تشخیص همزمانی فاز در سیگنال‌های EEG نوزادان با استفاده از روش اطلاعات متقابل

Abstract

یکی از مهم‌ترین اختلالات سیگنال‌های EEG نوزادان، همزمان نبودن کانال‌ها است. مطالعات بالینی نشان­داده است که این امر می‌تواند به نتایج عصبی و جسمی نامطلوبی در بزرگسالی منجر شود. هدف اصلی این مقاله، معرفی روشی جدید برای تشخیص خودکار همزمانی فاز در سیگنال‌های EEG چندکانالة نوزادان است. در روش پیشنهادی، ابتدا فاز لحظه‌ای هر کانال از سیگنال EEG نوزاد با استفاده از تبدیل هیلبرت برآوردشده است. به­دلیل چند­جزئی بودن سیگنال‌های EEG، اجزای سیگنال قبل از استخراج فاز لحظه‌ای با استفاده از مجموعه‌ای از فیلترهای میان‌گذر روی باندهای فرکانسی EEG، به­دست می­آیند. سپس با استفاده از معیاری مبتنی­بر اطلاعات متقابل بین فازهای لحظه‌ای مولفه‌های به­دست­آمده، هم­زمانی کانال‌های مختلف در سیگنال به­طور کمّی اندازه‌گیری می‌شود. در ادامه، از روش پیشنهادی در این مقاله برای بررسی هم­زمانی کانال‌های سیگنال‌های EEG نوزادان در دوره‌های تشنجی-غیرتشنجی و الگوهای B-S استفاده می‌شود. از منحنی ROC برای نمایش عملکرد روش پیشنهادی استفاده­شده است.همچنین عملکرد روش پیشنهادی با روش مبتنی­بر کواینتگریشن مقایسه­شده است. نتایج به­دست­آمده از تحلیل سیگنال‌های EEG پنج نوزاد نشان می‌دهند که روش پیشنهادی عملکرد بهتری در اندازه‌گیری هم­زمانی فاز تعمیم‌یافته نسبت به روش‌های موجود دارد. همچنین با توجه به نتایج، مقدار هم­زمانی فاز تعمیم‌یافته در طول هر دو دورة تشنجی و غیرتشنجی بزرگ‌تر از صفر است که این نتیجه نشان­دهندة وجود اتصالاتی در نیم‌کره‌های مغز نوزادان در هر دو حالت است. همچنین نتایج نشان می‌دهند که دوره‌های تشنجی نسبت به دوره‌های غیرتشنجی هم­زمان‌تر هستند. از بررسی هم­زمانی فاز در الگوهای B-S مشاهده می‌شود که دوره‌های Burst هم­زمان‌تر از دوره‌های Suppression هستند و در هردو حالت، هم­زمانی فاز وجود دارد.