مدل‌سازی آمیختگی سیگنال EEG و تداخل‌چشمی در فضای هادی‌حجمی سر

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد

چکیده

ثبت سیگنال EEG توأم با تداخل‌هایی از جمله تداخل ناشی از فعالیت‌الکتریکی چشم است. این تداخل‌ در اثر عبور سیگنال فعالیت ‌الکتریکی چشم در هادی‌حجمی سر ایجاد می‎شود و سیگنال EEG ثبت‌شده با استفاده از الکترودهای سطحی را آلوده می‌سازد. حذف این تداخل در بسیاری از کاربردها ضروری است و برای این منظور شیوه‎های گوناگونی پیشنهاد شده‌است. روش‌های پیشنهادی حذف تداخل‌چشمی دارای مشکلاتی از جمله عدم استفاده از مدل صحیح آمیختگی سیگنال‌ها در فضای هادی‌حجمی سر می‌باشند. در این تحقیق بر اساس مدل‌سازی سیگنال EEG، تداخل‌چشمی و آمیختگی این دو در فضای هادی‌حجمی سر، مدل جدیدی بر مبنای دست‎آوردهای دانش الکتروفیزیولوژی ارائه‌شده است. بر مبنای مدل ارائه‌شده بر اساس دوقطبی‌های الکتریکی معادل فعالیت‌الکتریکی مغز و چشم، امکان تولید سیگنال EEG خالص و سیگنال EEG آمیخته به تداخل‌چشمی وجود دارد که با استفاده از این دو سیگنال می‌توان روش‌های پردازشی حذف تداخل‌چشمی از سیگنال EEG را اعتبارسنجی کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Mixture of EEG Signal and Ocular Interference Modeling in the Head Volume Conductor

نویسندگان [English]

  • Nasser Hafezi-Motlagh 1
  • mohammadali Khalilzadeh 2
  • Ali Moghimi 1
1
2
چکیده [English]

EEG signals are usually contaminated with some interference like eye electrical activity. Ocular interference is produced by eye electrical activity that propagates through the head volume conductor and contaminates the scalp EEG electrodes. Therefore, ocular artifact is stronger in frontal EEG recording channels. Removal of Ocular artifact is necessary in many applications such as BCI (Brain- Computer Interface) and EEG diagnostic usages. In order to remove ocular artifact, many methods have been proposed. Most of these methods have some problems especially in modeling of the mixture of EEG and Ocular artifact in the head volume conductor. In this research in addition to literature review and analysis of old methods, a new validation method based on modeling of EEG signal, Ocular artifact and the mixture of EEG and ocular artifact in the head volume conductor is presented in order to validate the methods of removal of ocular artifact.

کلیدواژه‌ها [English]

