Analysis of spatial and temporal evolution of regularity maps during ventricular fibrillation

The analysis of cardiac mapping allows investigating the structure of ventricular fibrillation (VF). This work analyzes regions of interest (ROI) on cardiac maps obtained from the regularity analysis of VF records, providing information about signal regularity at each time instant and its spatial distribution. Cardiac registers were obtained using a 240- electrodes matrix located on left ventricle of isolated rabbit heart. A Langendorff system was used to maintain the heart perfusion. VF was induced by increased frequencies. Two groups of records were considered: control (G1: without physical training, N=10), and trained (G2, N=9). Records were processed in consecutive 4-second segments. Re…

Modifications on regularity and spectrum of ventricular fibrillation signal induced by physical training

The objective of this work is to study the modifications on cardiac response during ventricular fibrillation (VF) induced by physical training. The analysis was performed in the frequency domain of VF, and the regularity of the signal was also considered. Two sets of records were acquired: control (G1: without physical training, N=10), and trained (G2, N=9). Cardiac registers were obtained using a 240-electrodes matrix located on left ventricle of isolated rabbit heart. A Langendorff system was used to maintain the heart perfusion. VF was induced by increased frequencies. To analyze the time course of VF, records were processed in 4-second segments. For every segment and channel, Welch peri…

Análisis tiempo-frecuencia de mapas de activación cardíaca en fibrilación ventricular

El análisis de mapas de activación permite investigar la estructura de la fibrilación ventricular cardíaca (FV). El presente trabajo plantea una revisión de la utilización de objetos de interés (blobs), usados en procesado de imágenes y aplicados también a mapas de activación cerebral y cardíaca, mediante su generación a partir de representaciones tiempo-frecuencia de registros FV. Su estudio proporciona información sobre qué frecuencias de la señal están presentes en un instante dado, así como su distribución espacial. También permiten determinar el momento en que una determinada frecuencia aparece y desaparece de cada electrodo, por lo que constituye una herramienta interesante para anali…

Análisis del efecto del ejercicio físico en la homogeneidad espacial del espectro de la señal de fibrilación ventricular

El presente trabajo estudia las modificaciones intrínsecas que el ejercicio físico produce en la respuesta cardíaca durante fibrilación ventricular (FV), tanto en condiciones de perfusión estable como cuando se produce isquemia en una zona del miocardio. Se estudiarán dichas modificaciones comparándolas con las producidas por el efecto de un fármaco (Glibenclamida) y con un grupo control. El análisis se realizará desde el punto de vista del dominio frecuencial, estudiando la homogeneidad espacial de la frecuencia dominante (ROIsaFD) y de la energía normalizada (ROIsaEN), en registros de cartografía cardíaca unipolar de corazón aislado de conejo. Se utilizarán tres grupos de conejos: control…

Relación entre el espectro y la regularidad en la señal de fibrilación ventricular modificada por el ejercicio físico

El presente trabajo estudia las modificaciones intrínsecas que el ejercicio físico produce en la respuesta cardíaca durante la FV. Se han calculado dos parámetros relacionados con el espectro de la señal (FD: frecuencia dominante, y EN: energía normalizada), y otro relacionado con la regularidad de las OAL (IR: índice de regularidad), Se ha realizado un análisis de correlación entre los tres parámetros para valorar su grado de complementariedad. Se consideraron dos grupos de conejos: control (G1: sin entrenamiento, N=10) y entrenados (G2, N=9). Se utilizó un electrodo matricial de 240 canales localizado en ventrículo izquierdo de corazón aislado de conejo perfundido mediante un sistema de L…

Selection of the Optimal Algorithm for Real-Time Estimation of Beta Band Power during DBS Surgeries in Patients with Parkinson's Disease

