Desenvolvimento de ferramentas para analise de sinais biologicos nos dominios tempo, frequencia e tempo-frequencia

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2000

RESUMO

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um conjunto de ferramentas para o processamento de sinais nos domínios do tempo, da freqüência e tempo-freqüência e sua aplicação na análise de sinais biológicos. Foram desenvolvidos um editor de sinais para a preparação de séries temporais longas (1,35 106 pontos) e algoritmos para análise espectral e de coerência usando método de banda larga. Apresentamos um novo método através do qual os coeficientes dos filtros utilizados na análise de banda larga são obtidos a partir da resolução em freqüência. Foram também desenvolvidos algoritmos para análise no domínio tempo-freqüência, nominalmente o espectrograma (STFT) e a distribuição de Wigner (DW). A distribuição de Wigner modificada (DWM), uma nova forma de análise tempo-freqüência (ATF), é apresentada e comparada com o STFT e a DW. Os algoritmos foram desenvolvidos em ambiente Matlab e testados quanto ao desempenho e à funcionalidade utilizando-se sinais sintetizados. O método desenvolvido foi aplicado ao estudo de sinais cardio-respiratórios: pressão arterial (PA), intervalo de pulso (IP), atividade nervosa simpática renal (ANS) e respiração (RESP, obtido do eletromiograma diafragmático). Estes sinais foram registrados (90 minutos) em ratos acordados antes (n=8) e na fase aguda da desnervação sinoaórtica (DSAa, n=8). Os algoritmos para análise tempofreqüência desenvolvidos foram aplicados à análise da PA e IP obtidos no rato durante administração de fenilefrina e nitroprussiato de sódio. O editor de sinais desenvolvido permitiu a visualização e pré-processamento dos sinais correspondentes a séries temporais de longa duração. A análise no domínio do tempo mostrou que a DSAa aumentou a PA e sua variabilidade, diminuiu o IP e sua variabilidade, aumentou a atividade simpática renal (integrada: ANSi e média: ANSp) e diminuiu a freqüência respiratória (determinada a partir da RESP). Foram identificadas as alterações nos espectros da PA, IP, ANS e RESP resultantes da remoção dos pressoreceptores e quimioceptores pela DSAa. As coerências entre PA, IP, ANS e RESP foram determinadas antes e após a DSAa. As modificações encontradas sugerem a existência de componentes em freqüência dos sinais PA, IP, ANS e RESP acoplados pelos pressoreceptores e quimioceptores. A aplicação da ATF de sinais sintetizados mostrou o melhor desempenho da DW em comparação com o STFT e que a utilização da DWM resultou em atenuação dos termos cruzados da DW. A análise da PA e do IP registrados durante aumento e diminuição da pressão mostraram uma evolução dinâmica das componentes espectrais estudadas. O editor de sinais, os algoritmos para análise espectral e de coerência de banda larga, incluindo o novo método para determinação dos coeficientes de filtragem, e os algoritmos para ATF representam um conjunto de ferramentas valiosas para o processamento de sinais e estudo dos sistemas cardiovascular e respiratório.

ASSUNTO(S)

respiração analise espectral processamento de sinais pressão arterial sistema nervoso simpatico

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