  • EEG
  • Ocular Interference
  • Head Volume Conductor
  • modeling

مراجع

] ناصر حافظی‎مطلق، محمدعلی خلیل‎زاده، علی مقیمی، "حذف آرتیفکت پلک‎زدن از سیگنال EEG: مقایسه الگوریتم PCA و فیلتر تطبیقی"، پانزدهمین کنفرانس مهندسی‎پزشکی ایران، مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی مشهد، 1387.
[2]           S. Sanei and J. A. Chambers, EEG Signal Processing, 1 ed, John Wiley & Sons Ltd, 2007.
[3]           J. J. M. Kierkels, G. J. M. v. Boxtel, and L. L. M. Vogten, "A Model-Based Objective Evaluation of Eye Movement Correction in EEG Recordings" 2006, IEEE Transactions On Biomedical Engineering, vol. 53, pp. 246-253.
[4]           G. B. Arden and P. A. Constable, "The electro-oculogram" 2006, Retinal and Eye Research, vol. 25, pp. 207–248.
[5]           B. L. Lam, Electrophysiology of Vision: Clinical Testing and Applications, 1 ed. ESSEX, GB Informa Healthcare, 2005.
[6]           M. Iwasakia, C. Kellinghausa, A. V. Alexopoulosa, R. C. Burgessa, A. N. Kumarb, Y. H. Hanb, H. O. Ludersa, and R. J. Leighb, "Effects of Eyelid Closure, Blinks, and Eye Movements on the Electroencephalogram" 2005, Clinical Neurophysiology, vol. 116, pp. 878-885.
[7]    A. Flexer, H. Bauer, j. Pripfl, and G. Dorffner, "Using ICA for Removal of Ocular Artifacts in EEG Recorded from Blind Subjects"  2005, Neural Networks, vol. 18, pp. 998-1005.
[8]    N. V. Kalpakam and S. Venkataramanan, "Haar Wavelet Decomposition of EEG Signal for Ocular Artifact De-Noising : A Mathematical Analysis" 2004, Poster Session2 : Applications & Emmerging Technologies, pp. 141-144.
[9]           N. V. Thakor and S. Tong, "Advances in Quantitative Electroencephalogram Analysismethods" 2004, Annual  Review of Biomedical Engineering, vol. 6, pp. 453-495.
[10]         N. Ille, P. Berg, and M. Scherg, "Artifact Correction of the Ongoing EEG Using Spatial Filters Based on Artifact and Brain Signal Topographies" 2002, Journal of Clinical Neurophysiology, vol. 19, pp. 113-124.
[11]         R. Plonsey and R. C.Barr, "Bioelectricity, A Quantitative Approach", 2nd ed. New York, Springer, 2000.
[12]         T. W. Pictona, P. v. Roon, M. L. Armilio, P. Berg, N. Illec, and M. Schergc, "The Correction Of Ocular Artifacts: A Topographic Perspective" 2000, Clinical Neurophysiology vol. 111, pp. 53-65.
[13]         T.-P. Jung, S. Makeig, C. Humphries, T.-W. Lee, M. J. Mckeown, V. Iragui, And T. J. Sejnowski, "Removing Electroencephalographic Artifacts By Blind Source Separation" 2000, Psychophysiology, Vol. 37, pp. 163-178.
[14]         A. Hyvarinen and E. Oja, "Independent Component Analysis: Algorithms and Applications" 2000, Neural Networks, vol. 13, pp. 411-430.
[15]         R. J. Croft, R. J. Barry, "Removal Of Ocular Artifact From The EEG: A Review" 2000, Clinical Neurophysiology, vol. 30, pp. 5-19.
[16]         P. Berg and M. Scherg, "A Multiple Source Approach to The Correction of Eye Artifacts " 1994, Electroencephalography and clinical Neurophysiotogy, vol. 90, pp. 229-241.
[17]         O. G. Lins, Terence W. Picton, Patrick Berg, and M. Scherg, "Ocular Artifacts in EEG and Event-Related Potentials I: Scalp Topography" 1993, Brain Topography, vol. 6, pp. 51-63.
[18]         O. G. Lins, Terence W. Picton, P. Berg, and M. Scherg, "Ocular Artifacts In Recording EEGs And Event-Related Potentials II: Source Dipoles and Source Components " 1993, Brain Topography, vol.6, pp. 65-78.
[19]         P. Berg and M. Scherg, "Dipole Modelling of Eye Activity And its Application To The Removal of Eye Artefacts from The EEG And MEG " 1991, Clinical Physics and Physiological Measurement, vol. 12, pp. 49-51.
[20]         P. Berg and M. Scherg, "Dipole Models of Eye Movements And Blinks" 1991, Electroencephalography and clinical Neurophysiology, vol. 79, pp. 36-44.
[21]         M. Scherg, "Fundamentals of Dipole Source Potential Analysis" 1990, Advances in Audiology, vol.6, pp. 40-69.
[22]   P. Berg and M. Scherg, "Modelling the ocular dipoles" 1990, Psychophysiological Brain Research, pp. 22-25.
مدل سازی در مهندسی
دوره 13، شماره 40
فروردین 1394
صفحه 115-128

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 09 بهمن 1395
  • تاریخ بازنگری: 27 شهریور 1396
  • تاریخ پذیرش: 09 بهمن 1395

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار