Produkter
Webbutik Kampanjer Aktiviteter

Produkter  /  Fysiologiska mätsystem  /  Forskningssystem  /  Applikationsexempel  /  

Artefakthantering och signalkvalitet

När man mäter vill man naturligtvis ha så bra signalkvalitet som möjlgt som underlag till sina analyser. Det innefattar att man helst vill ha:

  • ett högt "signal till brus"-förhållande; dvs. man vill att den intressanta delen i signalen med marginal dominerar över brus
  • en så stark signal (hög förstärkning) som möjligt för att inte digitalt kvantiseringsbrus skall vara signifikant
  • så lite artefakter som möjligt (rörelseartefakter, MRI-scannerartefakter, EMG-artefakter etc.)

 

Hur man går tillväga för att åstadkomma detta i detalj varierar från fall till fall men här kommer några generella goda riktlinjer att hålla sig till. Underförstått är också att förebyggande åtgärder är både snabbare, enklare och ger bättre slutresultat jämfört med korrigerande åtgärder. Med det sagt så måste man ändå ibland tillgripa artefakt- och brushantering av olika slag, eftersom det ibland inte är möjligt att förebygga allting samt att det ibland i efterhand påträffas oväntat brus.

Förebyggande åtgärder

  • När man använder elektroder på huden, var noga med hudpreparering (smink, fett och gamla hudceller bör tas bort). Notera dock att för hudkonduktansmätningar skall man inte vara för aggressiv med rengöringen då det stör mätningen(6).
    Se: ELPAD, ELPREP »
  • För säkerhets skull - kontrollera gärna impedansen på elektroderna för att försäkra dig om god kontakt. Idealiska värden är < 5kOhm. God kontakt är viktigt inte bara på signalelektroderna utan öven på eventuella jordelektroder, då hög jordimpedans ger sämre dämpning av inducerat brus. Om man inte mäter impedansen, får man istället kontrollera signalnivån och baserat på erfarenhet/tidigare mätningar, se till att den är ”normal”. Är den under normal – kolla elektroderna.
    Se: ELCHECKER »
  • Använd hög förstärkning så att du utnyttar A/D-omvandlarens mätområde, men inte så hög att signalen bottnar. Även ovan, där man kollar att signalen är ”normal”, är den inte det, så kolla även förstärkning. Som ställs in via switchar på hårdvaran.
  • Ibland kan taktisk positionering av elektroder ha stor betydelse för att undvika artefakter från muskelrörelser. T.ex. när man tar ett enkelt 3-avledarEKG så får man mindre artefakter från bröstmuskelaktivitet om man undviker att sätta elektrodera på stora bröstmuskeln utan istället sätter det på sidan på revben, bröstben/nyckelben. Det senare ger också en tydlig R-peak. Sånt kontrollerar man enkelt genom förtester då det är mindre lyckat att ändra metodik mitt i en mätserie.
  • Avlasta elektroder och elektrodkablar med tape så att rörelser inte orsakar drag/tryck i elektroderna.
  • Låt normalt elektroder sitta på 5-10 minuter för hudens lokala ekvilibrering med gelen, annars kan man få signaldrift de första 5-10 minuterna.
  • Använd rätt gel till rätt mätning. Hudkonduktansmätningar skall utföras med en med huden isotonisk salthalt. Vid övriga mätningar såsom EEG, EKG, EMG etc använd gel med högre salthalt. Observera! Fel gel ger fortfarande viss signal, men sämre sådan, vilket också gör att det ibland inte upptäcks omedelbart.
    Se: GEL100 vs GEL101 »

Korrigerande åtgärder

Korrigerande åtgärder beror helt på typen av störning, så innan man kan välja rätt metod måste man helt enkelt manuellt inspektera sina mätdata för att ser hur man kan karaktisera störningarna. För att göra detta behöver man då viss erfarenhet av hur den perfekta signalen då rimligen bör se ut, samt hur ren den måste vara för den givna analysen. Viss analyser är robusta och småstörningar påverkar inte måtten.

