BARDOŇOVÁ, Jana, Ivo PROVAZNÍK and Marie NOVÁKOVÁ. Matching pursuit decomposition for detection of frequency changes in experimental data - application to heart signal recordings analysis. Scripta medica. Brno: Masaryk University, Faculty of Medicine, 2006, vol. 79, 5-6, p. 279-288. ISSN 1211-3395.
Other formats:   BibTeX LaTeX RIS
Basic information
Original name Matching pursuit decomposition for detection of frequency changes in experimental data - application to heart signal recordings analysis
Name in Czech Matching pursuit dekompozice pro detekci frekvenčních změn v experimentálních datech - aplikace v analýze záznamů srdečních signálů
Authors BARDOŇOVÁ, Jana (203 Czech Republic), Ivo PROVAZNÍK (203 Czech Republic) and Marie NOVÁKOVÁ (203 Czech Republic, guarantor).
Edition Scripta medica, Brno, Masaryk University, Faculty of Medicine, 2006, 1211-3395.
Other information
Original language English
Type of outcome Article in a journal
Field of Study 30105 Physiology
Country of publisher Czech Republic
Confidentiality degree is not subject to a state or trade secret
RIV identification code RIV/00216224:14110/06:00020685
Organization unit Faculty of Medicine
Keywords in English Voltage-sensitive dye di-4-ANEPPS;ECG signal;Wavelet analysis;Matching Pursuit decomposition
Tags ECG signal, Matching Pursuit decomposition, voltage-sensitive dye di-4-ANEPPS, wavelet analysis
Tags International impact, Reviewed
Changed by Changed by: prof. MUDr. Marie Nováková, Ph.D., učo 1188. Changed: 19/6/2009 16:35.
Abstract
The time-frequency analysis is a powerful tool to describe the nature of non-stationary biological signals. Short Time Fourier Transform and Wavelet Transform are well known analysis tools used in experimental field. This paper deals with another method, which is Matching Pursuit (MP) decomposition. This method decomposes a signal into an optimal linear expansion of waveforms, which are functions previously defined in a dictionary, and thus extends capability of traditional tools. The MP method is applied to study changes of energy of ECG signal frequency components during three experimental phases. The experiments include application of voltage-sensitive dye (VSD) needed for non-invasive optical mapping from heart surface. Our previous Langendorff perfused heart experiments suggested shape changes in ECG signals in time-frequency domain caused by application of VSD di-4-ANEPPS. In this study, the heart cycles were decomposed by MP in all phases (control, loading and washout period). The histograms of relative frequency of waveforms resulted from MP were computed to show frequency details for each experimental phase. The study shows significant shifts of majority energy frequency components during loading and their recovery after washout. Further, MP confirmed subtle frequency changes within QSR complexes during the experiment.
Abstract (in Czech)
Časově-frekvenční analýza je velice účinným nástrojem pro analýzu experimentálních dat. Nejznámějšími používanými metodami jsou krátkodobá Fourierova transformace a vlnková (Wavelet) transformace. Další používanou metodou pro analýzu signálu je metoda Matching Pursuit (MP). Tuto metodu je možno charakterizovat jako výběrový rozklad signálů pomocí bázových funkcí předem definovaných ve slovníku. Metoda MP dekompozice je použita pro sledování energie frekvenčních složek zaznamenaného signálu během jednotlivých fází experimentu. Experiment zahrnuje aplikaci napěťově citlivého barviva di-4-ANEPPS, která je nezbytná pro realizaci optického snímání akčních potenciálů z povrchu srdce. Pomocí MP dekompozice zaznamenaných signálů byly vyjádřeny časově-frekvenční mapy a zobrazeny odpovídající histogramy bázových funkcí, které byly využity při dekompozici. Sledovaným parametrem bázových funkcí je jejich základní frekvence. Z histogramů relativních četností bázových funkcí je pak patrné, že největší podíl energie je soustředěn v intervalu nižších frekvencí v průběhu kontrolní fáze experimentu. V následující etapě se pak rozložení energií mění a energie je soustředěna u složek s vyšší frekvencí. Ve fázi vymývání barviva se rozložení energií jednotlivých frekvenčních složek vrací do původního rozložení sledovaného na začátku experimentu. Metoda MP dekompozice udává detailní rozložení bázových funkcí, tedy přesné informace o zastoupení jednotlivých frekvenčních složek v signálu.
Links
GA102/04/0472, research and development projectName: Optické snímání akčních potenciálů s vysokým rozlišením pro analýzu alternací T-vlny EKG signálu
Investor: Czech Science Foundation, High Resolution Optical Recording of Action Potentials for Analysis of T-wave Alternans
GA305/04/1385, research and development projectName: Modulační úloha sigma signalizace na elektromechanické vztahy izolovaného kardiomyocytu a srdce
Investor: Czech Science Foundation, Modulatory role of sigma signalling in electromechanical coupling of isolated cardiomyocyte and heart
PrintDisplayed: 28/5/2024 06:18