کاهش نویز سینگال الکترومایوگرام با استفاده از فیلتر وفقی

منو

" کاهش نویز سینگال الکترومایوگرام با استفاده از فیلتر وفقی "
/ مرضیه گلاب بخش

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن	:	فارسی
نوع ماده	:	طرح تحقیقاتی/ پروژه فارسی
شماره شناسایی	:	50980
شماره مدرک	:	‭ط۲۶۷۵‬
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئوليت معنوي درجه اول )	:	گلاب بخش، مرضیه، مجری
عنوان و نام پديدآور	:	کاهش نویز سینگال الکترومایوگرام با استفاده از فیلتر وفقی [طرح تحقیقاتی]/ مرضیه گلاب بخش؛ همکاران طرح: منیره معصوم زاده، مریم منتظری
وضعيت نشر و پخش و غيره	:	اصفهان: دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، معاونت تحقیقات و فناوری، ‭۱۳۹۰‬.
مشخصات ظاهري	:	‮‭۵۱‬ص.‬: مصور، جدول
يادداشتهاي مربوط به نشر، بخش و غيره	:	چاپی
يادداشتهاي مربوط به خلاصه يا چکيده	:	الکترومایوگرافی سطحی ماهیچه های بدن روشی غیرتهاجمی و موثر برای بررسی بیماری های عصبی ماهیچه ای می باشد. همچنین از این روش برای بررسی مزان خستگی ماهیچه، بهبود کارکرد ماهیچه و غیره استفاده می شود. در این تحقیق سینگال الکترومایوگرافی‭(EMG)‬ دیافراگم به وسیله دستگاه‭Power Lab‬ با الکترودهای سطحی ثبت می گردد. این سینگال دارای نویز برق شهر و نویز سینگال الکتروکاردیوگرافی‭(ECG)‬است. فیلتر وفقی برای کاهش این دو نویز به کار گرفته می شود. برای بررسی عملکرد فیلتر وفقی، همچنین سینگال‭EMG‬ و سنگال‭ECG‬ به صورت داده های شبیه سازی شده ساخته می شوند. تا بتوانیم عملکرد فیلتر را بر حسب نسبت سینگال به نویز اندازه گیری کنیم. الکترومایوگرافی سینگال ماهیچه ای تنفسی همواره حاوی نویزهای مختلفی می باشد از جمله نویز سینگال الکترکاردیوگرافی، نویز حرکتی، نویز آمپلی فایر، نویز برق شهر [۷‭۱]-[‬.] الکتروکاردیوگرافی شایعترین و اصلی ترین منبع نویز است که غالبا به عنوان تداخل‭ECG‬ ساخته شده است. روش های گوناگونی برای حذف تداخل‭ECG‬ از سینگال الکترومایوگرافی سطحی بررسی شده است. یکی از ساده ترین روش ها به کار بردن فیلتر بالا گذر باتروث است. فیلترهای غیر خطی نیز بدین منظور به کار گرفته شده اند‭۸]‬.] فیلتر وفقی روش دیگری است که برای حذف تداخل‭ECG‬ به کار رفته است [۷‭۱]-[‬.] برای جذف نویز برق شهر، فیلتر ناچ، انترپولیشن طیفی ‭۹]‬] و فیلتر وفقی ‭۳]،[۴]‬] به صورت گسترده به کار گرفته شده اند. فیلتر وفقی برای کاهش نویز برق شهر و‭ECG‬ هر دو قابل استفاده می باشد ‭۴]‬.] شبکه های عصبی نیز برای حذف نویز سینگال الکترومایوگرافی به کار رفته اند‭ICA .[۱۰]،[۱۱]‬ هم برای جداسازی سینگال های‭EMG‬ و‭ECG‬ به کار گرفته شده است‭۱۲]،[۱۳]‬.] در تحقیق حاضر از فیلتر وفقی برای حذف نویز برق شهر و همچنین اختلال‭ECG‬ از سینگال الکترومایوگرافی سطحی عضله دیافراگم استفاده می شود. فیلترهای وفقی در مواقعی که ما به تخمینی از نویز موجود دسترسی داریم مناسب می باشد. اگرچه الکترومایوگرافی سطحی دیافراگم و سینگال‭ECG‬ دارای طیف فرکانسی مشترک هستند. فیلتر وفقی قادر است نویز‭ECG‬ را حذف کند بدون آنکه باعث تغییر سینگال الکترومایوگرافی شود.از دو دسته ماده استفاده شده است:‭۱ ‬. داده های واقعی: بوسیله دستگاه‭Power Lab‬ و توسط الکترودهای سطحی آن از هفت نمونه مجزا با میانگین سنی‭ ۲۵/۱۴ ‬ثبت می شود. داده های الکترومایوگرافی از عضله دیافراگم سمت چپ پایین قفسه سینه اندازه گیری می شود. به طور همزمان سیگنال الکترو کاردیو گرافی هم با الکترودهای کانال دوم همین دستگاه ثبت می شود تا مرجعی برای نویز در دسترس داشته باشیم. فرکانس نمونه برداری‭ ۱ ‬کیلو هرتز در نظر گرفته شده است.