脑电分析之伪迹信号

目前,由于我们探索的基本上是头皮表面的EEG信号,EEG信号相对于其它的生理信号非常微弱,在微伏数量级。在测量时,不可避免的就会产生一些干扰而影响到采集的EEG信号。所以,在测量时,避免一些不必要的伪迹干扰则能极大的提高信噪比(SNR),对脑机接口(BCI)信号的准确性会有比较大的提升。在前面的一些推送脑电分析系列的教程中,我已经介绍了《脑电分析之重参考》以及《脑电分析之眼电去除》,当然这是不够的,EEG信号的分析是一个非常复杂的过程。想要完全熟悉里面的知识就要先了解基础原理,今天就给大家介绍造成EEG信号的干扰伪迹及原因分析。

什么是伪迹?

电生理技术中,伪迹可以说是影响电生理信号的一些干扰信号,对分析正常信号带来了一些困难。在EEG信号中,常见的干扰有:眼电(EOG)干扰、肌电(EMG)干扰、心电(ECG)干扰、50Hz干扰以及一些高频信号干扰等。

伪迹的来源

EEG的信号非常的微弱,所以采集EEG信号的设备非常灵敏,避免一些不必要的伪迹干扰,对采集到的原始信号则更能反映大脑活动的变化。引起伪迹的来源有很多,主要归纳为两类:1、受试者本身的干扰;2、设备的干扰

1、受试者本身的干扰:

1.1 眨眼和其它眼动

眼电(EOG)主要是由眼球移动或眨眼造成,振幅大,主要表现在大脑前额部分较明显。具体的产生与纠正方法可参看前段时间推送的文章《脑电分析之眼电去除》

1.2 心电伪迹

心电(ECG)主要是由心脏跳动产生的干扰信号,通常在普通的EEG/ERP实验中,受到的干扰较小,所以一般没有做处理。但是在EEG-FMRI实验中,是使用单极导联记录心电信号,这是要处理心电信号中的R波带来的干扰。

1.3 肌电伪迹

肌电(EMG)信号主要是由头部、肢体、下巴、舌头微小蠕动以及吞咽等运动所产生的干扰信号。EMG信号的频率通常大于30Hz,这在采集信号时,就可以清楚的看出在波形上有很多毛刺信号,这类信号一般就可以认为是肌电伪迹。头部和面部产生的肌电信号主要发生在额或颞区;舌头蠕动或吞咽,肌电信号主要在颞区。产生肌电信号时,为了能实时的看清产生的脑电信号,可以使用低通滤波器把肌电伪迹实时去除,但是一般情况下的实验,我建议不要轻易的进行此操作。

1.4 血管波伪迹

这类伪迹信号,主要是电极埋在了血管附近,血管波信号是一类很有规律的信号,有点类似于心电信号的规律。就目前,我所见的到常发生的电极在额或颞区,主要的电极点FT7、FT8

1.5 出汗伪迹

这类伪迹主要是由于实验时,温度升高造成头皮出汗,记录的信号会发生慢漂移,这种信号是可以避免的。在合适的实验环境也是非常重要的一点。

1.6 运动伪迹

这类信号主要是由于受试者在实验中发生一些移动、头部或身体的一些晃动,这类信号也是可以避免的,在实验前指导语提示受试者在实验过程中尽量不要移动。

2、设备的干扰

2.1 50Hz工频干扰

50Hz信号主要的来源市电50Hz/60Hz交流电对设备的干扰,亦或者是地线接触不良造成的干扰。

2.2 电极安放时接触不良

这类干扰极有可能是在实验时,电极的移动造成阻抗的变化导致信号急剧发生偏转。

2.3 设备间的电磁波干扰

这类信号是由于EEG设备在工作时,周围有其它大功率的设备同时在工作产生的电磁波干扰。

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本文作者:Chen Rui