Schlüsselwort: Transiente quadratische Phasenkopplungen

Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Verfahren der zeitvarianten Bispektral- und Bikohärenzanalyse zur Detektion und Quantifizierung transienter quadratischer Phasenkopplungen (QPC) auf der Basis der indirekten Schätzung (Fourier-Transformation der Momente 3. Ordnung). Den Ausgangspunkt der methodischen Entwicklungsarbeit bildete die adaptiv rekursive Momentschätzung 3. Ordnung. Dieser Ansatz wurde mit dem Ziel kontinuierlich weiterentwickelt, die Schätzeigenschaften zu verbessern. Im Ergebnis dieser Entwicklung wurde die Klasse der geglätteten Pseudo-Zeit-Frequenz-Verteilungen 3. Ordnung (3rd-order SPTFD) eingeführt, welche u. a. die untersuchten Schätzer (Rihaczek-, Wigner- und modifiziertes Wigner-Bispektrum) integriert und mit Hilfe der lokalen Momentenfunktion, des Zeitglättungs- und des Lag-Fensters parametrisiert. Methoden dieser Klasse gewährleisten eine kontinuierliche Analyse fortlaufender Signale bei voneinander unabhängig einstellbarer Zeit- und Frequenzauflösung. Bekannte Bikohärenzschätzer sind zur Normierung indirekt geschätzter Bispektren nicht geeignet. Deshalb wurde eine neue, modifizierte Normierungsform eingeführt. Diese bildet die Grundlage der zeitvarianten Bikohärenzschätzung. Die Eigenschaften der entwickelten Methoden wurden umfassend analysiert. Neben den statistischen Eigenschaften (Signifikanzgrenzen, Bias, Varianz) und den Auflösungseigenschaften wurden u. a. der Einfluss des Signal-Stör-Abstandes (SNR) und die Prinzipien der Termlokalisation und Termunterdrückung untersucht. Die entwickelte Methodik wurde eingesetzt zur Analyse transienter quadratischer Phasenkopplungen der Burst-Aktivität im tracé alternant EEG gesunder Neugeborener und im Burst-Suppression-EEG sedierter Intensivtherapie-Patienten. Die Ergebnisse bestätigen, dass Burst-Aktivität im diskontinuierlichen EEG das Produkt nichtlinearer Generatorprozesse ist. Quadratische Phasenkopplungen sind nachweisbar und deren Stärke steht im zeitlichen Zusammenhang mit Erscheinen und Verlauf der Burst-Aktivität. Mit Hilfe der zeitvarianten Wigner-Phasenbikohärenz wurden im Blutvolumenpulssignal von Patienten mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit (paVK) und Diabetes-Patienten charakteristische Merkmale gefunden, in denen sich diese Patienten von gesunden Probanden unterscheiden. Diese wurden zu einem singulären Bispektralindex zusammengefasst. Dessen diagnostische Relevanz wurde anhand von 27 Probanden und 33 Patienten untersucht. Schlüsselwörter: zeitvariante Bispektral- und Bikohärenzanalyse, transiente quadratische Phasenkopplungen, geglättete Zeit-Frequenz-Verteilungen 3. Ordnung, Zeitauflösung, Frequenzauflösung, Signal-Stör-Abstand, elektroenzephalographische Burst-Aktivität, tracé alternant, Burst- Suppression, Blutvolumenpuls, periphere arterielle Verschlusskrankheit, Diabetes