سیستم ردیابی پویایی سیگنالهای مغزی

سیگنال های الکتریکی مغز (eeg) که از روی جمجمه انسان ثبت می شود،بیانگر فعالیت سلولهای قشری مغز هستند. امروزه سیگنالهای مغزی کاربردهای بسیاری در کلینیک برای تشخیص بسیاری از بیماریها و فعالیت های نروفیزیولوژیک پیدا کرده است . علاوه بر آن، می توان به کاربردهای دیگری مانند به تشخیص عمق بیهموشی، ارتباط انسان و کامپیوتر، ایجاد دستورات کنترلی برای سیستم fes، تشخیص خود به خود حمله مغزی، شناخت مراحل مختلف خواب ، ردیابی تغییرات پویایی سیگنال مغزی در حین اعمال فکری اشاره کرد. با توجه به اهمیت سیگنالهای مغزی، اخذ این سیگنالها در مهندسی و کلینیک حائز اهمیت است . در این پروژه، سیستمی برای دریافت و ثبت سگنالهای مغزی و پردازش سیگنال eeg به صورت بی درنگ به منظور ردیابی تغییرات پویایی سیگنالهای مغزی طراحی و ساخته شد. به علت آنکه سیگنالهای مغزی دامنه ای بسیار اندک دارند، برای اخذ آنها نیاز به تقویت کننده ای چند کاناله با بهره زیاد (حدود 20000)، نویز بسیار کم و قابلیت حذف سیگنال القایی برق شهر است . مشکلات دیگری مانند ایزولاسیون و محافظت بیمار، نویز القایی برق شهر که در میان باند فرکانسی سیگنال قرار می گیرد، طراحی سیستم ثبت سیگنالهای مغزی را دشوار می کند. به منظور اخذ داده ها، ذخیره سازی و نمایش آن بر روی صفحه کامپیوتر به صورت بی درنگ ، نرم افزاری طراحی کرده ایم که امکان اخذ داده ها را از 8 کانال تقویت کننده eeg فراهم می کند. در این نرم افزار توانایی های فیلتر برق شهر، فیلتر پایین گذر قابل انتخاب ، فیلترهای امواج دلتا، تتا، آلفا و بتا، محاسبه و نمایش fft سیگنال اخذ شده به صورت بی درنگ ، و توانایی ذخیره سازی و بازیابی داده های خام اخذ شده، فراهم شده است . سیگنال مغزی سیگنالی غیر ایستا است . یکی از روش های آنالیز سیگنال غیرایستا، استفاده از بازنمایی زمانی فرکانسی است . دراین پروژه ما از روشهای تبدیل فوریه کوتاه مدت (stft) و روش توزیع نمایی (ed) برای بازنمایی زمانی-فرکانسی سیگنالهای مغزی در شرایط مختلف استفاده کرده ایم. نشان داده ایم که ورش stft دارای محدودیت های عدم دقت زمانی-فرکانسی توام و وجود جملات تداخلی در تخمین طیف توان است که تفسیر فرکانسهای موجود را مبهم می کند. نتایج بررسی های این پروژه نشان می دهد که روش ed نسبت به روش stft توانایی بهتری برای ردیابی تغییرات سیگنال مغزی دارد و از دقت زمانی-فرکانسی بهتری برخوردار است . شرایط مختلف فیزیکی و بیماری تاثیرات متفاوت بر روی سیگنال eeg می گذارد. لذا در این پروژه پردازش بی درنگ سیگنال مغزی از جمله استخراج باندهای دلتا، تتا، آلفا و بتا و تخمین طیف توان آن با روشهای زمانی-فرکانسی تبدیل فوریه کوتاه مدت و توزیع نمایی، در حالات مختلف مغزی انجام شده است . برای این منظور، آزمایشاتی بر روی انسان در شرایط مختلف چشم بسته، تغییر حالت چشم بسته به چشم باز، بعد از تنفس عمیق، بستن دست در حالت چشم بسته و باز کردن دست در حالت چشم بسته، انجام شده است . در تمام این موارد، دامنه باندها، واریانس و طیف توان سیگنال های مغزی، تغییرات حالات مغزی را تا حدودی نشان می دهد.