A Survey on Artifacts Detection Techniques for Electro-Encephalography (EEG) Signals

چکیده

سیگنال های EEG منابع اصلی برای تشخیص و اداره صرع، حالت کما و چندین مطالعه دیگر هستند. سیگنال های EEG در مغزهای فعال، فعالیتهای مختلف کنترل شده ای از بدن یا خارج از هوشیاری انسان را تشکیل می دهند. تحقیقات زیادی وجود دارد که بر حداقل رسانی مقادیر artifact در حوزه EEG تمرکز دارند. این مقاله برآورد روشهای آشکارسازی برای بررسی کارآمدی شان و محدودیتهای تجربی می باشد.

Abstract

The EEG signals are the prime sources to diagnose and manipulate Epilepsy, state of coma and numerous studies. The EEG signals in the active brains constitute various body activities controlled or out of human consciousness. There exist considerable researches that focus to minimize the artifact values in the EEG domain. This paper is the evaluation of detection methods to study their efficiency and constraints of experimental limitations.

مقدمه

مغز انسان می تواند به عنوان پیچیده ترین سیستم های موجود تقسیم شود. مغز از فعالیتهای زیادی پشتیبانی می کند که همگام با محیط هستند برای تولید بهترین تلاش های ممکن. بیماری های مغزی خاصی مانند بیماری آلزایمر، یک بیماری رو به انحطاط عصبی که می توانند فقط با پردازش سیگنال مغز شناسایی شود. مطالعه مغز در خصوص مدل های ریاضی یک روش پیچیده می باشد. روشهای تشخیص فعالیت مغز بسیاری در دسترس هستند مانند Gabor Transform ، Wavelet Transform ، Deterministic Chaos ، Wavelet Entropy و غیره.

الکترودهای امپدانس کمتر از 5000 در انتهاهای مختلف جمجمه برای اندازه گیری مقادیر EEG قرار گرفته اند. پتانسیل الکتریکی به اختلاف بین جفت فعال الکترودها (ریکوردینگ های دو قطبی) یا الکترودهای پسیو (ریکوردینگ های یک قطبی) گفته می شود که همچنین به عنوان مقادیر پایه هم شناخته می شود. شکل 1 معماری تقریبی ریکوردینگ های EEG را نشان می دهد.

نوارمغز اجازه پردازش سیگنال های مغز را برای بررسی عملکرد داخلی و جستجو برای موارد غیرمعمول را بر اساس پروتکل های از پیش تعریف شده می دهد. سنجش فعالیتهای مغز تفاوت بلقوه دو نقطه ثابت در جمجمه می باشد. نوارمغز یا EEG یک سنجش غیرجراحی از سیگنال های الکتریکی (شکل2) در مغز می باشد. برای اهداف تحقیقاتی و پزشکی، سیگنال های فعالیت معز بر اساس فرکانس سیگنال تفکیک می شوند. این باندهای فرکانسی فقط برای هدف نامگذاری وجود دارند و توسط فعالیت منظم در مغز نشات می گیرند. EEGLAB در دسترس آزاد می تواند فرکانس را با به کارگیری روشهای طیفی استخراج کند. یک شکل جدولی از فرکانس سیگنال EEG برای مقایسه در جدول 1 نمایش داده شده است.

همبستگی بین فعالیت مغز و ماهیچه ها مورد علاقه محققین در مهندسی پزشکی می باشد. دلیل اصلی این علاقه مندی برای این حقیقت است که فعالیتهای ماهیچه ها (الکترومایوگرام، مطالعه فعالیت ماهیچه)  تابعی از سیگنال های مغز و شناسایی پروسه ویژه در مغز هستند که مرتبط با این است که موضوعی از تمرکز ترکیبی و موضوعی اصلاح شده می باشد. اندازه گیری بقیه پتانسیل که توسط دوقطبی الکتریکی تولید می شود که با اختلاف در پتانسیل در قرنیهه منفی و مثبت ایجاد می شود، الکترومایوگرام نامیده می شود. برای برنامه ریزی کاربردهای سوم شخصی مانند حرکت صندلی چرخ دار، این سیگنال ها ضروری هستند اما به عنوان artifact ها در سیگنال EEG در نظر گرفته می شوند.