Continuous Impedance Measurement as a Signal Quality Indicator in Electroencephalography
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2009
Department
Major/Subject
Lääketieteellinen tekniikka
Mcode
Tfy-99
Degree programme
Language
en
Pages
55 (+9)
Series
Abstract
In intensive care unit (ICU) anxiety and pain of seriously ill patients is often relieved with sedative drugs. Optimal level of sedation is important for quick recovery. Despite the induced sedation natural sleep is also important for recovery in the ICU. Depth of sedation is assessed with observational scales, which lack objectivity and are not applicable with deeply sedated patients. Forehead-electroencephalography -based depth-of-anesthesia -parameters from surgical anesthesia are being adapted for assessing the level of consciousness of patient in the ICU. Voluntary patient movements and care procedures in the ICU introduce new sources of artifacts in the electroencephalography (EEG) signal, giving rise to need for new artifact detection techniques. We investigated possibilities to use continuous impedance measurement as a signal quality indicator for frontal EEG. We measured impedance at 32-kHz frequency from the same electrodes as the EEG. Head motion was recorded with an acceleration transducer on the forehead. With impedance measurement we were able to detect artifacts related to head motion, electrode contacts, muscle movements, blinks, and eye movements. This enabled discarding of contaminated EEG segments. Subtracting of the artifactual EEG was not feasible, because of the differences between EEG and impedance waveforms. Slow and narrow horizontal eye movements were poorly detected by impedance. In order to compensate this shortcoming, two new EEG-based artifact detection methods were developed utilizing frequencies below normal EEG band (0.05 - 0.5 Hz). Our preliminary results with only few subjects were promising, but studies with larger population to prove the feasibility.Teho-osastolla vakavasti sairaiden potilaiden kipuja ja ahdistuneisuutta helpotetaan usein rauhoittavilla lääkkeillä. Rauhoituksen (sedaation) oikea syvyys on tärkeää paranemiselle. Huolimatta syvästäkin rauhoituksesta luonnollinen uni on myös tärkeää paranemiselle teho-osastolla. Rauhoituksen syvyyttä arvioidaan havainnointiin perustuvilla kliinisillä menetelmillä, joiden tulokset voivat riippua havaintojen tekijästä ja jotka eivät sovellu syvästi rauhoitettujen potilaiden arviointiin. Otsan aivosähkökäyrän (EEG) mittaukseen perustuvia leikkausanestesian syvyyden mittausparametreja ollaan soveltamassa tehopotilaiden tajunnantilan arvioon. Potilaiden liikkeet ja hoitotoimenpiteet teho-osastolla aiheuttavat uusia virhelähteitä EEG-signaaliin, joiden havaitsemiseen tarvitaan uudenlaisia tekniikoita. Selvitimme mahdollisuutta käyttää jatkuvaa impedanssimittausta otsalta mitatun EEG:n laadun mittarina. Impedanssi mitattiin 32 kHz taajuudella samoista elektrodeista EEG:n kanssa. Pään liikkeitä mitattiin otsalta kiihtyvyysanturilla. Onnistuimme havaitsemaan impedanssin avulla pään liikkeisiin, elektrodikontakteihin, lihassupistuksiin, silmänräpytykseen ja - liikkeisiin liittyvät EEG artefaktit. Tämä mahdollisti virheellisten EEG jaksojen hylkäämisen. Artefaktien poistaminen EEG:stä ei ollut mahdollista, koska virheet näkyivät EEG:ssä ja impedanssissa erilaisina. Impedanssin suorituskyky hitaiden ja kapeiden silmänliikkeiden havaitsemisessa oli huono. Tätä puutetta paikkaamaan kehitettiin kaksi uutta EEG:hen perustuvaa havaitsemismenetelmää normaalin EEG:n alapuolista taajuuskaistaa (0,05 - 0,5 Hz) hyödyntäen. Alustavat tulokset muutamilla potilailla olivat lupaavia, mutta tutkimuksia isommilla potilasmäärillä tarvitaan menetelmien toimivuuden osoittamiseen.Description
Supervisor
Meriläinen, PekkaThesis advisor
Virtanen, JuhaKeywords
EEG, EEG, sedation, sedaatio, sleep, uni, impedance, impedanssi, artifact, artefaktat
