Artifact detection and removal during auditory evoked potential monitoring

Abstract

Various artifacts can distort or obscure evoked potential waveforms. The algorithms presented in this paper scan the output electroencephalographic signal for artifacts during evoked potential recordings. If possible, the artifact is removed; if not possible, that sweep is excluded from the averaging process required to raise the evoked response above the background electroencephalographic activity. An artifact is detected if 1 or more amplitude or frequency parameters exceed a threshold. These thresholds have been determined after constructing histograms of the parameters concerned using a number of control evoked potential recordings containing no visually recognizable artifacts. The distributions of the parameters shown by these histograms give information about their normal range. The method improves the quality of the waveform in many cases, but its effectiveness strongly depends on the characteristics of the artifacts concerned.

Résumé

Différents artefacts peuvent perturber ou masquer les signaux de potentiels évoqués. Les algorithmes présentés dans ce travail recherchent les artéfacts liés au signal électroencéphalographique durant les enregistrements de potentiels évoqués. Si cela est possible, l'artefact est supprimé. Sinon, le signal durant la période artefactée est exclu du processus de moyennage nécessaire pour atteindre la réponse évoquée au dessus de l'activité électroencéphalographique de base. Un artéfact est détecté si 1 ou plusieurs paramètres d'amplitude ou de fréquence excèdent un seuil. Ces seuils ont été déterminés après réalisation d'histogrammes des paramètres concernés, à partir d'enregistrements de potentiels évoqués sans artefacts reconnaissables visuellement. Les distributions des paramètres fournies par les histogrammes indiquent les échelles de valeurs normales. La méthode améliore la qualité du signal dans de nombreux cas, mais son efficacité dépend grandement des caractéristiques des artefacts concernés.

Kurzfassung

Verschiedene Artefakte können Wellenformen der evozierten Potentiale verzerren oder undeutlich machen. Die in diesem Papier vorgestellten Algorithmen prüfen das elektroenzephalographische Signal auf Artefakte während der Aufzeichnungen der evozierten Potentiale. Wenn möglich, wird das Artefakt beseitigt; ist das nicht möglich, wird der Bereich aus dem Mittelungsverfahren (Averaging), das zur Anhebung der evozierten Reaktion über die elektroenzephalographische Hintergrundaktivität erforderlich ist, herausgenommen. Ein Artefakt ist ermittelt, falls ein oder mehrere Amplituden- oder Frequenzparameter einen Schwellenwert überschreiten. Diese Schwellenwerte wurden nach dem Erstellen von Histogrammen der betreffenden Parameter bestimmt, bei dem eine Anzahl von Kontroll-Aufzeichnungen evozierter Potentiale, die keine visuell erkennbaren Artefakte enthielten, benutzt wurde. Die in diesen Histogrammen gezeigten Verteilungen der Parameter liefern Informationen über deren Normalbereich. Die Methode verbessert in vielen Fällen die Qualität der Wellenform, jedoch ist ihre Wirksamkeit stark von den Merkmalen der betreffenden Artefakte abhängig.

Resumen

Las ondas de potenciales evocados pueden ser distorsionadas u obscurecidas por variados artefactos. Los algoritmos presentados en este trabajo exploran la señal de salida del electroencefalograma buscando artefactos durante la grabación de potenciales evocados. De ser posible, el artefacto fue removido; si esto no era posible, ese barrido fue excluido del proceso de promediación requerido para resaltar la señal de potencial evocado sobre la actividad electroencefalográfica de fondo. Se detecta un artefacto si uno o más de los parámetros de frecuencia o amplitud exceden un umbral. Estos umbrales han sido determinados luego de construir histogramas de los parámetros en cuestión, usando un número de potenciales evocados de control que no contenían virtualmente ningún artefacto reconocible. La distribución de los parámetros demostrada por estos histogramas entrega información en relación a los rangos normales. El método mejora la calidad de la onda en muchos casos, pero su eficiencia depende de las características de los artefactos.