목차
1. EEG(뇌파) Artifact
1-1. cardiogenic-electrical: mechanical (카디오제닉-전기적 아티팩트)
1-2. muscle activity
1-3. Skin artifact
1-4. 그 외의 artifact
2. 눈 운동 아티팩트(Eye movement artifacts)
2-1. 눈 운동 아티팩트를 제거하기 위한 방법
1. EEG(뇌파) Artifact
EEG(Artificial Electroencephalography)는 뇌파 신호를 측정하는데 사용되는 기술입니다. 그러나 EEG 데이터에는 많은 잡음 및 아티팩트(Artifact)가 존재합니다. 이러한 아티팩트들은 뇌파 신호의 진짜 정보를 뒤엎을 수 있으므로, 정확한 분석을 위해서는 이러한 아티팩트를 식별하고 제거해야 합니다.
아래는 EEG 데이터에서 발생하는 주요 아티팩트 종류들입니다.
1-1. cardiogenic-electrical: mechanical (카디오제닉-전기적 아티팩트)
카디오제닉-기계적 아티팩트(Cardiogenic-mechanical artifact)는 심장 수축에 따라 발생하는 기계적 진동으로 인해 EEG 신호에 영향을 미치는 아티팩트입니다. 이러한 아티팩트는 심장 수축 주기와 일치하여 발생하며, EEG 측정 장비나 측정 환경 등 기계적 요인에 따라 발생할 수 있습니다. 카디오제닉-기계적 아티팩트는 EEG에서 뇌파 신호를 왜곡시켜 분석 결과를 왜곡시킬 수 있기 때문에 신중한 처리가 필요합니다.
1-2. muscle activity
근전도 아티팩트(Muscle activity artifact)는 근육 활동에 따라 발생하는 EEG 신호의 왜곡을 말합니다. 이러한 아티팩트는 주로 두개골 주변 근육에서 발생하며, 환자가 눈을 깜빡이거나 이를 눈치채지 못하는 근육 활동을 할 때 발생할 수 있습니다.
근전도 아티팩트는 뇌파 신호와는 다른 주파수 대역에서 나타나기 때문에, 주파수 필터링을 통해 제거할 수 있습니다. 또한, EMG 신호를 동시에 측정하여 근전도 아티팩트를 제거하는 방법도 있습니다.
- 표면근전도 (Surface EMG): 표면근전도란 근육 활동으로 발생하는 전기적 신호를 표면 전극을 이용하여 측정한 신호를 말합니다. 이는 근육 활동의 세기 및 패턴을 분석하는 데 사용됩니다.
- 움직임 (Movement): 움직임 아티팩트는 측정 대상자가 움직일 때 발생하는 EEG 신호의 왜곡을 말합니다. 이는 뇌파 신호와 다른 주파수 및 진폭에서 발생하며, 측정 대상자의 움직임을 최소화하는 것이 중요합니다.
- 입모양운동 (Glossokinetic): 입모양운동 아티팩트는 혀나 입술 등의 근육 활동으로 인해 발생하는 EEG 신호의 왜곡을 말합니다. 이는 주로 음식을 삼킬 때나 말할 때 발생할 수 있으며, 측정 대상자의 이러한 움직임을 최소화하는 것이 중요합니다.
- 호흡 (Respiration): 호흡 아티팩트는 호흡 운동으로 인해 발생하는 EEG 신호의 왜곡을 말합니다. 이는 주로 흡입기나 마스크와 같은 장비를 사용하여 호흡을 측정할 때 발생할 수 있으며, 호흡 운동을 최소화하는 것이 중요합니다.
- 광유발근경련 (Photomyoclonic): 광유발근경련 아티팩트는 광자극에 대한 근육의 반응으로 인해 발생하는 EEG 신호의 왜곡을 말합니다. 이는 주로 광자극을 사용하는 측정 환경에서 발생할 수 있으며, 광자극을 최소화하는 것이 중요합니다.
- 안구 운동 시 눈 근육 (Eye movement muscle): 안구 운동 아티팩트는 주로 눈을 깜빡일 때나 시선을 이동할 때 발생할 수 있습니다. 또한, 눈 근육과 관련된 다른 움직임(예: 눈 꺼풀의 움직임)도 발생할 수 있습니다.
