Comparison of extrasystolic ECG signal classifiers using discrete wavelet transforms

This work compares and contrasts results of classifying time-domain ECG signals with pathological conditions taken from the MITBIH arrhythmia database. Linear discriminant analysis and a multi-layer perceptron were used as classifiers. The neural network was trained by two different methods, namely back-propagation and a genetic algorithm. Converting the time-domain signal into the wavelet domain reduced the dimensionality of the problem at least 10-fold. This was achieved using wavelets from the db6 family as well as using adaptive wavelets generated using two different strategies. The wavelet transforms used in this study were limited to two decomposition levels. A neural network with evolved weights proved to be the best classifier with a maximum of 99.6% accuracy when optimised wavelet-transform ECG data wits presented to its input and 95.9% accuracy when the signals presented to its input were decomposed using db6 wavelets. The linear discriminant analysis achieved a maximum classification accuracy of 95.7% when presented with optimised and 95.5% with db6 wavelet coefficients. It is shown that the much simpler signal representation of a few wavelet coefficients obtained through an optimised discrete wavelet transform facilitates the classification of non-stationary time-variant signals task considerably. In addition, the results indicate that wavelet optimisation may improve the classification ability of a neural network. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Modeling the effects of anesthesia on the electroencephalogram

Changes to the electroencephalogram (EEG) observed during general anesthesia are modeled with a physiological mean field theory of electrocortical activity. To this end a parametrization of the postsynaptic impulse response is introduced which takes into account pharmacological effects of anesthetic agents on neuronal ligand-gated ionic channels. Parameter sets for this improved theory are then identified which respect known anatomical constraints and predict mean firing rates and power spectra typically encountered in human subjects. Through parallelized simulations of the eight nonlinear, two-dimensional partial differential equations on a grid representing an entire human cortex, it is demonstrated that linear approximations are sufficient for the prediction of a range of quantitative EEG variables. More than 70 000 plausible parameter sets are finally selected and subjected to a simulated induction with the stereotypical inhaled general anesthetic isoflurane. Thereby 86 parameter sets are identified that exhibit a strong “biphasic” rise in total power, a feature often observed in experiments. A sensitivity study suggests that this “biphasic” behavior is distinguishable even at low agent concentrations. Finally, our results are briefly compared with previous work by other groups and an outlook on future fits to experimental data is provided.

On the application of optimal wavelet filter banks for ECG signal classification

This paper discusses ECG signal classification after parametrizing the ECG waveforms in the wavelet domain. Signal decomposition using perfect reconstruction quadrature mirror filter banks can provide a very parsimonious representation of ECG signals. In the current work, the filter parameters are adjusted by a numerical optimization algorithm in order to minimize a cost function associated to the filter cut-off sharpness. The goal consists of achieving a better compromise between frequency selectivity and time resolution at each decomposition level than standard orthogonal filter banks such as those of the Daubechies and Coiflet families. Our aim is to optimally decompose the signals in the wavelet domain so that they can be subsequently used as inputs for training to a neural network classifier.

Automated artifact removal from the electroencephalogram; a comparative study

Contamination of the electroencephalogram (EEG) by artifacts greatly reduces the quality of the recorded signals. There is a need for automated artifact removal methods. However, such methods are rarely evaluated against one another via rigorous criteria, with results often presented based upon visual inspection alone. This work presents a comparative study of automatic methods for removing blink, electrocardiographic, and electromyographic artifacts from the EEG. Three methods are considered; wavelet, blind source separation (BSS), and multivariate singular spectrum analysis (MSSA)-based correction. These are applied to data sets containing mixtures of artifacts. Metrics are devised to measure the performance of each method. The BSS method is seen to be the best approach for artifacts of high signal to noise ratio (SNR). By contrast, MSSA performs well at low SNRs but at the expense of a large number of false positive corrections.

Associação de diferentes doses de gonodotrofina coriônica equina (eCG) no tratamento com progestágenos e estrógenos em vacas de corte .

