Analýza EEG metodou ICA

Petr Bos

Master's thesis

ICA Analysis of EEG Record

Abstract:

Každý EEG záznam se skládá kromě vlastní mozkové aktivity daného pacienta také z různých typů artefaktů, které se během měření superponují na měřený signál. Některé artefakty je možné odstranit pomocí filtrace, ale je nutné, použit jemné filtry. Pokud zvolíme špatnou filtraci, může dojít k odfiltrování také některých patologických grafoelementů, např. vln epileptické aktivity, které mají velmi vysokou amplitudu. Proto můžeme použít metodu nezávislých komponent, která získává z naměřené mozkové činnosti podstatná data, která dále zpracováváme a vyhodnocujeme. Hlavním principem této metody je rozklad naměřených dat na nezávislé komponenty, u kterých musí být splněna podmínka nezávislosti, tzn., že nesmí mít normální gaussovské rozložení. Po odstranění určitých komponent, které obsahují artefakty, jsme schopni zrekonstruovat nový EEG záznam bez těchto rušivých složek. V diplomové práci se zaměřuji především na spektrální analýzu dat zpracovaných pomocí této metody a následně také na detekci epileptiformní aktivity pomocí testů extrémních hodnot vyskytujících se v záznamech.

Abstract:

Each EEG recording consists of not only brain activity of the patient but also different types of artifacts superimposed to the measured signal during the measurement. Some of the artifacts can be eliminated by filtration, but it is necessary to use fine filters. If we choose the wrong filtration, we can remove some of the pathological graphoelements, such as high altitude waves of epileptic activity. Therefore, we can use independent component analysis, which finds the most important components from recorded brain activity; these components are further processed and evaluated. The main principal of this method is separation of measured data into independent components which are non-Gaussian. After removal of certain components that contain artifacts we are able to reconstruct a new EEG recording without these interfering components. My thesis is mainly focused on spectral analysis of the data processed by this method and on detection of epileptiform activity using the tests of extreme values occurring in records.

Keywords

EEG záznam, metoda ICA, biologické artefakty, technické artefakty, epilepsie, nezávislé komponenty, spektrální analýza, brainmapping, spektrální výkonová hustota, detekce epileptických hrotů.

Keywords

EEG recording, ICA, biological artifacts, technical artifacts, epilepsy, independent components, spectral analysis, Brainmapping, power spectral density, detection of epileptic spikes.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 3. 6. 2014
• Supervisor: Jitka Mohylová
• Reader: Richard Velička

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Master programme / field:
Elektrotechnika / Biomedicínské inženýrství