Vergleich von Verfahren zur Reduktion der Reststörung bei überschwelligen FAEP-Registrierungen

Zusammenfassung

Fragestellung: Die bei der Registrierung früher auditorisch evozierte Potentiale (FAEP) erreichte Reduktion der Störung hängt neben der Mittelungszahl auch von der Amplitude der hirnelektrischen Spontanaktivität und der Häufigkeit von Artefakten ab. Die vorliegende Arbeit untersucht, in welchem Maße durch digitale Filter und eine optimierte Artefaktunterdrückung die Qualität überschwelliger FAEP-Messungen verbessert werden kann. Methodik: Bei 45 FAEP-Registrierungen an 15 Patienten wurden alle Einzelsweeps (N = 4000) gespeichert. In Simulationsrechnungen wurde der Einfluß digitaler Filter und verschiedener Methoden zur Artefaktunterdrükkung auf das Signal-Stör-Verhältnis untersucht. Zusätzlich wurde bei 1033 FAEP-Messungen an 251 Patienten die Amplitude der Störung gemessen. Die Wirkung analoger und digitaler Filter auf das Amplitudenspektrum der Störung wurde analysiert. Ergebnisse: Die Amplitude der Störung zeigte sowohl innerhalb der untersuchten Patientenkollektive als auch innerhalb einer Meßreihe jedes Patienten eine große Variabilität. Frequenz-analysen belegen eine ungenügende Unterdrückung tieffrequenter Störungen durch analoge Hochpaßfilter. Steile nichtrekursive Digitalfilter reduzieren die Amplitude der Störung dagegen um mehr als 50%. Der Qualitätsgewinn durch eine optimierte Artefaktunterdrückung ist vergleichsweise gering. Schlußfolgerungen: Bei einer sinnvollen Begrenzung der Störungsamplitude ist eine wesentliche Reduktion der Störung nur durch digitale Hochpaßfilter zu erzielen.

Summary

Background: The level of residual noise in auditory brainstem responses (ABR) depends not only on the number of averages but also on the amplitude of background noise and on the frequency of artifacts. This paper describes the influence of digital filtering and of different methods of artifact suppression on the residual noise of ABRs. Method: Amplitude of background noise was estimated for 1033 ABRs recorded under suprathreshold stimulation (70 and 90 dB nHL) in 251 subjects. In 45 ABR recordings in 15 subjects, all 4000 individual sweeps were stored for off-line simulation. The power spectrum of background noise was investigated using an FFT analyzer. Results: A great variability of mean noise amplitude was found both between subjects and in the recordings for each subject. Depending on the slope of the analogue 100-Hz high-pass filter, mean RMS values of background noise of 4.2 µV (6dB/Oct.) and 2.5 µV (12dB/Oct.), respectively, were found. Digital high pass filtering before averaging was found to increase the signal-to-noise ratio (SNR) considerably. Conclusions: Results indicate that (i) effective suppression of low-frequency noise components can only be achieved by zero phase digital filtering and (ii) if clipping of noise amplitude to 25 µV is used, optimized artifact rejection as weighted averaging or adopted artifact rejection levels have only small effect on the SNR.

Schlüsselwörter

Frühe auditorisch evozierte Potentiale - Reststörung - Signal-Stör-Verhältnis - Hochpaßfilter - Digitale Filter - Artefakt

Key words

Auditory brainstem response - Residual noise - High-pass filter - Digital filter - Signal-to-noise ratio - Artifact