Deep Brain Stimulation (DBS) is a surgical procedure for the treatment of motor disorders in patients with Parkinson’s Disease (PD). DBS involves the application of controlled electrical stimuli to a given brain structure. The implantation of the electrodes for DBS is performed by a minimally invasive stereotactic surgery where neuroimaging and microelectrode recordings (MER) are used to locate the target brain structure. The Subthalamic Nucleus (STN) is often chosen for the implantation of stimulation electrodes in DBS therapy. During the surgery, an intraoperative validation is performed to locate the dorsolateral region of STN. Patients with PD reveal a high power in the β band (frequenc…

Alteration of Ventricular Fibrillation by Flecainide, Verapamil, and Sotalol

Background—The purpose of this study was to determine whether the myocardial electrophysiological properties are useful for predicting changes in the ventricular fibrillatory pattern. Methods and Results—Thirty-two Langendorff-perfused rabbit hearts were used to record ventricular fibrillatory activity with an epicardial multiple electrode. Under control conditions and after flecainide, verapamil, or d,l-sotalol, the dominant frequency (FrD), type of activation maps, conduction velocity, functional refractory period, and wavelength (WL) of excitation were determined during ventricular fibrillation (VF). Flecainide (1.9±0.3 versus 2.4±0.6 cm, P<0.05) and sotalol (2.1±0.3 versus 2.5±0.5 cm, P…

Análisis de regularidad en fibrilación ventricular: aplicación a registros de mapeado cardíaco

Las técnicas utilizadas en el análisis de la señal de fibrilación ventricular (FV), obtenida mediante sistemas de mapeado utilizando matrices de electrodos, extraen información del proceso a partir de parámetros calculados principalmente en el dominio del tiempo o de la frecuencia. El presente trabajo plantea la aplicación del índice de regularidad (IR), propuesto inicialmente para caracterizar la fibrilación auricular humana, a la señal de FV en un modelo experimental de corazón animal. Los resultados obtenidos muestran que el IR permite extraer información de los mapas de FV no disponible de forma directa cuando se estudian mediante los métodos clásicos en el tiempo o la frecuencia, cuant…

MATLAB-based educational software for exploratory data analysis (EDA toolkit)

This article presents an educational software developed in order to enable engineering students to gain insight into data sets via the exploratory data analysis (EDA). This software has been developed using the MATLAB GUIDE tool. This article shows the program suitability for learning EDA in different engineering courses related to data analysis such as data mining or data processing courses. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Comput Appl Eng Educ 20: 313–320, 2012

Clasificación de registros de mapeado cardíaco en fibrilación ventricular

El presente trabajo estudia las modificaciones intrínsecas que el ejercicio físico produce en la respuesta cardíaca durante fibrilación ventricular (FV). Para ello se plantea el desarrollo de clasificadores (RL; regresión logística y ELM; Extreme Learning Machine) que diferencien entre el grupo control y los sujetos entrenados. Como parámetros de entrada a los clasificadores se han considerado dos relacionados con el espectro de la señal (FD: frecuencia dominante, y EN: energía normalizada), y otros relacionados con la regularidad y organización de las ondas de activación local, OAL, (IR: índice de regularidad y NO: número de ocurrencias). Se ha realizado un análisis de regiones de interés …

Aprendizaje por Proyectos: Una Aproximación Docente al Diseño Digital Basado en VHDL

Abstract-- Digital design based on hardware description languages is difficult for students, especially when the course covers from basics to advanced design systems and hardware implementation topics. This paper describes the proposal of a course where students have basic knowledge in digital design but null knowledge in hardware description languages as VHDL and FPGA (Field Programmable Gate Array) devices. Using Project Based Learning (PBL), this proposal allows increasing the learning curve, improving motivation and achieving some of the indications given by the European High Education Area (EHEA).

