System zur kontinuierlichen Digitalisierung und Auswertung von 32 Biosignalen bei Ganznacht-Schlafableitungen

Summary

In ailnight sleep recordings usually 12 to 16 channel electroencephalographs are used to record the electrical activity of the brain. A detailed analysis of EEG sleep activity, however, requires the inclusion of at least the 19 electrodes placed according to the international 10-20 system in order to compare the variations of the activities in different brain areas. In addition polygraphic parameters such as ECG, respiration and actogram, to mention just a few, have to be recorded depending on the type of study. Therefore the number of recording channels has to be increased for a complete polygraphic investigation. We developed a 32 channel unit with a personal computer and corresponding hardware interfaces allowing the continuous digitalization of up to 32 bioelectrical signals throughout the whole night (8 hours). The recorded data can be presented graphically and evaluated according to the usual methods such as power spectrum, coherence and periodicity analysis.

Additionally the use of algorithms for pattern detection permits automatic analysis of EEG segments regarding particular sleep patterns e.g. sleep spindles and K-complexes.

Zusammenfassung

Heutzutage werden für die Schlafforschung im allgemeinen nur 12-bis 16-Kanal EEG-Geräte eingesetzt, mit denen die Aktivitäten des Gehirns aufgenommen werden. Die Feinstrukturanalyse des Schlafes zwingt aber dazu, zumindest die 19 Elektroden des internationalen 10:20-Systems zu berücksichtigen, um die einzelnen Variationen zwischen unterschiedlichen Hirnregionen besser erfassen und beschreiben zu können. Darüber hinaus müssen je nach Fragestellung polygraphische Signale registriert werden wie EOG, EMG, EKG, Atmung, elektrodermale Aktivität, Sauerstoffsättigung, Aktogramm oder Blutdruck.

Um eine vollständige polygraphische Untersuchung durchführen zu können, ist es deshalb notwendig, die Anzahl der Kanäle zur Registrierung der Biosignale zu erweitern. Mit Hilfe eines Personal Computer und entsprechender Hardware-Interfaces wurde eine 32-Kanal-Einheit entwickelt. Diese ermöglicht die kontinuierliche Digitalisierung bis zu 32 bioelektrischen Signalen über eine Nacht (8 Stunden). Die abgeleiteten Daten können graphisch dargestellt und nach üblichen Verfahren (Leistungsspektrum, Kohärenz- und Periodizitätsanalyse) ausgeweitet werden. Darüber hinaus bietet der Einsatz von Algorithmen zur Mustererkennung die Möglichkeit, EEG-Abschnitte nach bestimmten Schlafmustern (z. B. Schlafspindeln und K-Komplexen) hin automatisch abzusuchen.

Key words

Somnopolygraphy - 32 channel analysis - Spectral analysis - Multiprocessor structure - Pattern recognition - Data compressing