1-3. Skin artifact
피부 아티팩트(Skin artifact)는 피부의 전기적인 변화로 인해 EEG 신호에 나타나는 왜곡을 말합니다.
- 땀(perspiration) 아티팩트: 땀은 전기적으로 전도성이 높은 물질입니다. 따라서, 땀이 많이 나는 경우, 피부와 전극 사이에 낮은 임피던스 경로가 형성되어 전기적 잡음이 발생합니다. 이러한 땀 아티팩트는 EEG 신호에 대한 고주파 노이즈로 나타납니다. 이를 해결하기 위해서는 보통 신호 처리 기술인 필터링이 사용됩니다.
- 솔트브릿지(Salt bridge) 아티팩트: 솔트브릿지는 피부와 전극 사이에 염 분자가 농축되어 전극과 피부 사이의 저항을 줄이는 현상을 말합니다. 이로 인해, EEG 신호에 왜곡이 발생할 수 있습니다. 이러한 경우, 일반적으로 전극을 다시 위치시키거나, 전극 주위의 염분 농도를 조정하여 해결할 수 있습니다.
1-4. 그 외의 artifact
- 눈동자 운동(Eye movements) 아티팩트: 눈의 움직임은 뇌파 신호에 큰 영향을 미칩니다. 이러한 눈동자 운동은 눈의 수직 운동, 수평 운동, 회전 운동 등의 형태로 나타납니다. 이러한 눈동자 운동 아티팩트는 EEG 신호에 고주파 노이즈로 나타나며, 눈동자 운동의 방향과 크기에 따라 다양한 형태로 나타납니다.
- 눈 깜빡임(Blink) 아티팩트: 눈 깜빡임은 눈꺼풀이 닫히는 동안 발생하는 전기적인 변화로 인해 EEG 신호에 왜곡을 일으킵니다. 이러한 눈 깜빡임 아티팩트는 EEG 신호에서 급격한 변화로 나타나며, 대부분의 경우 필터링이나 아티팩트 제거 기술로 처리됩니다.
- 눈 깜박임 진동(Flutter) 아티팩트: 눈 깜박임 진동은 눈꺼풀이 빠르게 열리고 닫히는 동안 발생하는 전기적인 변화로 인해 EEG 신호에 왜곡을 일으킵니다. 이러한 눈 깜박임 진동 아티팩트는 EEG 신호에서 고주파 노이즈로 나타납니다.
- 측시 운동(Lateral gaze) 아티팩트: 눈이 좌우로 움직이는 동안 발생하는 전기적인 변화로 인해 EEG 신호에 왜곡을 일으킵니다. 이러한 측시 운동 아티팩트는 EEG 신호에서 고주파 노이즈로 나타나며, 보통 필터링이나 아티팩트 제거 기술로 처리됩니다.
- 측시 근전도(Lateral rectus spike) 아티팩트: 눈이 좌우로 움직이는 동안 발생하는 근전도 신호에 의해 EEG 신호에 왜곡을 일으킵니다. 이러한 측시 근전도 아티팩트는 EEG 신호에서 급격한 변화로 나타나며, 일반적으로 필터링이나 아티팩트 제거 기술로 처리됩니다.
- 느린 눈 운동(Slow eye movements) 아티팩트: 느린 눈 운동은 뇌파 신호와 밀접한 관련이 있는 눈 운동으로, 뇌파 신호의 저주파 성분에 영향을 미칩니다. 이러한 느린 눈 운동 아티팩트는 EEG 신호에서 저주파 노이즈로 나타납니다.
- 전극 불안정성(Electrode instability) 아티팩트: 전극이 불안정한 경우, EEG 신호에 불규칙한 잡음이 추가됩니다. 이러한 전극 불안정성 아티팩트는 EEG 신호에서 고주파 노이즈로 나타나며, 일반적으로 전극을 고정하거나 전극 교체를 통해 처리됩니다.
- 눈의 전기적 활동(Electrooculogram, EOG): 눈의 전기적 활동은 눈 깜빡임, 눈동자 운동 등의 눈 운동에 의해 발생합니다. 이러한 눈의 전기적 활동은 EEG 신호와 함께 측정되며, EOG 신호는 뇌파 신호에서 분리하여 처리됩니다.