Dois experimentos foram realizados com o objetivo de verificar o efeito de diferentes doses de eCG, após tratamento com progestágeno e estrógeno, sobre a fertilidade de vacas de corte. No experimento 1 foram utilizadas 133 vacas tipo Braford (½ Nelore x ½ Hereford), multíparas, 150 a 155 dias pós-parto, com idades entre 4 e 6 anos e escore de condição corporal (ECC) médio de 3 (escala de 1-5). Todos os animais foram submetidos a colocação de implante auricular subcutâneo (dia 0) contendo 3 mg de norgestomet (N) e aplicação de solução injetável intramuscular (im) de 3 mg de N e 5 mg de valerato de estradiol (VE). No momento da retirada do implante (dia 10), as vacas foram separadas, aleatoriamente, em 4 grupos distintos: Grupo I (n=33): não recebeu eCG; Grupo II (n=34): 300 UI de eCG; Grupo III: 500 UI de eCG e Grupo IV: 700 UI de eCG. As inseminações artificiais (IAs) foram realizadas em tempo fixo, de 52-54 hs após a retirada do implante, com sêmen de qualidade comprovada através de avaliação prévia. Após 15 dias, as fêmeas permaneceram com touros por 45 dias afim de serem submetidas a monta natural (MN) caso retornassem ao estro. Aos 40 e 100 dias após a IA foi realizado, mediante palpação retal, o diagnóstico de gestação para identificação dos animais que conceberam por IA ou MN respectivamente. As taxas de prenhez da IA foram: Grupo I: 33.3% (11/33); Grupo II: 50,0%(17/34); Grupo III: 39,4% (13/33); Grupo IV: 45,5% (15/33). Para a análise estatística das variáveis foi utilizado o teste Qui-Quadrado. As taxas de prenhez não foram diferentes estatisticamente (p=0,539) em relação a dose de eCG utilizada. As taxas de prenhez totais, após a temporada de MN, foram: Grupo I: 78,8% (26/33); Grupo II: 79,4% (27/34); Grupo III: 90,9% (30/33); Grupo IV: 75,8% (25/33). Também não houve diferença estatística (p=0,411) entre os grupos. No Experimento 2, foram utilizadas 56 vacas ( 27 Nelore x Charolês e 26 Braford), multíparas, não lactantes, cíclicas, com idades variando entre 4 e 7 anos e ECC médio de 3,5. As fêmeas receberam aplicação de implante auricular subcutâneo de 3 mg N e aplicação injetável (im) de 3 mg de N e 5 mg de VE no momento da colocação do implante (dia 0). No momento da retirada do implante (dia 10) os animais foram divididos em 3 grupos com a finalidade de receber aplicação injetável (im) de eCG: Grupo I (n=18): 500 UI eCG; Grupo II (n=19): 1.000 UI eCG e Grupo III (n=19): 1.200 UI eCG. A partir do dia seguinte à retirada do implante e aplicação de eCG, os animais tiveram o estro controlado, duas vezes ao dia em intervalos de 12 hs. As IAs foram realizadas 12 hs após a identificação do estro. Nos animais em que o estro não foi identificado, realizou-se IA em tempo fixo de 52-54 hs após a retirada do implante. O diagnóstico de gestação foi realizado mediante palpação retal aos 45 dias após a IA. Os animais diagnosticados prenhes foram acompanhados durante o período de parição com o propósito de avaliar o número de produtos nascidos, já que foram utilizadas altas doses de eCG que poderiam originar nascimentos múltiplos. Através do Qui-Quadrado, primeiramente analisou-se a presença dos sinais de estro em relação a dose de eCG utilizada a cada grupo. No intervalo de 36 a 48 hs após a retirada do implante, 87,5% do animais apresentaram estro. Não houve diferença significativa (p=0,866) entre os grupos, indicando ausência de relação entre estro e dose de eCG utilizada. As taxas de prenhez obtidas em cada grupo também não resultaram diferentes (p=0,25) em função da dosagem de eCG utilizada. Grupo I: 44,4% (8/18); Grupo II: 36,8% (7/19), Grupo III: 63,2% (12/19). Os índices de prenhez dos animais que não demonstraram sinais de estro e que foram inseminados em tempo fixo, foram analisados mediante Regressão Logística e não diferiram (p=0,666) daqueles que foram inseminados 12 hs após a detecção do estro. Não foram observados partos gemelares e distocia nas vacas dos diferentes grupos experimentais. Nas condições de realização destes experimentos, o uso de eCG, ao final do tratamento com progestágenos e estrógenos, não interferiu nos resultados de prenhez em vacas não-lactantes ou lactantes, inseminadas 12 hs após o estro ou em tempo fixo, não demonstrou efeito sobre o aparecimento de estro em vacas solteiras e, nas doses utilizadas, não originou partos gemelares. A IA de vacas não-lactantes realizada em tempo fixo de 52-54 hs após o tratamento apresentou resultados de prenhez semelhantes aos observados nas IAs realizadas 12 após a identificação do estro.

Comparison of the Polar S810i monitor and the ECG for the analysis of heart rate variability in the time and frequency domains

The aim of the present study was to compare heart rate variability (HRV) at rest and during exercise using a temporal series obtained with the Polar S810i monitor and a signal from a LYNX® signal conditioner (BIO EMG 1000 model) with a channel configured for the acquisition of ECG signals. Fifteen healthy subjects aged 20.9 ± 1.4 years were analyzed. The subjects remained at rest for 20 min and performed exercise for another 20 min with the workload selected to achieve 60% of submaximal heart rate. RR series were obtained for each individual with a Polar S810i instrument and with an ECG analyzed with a biological signal conditioner. The HRV indices (rMSSD, pNN50, LFnu, HFnu, and LF/HF) were calculated after signal processing and analysis. The unpaired Student t-test and intraclass correlation coefficient were used for data analysis. No statistically significant differences were observed when comparing the values analyzed by means of the two devices for HRV at rest and during exercise. The intraclass correlation coefficient demonstrated satisfactory correlation between the values obtained by the devices at rest (pNN50 = 0.994; rMSSD = 0.995; LFnu = 0.978; HFnu = 0.978; LF/HF = 0.982) and during exercise (pNN50 = 0.869; rMSSD = 0.929; LFnu = 0.973; HFnu = 0.973; LF/HF = 0.942). The calculation of HRV values by means of temporal series obtained from the Polar S810i instrument appears to be as reliable as those obtained by processing the ECG signal captured with a signal conditioner.