‭۲ ‬. داده های شبیه سازی شده: در روش شبیه سازی به این صورت عمل می کنیم که یک سیگنال‭EMG‬ خالص تولید کرده و بعد نویز‭ECG‬ را با عبور از فیلتر به آن اعمال می کنیم تا‭EMG‬ نویزی به دست آید. سپس با اعمال فیلتر وفقی و سینگال نویز یعنی‭ECG‬، خروجی فیلتر را تحلیل می کنیم. برای تولید‭EMG‬ خالص از قطار ضربه با دامنه رندم و تغییر دامنه در بازه زمانی مختلف استفاده می کنیم. فیلتری که برای شبیه سازی امپدانس بدن در سر راه سیگنال قلب قرار می گیرد یک فیلتر‭FIR‬ با طول‭ ۴۰ ‬است. ورودی اصلی در حذف کننده وفقی نویز سیگنال دارای اغتشاش‭y(k)‬ است که در آن سیگنال اصلی‭x(k)‬ است و‭d(k)‬ مختل کننده سیگنال اصلی است. ورودی مرجع‭n(k)‬ یک سیگنال نویزی است که به صورت جدا ضبط شده است. ورودی مرجع‭n(k)‬ هیچگونه وابستگی با سیگنال اصلی ما یعنی‭s‬ ندارد ولی با نویز‭d(k)‬ وابستگی نامعلومی دارد. نویز توسط یک فیلتر وفقی تخمین زده می شود و این تخمین‭( d(k) )‬ از سیگنال‭y(k)‬ کم می شود تا خروجی نهایی یعنی‭x(k)‬ را تولید کند به طوری که این خروجی تخمین سیگنال‭x(k)‬ است. این خواسته با اعمال خروجی به صورت فیدبک منفی به فیلتر وفقی و تنظیم ضرایب فیلتر توسط الگوریتم وفقی که توان خروجی را حداقل می کند. برآورده می شود. در الگوریتم‭RLS‬ معیار همگرایی حداقل کرده مربعات خطااست، برخورد این الگوریتم نسبت به حداقل کردن مربعات خطا، برخوردی قطعی است که منجربه حداقل کردن میانگین زمانی خطا خواهد شد.(خطا تفاوت سیگنال مطلوب و خروجی سیگنال وفقی است‭.(‬ برای بررسی عملکرد فیلتر از نسبت سیگنال به نویز در سیگنال خروجی و میزان شباهت سیگنال بدون نویز و تخمین سیگنال بدون نویز توسط فیلتر تطبیقی استفاده می کنیم. همچنین تغییرات نسبت سیگنال به نویز و میزان شباهت سیگنال بدون نویز و تخمین آن بر حسب تغییرات طول فیلتر و ضریب فراموشی محاسبه و ترسیم می شود. نتایج بیانگر آن است که فیلترتطبیقی قادر است نویز برق شهر و همچنین نویز سیگنال قلب را به خوبی از سیگنال الکترومایوگرام دیافراگم جدا کند. برای بیان این موضوع درمورد نویز سیگنال قلب کافی است به شکل الکترومایوگرام نویز زدایی توجه داشته باشیم و اثری از پیکهای ناشی از سیگنال قلب مشاهده نخواهد شد. هنگامی که چگال طیف توان سیگنال را قبل و بعد از نویز زدایی مقایسه کنیم مشاهده می شود که در فرکانس‭ ۵۰ ‬هرتز و هارمونیکهای آن کاهش قابل توجهی در بزرگی چگالی طیف توان داریم که نشان دهنده حذف نویز برق شهر می باشد. بهترین نتایج با طول فیلتر‭ ۴۰ ‬به دست آمد و نسبت سیگنال به نویز در بهترین حالت ( ضریب فراموشی‭( h=0.99‬ مساوی‭ ۲۰ ‬بود.طبق تحقیق انجام شده مهمترین منابع نویزی که روی سیگنال الکترو مایوگرام دیافراگم سطحی اثر می گذارند نویز سیگنال قلب و همچنین نویز حاصل از تداخل برق شهر می باشد. هنگامی که امواج رادیویی مزاحم وجود داشته باشند به خاطر بزرگ بودن این امواج نسبت به سیگنالهای الکتریکی بدن ، اصلا قادر به ضبط سیگنال نخواهیم بود و این نوع امواج باید به وسیله قرار دادن محافظ های فیزیکی حذف شوند. برای کاهش تداخل برق شهر و نویز سیگنال قلب از فیلتر وفقی استفاده می کنیم که روش ساده و بسیار موثری برای حذف نویز می باشد
اصطلاحهاي موضوعي کنترل نشده	:	ماهیچه نگاری الکتریکی
	:	ثبت تغییرات الکتریکی قلب
	:	نوفه
	:	Electromyography
	:	Electrocardiography
	:	Noise
نام شخص - ( مسئوليت معنوي درجه دوم )	:	معصوم زاده، منیره ، همکار طرح
	:	منتظری، مریم ، همکار طرح
نام تنالگان - (مسئوليت معنوي درجه دوم )	:	دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، معاونت تحقیقات و فناوری
مبدا اصلي	:	IRدانشگاه علوم پزشکی اصفهان
وضعيت انتشار	:	p
مجری طرح(حقیقی)	:	مرضیه گلاب بخش
منبع تامین اعتبار	:	معاونت تحقیقات و فناوری
کد پروژه	:	‭۲۸۸۲۵۲‬
تاریخ اتمام	:	‭1390/03/31‬
تاریخ شروع	:	‭1388/09/26‬