Time-Frequency Analysis of Femoral and Carotid Arterial Doppler Signals

AbstractIn this study, the short time Fourier transform, continuous wavelet transform (CWT) and S-transform have been used for spectral analysis of the carotid and femoral arteries Doppler signal. Each of these methods can represent the temporal evolution of Doppler spectra know as the sonograms. Time-frequency analysis by S-transform presents a linear resolution that surpasses the problem of Fourier Transform by a slipping window (STFT) of fixed length and also corrects phase concept in the wavelet transform for the analysis of non-stationary signals. This transform provides a very suitable space for extracting features and the localization of discriminating information in time and frequency in Doppler ultrasonic signals. The sonograms have been then used to compare the methods in terms of their frequency resolution and effects in determining the stenosis of carotid and femoral arteries

Packets Wavelets and Stockwell Transform Analysis of Femoral Doppler Ultrasound Signals

Ultrasonic Doppler signals are widely used in the detection of cardiovascular pathologies or the evaluation of the degree of stenosis in the femoral arteries. The presence of stenosis can be indicated by disturbing the blood flow in the femoral arteries, causing spectral broadening of the Doppler signal. To analyze these types of signals and determine stenosis index, a number of time-frequency methods have been developed, such as the short-time Fourier transform, the continuous wavelets transform, the wavelet packet transform, and the S-transform

Методе за оцену електричне активности глатких мишића

Recording of the smooth stomach muscles' electrical activity can be performed by means of Electrogastrography (EGG), a non-invasive technique for acquisition that can provide valuable information regarding the functionality of the gut. While this method had been introduced for over nine decades, it still did not reach its full potential. The main reason for this is the lack of standardization that subsequently led to the limited reproducibility and comparability between different investigations. Additionally, variability between many proposed recording approaches could make EGG unappealing for broader application. The aim was to provide an evaluation of a simplified recording protocol that could be obtained by using only one bipolar channel for a relatively short duration (20 minutes) in a static environment with limited subject movements. Insights into the most suitable surface electrode placement for EGG recording was also presented. Subsequently, different processing methods, including Fractional Order Calculus and Video-based approach for the cancelation of motion artifacts – one of the main pitfalls in the EGG technique, was examined. For EGG, it is common to apply long-term protocols in a static environment. Our second goal was to introduce and investigate the opposite approach – short-term recording in a dynamic environment. Research in the field of EGG-based assessment of gut activity in relation to motion sickness symptoms induced by Virtual Reality and Driving Simulation was performed. Furthermore, three novel features for the description of EGG signal (Root Mean Square, Median Frequency, and Crest Factor) were proposed and its applicability for the assessment of gastric response during virtual and simulated experiences was evaluated. In conclusion, in a static environment, the EGG protocol can be simplified, and its duration can be reduced. In contrast, in a dynamic environment, it is possible to acquire a reliable EGG signal with appropriate recommendations stated in this Doctoral dissertation. With the application of novel processing techniques and features, EGG could be a useful tool for the assessment of cybersickness and simulator sickness.Снимање електричне активности глатких мишића желуца може се реализовати употребом електрогастрографије (ЕГГ), неинвазивне методе која пружа значајне информације везане за функционисање органа за варење. Упркост чињеници да је откривена пре више од девет деценија, ова техника још увек није остварила свој пун потенцијал. Основни разлог за то је недостатак стандардизације који условљава ограничења у смислу поновљивости и упоредивости између различитих истраживања. Додатно, варијабилност која је присутна у примени различитих препоручених поступака снимања, може смањити интерес за употребу ЕГГ-а код широког опсега потенцијалних корисника. Наш циљ је био да пружимо евалуацију поједностављене методе мерења тј. протокола који укључује само један канал током релативно кратког временског периода (20 минута) у статичким условима са ограниченим кретањем субјекта тј. у мировању. Такође, приказали смо наше ставове у вези најприкладније позиције површинских електрода за ЕГГ снимање. Презентовали смо и резултате испитивања метода, на бази обраде видео снимка као и фракционог диференцијалног рачуна, за отклањање артефаката помераја – једног од највећих изазова са којима је суочена ЕГГ метода. За ЕГГ је уобичајено да се користе дуготрајни протоколи у статичким условима. Наш други циљ био је да представимо и оценимо употребљивост супротног приступа – краткотрајних снимања у динамичким условима. Реализовали смо истраживање на пољу оцене активности желуца током појаве симптома мучнине изазване виртуелном реалношћу и симулацијом вожње. За потребе методе за оцену електричне активности желуца, предложили смо три нова параметра за квантификацију ЕГГ сигнала (ефективну вредност амплитуде, медијану и крест фактор) и извршили процену њихове прикладности за оцену гастроинтестиналног тракта током коришћења виртуелне реалности и симулатора вожње. Закључак је да ЕГГ протокол у статичким условима може бити упрошћен и његово трајање може бити редуковано, док је у динамичким условима могуће снимити одговарајући ЕГГ сигнал, али уз праћење препорука наведених у овој тези. Употребом нових техника за процесирање сигнала и прорачун одговарајућих параметара, ЕГГ може бити корисна техника за оцену мучнине изазване коришћењем симулатора и производа виртуелне реалност

Estimation of wavelet and short-time Fourier transform sonograms of normal and diabetic subjects' electrogastrogram

Electrogastrography (EGG) is a noninvasive way to record gastric electrical activity of stomach muscle by placing electrodes on the abdominal skin. Our goal was to investigate the frequency of abnormalities of the EGG in real clinical diabetic gastroparesis patients using WT method and to compare performance of STIFT and WT methods in the case of time-frequency resolution. The results showed that WT sonograms can be used to classify patients successfully as healthy or sick. And also, due to the fact that the WT method does not suffer from some intrinsic problems that affect the STFT method, one can see that the WT method can help improve the quality of the sonogram of the EGG signals. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved