توضیحات
جداسازی سیگنال مادر از جنین از روش ICA
گزارش پروژه
دستگاه الكتروكاردیوگراف، سیگنال های الكتریكی قلب را به صورت نموداری بر حسب ولتاژ نمایش می دهد.
آشكارسازی پیك های R و كمپلكس QRS در یك سیگنال ECG اطلاعاتی در مورد ریتم قلبی، سرعت هدایت ،شرایط بافت های داخل قلبی ، عوارض قلبی و پاسخ قلب بیمار در برابر داروهای مختلف را آشكار می سازد.
نوار قلب جنین نیز شامل فاكتورهای مهمی در مورد شرایط سلامتی جنین است و می تواند یك ابزار تشخیصی قابل توجه باشد.
همانند ECG افراد بالغ ،كمپلكس ECG و تغییرات ریتم قلبی جنین دو پارامتر مهم اندازه گیری هستندكه می توانند از ECG استخراج شوند.
هدف این پروژه جداسازی سیگنال ECG جنین از ECG مادر با استفاده از آنالیز مولفه های مستقل است.
سیگنالی كه از شكم مادر به دست می آید تركیبی از ECG جنین ECG مادر و نویز است كه نویز ها در مرحله پیش پردازش حذف می شود.
به طور كلی سیگنال ECG ثبت شده اغلب توسط نویز و آرتیفكت آلوده می شود :
این نویز ها عبارتند از :
1- تداخل خطوط نیرو
2- آرتیفكت های حركتی
3- نویز ناشی از دیگر بیو پتانسیل های حیاتی(EMG ،EGG و… )
4- انحراف از خط مبنا
برای این منظور از 8 كانال برای استخراج ECG جنین استفاده می شود (سیگنال ECG سینه ای مادر توسط سه لید سینه ای و سیگنال شكمی را توسط 5 لید شكمی ثبت می کنند)
که در این مطالعه 4 کانال شکمی (زیرا مطابق شکل (1) یک لید مربوط به زمین می باشد) مورد بررسی قرار می گیرد:
…
شکل (1): لیدهای شکمی
ثبت سیگنال قلبی و پردازش آن
از سال 1960 روش های مختلفی برای آشكارسازی نوار قلب جنین شكل گرفت. بیشتر این روش ها روی تركیب سیگنال های چند كاناله متمركز هستند.یك روش مستقیم تفریق ECG سینه ای مادر از ECG مخلوط شكمی است. روش دیگر به كارگیری آنالیز مولفه های مستقل (ICA) است كه روشی برای بازیابی سیگنال های مخفی مستقل از یك مشاهده چند كاناله است.
شکل (2): شکل موج ضربانات فلبی
روش آنالیز مولفه های مستقل (ICA)
در شکل استاندارد آناليز مولفه هاي مستقل، سيگنال هاي مشاهدات از ترکيب خطي سيگنال هايي تشکيل شده اند که به صورت آماري مستقل از هم مي باشند. در اين آناليز سيگنال هاي غيرقابل مشاهده را سيگنال هاي منبع می نامند
مدل خطي اين آناليز به صورت معادله (۱) نشان داده مي شود.
X( t ) = A× S( t ) (1)
در اين معادله X(t)=[x1(t),x2(t),x3(t),…,xM(t)]Tسيگنال هاي مرکب يا همان سيگنال هاي مشاهدات بوده که در آن xi(t)، i امين سيگنال مرکب مي باشد. ماتريس A=[aij]M×N یک ماتريس نامعلوم مرتبه M×N می باشد. در شکل استاندارد اين آناليز همه درآيه هاي ماتريس A مقدار ثابت فرض شده و يا به عبارت ديگر سيستم ترکيب دهنده، خطي تغيير ناپذير با زمان فرض مي شود. اين ماتريس، سيگنال هاي منبع را که مستقل از هم فرض شده اند ترکيب کرده و سيگنال هاي مرکب را توليد مي کند. سيگنال هاي منبع به صورت برداري S(t)=[s1(t),s2(t),s3(t),…,sN(t)]T
نشان داده می شوند. همچنین si(t)، i امين سيگنال منبع بوده و ميانگين همه آنها صفر و واريانس آنها واحد فرض مي شوند.
Y( t ) = W× X( t ) (2)
در حالتي که مرتبه ماتريس ترکيب کننده کامل باشد(M=N) کارهاي زيادي براساس آناليز مولفه هاي مستقل انجام شده است. در اين حالت معمولا تکنيک ICA وارون يا شبه وارون ماتریس مرکب را به نام W تخمين زده و سپس بر اساس آن سيگنال هاي منبع محاسبه مي شوند.
