Elektriksel kaynak görüntüleme amaçlı 256 kanallı elektroensefalografik veri toplama sistemi
256-channel electroencephalographic data-acquisition system for electrical source imaging
Yazar: ALİ BÜLENT UŞAKLI
Danışman: PROF.DR. NEVZAT GENÇER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
ivELEKTRİKSEL KAYNAK GÖRÜNTÜLEME AMAÇLI 256 KANALLIELEKTROENSEFALOGRAFİK VERİ TOPLAMA SİSTEMİ(Doktora Tezi)Ali Bülent UŞAKLIGAZİ ÜNİVERSİTESİFEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜAralık 2006ÖZETİnsan beynindeki sinir hücreleri, işitme, görme veya dokunma gibivücut fonksiyonlarıyla ilişkili olarak beyindeki değişik bölgelerdeelektriksel aktivite üretirler. Bu aktiviteler, kafa yüzeyinde bir elektrikselpotansiyel dağılımı yaratırlar. Saçlı deri yüzeyine yerleştirilenelektrotlar ile potansiyel farkları (0,5-70 Hz ve <300ÂµV) ölçülebilmektedir(Elektroensefalografi, EEG). Tez çalışmaları kapsamında 256 kanallıEEG veri toplama sistemi (EEGDAS) tasarlanarak gerçekleştirilmiştir.Sistem DC yükseltme, 24-bit analog sayısal dönüştürücü, evrensel veriiletim yolu (USB) ile veri transferi üzerine temellendirilmiş ve tamamenyeni bir yaklaşımla tasarlanarak gerçekleştirilmiştir. Yeni bir 256 kanallıEEG sisteminin tasarlanarak gerçekleştirilmesindeki amaç, daha hassaselektriksel kaynak görüntülemesi yapmaktır. Yerellemedeki duyarlılık,insan beynindeki epileptik merkez gibi oluşumların yerlerinin dahadoğru bir şekilde bulunmasını sağlayabilecektir. Elektrotlardan alınananalog sinyal, DC kuplajlı olarak 13,8 kazançla yükseltilerek, 24 bitsigma-delta teknoloji analog sayısal dönüştürücü ile 18 etkin bit ilesayısallaştırılmıştır. Veri 144 Kbyte/s hızda geçici saklama belleğine ve1 Mbyte/s hızda bilgisayara aktarılmaktadır. Veri toplama sistemininörnekleme hızı 140 Hz'tir. İşitsel uyarıcı sinyali (yaklaşık 1 s aralıklarla)kulaklığa uygulanabileceği gibi dışarıdan bağlanacak bir uyarıcınınvtetiklenmesi için de kullanılabilmektedir. Sistemde ortak modun atılmaoranı 102 dB, elektronik gürültü 1,76 ÂµV (rms)'tir. Dinamik aralık 108 dBolarak hesaplanmıştır. EEGDAS'la 256 kanallı spontane EEG, işitseluyarılmış potansiyel kayıtları, bunların ortalamaları ve beyin haritalarıelde edilmiştir. Sistem, kullanımı kolay nitelikte, donanım ve yazılımınher noktasına erişilebilen esnek bir ölçme sistemi olarak farklı biryaklaşımla gerçekleştirilmiş ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Performansölçmeleri ve sinyal kayıtları, sistemin insan beyninin elektriksel kaynakgörüntülemesi amacıyla kullanılabileceğini göstermektedir.Bilim Kodu : 704.3.013Anahtar Kelimeler : Elektroensefalografi, çok kanallı veri toplama,biyopotansiyel ölçmeler, performans testleriSayfa Adedi : 212Tez Yöneticisi : Prof.Dr. Nevzat G. GENÇER

Abstract:
vi256-CHANNEL ELECTROENCEPHALOGRAPHICDATA-ACQUISITION SYSTEM FOR ELECTRICAL SOURCE IMAGING(Ph.D.Thesis)Ali Bülent UŞAKLIGAZİ UNIVERSITYINSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYDecember 2006ABSTRACTThe neurons of the human brain generates electrical activities due toauditory, visual or somatosensory stimuli. The activities createelectrical potential on the scalp (0.5-70 Hz and <300 ÂµV)(electroencephalography, EEG). In this thesis, to increase theperformance of electrical source localization by using more channelnumbers, a novel 256-channel EEG data-acquisition system (EEGDAS)is designed and realized. Design strategy is based on DC coupling,24 bit analog to digital conversion and universal serial bus. Themotivation behind the design and realization of a novel 256-channelEEG system is to obtain more accuracy in electrical source localization.This helps finding more accurately the epileptic foci or other anomaliesin the human brain. Analog signals coming from electrodes areamplified (gain 13.8) and converted with 24-bit sigma delta technologyanalog to digital converter. Data is transferred via USB at the rate of144 Kbyte/sec to temporary storage and then 1 Mbyte/sec to thecomputer. The sampling rate of the system is 140 Hz. The system canproduce auditory click signal for the head phone or a trigger signal forthe external stimulator at about one second interval. The commonmode rejection ratio of the system is measured as 102 dB and electricalnoise is 1.76 Î¼V (rms). The dynamic range of the system is found to bevii108 dB. 256-channel spontaneous EEG and auditory evoked potentialrecordings, averaged signals and brain maps were obtained in thisstudy. EEGDAS can operate user friendly and each point of thehardware and software can be reached for any modification to conductdifferent types of EEG measurement experiments. Performance testsand signal recordings show that the system can be used for theelectrical source imaging in the human brain.Science code : 704.3.013Key words : Electroencephalography, multi-channel data acquisition,bio-potential measurements, performance testsPage number : 212Adviser : Prof.Dr. Nevzat G. GENÇER