- 빠른 안구 운동 전극(Electroretinogram, ERG): 빠른 안구 운동 전극은 눈의 망막에서 발생하는 전기적 신호를 측정하는 방법입니다. 이러한 빠른 안구 운동 전극 신호는 EEG 신호와 별도로 측정되며, 일반적으로 뇌파 분석에서 제외됩니다.
- 빠른 안구 운동 상태(Rapid Eye Movement, REM) 아티팩트: REM 수면 중에는 눈이 빠르게 움직이며, 이러한 빠른 안구 운동은 EEG 신호에 큰 영향을 미칩니다. 이러한 빠른 안구 운동 상태 아티팩트는 EEG 신호에서 고주파 노이즈로 나타나며, 일반적으로 필터링이나 아티팩트 제거 기술로 처리됩니다.
EEG에서 생리학적 아티팩트(Physiological artifacts)는 뇌가 아닌 환자 자신의 생리학적 과정으로 인해 발생하는 신호를 말합니다. 생리학적 아티팩트의 예로는 안구 운동을 측정하는 안구전도(Electrooculogram, EOG) 및 근전도(Electromyogram, EMG) 신호 등이 있습니다.
반면, 외생학적 아티팩트(Extraphysiological artifacts)는 환경적 요인이나 기계적 요인 등 외부적으로 발생하는 신호를 의미합니다. 외생학적 아티팩트의 예로는 전극 잡음, 전력선 잡음, 기계적 진동 및 광공명 등이 있습니다. 이러한 외생학적 아티팩트는 EEG 측정 장비와 환경적 요인에 대한 신중한 처리를 통해 최소화할 필요가 있습니다.
2. 눈 운동 아티팩트(Eye movement artifacts)
EEG 신호에서 가장 흔하게 나타나는 아티팩트 중 하나입니다. 이러한 아티팩트는 눈동자와 망막 간의 전기적인 상호작용에 의해 발생합니다.
눈 운동 아티팩트는 보통 FP1, FP2, F7, F8 전극에서 관찰됩니다. 이러한 전극에서의 아티팩트의 진폭은 대략 50-200uV 정도입니다. 이러한 아티팩트는 대개 고주파 성분을 가지며, 뇌파 신호와 유사한 모양을 띄기 때문에 뇌파 신호와 혼동될 수 있습니다.
2-1. 눈 운동 아티팩트를 제거하기 위해서는 몇 가지 방법이 있습니다.
- 첫 번째 방법은 환자에게 눈을 감거나 시선을 고정시키는 것입니다.
- 두 번째 방법은 손가락으로 눈을 가리거나, 부드러운 천이나 면봉을 눈에 올려놓는 것입니다. 이러한 방법은 눈 운동의 영향을 줄이기 위해 사용됩니다.
- 세 번째 방법은 추가 눈외전극을 사용하여 눈 운동을 모니터링하는 것입니다. 이 방법은 측눈 운동 아티팩트를 전두부 슬로우 웨이브와 구분하는 데 도움이 됩니다. 추가 눈외전극을 사용하면 뇌파 신호에서 눈 운동을 확인할 수 있으며, 이를 제거하거나 보정함으로써 실제 뇌파 신호를 분석할 수 있습니다.
※ 아래의 그림은 eye opening and eye closure 입니다..
※ 아래의 그림은 blink 입니다.
눈 깜빡임(Eye blink)은 EEG 신호에서 매우 짧은 시간 동안 나타나는 전위 변화입니다. 이러한 변화는 대개 "U" 모양으로 나타나며, 전극 위치에 따라 진폭이 다릅니다. 뇌파를 측정하는데 사용되는 전극 중 눈에 가까운 위치에 위치한 frontopolar 전극에서 이러한 U 모양 전위 변화가 가장 자주 관찰됩니다.
※ 아래의 그림은 Eyelid flutter 입니다.
안검 흔들림(Eyelid flutter)은 눈꺼풀이 미세하게 움직이는 것으로, 뇌파 신호에서 4-8Hz의 주기적인 전위 변화를 일으킵니다. 이러한 전위 변화는 주로 전두 leads에서 관찰되며, 시선을 고정할 때는 사라집니다.
※ 아래의 그림은 Lateral eyeball movements 입니다.
측눈 운동(Lateral eyeball movements) 아티팩트는 눈이 좌우로 이동할 때 발생하는 아티팩트입니다. 이 아티팩트는 주로 양쪽 눈의 가장자리에 배치된 전극에서 관찰됩니다.
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