Efficient method for events detection in phonocardiographic signals

The auscultation of the heart is still the first basic analysis tool used to evaluate the functional state of the heart, as well as the first indicator used to submit the patient to a cardiologist. In order to improve the diagnosis capabilities of auscultation, signal processing algorithms are currently being developed to assist the physician at primary care centers for adult and pediatric population. A basic task for the diagnosis from the phonocardiogram is to detect the events (main and additional sounds, murmurs and clicks) present in the cardiac cycle. This is usually made by applying a threshold and detecting the events that are bigger than the threshold. However, this method usually does not allow the detection of the main sounds when additional sounds and murmurs exist, or it may join several events into a unique one. In this paper we present a reliable method to detect the events present in the phonocardiogram, even in the presence of heart murmurs or additional sounds. The method detects relative maxima peaks in the amplitude envelope of the phonocardiogram, and computes a set of parameters associated with each event. Finally, a set of characteristics is extracted from each event to aid in the identification of the events. Besides, the morphology of the murmurs is also detected, which aids in the differentiation of different diseases that can occur in the same temporal localization. The algorithms have been applied to real normal heart sounds and murmurs, achieving satisfactory results.This work has been supported by Fundación Séneca of Región de Murcia and Ministerio de Ciencia y Tecnología of Spain, under grants PB/63/FS/02 and TIC2003-09400-C04-02, respectively

Automatic system for quality-based classification of marble textures

In this paper, we present an automatic system and algorithms for the classification of marble slabs into different groups in real time in production line, according to slabs quality. The application of the system is aimed at the marble industry, in order to automate and improve the manual classification process of marble slabs carried out at present. The system consists of a mechatronic prototype, which houses all the required physical components for the acquisition of marble slabs images in suitable light conditions, and computational algorithms, which are used to analyze the color texture of the marble surfaces and classify them into their corresponding group. In order to evaluate the color representation influence on the image analysis, four color spaces have been tested: RGB, XYZ, YIQ, and K-L. After the texture analysis performed with the sum and difference histograms algorithm, a feature extraction process has been implemented with principal component analysis. Finally, a multilayer perceptron neural network trained with the backpropagation algorithm with adaptive learning rate is used to classify the marble slabs in three categories, according to their quality. The results (successful classification rate of 98.9%) show very high performance compared with the traditional (manual) system

Compression system for the phonocardiographic signal

An FPGA-based approach is proposed for implementing a compression system developed specifically for the signal of phonocardiogram. The compression method offers better rate and distorsion than standard audio compression techniques. Both the algorithm and the details on the solutions adopted for its implementation are presented in this paper.This work has been supported by Ministerio de Ciencia y Tecnología of Spain, under grant TIN2006-15460-C04-04

FPGA-based implementation of the instantaneus frequency estimation of phonocardiographic signals

The instantaneous frequency can be used to provide information about how the frequency content of the phonocardiogram signal varies in time, in order to characterize the heart sounds and murmurs. The instantaneous frequency of a signal can be calculated from the discrete Hilbert transform, computed through the moving discrete Hartley transform, which reduces the computation time. To compute in real time the instantaneous frequency, the algorithms have been implemented in a FPGA device, exploiting the high performance and flexibility of reconfigurable hardware. The results obtained from the FPGA show high accuracy in comparison to those computed with MatlabThis work has been supported by Fundación Séneca of Región de Murcia and Ministerio de Ciencia y Tecnología of Spain, under grants PB/63/FS/02 and TIC2003-09400-C04-02, respectively

Synthesis on programmable analog devices from VHDL-AMS

Nowadays, the microelectronics market is characterized by an increasing complexity and integration, in particular in the field of application specific integrated circuits (ASICs) not only for digital but also for mixed-signal designs. The lack of a well defined methodology for analog synthesis, similar to the digital field means a serious drawback for analog and mixed signal design development. In this sense, the arise of VHDL-AMS is a recent evolution which promises to link analog design automation tasks into a coherent framework, in a similar fashion that digital design. In this paper, a tool to perform automated synthesis of analog systems, described in VHDL-AMS, into analog programmable devices is presented. The tool is focused to synthesise filters, wave-shaping circuits, amplifiers and in general most circuits supported by programmable technology. It is demonstrated with a practical example of a analog system composed by two filters and two controllable gain stages.This work has been supported by Ministerio de Ciencia y Tecnología of Spain, under grant TIC2003-09400-C04-02

Estructura jerárquica de un sistema de diagnóstico basado en la señal fonocardiográfica

En este artículo se presenta una estructura jerárquica basada en la abstracción de señales para el análisis e interpretación de la señal fonocardiográfica con el objetivo de servir de ayuda al diagnóstico de patologías valvulares. La estructura consta de diferentes niveles, que a su vez están compuestos de varios bloques de procesamiento que realizan tareas muy definidas. Entre las técnicas propuestas se encuentran el cálculo de la frecuencia instantánea para proporcionar información en el plano tiempo-frecuencia, o el de la autocorrelación de envolventes como método robusto para detectar el ritmo cardiaco medio a partir únicamente de la señal fonocardiográfica. Además, el método empleado para detectar y separar eventos resulta muy efectivo incluso en el caso de sonidos unidos a soplos.Este trabajo ha sido financiado parcialmente por la Fundación Séneca de la Región de Murcia y el Ministerio de Ciencia y Tecnología, mediante la concesión de los proyectos PB/63/FS/02 y TIC2003-09400-C04-02, respectivamente