  • Störningar som utmärker sig i form av avvikande frekvenser (tex 50Hz brus) kan ofta enkelt filtreras bort såvida inte brusfrekvensen överlappar med de frekvenser man är intresserade av. Det finns lågpassfilter, högpassfilter samt bandpass, bandstop. Det man måste vara medveten om är att vid frekvensfiltrering är att man kan få fasförskjutningar och vågformstörningar. Det som man då får överväga är huruvuda detta är relevant eller inte. Det finns IIR-och FIR-filter(1). IIR-filter är snabba och kan utföras som kalkylerade livekanaler i AcqKnowledge, men kan ge fasförskjutningar. FIR-filter kräver mer datorkraft och kan endast göras i efterhand, ej som kalkylerade kanaler. Fördelen med FIR är att man minimerar fasförskjutningar – viktigt att tänka på när man räknar ut responstider, tidsskillnader mellan olika kanaler etc.
  • För spikar, dvs störningar som endast är en eller ett fåtal sample breda störningar är glidande medianfilter väldigt effektiva. Medianfilter ger inga fasförskjutningar. Till skillnad från aritmetiskt medelvärde tillåter den inte heller små mängder avvikande mätpunkter att påverkar medelvärdet, vilket annars kan vara ett stort problem om man har spikar med höga amplituder.
  • För helt slumpmässigt normalfördelat högfrekvent brus kan artimetisk glidande medelvärdesfilter också användas i samband med översampling.
  • För slumpmässiga störningar som överlappar och t.o.m är i samma storleksordning som den signal man är ute efter, så måste man tillgripa ensemble averaging. Typexempel på detta är vid fnir-mätningar MRI, hjärnstams-respons(2) etc. Ensemble averaging kan göras antingen live direkt vid mätning(2), eller i efterhand baserade på olika markörer eller events(3).
  • Mer avancerad komplex flerstegshantering kan man också göra, genom att i olika steg först kanske via treshold-funktioner skapa villkorad artefakthantering, beroende på typ av störning. AcqKnowledge har bra stöd för sådana processer, både manuellt och med script(4).
  • Ibland kan kan MÄTA upp en signal, som korrelerar i hög grad med störningen på en annan kanal, och på så sätt på ett avancerat sätt direkt subtrahera störningen från originalsignalen. Ett exempel på detta är EOG-artefakter i EEG-mätningar(5)

Det finns även vissa typer av extremt känsliga analyser, där man mer eller mindre behöver en perfekt signal för att få ut rätt mått. Ett exempel på detta är t.ex. heart rate variability. Det måttet avser att mäta variationen på sk. ”normal-normal”-intervallet, och förekomst av olika typer av prematura slag - som normalt förekommer i mindre mängder även hos friska personer. Detta måste då hanteras innan själva HRV-beräkningen startar annars får man missvisande HRV-värden. Notera dock att prematureslag rent tekniskt inte är ett mätfel utan helt korrekta faktiska slag, men det är likväl ej-normala slag vilket fortfarande måste hanteras innan analys görs. Det gör att man ibland måste göra viss form av efterbehandlingen och artefakthantering även om man rent elektriskt har en bra signal.

Vid uppstart av nya projekt är det av stor vikt att man: analyserar hela kedjan från mätning till analys från pilottester och inte lämnar hela analysen till avslutad mätstudie då insatser är för sent. Man bör under pilotmätningen även – om möjligt – göra en ”pilotanalys” för att t.ex. försäkra sig om att signalkvalitet, samplingshastigheter och annat är adekvat för den analys man skall göra. EKG kräver till exempel högre samplingsfrekvens om man ska göra HRV-analys. I MRI där man kan ha högfrekventa artefakter brukar man ofta också föredra högre samplingshastigheter helt enkelt eftersom man måste ”mäta” även störningarna på rätt sätt för att på bästa sätt kunna ta bort dem i efterhand.

Välkommen att kontakta oss på biopac@jor.se om du har funderingar kring signalkvalitet eller andra generella frågor om fysiologiska mätningar.

Se nedan för några få vidarelänkar inom ämnet.

(1) IIR vs. FIR filters »

(2) AUDITORY BRAINSTEM RESPONSE (ABR) TESTING »

(3) AcqKnowledge Ensemble Average Feature »

(4) Script 054 - Ensemble Average Segments »

(5) EEG - EOG Artifact Removal »

(6) EDA (GSR) subject preparation »

Sök

Skriv in det du vill söka efter här