Λειτουργία & Σχεδιασμός του Ηλεκτροεγκεφαλογράφου (EEG) Κωλέτσης Δημήτρης Παππάς Ανδριανός Καραΐσκου Αγγελική Χονδρού Μαρία Εφαρμογές Τηλεπικοινωνιακών Διατάξεων ΤΗΜΜΥ ΑΠΘ 1/19 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Φυσιολογία Εγκεφαλική Δραστηριότητα EEG Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί Προδιαγραφές EEG Υλοποίηση Software 2/19 2

ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ 2015 Jasper 1957 Walter Gibbs 1980 Berger 1940 Canton 1936 1929 3/19 1875

ΣΗΜΕΡΑ Ανάπτυξη του εγκεφάλου Κώμα, εγκεφαλικός θάνατος Διαταραχές ύπνου Νόσος Alzheimer Περιοχές με τυχόν βλάβες μετά από ατυχήματα, εγκεφαλικά επεισόδια και όγκοι Εξέταση επιληψίας και εντοπισμός της εστίας κρίσης Κριτήριο επέλευσης θανάτου 4/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Νευρικό Σύστημα Διεγέρσιμα κύτταρα Συνάψεις 5/19

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΕΓΚΕΦΑΛΟΥ Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΕΓΚΕΦΑΛΟΥ Αντλία Κ+-Na+ Εκπόλωση-Επαναπόλωση διεγέρσιμων κυττάρων Ηλεκτρική δραστηριότητα πυραμοειδών κυττάρων του φλοιού (επικρατέστερη άποψη) 6/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΤΙ ΕΙΝΑΙ Ο EEG ? EEG: Ηλεκτροεγκεφαλογράφος Ηλεκτρόδια- Διεθνές Σύστημα 10-20 (Μονοπολική-Διπολική καταγραφή) Καταγραφή διαφοράς δυναμικού στην επιφάνεια κρανίου (1– 100μV) Ενισχυτές με ζώνη διάβασης 0.1-100Hz 7/19

ΗΛΕΚΤΡΟΕΓΚΕΦΑΛΟΓΡΑΦΗΜΑ Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΗΛΕΚΤΡΟΕΓΚΕΦΑΛΟΓΡΑΦΗΜΑ 8/19

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ & ΨΗΦΙΑΚΑ ΦΙΛΤΡΑ Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ & ΨΗΦΙΑΚΑ ΦΙΛΤΡΑ Εξαγωγή εγκεφαλικών ρυθμών από ηλεκτροεγκεφαλογράφημα Βιωματικά Δυναμικά Εξάλειψη θορύβου filter 9/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΕΓΚΕΦΑΛΙΚΟΙ ΡΥΘΜΟΙ 10/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software Βιωματικά Δυναμικά 11/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ EEG Τουλάχιστον 25 κανάλια εξόδου (προτιμάται 32) Αντίσταση εισόδου > 10 ΜΩ Λόγος απόρριψης κοινού σήματος (CMRR) > 80-100dB A/D: Δυνατότητα μετατροπής τουλάχιστον 12bit Low pass φίλτρα: 15, 30, 50, 70, 100 Hz High pass φίλτρα: 0.16, 0.5, 1.6, 5, 10 Hz 12/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΣΤΑΔΙΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ EEG ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΦΙΛΤΡΑ A/D ΨΗΦΙΑΚΑ ΦΙΛΤΡΑ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ 13/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΕΝΙΣΧΥΣΗ Operational amplifier Instrumentation amplifier 15/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΦΙΛΤΡΑ Αναλογικά παθητικά φίλτρα Συνήθως RC High pass – DC συνιστώσα Low pass – αποκοπή θορύβου υψηλών συχνοτήτων 14/18

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ A/D Αναλογικό σήμα σε Ψηφιακό σήμα Συχνότητα δειγματοληψίας – συχνότητα Nyquist Βήμα μετατροπής – bits που χρησιμοποιούνται ανά δείγμα 16/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΨΗΦΙΑΚΑ ΦΙΛΤΡΑ Ανάλυση στον υπολογιστή Βασικές κατηγορίες ψηφιακών φίλτρων: Infinite Impulse Response (IIR): Ταχύτητα, μικρή παραμόρφωση Finite Impulse Response (FIR): Καθόλου παραμόρφωση, μεγάλος αριθμός υπολογισμών 17/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software ΚΥΚΛΩΜΑ EEG 18/19

Φυσιολογία | Εγκεφαλική Δραστηριότητα | EEG | Επεξεργασία Σήματος Εγκεφαλικοί Ρυθμοί | Προδιαγραφές EEG | Υλοποίηση | Software Το αποτέλεσμά μας ! 19/19

Κανένας εθελοντής?

Ευχαριστούμε! 