2️⃣视觉伪影拒绝

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介绍

本教程使用预处理教程中的预处理数据。运行该部分的脚本以生成单个试验数据结构，或下载PreprocData.mat。使用以下命令将数据加载到 MATLAB 内存中：

背景

要成功分析 EEG 或 MEG 信号，需要 “干净” 的数据。这意味着您应该尝试减少由于您无法影响的因素而导致的数据方差量。难以控制的因素之一是数据中存在伪影。这些伪影可能是生理性的，可能与受试者的行为有关，或者可能来自采集电子设备。最强的生理伪影源于眨眼、眼球运动和头部运动。吞咽和颈部收缩引起的肌肉伪影也可能是一个问题。与电子设备相关的伪影是在多个通道中看到的 “SQUID 跳跃” 或尖峰。
首先，最好在记录过程中避免这些伪影。您可以指示受试者在试验期间不要眨眼，而是在允许他眨眼的试次之间给他一些明确定义的时间。但当然，原始数据中总会有一些伪影。
在通过目视检查检测伪影时，请记住，拒绝某些试次并保留其他试次是一个主观决定。应拒绝哪些伪影，取决于您想要在干净数据上进行的分析。如果您想对伽马波段的功率进行时频分析，拒绝所有带有肌肉伪影的试验很重要，但对于 ERF 分析，更重要的是拒绝带有漂移和眼睛伪影的试验。
在视觉伪影检测中，用户通过目视检查数据并识别受影响的试次或数据段和 / 或通道。目视检查会生成一个包含噪声数据段和 / 或通道的列表。
这些功能可用于手动 / 视觉伪影检测：
ft_rejectvisual 函数仅适用于已经读入内存的分段数据（即试次）。它允许您通过一次显示所有通道（每个试次），或一次显示所有试次（每个通道），或通过显示所有通道和试次的摘要来浏览 MATLAB 图中的大量数据单图。使用鼠标，您可以选择要删除的试次和 / 或通道。此函数直接返回去除噪声部分的数据，您不必调用 ft_rejectartifact 或 ft_rejectcomponent 。
ft_databrowser 函数适用于连续数据和分段数据，适用于仍在磁盘上或已读入内存的数据。它允许您浏览数据并使用带有工件的鼠标片段进行标记。与 ft_rejectvisual 相反，ft_databrowser 不会返回清理后的数据，也不允许您删除坏通道（尽管您可以将它们从可视化中关闭）。相反，它在输出中返回一个cfg片段列表，表示为相对于记录的开始和结束采样点。在检测到带有伪影的片段后，您调用ft_rejectartifact 将它们从您的数据（当数据已在内存中）或从您的试次定义（当数据仍在磁盘上）中删除。
值得注意的是，ft_databrowser 函数还可用于可视化 ICA 成分的时间进程，从而使您可以轻松识别与眨眼、心跳和线路噪声对应的成分。良好的 ICA 数据分离需要在调用 ft_componentanalysis 之前移除非典型伪影（例如，电极移动、SQUID 跳跃）。在确定了哪些是坏成分后，您可以调用 ft_rejectcomponent 将数据投影回传感器级别，排除坏成分。

程序

以下步骤用于视觉伪影拒绝
  • 或者，您可以使用 ft_databrowser 并通过交互式分页试次手动标记伪影

手动伪影拒绝 - 一次显示一个试次

函数 ft_rejectvisual 提供了多种识别被伪影污染的试次的方法。
配置选项 cfg.method 提供了使用 cfg.method= 'channel' 逐个通道浏览数据通道、使用 cfg.method = 'trial' 逐个试验或使用 cfg.method = 'summary' 一次显示所有数据的可能性。 cfg.latency 字段确定了与触发信号相关的时间窗口。在下面的示例中，检查了整个试次（因为默认情况下延迟是整个试次）。
绘图的缩放比例根据所有通道的最大幅度自动调整。可以使用cfg.ylim设置缩放比例。对于 EOG/EEG 通道cfg.ylim=[-50e-6 50e-6]（50 微伏）是有用的标度，对于 MEG 通道cfg.ylim=[-1e-12 1e-12]（1 pT）。
要在查看所有频道时逐个浏览数据试次，请写入：
使用>按钮单击试验以检查每个试次。
如果您的数据集像该数据集一样包含 MEG 和 ExG 通道，则仅使用cfg.ylim时 MEG 和 ExG 通道的缩放比例不同（ExG 通道在屏幕上显示为大黑条）。记录 ExG（即 EOG、EMG 或 ECG）的原因之一是检查这些通道，同时识别眼睛、肌肉和心脏伪影。以下代码可用于正确缩放 MEG 和 ExG 通道：
在试验 46 中，请注意在较大的传感器组中观察到的较慢的漂移。这很可能是由于头部运动。
notion image
试验 250 显示了由电子设备引起的伪影。注意传感器 MLT41 中的跳跃。
notion image
通过浏览，在试次 2、5、6、8、9、10、12、39、43、46、49、52、58、84、102、107、114、115、116、119、121、 123、126、127、128、132、133、137、143、144、147、149、158、181、229、230、233、241、243、245、250、254、260。它们应标记为 “bad”。按下 “quit” 按钮后，标记为 “bad” 的试次现在已从数据结构中删除。
💡
如果您想跟踪您拒绝了哪些试次，请记住，当您多次调用ft_rejectvisual 时，试次编号会发生变化。示例：您的数据中有 261 个试次，首先您拒绝试次 2、5 和 6。然后试次编号 8 变为试次编号 5。稍后当您还想拒绝更多试次时，您应该非常小心并从所有旧的试次编号中减去 3 。如果您想知道您拒绝了哪些试验，最好只调用一次ft_rejectvisual。

