PC-ftASIEREHDES ttUROHOfflTORING-SYSTEM MIT SIMULTAMER ERFASSUNG DES KEG UMD EVOZIERTER POTENTIALE H.Hinrichs (1), M.R.Gaab (2), H.Feistner (1), H.Lorenz (2), G.Dorfmüller (2) (1) Neurologische Klinik der (2) Neurochirurgische Klinik Konstanty-Gutschow-Str, 3000 Hannover 61 1.) Einleitung. Zur intraoperativen Überwachung der Hirnfunktion bei neurochirurgischen Operationen Bit Beteiligung hirnversorgender Gefäße hat sich das Neuromonitor- ing anhand des spontanen Electroencephalograms (EEG) sowie evozierter Potentiale (EP) als em- pfindliches Verfahren erwiesen. Kommerziell erhält- liche Geräte bieten indessen nicht die dafür erfor- derlichen Funktionen, insbesondere ist die fortlau- fende, simultane Erfassung und Analyse des EEG und der EP, die für eine sichere Überwachung wünschens- wert ist /!/, nicht in geeigneter Weise vorgesehen. Daher bestand die Aufgabe, speziell für den intra- operativen Einsatz ein auf die oben skizzierte Fra- gestellung zugeschnittenes Gerät zu entwickeln. 2.) Voraussetzungen. 2.1) Systemtheoretische Parameter. Das EEG läftt sich adäquat als stochastisches Signal beschreiben. Seine Bandbreite beträgt ca. SO Hz r die Amplituden liegen etwa im Bereich ±100pV. Um topographisch differenzierte Aussagen zu ermögli- chen, ist eine mehrkanalige Ableitung unerläßlich. Als Minimum für die intraoperative Überwachung wur- den acht Kanäle gefordert. Die Bandbreite der ins Auge gefaßten frühen somato- sensorischen EP (SEP) bzw. der frühen akustischen EP (FAEP) beträgt etwa 500 Hz bzw. 2 KHz. Ihre Am- plitude liegt im Bereich 2 bzw. 0,5pV. Maximal drei Kanäle waren anzustreben. 2.2) Technische Randbedingungen. Das System sollte aus Kostengründen mit einem han- delsüblichen PC unter dem Betriebssystem MS-DOS realisiert werden und durch geeignete Sicherheits- vorkehrungen auch für intracerebrale Ableitungen zugelassen sein. 3.) Realisierung Vor der Erfassung durch den PC werden die Signalpe- gel von einen Verstärker mit galvanisch getrenntem Eingang um den Faktor 20000 (EEG) bzw. 100000 (EP) angehoben. Es folgt eine Filterung per Tiefpaß (EEG) bzw. Bandpaß (EP). Um dem erheblichen Rechen- aufwand gewachsen zu sein, wurde als Basis ein 80386 PC mit 16MHz Taktfrequenz gewählt. Die sehr unterschiedlichen Signal-Bandbreiten erfordern ent- sprechend angepaßte Abtastfrequenzen (170 Hz/EEG- Kanal bzw. 10 KHz/EP-Kanal). Aus diesem Grunde ar- beiten zwei Analog-Digital-Vandler-Module parallel. Med. Hochschule Hannover, der Med. Hochschule Hannover. 8 3.1) EEG-Analyse. Die EEG-Analyse in der hier realisierten Form ist schematisch im Blockdiagramm, Abb. l, zusammen- gefaßt. Als erster Schritt nach der Signalerfassung folgt eine Darstellung des aktuellen EEG auf dem Bildschirm, um jederzeit eine visuelle Bewertung, insbesondere auch der Artefakte, zu ermöglichen. Die automatische Artefakt-Detektion erfolgt anhand zweier Kriterien: Zu große absolute Amplituden wer- den ebensowenig akzeptiert wie Signalflanken, deren Steilheit deutlich über den Kontext herausragen. Als nächstes folgt ein Algorithmus zur Erkennung spezifischer Muster, der 'Burst Suppression Ak- tivität ', die als bedrohliches Anzeichen für ein zu tiefes Koma zu werten ist. Dabei wechseln sich se- kundenlange Phasen verschwindender Aktivität mit abruptem Einsetzen relativ hochamplitudiger Aktivi- tät ab. Die Erkennung dieser Muster basiert auf einer Schwellwertüberprüfung der mittleren Amplitu- de des digital differenzierten und Tiefpaß-gefil- terten Signals. Signale darstellen und archivieren Artefakt-Erkennung - Amplitudenkriterium - Steilheitskriterium Burst-Suppression-Erkennung Spektralanalyse per FFT, Mittelung l Alle 30 sec: - Ausgabe der Spektren als compressed spectral array (CSA). - Archivierung, Parametrisierung der Spektren. - Darstellung von Parametern als Trend-Plot - Trendmarkierung in allen Kanälen Abb. 1: Ablaufschema der EEG-Analyse Im Rahmen der Spektralanalyse wird alle 30 sec ein Spektrum als Mittel aus 10 aufeinanderfolgenden Periodogrammen ä 3 sec geschätzt (Verfahren nach WELCH /2/). Die Ausgabe erfolgt als Pseudo-3-D-Dar~ Stellung in der Form eines sogenannten 'compressed spectral array' (CSA). Weiterhin werden die Spek- tren parametrisiert (Bandleistungen, Mediane etc.), um daraufaufbauend für geeignete Parameter Trend- 194 Biomedizinische Technik Band 34 · Ergänzungsband · 1989 Brought to you by | University of Queensland - UQ Library Authenticated Download Date | 6/17/15 8:02 PM