Medicinsk signalbehandling Flashcards
Vad är en artefakt?
En oönskad störning i signalen
Lista olika typer av artefakter som kan förekomma i en EEG signal och beskriv deras karakteristiska egenskaper.
Fysiologiska orsaker (Ögonrörelse och blinkningar (EOG), Muskelaktiviteter (EMG), Hjärtaktiviteter (ECG)
- Mätfaktorer (Rörelse av elektroder, Brus från mätningssystemt)
- Miljöfaktorer (Otillräcklig avskärmning av elektrodtråden (tex 50 Hz störningen))
Fysiologiska
Ögonrörelser och blinkar: deterministisk, kan mätas oberoende
Muskulös artefakt: överlappa med beta-aktivitet i 15-30 Hz-intervallet, svårt att ta bort
Hjärtaktivitet: repetitiva, kan mätas oberoende
EKG artefakter exempel
störning från elnätet (50 Hz, högfrekvent)
baseline (ex. andning) (0-0.5 Hz, lågfrekvent)
Muskelartefakter: Orsakas av oavsiktlig aktivitet i musklerna i närheten av elektroderna, vilket kan resultera i störningar eller “brus” i EKG-signalen.
EMG artefakter exempel
(Ai chatt svar, kolla upp mer) Elektrodeartefakter: Dessa kan uppstå på grund av felaktig placering eller rörelse av elektroderna. Det kan leda till brus, ojämna signaler eller avbrott i signalen.
Rörelseartefakter: Om patienten eller försöksdeltagaren rör sig under mätningen kan det skapa artefakter i EMG-signalen. Det kan vara till exempel muskelrörelser som inte är relaterade till den specifika muskelaktiviteten som studeras.
Elektromagnetiska störningar: Externa elektromagnetiska källor, till exempel elektriska apparater eller nätfrekvensstörningar, kan introducera störningar i EMG-signalen.
Kabelartefakter: Felaktig kabelanslutning, dåliga kontakter eller kabelförskjutningar kan ge upphov till brus, avvikelser eller störningar i EMG-mätningen.
Vad är den vanliga metoden för att reducera ögonrörelseartefakt? Beskriv hur metoden fungerar
För att korrigera ögonrörelseartefakterna används en algoritm som baseras på förhållandet mellan EEG-signalerna och EOG-signalerna. Genom att analysera mönstren och korrelationerna mellan dessa signaler kan artefakterna identifieras och separeras från de neurala signalerna.
ENG artefakter exempel
Elektrodenoise: Elektroder som används vid ENG kan generera brus och störningar i signalen. För att minska elektrodenoisen är det viktigt att använda högkvalitativa elektroder och säkerställa att de är korrekt placerade och har god hudkontakt. Vid behov kan förstärknings- och filtreringsmetoder användas för att minska bruset.
Rörelseartefakter: Rörelser, som muskelkontraktioner eller oavsiktliga rörelser från patienten, kan generera störningar i ENG-signalen. För att minska rörelseartefakter är det viktigt att instruera patienten att vara så stilla som möjligt under mätningen. Vid behov kan fästband eller andra fixeringsmetoder användas för att stabilisera det område som mäts.
Elektrisk interferens: Extern elektrisk interferens från omgivningen, såsom elektriska apparater eller kraftledningar, kan påverka ENG-signalen. För att minska elektrisk interferens kan avskärmade kablar och filtreringstekniker användas för att blockera eller filtrera ut dessa störningar.
Signalbrus: Oönskat brus kan uppstå i ENG-signalen på grund av olika faktorer, till exempel dålig signalkvalitet, elektroder i dåligt skick eller dålig jordning. För att minska signalbrus är det viktigt att använda högkvalitativa utrustningar och elektroder samt att säkerställa god jordning och korrekt förstärkning och filtrering av signalen.
Beskriv hur modell-baserad spektralanalys fungerar
(ai chatten svar, kolla upp mer) Modellbaserad spektralanalys är en metod som används för att analysera frekvensinnehållet i en signal genom att använda en matematisk modell. Metoden bygger på antagandet att signalen kan approximeras eller representeras med hjälp av en linjär kombination av sinus- eller cosinusvågor med olika frekvenser.
Här är en övergripande beskrivning av hur modellbaserad spektralanalys fungerar:
- Insamling av signaldata: Först samlas den aktuella signalen in genom mätningar eller inspelningar med hjälp av sensorer eller instrument.
- Segmentering: Den insamlade signalen delas upp i mindre segment eller fönster av en viss längd. Detta görs för att förbättra analysens noggrannhet och hantera icke-stationära signaler.
- Modellparametrar: En matematisk modell väljs för att representera signalen. Vanligtvis används autoregressiva (AR) eller autoregressiva med exogena variabler (ARX)-modeller. Modellparametrar, som koefficienter och ordningen på modellen, väljs och estimeras.
- Parameterestimering: Modellparametrarna uppskattas genom att passa modellen till de segmenterade signalerna. Detta görs vanligtvis med hjälp av olika algoritmer, till exempel Yule-Walker- eller Least Squares-metoden.
- Spektralanalys: Med de estimerade modellparametrarna kan spektrumet för signalen beräknas. Genom att använda modellen och dess parametrar kan man extrapolera frekvenskomponenterna och deras bidrag till signalen.
- Spektral tolkning: Den resulterande spektralanalysen kan användas för att identifiera och analysera frekvenskomponenter, amplituder och faskorrelationer i signalen. Detta ger insikt om signalens frekvensinnehåll och dess dynamik över tiden.
Modellbaserad spektralanalys har fördelen att den kan ge detaljerad information om frekvensinnehållet och dynamiken i en signal, även när signalen är brusig eller har icke-triviala spektrala egenskaper. Det är en kraftfull metod som används inom olika områden, inklusive signalbehandling, akustik, kommunikation och biomedicinsk teknik.
Vilka typer av vågor finns i EEG och vilka frekvenser har de?
Delta < 4 Hz
Theta 4-7 Hz
Alpha 8-13 Hz
Beta 14-30 Hz
Gamma > 30 Hz
Deltavågor, frekvens och vad de är kopplade till
< 4 Hz
Djup, drömlös sömn
Thetavågor, frekvens och vad de är kopplade till
4-7 Hz
djup meditation, sömn
Alphavågor, frekvens och vad de är kopplade till
8-13 Hz
vaken avkoppling, förstadiet till sömn, REM
Betavågor, frekvens och vad de är kopplade till
13-30 Hz
aktivt tänkande, aktiv koncentration
Gammavågor, frekvens och vad de är kopplade till
> 30 Hz
högre mentala förmågor som problemlösning, spänd
Hur filtreras EEG signal?
standard: Högpassfilter (tar bort DC komponent och elektrodes drift) och notchfilter (för 50 Hz störning)
extra: LP-filter för att ta bort EMG-artefakter
Vad är ICA? Och hur görs det?
Independent Component Analysis, en signalprocessering för att separera komponenter från olika källor i en signal
Hur? Multiplicera data med “unmixing” matrix
