توضیحات
عنوان فارسی: حذف سیگنال الکتروکاردیوگرام از صفحه ضبط EMG با موجک های غیر خطی
عنوان انگلیسی:
Removal of the electrocardiogram signal from surface EMG recordings using non-linearly scaled wavelets
چکیده
سیگنال الکترومیوگرافیک سطحی (EMG) که از بعضی قسمت های بدن ضبط شده است، مخصوصا از بالا تنه ، اغلب با فعالیت الکتریکی عضله قلب آلوده شده است(ECG) که بوسیله نزدیکی مکان های مجموعه به قلب ایجاد شده است. بنابراین لازم است از سیگنال ECG ممانعت گردد و یا از سیگنال EMG در حین تحلیل جدا گردد. به هر حال، ممانعت نباید اجزای فرکانس پائین سیگنال EMG را از بین ببرد. هدف این مطالعه گسترش روشی برای حذف ECG از سیگنال های آلوده شده بوسیله ترکیب تبدیل موجک به همراه تحلیل جزئی مستقل است که از طیف موجک استفاده می کند. در مقابل با دیگر روش ها، این روش تفاوت های طیفی از سیگنال های EMG و ECG برای تمایز استفاده می کند. از اینرو، به هیچ سیگنال ECG مرجع اندازه گیری جداگانه ای مورد نیاز نیست. روش آلودگی های ECG اشکال مختلف را حذف می کند. این نسبت به فیلتر شدگی به همراه فیلتر Butterworth برتر است بخاطراینکه سیگنال های EMG فرکانس پائین را در محدوده میان 10 تا 50 هرتز محو نمی کند. مشخص شده است که اطلاعات موجود در باندهای فرکانسی مختلف EMG همانند نیست. بنابراین مهم است که سیگنال EMG را از فرکانس های بالا و پائین نگه داریم که بوسیله به کاربری روش ارائه تمیزی ممکن است.
کلید واژه ها: الکترومایوگرام ، EMG ، ECG
مقدمه
الکترومیوگرام(سیگنالEMG) ثبتی از پتانسیل الکتریکی است که بوسیله ماهیچه های فعال استخراج می شود. سیگنال ضبط شده EMG به صورت مکرر اندازه گیری می شود تا خصوصیات ماهیچه ها ، درجه فعالیت، اثر متقابل ماهیچه ها، طیف و تغییراتشان با خستگی، سرعت هدایت، یا خصوصیات تک واحدهای موتوری را ارزیابی کند. در ورزش و تمرینات فیزیولوژی ماهیچه ها به صورت قابل توجهی فعال هستند که ثبت ها را از سطح پوست می سازد. معمولا EMG با در نظرگرفتن حوادث عضلانی، زمان آغاز و پایان آنها، دامنه و طیف آنها ارزیابی می شود. یکی مفیدترین متغیر ها که سیگنال EMG را کمی سازی می کند، توانی است که می تواند بوسیله انتقال موجک غیرخطی بدست بیاید(von Tscharner,2000). ویژگی هایی که یکی ممکن است برای مطالعه دوست داشته باشد اندازه گیری سیگنال EMG دست نخورده تمیز ی را نیاز دارد. به هرحال، تداخل خط توان، پارازیت الکتریکی و مصنوعات، در میان دیگران، شایع ترین اختلال هایی است که EMG را اندازه گیری می کند. روش های پیچیده، برای مثال، تحلیل موجک یا تحلیل جز مستقل، برای تعدیل کردن این سیگنال ها در دسترس هستند(Ren و همکاران، 2006). EMG ثبت شده روی برخی فضاهای بدن، مخصوصا از بالا تنه، اغلب از بوسیله فعالیت الکتریکی ماهیچه قلب(EMG) آلوده می شود بخاطر نزدیکی مکان های مجموعه به قلب. سیگنال ECG گاهی می تواند به صورت قابل توجهی به توان EMG همکاری کند. بنابراین واجب است که ممانعت گردد یا سیگنال ECG از EMG در حین تحلیل جدا گردد.
دو تا از ساده ترین روش ها برای حذف سیگنال های ECG از EMG هم برش دوره های زمانی است که شامل ECG است(گرفتن روش) و هم فیلتر بالا گذر به همراه فیلتر Butterworth مرتبه چهارم است(Drake and Callaghan, 2006). هر دو روش یک روش ساده ای را ایجاب می کنند، هنوز به لحاظ پتانسیلی تاثیرگذار، از حذف مصنوعی ECG. به هرحال، بدست آوردن روش از از دست دادن بخش هایی از سیگنال های EMG که با ECG همپوشانی دارند نیز ایده آل نیستند، مخصوصا نه برای سیگنال های غیر پایدار(Bartolo و همکارانش 1996). فیلتر Butterworth بخش هایی از EMG را قطع می کند که ممکن است شامل اطلاعات باارزش شامل جز فرکانس پائین سیگنال باشد و به افزایش فرکانس میانی منجر می گردد. طبق استانداردهای گزارش داده های EMG از مجله الکترومیوگرافی و حرکت شناسی، EMG باید در میان باند فرکانسی 10 تا 30 هرتز ضبط گردد و فیلترینگ در باند 50-350 هرتز پیشنهاد نمی گردد. حذف آلودگی ECG از EMG ضبط شده باید، در حد امکان، بخش های فرکانس پائین سیگنال EMG را فیلتر نمی کند.