手动伪影拒绝 - 一次显示一个通道

一次从一个通道查看数据也很方便。这可能与 EOG 通道特别相关。为此，请写：
使用>按钮单击数据。单击所有试次时，您会看到通道 MLO12 和 MLP31 包含很多伪像（参见下图）。它们应该被标记为 “bad”。按下 “quit” 按钮后，标记为 “bad” 的通道现在已从数据结构中删除。
notion image

手动伪影拒绝 - 显示摘要

要生成数据概览，请选择 cfg.method='summary’
这为您提供了每个通道和试验的方差图。
notion image
您应该注意到有一个通道的方差非常高。这个通道是EOG通道，其中包含的数字的单位是微伏（uV），与所有MEG通道的单位（T）相差甚远。如果切换EOG通道，那么每个试次中的最大方差图（第二行，左侧）也会发生很大变化。这时，您只能看到MEG通道中每个试次的方差。
命令窗口允许打开和关闭试次和通道。第一个选择可能是关闭通道（toggle channels off）。在编辑框中输入通道编号或其名称，然后再次输入以将其重新打开。
或者直接使用鼠标来关闭（例如）通道，如下所示：将鼠标拖到右上面板，并在选择框中包含最右边的点。在几个连续的步骤中，删除具有较大方差的 4 个通道，然后按 “quit”。
在按下 “quit” 按钮之前，您始终可以使用编辑框 “切换试次（Toggle trial）” 或 “切换通道（Toggle channel）” 来重新打开通道 / 试次。
notion image
退出后，trials / channels 将从数据集中被拒绝，命令行输出如下：
通过选择度量指标 “var”、“min”、“max” 等，可以为每个度量重复此操作。
ft_rejectvisual 中的汇总模式主要设计用于可视化筛选一致类型通道中的伪影，例如，在本例中仅针对轴向 MEG 梯度计通道。
如果您有脑电图数据，则 EOG 通道具有相同的物理单位和非常相似的振幅，因此可以同时进行可视化。
如果您有来自 306 通道 Neuromag 系统的数据，您将同时拥有磁力计和平面梯度计，它们具有不同的物理单位和不同的数字。将它们组合在一个单一的可视化中可能会导致有偏见的选择，主要依赖于磁强计(Magnetometers)或用于寻找伪影的平面梯度计(planar gradiometers)。
您可以在 ft_rejectvisual 中使用以下选项在可视化之前对通道应用缩放：cfg.eegscale、cfg.eogscale、cfg.ecgscale、cfg.emgscale、cfg.megscale、cfg.gradscale 和 cfg.magscale。
您还可以多次调用 ft_rejectvisual ，对数据中的每种类型的通道调用一次。如果您使用cfg.keepchannel='yes'，通道将不会从后续调用的数据中删除。例如：
前面顺序调用 ft_rejectvisual 的示例不允许从数据结构中排除坏通道。如果您想同时选择试次和频道，可以使用以下方法：

使用 ft_databrowser 标记伪影

另一种去除伪影的方法是使用 ft_databrowser函数翻阅单个试次的蝴蝶图。像这样调用函数
下图中是同一试次（试次 228）的两个数字。如左图所示，首先将鼠标拖到伪影上以在伪影的任一侧创建虚线（左图）。然后如右图在虚线内点击
notion image
结果变量的字段artf.artfctdef.visual.artifact = [begsample endsample]包含所有标记部分的开始和结束采样点。

总结和结论

由于伪影，通道 MLO12 和 MLP31 被删除。
以下试次包含伪影：
  • 2, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 39, 43, 46, 49, 52, 58, 84, 102, 107, 114, 115, 116, 119, 121, 123, 126, 127, 128, 132, 133, 137, 143, 144, 147, 149, 158, 181, 229, 230, 233, 241, 243, 245, 250, 254, 260
根据条件拆分试次，这对应于以下试次：
  • FIC: 15、36、39、42、43、49、50、81、82、84
  • IC: 1、2、3、4、14、15、16、17、20、35、39、40、47、78、79、80、86
  • FC: 2, 3, 4, 30, 39, 40, 41, 45, 46, 47, 51, 53, 59, 77, 85

建议进一步阅读

有关一般如何处理 FieldTrip 中的伪影的介绍，您应该查看简介：处理伪影教程。作为视觉伪影检测的替代方法，您可以自动执行此操作，请参阅自动伪影拒绝教程。此外，您还可以使用 ICA 从数据中移除伪影，这在使用 ICA 清除伪影教程中进行了解释。
伪影处理简介自动伪影拒绝
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