Compresión de fonocardiogramas mediante las transformadas wavelet y wavelet packet

En este artículo se describe un método específico para la compresión del fonocardiograma. Este método emplea la transformada wavelet, descartando aquellos coeficientes inferiores a un determinado umbral (compresión con pérdidas) junto a otros métodos adicionales para aumentar la tasa de compresión, como la codificación Huffman y la codificación RLE (compresión sin pérdidas). Los resultados muestran mejor tasa de compresión y menor distorsión que las obtenidas mediante las técnicas estándar de compresión de audio, debido a que el método propuesto está específicamente diseñado para la banda de frecuencias de interés de las señales fonocardiográficas.Este trabajo ha sido financiado parcialmente por la Fundación Séneca de la Región de Murcia y el Ministerio de Ciencia y Tecnología, mediante la concesión de los proyectos PB/63/FS/02 y TIC2003-09400-C04-02, respectivamente

Remote monitoring and automatic analysis of phonocardiographic signals in climbing of high mountains

The climbing of high mountains, like the Himalayas, comes accompanied, as result of the deficit of oxygen, of certain changes of the hemodynamics, that can derive sometimes in High Altitude Pulmonary Edema (HAPE). With the objective to analyze the cardiological effects of that hemodynamics changes, a satellite monitoring of phonocardiographic (PCG) signals and pulseoxymetric data of a mountain climber was made during the development of the climbing to the Broad Peak, of 8,047 meters, located in the mountain range of the Karakorum, in Pakistan. Using an electronic estethoscope, signals were registered and sent to the hospital medical staff in Murcia by means of satellite phone, to be compared with basal registers. Different techniques for analysis in frequency and time domains were developed, mainly to detect and measure the first and second heart sounds and to observe possible modifications in the phonocardiographic patterns related to the altitude and pulseoxymetric data.This work has been partially supported by Ministerio de Ciencia y Tecnología of Spain, under grant TIC2003- 09400-C04-02

Circuitos y funciones electrónicas

El propósito de este libro es servir de guía a la asignatura Circuitos y Funciones Electrónicas, asignatura común en los Grados en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación y en Ingeniería Telemática de la E.T.S. de Ingeniería de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Cartagena. Se trata de una asignatura impartida en el segundo curso de estas titulaciones que parte de los conocimientos adquiridos por el alumno en asignaturas previas del plan de estudios correspondientes a las materias básicas y a parte de las materias comunes a la rama de telecomunicación, en particular: Álgebra, Física, Sistemas y Circuitos, y Componentes y Dispositivos Electrónicos. Esta asignatura supone el primer contacto del alumno con las funciones electrónicas básicas, tanto analógicas como digitales, y los circuitos electrónicos con los que se construyen. Se pretende que el alumno adquiera la base científica y tecnológica necesaria para el análisis y diseño de los circuitos que componen los sistemas electrónicos, y proporcionarle las competencias necesarias para permitirle resolver problemas de análisis y síntesis de sistemas electrónicos de mediana complejidad con componentes mayoritariamente integrados. La estructura de este texto sigue la de la asignatura a la que va dirigido, en la que se establecen tres bloques temáticos: funciones y circuitos electrónicos analógicos, funciones y circuitos lógicos combinacionales y funciones lógicas secuenciales. La amplitud de contenidos de esta asignatura y la estricta limitación en el número de créditos que tiene asignados en el plan de estudios han exigido a los autores de esta guía una selección cuidadosa de los contenidos y un considerable esfuerzo para aquilatar de forma muy precisa el equilibrio extensión-profundidad de los temas, que se han acompañado de un extensa colección de ejercicios resueltos para facilitar la fijación de los conceptos presentados

Prácticas de circuitos y funciones electrónicas

El objetivo de este libro es guiar al alumno en la realización de las prácticas de la asignatura Circuitos y Funciones Electrónicas, asignatura común en los Grados en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación y en Ingeniería Telemática de la E.T.S. de Ingeniería de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Cartagena. Estas prácticas son el complemento de la parte teórica y se deben realizar en el laboratorio, utilizando el material electrónico y la instrumentación disponibles. El conjunto de las prácticas se divide en dos bloques: analógica y digital. En el primer bloque se realizan cuatro prácticas. En las tres primeras el alumno montará y verificará el comportamiento de diversas funciones electrónicas analógicas y en la cuarta práctica se simularán fuentes conmutadas. En el segundo bloque, se realizan siete prácticas de funciones electrónicas digitales. Cada práctica está estructurada de manera que guíe al alumnado en la realización de la misma, indicando los montajes y medidas que debe realizar. Al final de este manual se han incluido diversos Anexos con información complementaria para la realización de las prácticas y del Informe de Prácticas que debe presentarse a la finalización de las mismas