Separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ECG
Electrophysiological time series are a valuable source of information but are often presented by instantaneous unknown linear mixtures of sources. Thus, one faced the task of data extraction, canceling other sources, to identify target data components. Fetal electrocardiography is one of the most im...
Збережено в:
| Видавець: | Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2023 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/287017 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Організація
Data Recording, Storage & Processing| id |
drspiprikievua-article-287017 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Data Recording, Storage & Processing |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
розділення джерел даних сліпе розділення джерел метод головних компонент аналіз періодичних компонентів source separation blind source separation principal component analysis periodic component analysis |
| spellingShingle |
розділення джерел даних сліпе розділення джерел метод головних компонент аналіз періодичних компонентів source separation blind source separation principal component analysis periodic component analysis Білобородова, Т. О. Скарга-Бандурова, І. С. Separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ECG |
| topic_facet |
розділення джерел даних сліпе розділення джерел метод головних компонент аналіз періодичних компонентів source separation blind source separation principal component analysis periodic component analysis |
| format |
Article |
| author |
Білобородова, Т. О. Скарга-Бандурова, І. С. |
| author_facet |
Білобородова, Т. О. Скарга-Бандурова, І. С. |
| author_sort |
Білобородова, Т. О. |
| title |
Separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ECG |
| title_short |
Separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ECG |
| title_full |
Separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ECG |
| title_fullStr |
Separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ECG |
| title_full_unstemmed |
Separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ECG |
| title_sort |
separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ecg |
| title_alt |
Розділення джерел даних і вилучення цільових компонентів електрофізіологічних часових рядів на прикладі ЕКГ плода |
| description |
Electrophysiological time series are a valuable source of information but are often presented by instantaneous unknown linear mixtures of sources. Thus, one faced the task of data extraction, canceling other sources, to identify target data components. Fetal electrocardiography is one of the most important and valuable sources of information. However, the resulting abdominal electrophysiological data is a mixed source of maternal and fetal electrocardiograms, and also muscle activity data, noises, etc. The abdominal electrocardiogram preprocessing, noise removing, cancellation of the maternal electrocardiogram while maintaining the diagnostically valuable components of the fetal electrocardiogram is the most important steps in the fetal electrocardiogram extraction from the abdominal electrocardiogram. Analyzing source separation methods made it possible to highlight the advantages and disadvantages of current techniques, and to form a sequence for electrophysiological data processing. The proposed approach consists of four stages. In the first stage, electrophysiological data are preprocessed, including the baseline canceling and removing high-frequency noise using a second-order low-pass filter with zero phase. However, decorrelation based on principal component analysis is applied. The next step based on using a source separation algorithm to target data extraction. In the fourth step, channels of non-target data are canceled through a generalized eigenvalue decomposition and periodic components analysis. Thus, components of the target fetal electrocardiogram data are extracted from the mixed data. The experiment was carried out using a record that consists of five abdominal channels and one chest lead which corresponded to maternal electrocardiogram. The results of the standard error and the signal-to-noise ratio show that the presented approach is appropriate for extracting the fetal electrocardiogram from the abdominal channels and the following analysis. |
| publisher |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| publishDate |
2023 |
| url |
http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/287017 |
| work_keys_str_mv |
AT bíloborodovato separationofdatasourcesandextractionoftargetcomponentsoftheelectrophysiologicaltimeseriesontheexampleoffetalecg AT skargabandurovaís separationofdatasourcesandextractionoftargetcomponentsoftheelectrophysiologicaltimeseriesontheexampleoffetalecg AT bíloborodovato rozdílennâdžereldanihívilučennâcílʹovihkomponentívelektrofízíologíčnihčasovihrâdívnaprikladíekgploda AT skargabandurovaís rozdílennâdžereldanihívilučennâcílʹovihkomponentívelektrofízíologíčnihčasovihrâdívnaprikladíekgploda |
| first_indexed |
2024-04-21T19:20:07Z |
| last_indexed |
2024-04-21T19:20:07Z |
| _version_ |
1804810583505108992 |
| spelling |
drspiprikievua-article-2870172023-10-24T01:01:23Z Separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ECG Розділення джерел даних і вилучення цільових компонентів електрофізіологічних часових рядів на прикладі ЕКГ плода Білобородова, Т. О. Скарга-Бандурова, І. С. розділення джерел даних, сліпе розділення джерел, метод головних компонент, аналіз періодичних компонентів source separation, blind source separation, principal component analysis, periodic component analysis Electrophysiological time series are a valuable source of information but are often presented by instantaneous unknown linear mixtures of sources. Thus, one faced the task of data extraction, canceling other sources, to identify target data components. Fetal electrocardiography is one of the most important and valuable sources of information. However, the resulting abdominal electrophysiological data is a mixed source of maternal and fetal electrocardiograms, and also muscle activity data, noises, etc. The abdominal electrocardiogram preprocessing, noise removing, cancellation of the maternal electrocardiogram while maintaining the diagnostically valuable components of the fetal electrocardiogram is the most important steps in the fetal electrocardiogram extraction from the abdominal electrocardiogram. Analyzing source separation methods made it possible to highlight the advantages and disadvantages of current techniques, and to form a sequence for electrophysiological data processing. The proposed approach consists of four stages. In the first stage, electrophysiological data are preprocessed, including the baseline canceling and removing high-frequency noise using a second-order low-pass filter with zero phase. However, decorrelation based on principal component analysis is applied. The next step based on using a source separation algorithm to target data extraction. In the fourth step, channels of non-target data are canceled through a generalized eigenvalue decomposition and periodic components analysis. Thus, components of the target fetal electrocardiogram data are extracted from the mixed data. The experiment was carried out using a record that consists of five abdominal channels and one chest lead which corresponded to maternal electrocardiogram. The results of the standard error and the signal-to-noise ratio show that the presented approach is appropriate for extracting the fetal electrocardiogram from the abdominal channels and the following analysis. Електрофізіологічні часові ряди є ціннім джерелом інформації, але, час-тіше за все, представлені миттєвими невідомими лінійними сумішами джерел. У цьому випадку постає задача виділення джерела необхідної інформації, відкидаючи інші, щоб виявити компоненти даних, що є актуальним завданням при виділенні електрокардіограми (ЕКГ) плода з електрофізіологічних даних абдомінальної електрокардіограми матері. Запропонована послідовність обробки електрофізіологічних даних скла-дається з чотирьох етапів: попередньої обробки даних, декореляції даних на основі аналізу основних компонент, застосуванні алгоритму розділення джерела з метою виділення цільових даних, скасуванні нецільових даних за допомогою узагальненого розкладання власних значень і аналізу періодичних компонентів. Практичну реалізацію послідовності обробки даних для виділення ЕКГ плода проведено із використанням запису, який включає записи п’яти абдомінальних каналів та одного грудного відведення, що відповідає ЕКГ жінки. Результат середньоквадратичної помилки та співвідношення сигнал/шум показує, що представлений підхід придатний для виділення серцебиття плода та подальшого аналізу ЕКГ плода з даних абдомінальних каналів. Інститут проблем реєстрації інформації НАН України 2023-06-20 Article Article application/pdf http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/287017 10.35681/1560-9189.2023.25.1.287017 Data Recording, Storage & Processing; Vol. 25 No. 1 (2023); 43-53 Регистрация, хранение и обработка данных; Том 25 № 1 (2023); 43-53 Реєстрація, зберігання і обробка даних; Том 25 № 1 (2023); 43-53 1560-9189 uk http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/287017/283191 Авторське право (c) 2023 Реєстрація, зберігання і обробка даних |