تکنیک های حذف ECG بسیار پیچیده تر از یک، گاهی پرزحمت، مجموعه ECG خالصی که سپس از اندازه گیری کم گردیده است، استفاده می کند و EMG را آلوده می سازد(Marque و همکارانش، 2005، Gouhua و همکارانش، 2009، Akkiraju و Reddy، 1992، Deng و همکارانش 2000(. کمبودی که اغلب در این روش نادیده گرفته می شود این است که ECG در محل الکترود برداشته شده شکل خاصی از چیزی است که از یکی است که به صورت مستقل ثبت شده است. یک راه حل ساده امابسیار کارآمد، ترکیب اندازه مرجع ECG به همراه تابع انتقال به منظور محاسبه سیگنال است که اخیرا برای حذف شدن پیشنهاد گردیده است(Hof، 2009(. رویکرد دیگر مبتنی است بر این فرض که ECG مستقل از سیگنال EMG است. بنابراین تحلیل جز مستقل(ICA) باید قادر باشد تا دو سیگنال را جدا سازد(Tong و همکارانش، Hyvärinen و همکارانش2001). به هر حال، ICA به چندین سیگنال نیاز دارد که ترکیب سیگنال های مرجع مستقل را نمایش دهد. اگر سیگنال ها برای EMG و ECG در مکان های متفاوتی جمع آوری شده است پس این رویکرد همچنین از مشکل سیگنال های ECG ای رنج می برد که در مکان های متفاوت دارای شکل های یکسانی ندارند(Tong و همکارانش 2001، Hyvärinen و همکارانش 2001). Dark و Callaghan(2006) چهار گروه از تکنیک هایی که به صورت شایع تکنیک های حذف آلودگی ECG استفاده می کنند را مرور کردند و نتیجه گرفتند که قالب کاستی و فیلتر مرتبه چهارم به همراه فرکانس قطع 30 هرتز بهترین روش در بیشینه کردن حذف ECG با کمینه کردن انحراف EMG هستند.
اخیرا، در یک نفرانس IEEE EMBS ، پیشنهاد شده است که یک تک EMG را خرد کنند، که با ECG آلوده شده است، به زیر سیگنال هایی که از انتقال موجکی استفاده می کنند. زیر سیگنال هابه صورت مخلوطی از سیگنال های مرجع مستقل دیده شدند و به عنوان ورودی به یک ICA استفاده شده است(Taelman و همکاران 2007(. در حالی که این روش رویکردی وسوسه برانگیز برای فائق آمدن بر کمبودهای ICA ای که پیش ازین در موردشان بحث شد، را پیشنهاد می کنند، اما روشی پایدار و مکانیزه برای انتخاب اجزای مستقلی که به ECG متعلق اند ارائه نمی دهد. به علاوه، Taelman و همکارانش مجموعه متعامدی از موجک های Daubechie (Daubechie 1992) را استفاده کردند. این موجک ها بسیار موثرند برای اهداف فیلترینگ، اما سیگنال منتقل شده موجک، که از این موجک های غیر متقارن استفاده می کنند، متاسفانه آنقدر آموزنده از دید انسان نیستند. مجموعه ای از موجک های به صورت غیر خطی مقیاس شده، شبیه به موجک های Cauchy، استخراج توان EMG را در باند های گسسته انرژی را ممکن می سازند اما به طور پیوسته در طول زمان(von Tscharner 2000). سیگنال EMG به همراه این روش الگوی شدتی را در زمان و فرکانس دوباره حل می کند. الگوی شدتی حوادث ماهیچه ، زمان بندی شان، شدت بخشی و مفاهیم طیفی ای را ترسیم می کند. بنابراین به صورت ایده آل با بازبینی فعالیت ماهیچه در ورزش وابسته به حرکت و ارزیابی های کلینیکی همخوانی دارد. این به صورت پایه ای استفاده شده است برای روش های تشخیص الگویی(von Tscharner و Valderrabano 2009).
هدف این مطالعه گسترش روشی برای حذف ECG از سیگنال های EMG با استفاده از موجک های غیر خطی اشاره شده در بالا و ICA بود. روش روی تک ثبت EMG آلوده بکار رفت پس به اندازه مرجع ECG نیازی نبود. یک تفاوت کلیدی برای دیگر روش ها این بود که ICA در محدوده فرکانسی بکار رفته است و نه در محدوده زمانی. نتایج این روش جدید با نتایج بدست آمده از فیلتر Butterworth مرتبه چهارم مقایسه گردید که دارای فرکانس قطع 30 هرتز است، از آنجایی که این به عنوان یکی از موثرترین روش ها برای حذف ECG گزارش شده است(Drake و Callaghan 2006).
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه لطفا از گزینه افزودن به سبد خرید استفاده فرمایید.
- پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.