و حالت ذهني را تحت تأثير قرار مي دهد. واين همان نكته اي است كه از آندر درمان برخي بيماري هاي رواني نظير افسردگي استفاده مي شود.

اما معمولاً اين كه چه نوعي از موسيقي چگونه تغييراتي را در فردي بخصوص ايجاد مي كند قابل طبقه بندي نيست سيگنال EEG كه حاوي اطلاعات مفيدي از وضعيت هوشياري و تمركز ذهن است ميتواند تأثيرات موسيقي را بيان كند تحقيقاتي چند انجام پذيرفته است تا بتوان به كمك استخراج ويژگي هايي اين تغييرات را كمي نمود به اينترتيب شايد زماني اين امكان فراهم شود كه براي القاي حالت ذهني خاصي براي فردي معين بتوان موسيقي را انتخاب نمود. ثبت همزمان سيگنال EEG همراه با پخش موسيقي نحوه تغييرات حالت دروني و وضعيت سيستم عصبي را بيان مي كند.

 

هشدار تغيير وضعيت هوشياري:

يكي از موارد تصادفات رانندگي، خواب رفتن راننده پشت فرمان است كه امروزه براي طراحي سيستم اتوماتيكي كه اين گذار بيداري به خواب را هشدار دهد تحقيقات زيادي انجام پذيرفته است. يكي از موارد تحقيقي بر سيگنال EEG متمركز شده است به اين معني كه ثبت سيگنال مغزي حين رانندگي اطلاعاتي از وضعيت هوشياري راننده را به سيستم كنترل دهنده مي دهد به اين ترتيب گذار از حالت بيداري به خواب كه معمولاً به صورت تغيير ريتم مغزي از بتا(بيداري) به آلفا (خواب سطحي) و تتا و گاما (مراحل عميق تر) ظاهر     مي شود براي سيستم قابل تشخيص مي گردد لازم به ذكر است كه براي راه اندازي چنين سيستمي نياز به ثبت سيگنال EEG با كانال هاي زياد وجود ندارد.

 

تقابل انسان و كامپيوتر

يكي از جالبترين استفاده هاي سيگنال كه امروزه مورد توجه محققان قرار گرفته است ارتباط انسان و كامپيوتر است. تشخيص اراده حركت و  پتانسيل هاي ادراكي اين امكان را فراهم مي سازد كه ارتباط كامپيوتر و انسان به صورت ذهني انجام پذيرد. تصور كنيم به جاي اينكه به كمك ماوس گزينه صحيح را انتخاب كنيد تنها آن را اراده كنيد مسلماً‌يكي از مهمترينكاربرد هاي اين زمينه تحقيقاتي براي معلولين نخاعي است در اين زمينه فعاليتهايي انجام گرفته است كه نمونه آن انتخاب كاراكتر از ميان دسته كاراكترهاي نمايش داده شده در نمونه كار و مانيتور است. همين طور در مورد اراده حركت كه شايد بيشتر براي معلولين داراي اهميت باشد تحقيقاتي انجام يافته است كه از آن جمله مي توان به تشخيص فرمان هاي حركتي پنجه دست از روي سيگنال EEG اشاره كرد.

 

اشكالات گزارش شده سيستم EEG

چسب كلودين (collodion ) بسيار اشتعال زا است بنابراين بايد آن را با احتياط انبار كرد و مورد استفاده قرار داد. عمومي ترين مشكل كاربرد نادرست   الكترود ها است اين اشكالات مربوط به نحوه آماده ساختن پوست سر و وصل نمودن الكترود است كه بايد در پيكر بندي هايسيستم 10-20 به درستي در موضع خود بر روي جمجمه بيمار نصب شوند تماس ضعيف الكترود با سطح سر مي تواند در نتايج حاصله خطا پديد آورد. يك شكل متداول در كار با الكترود انسفالوگراف عدم عملكرد درست دستگاه براي حذف يا فيلتر نمودن سيگنال هاي نا خواسته است. پتانسيل هاي الكتريكي كه از منابع ديگري به غير از خود مغز بيمار ناشي مي شود ( مثلاً از خود دستگاه الكتروآنسفالوگراف تداخلات الكتريكي خارج از مدار بيمار، الكترودها و ليدها حركت چشمان بيمار، حركت عضله اي و سيگنال قلبي) از اين دست هستند. اساس حذف اين سيگنال ها از سيگنال نهايي، استفاده از فيلترهاي الكترونيكي است مثلاً از فيلتر ناچ براي حذف اختلال برق شهر استفاده مي گردد. انواع ديگري از فيلتر ها براي حذف تداخل هايي در رنج هاي مختلف فركانسي استفاده مي شوند. روشهاي ديگري از قبيل تاباندن يا شيلد كردن سيم ها هم در جلوگيري از اثر برق شهر يا بخش هاي مختلف دستگاه بر روي سيگنال موثرند

 

 

 

خواندن 16493 دفعه آخرین ویرایش در یکشنبه, 03 شهریور 1392 ساعت 08:19
محتوای بیشتر در این بخش: « آنژیوگرافی MRI & Hyperthermia »
برای ارسال نظر وارد سایت شوید