در این پروژه ECG مادر و ECG جنین می توانند به عنوان مولفه های مستقل كه بخش هایی از S هستند پردازش شوند. در حالی كه X از ثبت ECG اصلی تشكیل شده است.با اجرای ICA شما می توانید تخمینی از S به دست آورید. در واقع هر دو سیگنال ECG مادر و ECG جنین به دست می آید .
حال برای انجام مراحل گفته شده، مجموعه داده هایی (database) که دارای 4 کانال شکمی می باشند از سایت اینترنتی physionet تهیه گردید.
…
شکل (3): 4 لید اندازه گیری سیگنال ECG در ناحیه شکمی
پس از آن نوبت به اعمال ICA بر روی سیگنال های نمایش داده شده در شکل 1 می رسد:
…
در نهایت مولفه های مستقل هر سیگنال نمایش داده می شود تا سیگنال مادر، جنین و سیگنال ترکیبی مشاده گردد:
…
شکل (4): تصویر a04-1 بیانگر سیگنال های ECG از 4 لید شکمی می باشد و تصویر a04-2 بیانگر مولفه های مستقل سیگنال است.
پس از نمایش مولفه های مستقل، برای تشخیص اینکه کدام مولفه سیگنال ECG جنین می باشد و کدام مولفه سیگنال ECG مادر و یا ترکیبی از این دو می باشد، با توجه به مطالعات انجام شده در مقاله سیگنال جنین و سیگنال مادر در شکل (5) نمایش داده شده است:
…
شکل (5) : چپ سیگنال ECG جنین و راست سیگنال ECG مادر
با توجه به آنچه در فوق ذکر شد و مطابق شکل a04-2)) مولفه سوم ترکیبی از سیگنال مادر و جنین می باشد و مولفه چهارم بیانگر سیگنال ECG مادر است.
همچنین روش FAST ICA نیز به کار گرفته شد که در این روش نتایج زیل حاصل گردید:
شکل (6): تصویر a04-1 بیانگر سیگنال های ECG از 4 لید شکمی می باشد و تصویر a04-2 بیانگر مولفه های مستقل بر اساس روش FAST ICA سیگنال است.
همانگونه که مشاهده می شود در شکل (6) تصویر حاصل از مولفه ها به این صورت است که، مولفه اول بیانگر سیگنال مادر و مولفه دوم بیانگر ترکیبی از سیگنال جنین و مادر است.
همچنین با فراخوانی مجموعه داده a03 نتایج زیل با روش مورد بررسی، حاصل گردید:
شکل (7): تصویر a03-1 بیانگر سیگنال های ECG از 4 لید شکمی می باشد و تصویر a03-2 بیانگر مولفه های مستقل بر اساس روش PCA است.
که مطابق شکل 7 (a03-2) مولفه سوم بیانگر سیگنال جنین و مولفه چهارم بیانگر سیگنال مادر است.
همچنین به روش fast ICA نتایج زیل حاصل گردید:
شکل 8: مولفه های مستقل حاصل از روش fast ICA
مطابق شکل (8) مولفه اول سیگنال جنین و مولفه دوم سیگنال مادر می باشد.
آنچه که مشاهده شد، به کار گیری روش ICA بر روی سیگنال های ECG می باشد، همانطور که ابتدای بحث گفته شد سیگنال ها حاوی نویز (برق شهری، حرکات بدن و…) می باشند و برای مشخص شدن بهتر سیگنال قلبی حاصل از جنین و مادر نیاز به روش های حذف نویز از سیگنال از جمله فیلتر تطبیقی و یا Baseline wander reduction استفاده نمود در واقع لازم است در ابتدا روش های پیش پردازش بر روی سیگنال اجرا گردد.
Independent Component Analysis in ECG Signal Processing
شبیه سازی جداسازی سیگنال مادر از جنین از روش ICA
به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
سفارش انجام پروژه مشابه
درصورتیکه این محصول دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد،. با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.
مهزاد پیرقایش قورشاق –
آیا این پروژه دارای گزارش می باشد ؟ چون باید شبیه سازی را برای استادم ارایه دهم. در صورت امکان پاسخ را برای اینجانب ایمیل کنید
matlabi –
سلام بخش اعظم گزارش در صفحه فروش محصول قرار گرفته + توضیحاتی در مورد تئوری مسئله و توضیح در مورد کدهای متلب پروژه.
تقریبا 9صفحه گزارش در قالب ورد دارد.
اگر با متلب آشنایی دارید این پروژه بسیار ساده و روان هست با توجه به گزارشی که همراه پروژه هست.