Development of an EEG Software for Two-Channel Cerebral Function Monitoring System

2채널 뇌기능 감시 시스템을 위한 뇌파 소프트웨어의 개발

This paper describes an EEG(electroencephalogram) software for two-channel cerebral function monitoring system to detect the cerebral ischemia. In the software, two-channel bipolar analog EEG signals are digitized and from the signals various EEG parameters are extracted and displayed on a monitor in real-time. Digitized EEG signal is transformed by FFT(Fast Fourier transform) and represented as CSA(compressed spectral array) and DSA(density spectral array). Additional 5 parameters, such as alpha ratio, percent delta, spectral edge frequency, total power, and difference in total power, are estimated using the FFT spectra. All of these are effectively merged in a monitor and displayed in real-time. Through animal experiments and clinical trials on men, the software is modified and enhanced. Since the software provides raw EEG, CSA, DSA, simultaneously with additional 5 parameters in a monitor, it is possible to observe patients multilaterally. For easy comparison of patient's status, reference patterns of CSA, DSA can be captured and displayed on top of the monitor. And user can mark events of surgical operation and patient's conditions on the software, this allow him jump to the points of events directly, when reviewing the recorded EEG file afterwards. Other functions, such as forward/backward jump, gain control, file management are equipped and these are operated by simple mouse click. Clinical tests in a university hospital show that the software responds accurately according to the conditions of patients and medical doctors can use the software easily.

본 연구에서는 수술이나 환자 모니터링시 무의식 상태 환자의 뇌혈류량에 대한 정확한 모니터링으로 뇌허혈 현상을 방지하기 위하여 2채널 양극성 아날로그 EEG를 디지털로 처리하여 다양한 뇌파 관련 파라미터를 추출하여 실시간으로 한 화면에 디스플레이하고, 또한 임상의사들이 사용하기 편리한 뇌파 감시 소프트웨어를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 EEG-데이터를 FFT 연산 후 CSA 및 DSA의 형태로 표현하며, 기타 다양한 뇌파관련 파라미터를 추출한 후 한 화면에서 실시간으로 디스플레이하고, 사용 편리성도 극대화하도록 프로그램하였다. 프로그램은 개발 도중에 여러 번의 동물실험 및 임상실험을 통하여 개선 보완되었으며, EEG, CSA, DSA 및 알파비, 퍼센트 델타 스펙트럼 모서리 주파수, 전체 파워, 전체 파워의 차 등의 주요 뇌파 파라미터들을 한 화면에서 관찰하게 되어 환자 상태의 종합적인 간찰이 가능하며, 나중에 저장된 EEG 파일을 재검토할 수 있다. 또한 CSA, DSA, 스펙트럼 모서리 주파수 및 전체 파워는 원하는 부분에서 표본을 취해 화면 위쪽에 최대 3개까지 붙여 놓고 동시에 비교할 수 있으므로 환자 상태의 객관적인 비교가 가능하고, 환자상태, 응급처치 등에 대한 기록사항을 입력할 수 있어서 저장된 EEG 파일의 검토시 이들 event로 즉시 찾아가는 기능이 있으며, 그 외에도 앞 뒤 점프 이동 기능, 이득 조절 기능, 윈도우 환경에서의 파일관리 기능 등을 갖추고 있고, 프로그램이 윈도우 환경에서 개발되어 마우스에 의해 대부분의 동작이 이루어진다. 개발된 프로그램을 이용한 대학병원의 임상실험결과, 환자상태의 변화에 매우 민감하게 반응하고, 또한 임상의사들이 이용하기에도 매우 편리하다는 평가를 받았다.