NeuroLab: Sistema de adquisición y análisis de registros neurofisiológicos

El registro de la actividad eléctrica extracelular constituye el método principal de análisis del comportamiento y función de neuronas y redes neuronales en estudios experimentales invasivos. Se describe un nuevo programa, NeuroLab, desarrollado para la adquisición, visualización y análisis de este tipo de registros. Permite obtener ficheros de hasta 16 canales de campo, unitarios y estimulación. Se han incluido funciones básicas para facilitar al usuario la comprobación de la adquisición correcta, tanto durante la misma (reproducción visual y acústica) como posteriormente mediante opciones de procesado digital. Su concepción modular permite incrementar sus prestaciones añadiendo nuevas fun…

Ventricular Fibrillation detection using time-frequency and the KNN classifier without parameter extraction

[ES] Este trabajo propone la detección de FV y su discriminación de TV y otros ritmos cardiacos basándose en la representación tiempo-frecuencia del ECG y su conversión en imágen como entrada a un clasificador de vecinos más cercanos (KNN) sin necesidad de extracción de parámetros adicionales. Tres variantes de datos de entrada al clasificador son evaluados. Los resultados clasifican la señal en cuatro clases diferentes: ’Normal’ para latidos con ritmo sinusal, ’FV’ para fibrilación ventricular, ’TV’ para taquicardia ventricular y ’Otros’ para el resto de ritmos. Los resultados para detección de FV mostraron 88,27% de sensibilidad y 98,22% de especificidad para la entrada de imágen equivale…

New algorithm for fetal QRS detection in surface abdominal records

The proposed method detects fetal R waves on abdominal non-invasive records. An exponentially averaged pattern of the mother PQRST segment is obtained and subtracted. Subsequently the fetal R detector based on a Smoothed Nonlinear Energy Operator (SNEO) is applied to the residual signal. Finally, criteria about amplitude, heart rate and backward search are settled to correct false detections. To evaluate the fetal R detector, 10 multichannel records were used, acquired between gestation week 22 and 40. The position of the fetal R waves were manually marked (N=1490), and these reference marks were compared with the ones from the detector. It was obtained a 88.83% of sensitivity and a 91.32% …

Unificación de enseñanzas relacionadas con el Tratamiento Digital de Señales en la Universitat de València

Teaching Digital Signal Processing (DSP) at the University of Valencia takes place in several subjects with a great overlap in contents. This work proposes an approach to unify DSP contents, so that it is possible to extract the contents corresponding with each subject. Moreover, the proposal is based on a repository that contains the common contents; the repository is hosted on a virtual learning environment, being Moodle and DotLRN the two platforms under study. The final implemented solution consists in an HTMLrepository formed by a number of basic teaching units. These basic units are packaged in a standard IMS-CP format, making up the materials of the different subjects.

Análisis del efecto del tipo de captación en registros de mapeado cardíaco de fibrilación ventricular

El presente trabajo estudia la influencia del tipo de captación (bipolar con orientaciones diferentes y unipolar) en registros de mapeado cardíaco durante fibrilación ventricular (FV). Se ha calculado un parámetro relacionado con la regularidad de la señal, el número de ocurrencias (NO), y se ha aplicado a dos grupos de conejos: control (GC: sin entrenamiento físico, N=10) y entrenados (GE, N=11). Se utilizó un electrodo matricial de 240 canales unipolares, a partir de los cuales se obtuvieron los correspondientes bipolares (bipolar1: diferencias por filas de canales unipolares, bipolar2: diferencias por columnas). El electrodo se localizó en ventrículo izquierdo de corazón aislado y prefun…

Unificación de enseñanzas relacionadas con el Tratamiento Digital de Señales en la Universitat de València: implementación de herramientas de autoevaluación

El software desarrollado está organizado como una librería de Matlab que permite crear automáticamente bases de preguntas para la creación de cuestionarios compatibles con el formato de Aula Virtual. Para crear bases de datos de preguntas, sólo hay que programar una función base que resuelva la pregunta tipo test que se desea crear en la base de datos. Utilizando esta función y la librería generada se puede obtener una base de N preguntas de este tipo. Posteriormente se puede programar un acceso aleatorio a través de AV, de manera que el alumno accede a una pregunta distinta cada vez que abre el cuestionario. La librería de funciones de Matlab desarrollada tiene como salida un fichero compr…

Sistemas electrónicos para el tratamiento de la información (2010/2011)