Separation of data sources and extraction of target components of the electrophysiological time series on the example of fetal ECG

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...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2023
Hauptverfasser: Білобородова, Т. О., Скарга-Бандурова, І. С.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Інститут проблем реєстрації інформації НАН України 2023
Schlagworte:
source separation
blind source separation
principal component analysis
periodic component analysis
Online Zugang:http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/287017
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Data Recording, Storage & Processing

Institution

Data Recording, Storage & Processing
id drspiprikievua-article-287017
record_format ojs
institution Data Recording, Storage & Processing
baseUrl_str
datestamp_date 2023-10-24T01:01:23Z
collection OJS
language Ukrainian
topic source separation
blind source separation
principal component analysis
periodic component analysis
spellingShingle 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 2025-07-17T10:58:48Z
last_indexed 2025-07-17T10:58:48Z
_version_ 1837891509920202752
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

Ähnliche Einträge