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바이스펙트럼 분석 기반의 뇌파 Artifact 제거 프로세스 구현
Implementation of EEG Artifact Removal Process Based on Bispectrum Analysis 원문보기

한국융합신호처리학회논문지 = Journal of the Institute of Convergence Signal Processing, v.20 no.2, 2019년, pp.63 - 69  

박준모 (동명대학교 전자및의용공학부)

초록
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본 연구에서는 뇌파의 스펙트럼 분석에 의해 추출되는 마취심도 지표인 SEF(spectral edge freqency), MF(median frequency)의 가변성 감소를 위하여 뇌파의 비선형성에 근거하여 바이스펙트럼 분석기법을 도입하고자 한다. 수술환경에서 뇌파의 계측과 분석은 다양한 외부 아티팩트 요소를 감안하여야 한다. 바이스펙트럼 분석은 비선형적 신호의 특성을 추출하는 분석법으로 외부 유입 아티팩트의 유무를 확인 할 수 있어 뇌파에 인입되어 분석에 영향을 끼치는 아티팩트를 효과적으로 제거하는데 기여한다. 이러한 과정을 통해 SEF, MF와 같은 마취심도 파라미터의 실시간 가변성을 감소시킬 수 있었다. 이러한 가변성 감소는 수술현장에서 실시간 활용 가능한 임상 지표서 SEF, MF의 유용성을 제고시켜 줄 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, bispectrum analysis method introduced to reduce variability of SEF(spectral edge frequency) and MF(median frequency), which are the anesthetic depth indexes extracted by EEG spectral analysis. Bispectrum analysis is an analytical method that can confirm the nonlinearity of EEG. Signal...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 비선형 분석기법인 바이스펙트럼 분석을 통해 뇌파에 포함된 Artifact 요소를 추출하고, 이를 활용하여 마취 수준을 잘 반영한다고 알려진 SEF와 MF 추출에 반영하여 비선형 바이스펙트럼 분석에 의한 SEF와 MF의 유용성 제고 가능성을 확인하고자 한다. 이를 위해 Ⅱ장에서는 연구에 적용된 이론에 대해 기술하고, Ⅲ장에서는 연구에 적용된 이론에 대하여 기술한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
뇌파(EEG)의 분석에는 어떤 지표가 개발되어 사용되고 있는가? 뇌파(EEG)의 분석에는 스펙트럼 분석을 기반으로 한 SEF(spectral edge frequency), MF(median frequency), 청각유발 전위 지수(auditory evoked potential index), BIS(bispectral index)등의 지표가 개발되어 임상에서 사용되고 있다. 최근에는 고차 스펙트럼(bispectrum) 분석과 같은 비선형분석 기법을 통해 수술 중 발생하는 다양한 Artifact를 제거하여 보다 신뢰성 높은 마취심도 평가지표 추출을 위한 연구가 다양하게 이루어지고 있다[9-11].
진정심도란 무엇인가? 일반적으로 임상에서는 의식의 유무로 마취의 적절성을 확인하고 있으며 그중 대표적인 방법은 임상의의 구두 명령에 대하여 환자의 응답 유무나 눈꺼풀 반사 정도와 같은 비정량적 기준이 일반적으로 사용되고 있다[3]. 마취의 적절성을 나타내는 표현 중 하나인 진정심도(depth of sedation)는 의식 수준을 최소한으로 억제하면서, 환자 스스로 기도를 지속적으로 유지할 수 있고 육체적 자극과 구두 명령에 적절하게 반응할 수 있는 상태를 의미한다.[3] 안전한 수술을 위해서는 적당한 마취심도를 유지하여야 하는데 이것은 마취 시술이 완료된 후 진행된 수술에서 적절한 의식의 소실이 이루어지지 않아 수술 중에 통증이 동반되는 회상(conscious awareness)이나 통증을 동반하지 않은 회상이 발생할 수 있고, 의식이 없는 인지(perception) 상태가 발생할 수도 있다[4-5].
임상에서의 마취시술 시 의식 수준을 확인하는 대표적인 방법은? 외과수술은 절개와 같은 강한 자극을 수반하고 있기 때문에 환자의 무의식, 무감각, 무통증, 근육이완, 반사의 억제 등 마취시술을 구성하고 있는 요소들 적절히 통제할 수 있어야만 한다[1-2]. 일반적으로 임상에서는 의식의 유무로 마취의 적절성을 확인하고 있으며 그중 대표적인 방법은 임상의의 구두 명령에 대하여 환자의 응답 유무나 눈꺼풀 반사 정도와 같은 비정량적 기준이 일반적으로 사용되고 있다[3]. 마취의 적절성을 나타내는 표현 중 하나인 진정심도(depth of sedation)는 의식 수준을 최소한으로 억제하면서, 환자 스스로 기도를 지속적으로 유지할 수 있고 육체적 자극과 구두 명령에 적절하게 반응할 수 있는 상태를 의미한다.
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참고문헌 (11)

  1. Jeleacov C, Fechner J, Schwilden H, "Electroencephalogram monitoring during anesthesia with profopol and alfentanil; the impact of second order spectral analysis"Anesth Anlog, vol.5, pp. 1365-1369, 2005. 

  2. Wang CM, Guan ZY, Wang QC, Zhang J, Ma Y, Zhao P,"The Effect of Depth of Anesthesia on Hemodynamic Changes Induced by Therapeutic Compression of the Trigeminal Ganglion."Journal of Neurosurgical Anesthesiology, 2019 

  3. Waston DS, James DS : Intravenous conscioue sedation:Implications of moniotoring patients receiving local anesthesia. AORN Journal 1990, vol.51, pp. 1512-22. 

  4. Ghoneim, MM, Block RI, "Learning and Memory during general anestheisa" Aneshtesiology, 1997, vol 87, pp. 387-410. 

  5. Jones JG, "Perception and memory during general anesthesia"Br J Anesth, 1994, vol 73, pp 31-37. 

  6. Sandin RH, Enlund G, Samuelsson P, Lennmarken C, "Awareness during anaesthesia: A Prospective case study"Lancet, vol. 335, pp. 707-711, 2000. 

  7. Eric R. Kandel, James H. Scwarts, Thomas M. Jessel, Principles of neural science - Fourth Edition, Graw-Hill, 2000. 

  8. Bablyoants, A. Salazae, J. M., and Nicolis. C., "Evidence of chaotic dynamic of brain activity during the sleep cycle"Phys. Lett. A vol. 111, pp. 152-156, 1985. 

  9. H. J. Ben, Wei-Kang Cheung, "Structural EEG engineer", IEEE Engineering in medicine and biology magazine, pp. 41-45, 1988. 

  10. Sigl JC, Chamoun NC, "An introduction to bispectral analysis for the EEG"J Clin Monit., vol. 10 pp. 392-404, 1994. 

  11. Hagihira S, Takashina M, Mori T, Mashimo T, Yoshiya I. ,"Practical issues in bispectral analysis of electroencephalographic signals."Anesth Analg. 2001 Oct, vol.93(4), pp. 966-70. 

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