第四天：EEG中常见的干扰与伪迹

一、伪迹

1、定义：

伪迹：脑电信号很微弱，幅值很小，通常是微伏级别，易受到脑电活动无关的其他信号的干扰，这些无关信号即为伪迹。

2、伪迹种类

常见的伪迹：主要有眼电伪迹（眨眼伪迹和眼动伪迹）、肌电伪迹、心电伪迹

眼电伪迹：眨眼伪迹和眼动伪迹，在数据处理中，通过滤波手段去除。

2.1 眨眼伪迹是由眨眼造成偶极子电势差的急剧变化引起，其中额叶部位脑电信号受到眨眼伪迹的影响最大。眨眼伪迹在脑电图上的主要表现为窄的尖峰、幅值大，随着电极位置越靠后，其幅值会逐渐变小，且尖峰的时间范围也会变宽。如下图所示。

心电伪迹：心脏跳动引起，容易在乳突出现，若以乳突作为参考电极的话，那么ECG会以颠倒的形状存在。特点：幅值及频率小，一般为1HZ，在时域中不易发现，在频域中的低频中有明显的峰值。在数据处理过程中，通过ICA算法去除。心电伪迹的形状如图：

二、常见的干扰：直流偏移和工频干扰

2.1 直流偏移：为了储存电压负值，造成EEG信号的整体向上偏移，由脑电系统中放大器引起。数据处理时可使用高通滤波进行处理，高通滤波器的频率一般是0.5Hz.

2.2 工频干扰:一般是50hz，当被试头皮的油脂、脏污、角质层过厚等导致阻抗较高时，更容易引入工频干扰。在时域中表现为整体的极高频，使得信号看起来像是“一整块”，淹没了信号的细节，在数据处理时可以使用凹陷滤波去除工频干扰，如下图中的时域所示。

在频域中主要表现为在50hz处的极高峰。如下图所示。

2.3 皮肤慢电位：由于出汗引起。主要特点：频率比较低（0.2-0.5Hz），其表现为较慢的波形飘移。在数据处理时可通过高通滤波可以去除。

2.4 放大器饱和：缓慢的波形飘移超过放大器所记录的最大值，也叫做阻塞（block）。在时域上表现为一条直线。若出现，适当降低放大器的放大倍数。

去除伪迹的方法：

实验前：

1、在实验前首先应该完善好实验的指导语以及练习程序，确保实验过程中被试不会因为实验流程而产生困惑，中途说话询问等；

2、招募被试时应该告知被试保持良好的休息和习惯，不会在实验中犯困打哈欠和做一些不必要的动作如摇头、蹙眉、咬手指等。

3、应该准备好屏蔽良好、安静的实验环境，不会在实验中有人进出、交谈，以及使用电子产品等

实验中

被试洗头、适当涂抹脑电膏、使用扎带固定电极帽位置等尽量降低电极的阻抗，并实时的监控实验过程，记录实验中出现的较为明显的伪迹，如被试调整坐姿移动、说话、打哈欠等，这些步骤可以为后期伪迹的去除进行准确的归因和时间定位，减少伪迹。

实验后：主要有两种方式：伪迹排除与伪迹校正。

伪迹排除（删除坏导？），即删除具有伪迹的信号段，通常会设置一个排伪阈值，当幅值高于此阈值时便将该段信号丢弃。此种方法去除伪影快速、干净，但会损失原始数据，当信号中含有伪影的片段较多时，删除伪影片段会造成数据的大量流失，导致用于分析的数据不足。

伪迹校正，即用校正算法大幅降低伪影的幅值，同时保持认知脑电的幅值不变。主要通过附加电极（如，垂直眼电和水平眼电记录了眨眼和眼动伪迹，然后从EEG信号中减去这些伪迹，便能得到不包括眼电伪迹的信号）、滤波（高通滤波可以去除信号中的直流飘移和皮肤慢电位，使用陷波滤波可以去除工频干扰）以及独立成分分析算法（ICA常用于心电和眼电伪迹的去除）