Reuse of norgestomet implants in an eCG-based superovulation protocol administered to Nelore (Bos taurus indicus) cows

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Does supplemental LH changes rate and time to ovulation and embryo yield in Santa Ines ewes treated for superovulation with FSH plus eCG?

O objetivo deste trabalho foi avaliar se a suplementação com LH ao final do tratamento gonadotrófico sincroniza o tempo das ovulações e incrementa a taxa de ovulação e produção de embriões em ovelhas Santa Inês. Vinte programas de superovulação (SOV) foram realizados em delineamento cross-over (intervalo de 60 dias). No D0, um CIDR foi inserido, sendo trocado por um novo sete dias após, quando 37,5µg de d-cloprostenol foram administradas. No D12, iniciou-se o tratamento com 256mg de pFSH em 8 administrações (12/12h). No D14, o CIDR foi retirado, 200UI de eCG e 37,5µg de d-cloprostenol foram administradas. No D15, as ovelhas foram alocadas em um dos dois grupos: Controle (n=10), sem suplementação com LH, e LH (n=10), tratado com 7,5mg de LH, 24h após a remoção do CIDR. Inseminações artificiais (IA) foram realizadas 42 e 48h após a remoção do CIDR. As estruturas ovarianas foram avaliadas por laparoscopia imediatamente antes de cada IA e 5 dias após, quando os embriões foram colhidos. As ovelhas que receberam o LH tiveram maior frequência de ovulações antes de 42h (P=0,05). O tratamento com LH tendeu em incrementar a frequência de CL e diminuir a de folículos anovulatórios (P=0,08). A suplementação com LH incrementou (P=0,05) a frequência de ovelhas com alta resposta superovulatória (≥11 CL; P=0,05). em conclusão, a suplementação com LH incrementou a frequência de ovelhas com alta resposta e ovulações antes de 42h depois da remoção do CIDR, entretanto, não houve sincronia entre as ovulações. A suplementação diminuiu a frequência de folículos anovulatórios, embora a taxa de ovulação e a produção de embriões permaneceram inalteradas.

Do high progesterone concentrations decrease pregnancy rates in embryo recipients synchronized with PGF2 alpha and eCG?

The objective of this study was to evaluate the effects of equine chorionic gonadotropin (eCG) treatment on the number of induced accessory corpora lutea (CL), plasma progesterone concentrations and pregnancy rate in cross-bred heifers after transfer of frozen-thawed (1.5 M ethylene glycol) embryos. All recipients received 500 mug PGF2alpha (dl-cloprostenol, i.m.) at random stages of the estrous cycle (Day 0) and were observed for estrus for 7 days. on Day 14, heifers detected in estrus between 2 and 7 days after PGF2alpha treatment were randomly allocated to four groups (n = 83 per group) and given 0 (control), 200, 400, or 600 IU of eCG. Two days later (Day 16), these recipients were given PGF2a and observed for estrus. Six to eight days after detection of estrus, plasma samples were collected to determine progesterone concentration and ultrasonography was performed to observe ovarian structures. Heifers with multiple CL or a single CL >15 mm in diameter received an embryo by direct transfer. Embryos of excellent and good quality were thawed and transferred to the recipients by the same veterinarian. Pregnancy was diagnosed by ultrasonography and confirmed by transrectal palpation 21 and 83 days after embryo transfer (ET), respectively. Plasma progesterone concentrations on the day of transfer (Day 7 of the estrous cycle) were 3.9 +/- 0.7, 4.2 +/- 0.4, 6.0 +/- 0.4, and 7.8 +/- 0.6 ng/ml for groups Control, 200, 400, and 600, respectively (Control versus treated groups P = 0.009; 200 versus 400 and 600 groups P = 0.0001; and 400 versus 600 P = 0.012). Conception rates 83 days after ET were 41.9, 50.0, 25.0, and 20.9% for groups Control, 200, 400, and 600, respectively (200 versus 400 and 600 groups P = 0.0036). In conclusion, an increase in progesterone concentration, induced by eCG treatment, did not improve pregnancy rates in ET recipients. Conversely, there was a decline in conception rates in the animals with the highest plasma progesterone concentrations. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of temporary calf removal and eCG on pregnancy rates to timed-insemination in progesterone-treated postpartum Nellore cows

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)