Potlačení gradientního artefaktu ze simultánního nahrávání EEG/fMRI metodou odečítání průměrovaného artefaktu

Abstract

Elektroencefalografie je záznam elektrické aktivity mozku, ve kterém se mohou vyskytovat nežádoucí artefakty. Zdrojem gradientního artefaktu je proměnlivé magnetické pole v prostředí magnetické rezonance při simultánním nahrávání. Tento artefakt zcela zakrývá EEG signál a je nutné ho v záznamu potlačit. Cílem této práce je navrhnout metodu potlačení gradientního artefaktu ze simultánně nahrávaného EEG záznamu založenou na odečítání artefaktového vzoru a vytvořit aplikaci s grafickým uživatelským rozhraním, která využívá navrženou metodu k potlačení gradientního artefaktu. Pro tvorbu aplikace byl zvolen programovací jazyk Python. Navrženy byly dvě metody potlačení gradientního artefaktu - metoda s interpolací a metoda bez interpolace. Metoda s interpolací ale byla příliš pomalá, a proto byla zamítnuta. V aplikaci byla použita metoda bez interpolace. K ověření funkce vytvořené aplikace byly použity reálné EEG záznamy. Statistické vyhodnocení bylo provedeno na výkonových spektrech EEG záznamů před a po potlačení gradientního artefaktu vytvořenou aplikací. Ze statistického vyhodnocení vyplynulo, že vytvořená aplikace úspěšně potlačuje gradientní artefakt a má zanedbatelný vliv na výkon alfa pásma, které se nacházelo blízko oblasti opakovací frekvence gradientního artefaktu. Výsledkem práce je aplikace pro potlačení gradientního artefaktu v simultánně nahraném EEG záznamu.

Electroencephalography is a recording of the brain electrical activity in which unwanted artifacts can occur. The source of the gradient artifact is a variable magnetic field in the environment of magnetic resonance during simultaneous recording. This artifact completely obscures the EEG signal and must be suppressed in the EEG recording. The aim of this work is to design a method of suppressing the gradient artifact from a simultaneously recorded EEG based on the average artefact subtraction method and to create an application with a graphical user interface that uses the proposed method to suppress the gradient artifact. Python programming language was chosen to create the application. Two methods of gradient artifact suppression were proposed - a method with interpolation and a method without interpolation. However, the method with interpolation was too slow and was therefore rejected. The method without interpolation was used in the application. Real EEG recordings were used to verify the function of the created application. Statistical evaluation was performed on power spectra of EEG recordings before and after suppression of the gradient artifact. The statistical evaluation showed that the created application successfully suppresses the gradient artifact and has a negligible effect on the performance of the alpha band, which was located near the area of gradient artifact repetition frequency. The result of the work is an application for gradient artifact suppression in a simultaneously recorded EEG recording.