Determination of maximum noise level in an ECG channel under SURE Wavelet filtering for HRV extraction

Abstract Heart Rate Variability (HRV) is the measure of variation between R-R interbeats, it has been demonstrated to be a good representation of physiological features, especially to the alterations in the Autonomic Nervous System (ANS). Considering the values that compose a HRV distribution are extracted from electrocardiography (ECG), many of the electrical disturbances that affect ECG-based diagnosis can also interfere with the results of the HRV analysis. This paper uses a 30-minute portion of a healthy patient (no arrhythmias detected or annotated) from the MIT-BIH ECG database to analyze the effectiveness of the SURE Wavelet denoising method for extracting the HRV from a progressively noisier ECG channel. Results show that the minimum SNR for reliable HRV extraction under these conditions is approximately 5dB and outlines the exponential behavior of HRV extraction for escalating noise levels in the ECG signal.

Serious game for locomotor rehabilitation of hemiparetic stroke patients / Jogo sério para reabilitação locomotora de pacientes hemiparéticos por acidente vascular cerebral / Juego serio para rehabilitación locomotora de pacientes hemiparéticos por accidente cerebrovascular

Abstract Introduction: Hemiparesis post-stroke usually results in locomotor limitations. As conventional rehabilitation is monotonous, the Serious Games (SG) represents an excellent treatment strategy, allowing to perform physical training in an interesting and enjoyable way. Objective: To evaluate the effects of an exercise program using the SG developed for hemiparetic stroke patients' locomotor rehabilitation. Method: Non-Randomized Controlled Clinical Trial. Twenty-four hemiparetic stroke patients with subacute or chronic stroke (twelve men), mean age of 57.8 ± 10.4 years (injury time of 16.8 ± 19.6 months) participated in the study. The experimental group (n = 16) participated in an exercise program with the SG for lower limb rehabilitation. The control group (n = 8) received conventional treatment (kinesiotherapy). The intervention consisted of sessions twice a week for ten weeks. The following parameters were assessed: muscle strength (dynamometry), spasticity (Modified Ashworth Scale), functional mobility (Timed Up and Go Test - TUGT), and the gait speed (GS). Results: Both groups showed improvements, but the experimental group was better in all the studied variables, the muscular strength of the lower limb paresis and of the quadriceps femoris (p = 0.002; d = 0.7); and for the hamstrings (p < 0.001; d = 1.3), TUGT (p < 0.001; d = 0.4), and GS (p = 0.001; d = 0.4). Conclusion: The exercise program with the SG was useful for the patients treated in this study. The results showed a superiority of the SG regarding the conventional treatment in all the controlled variables. This was probably because of the greater repeatability of the exercises and the increased attention and motivation.

Resumo Introdução: A hemiparesia pós-acidente vascular cerebral (AVC) habitualmente resulta em limitações locomotoras. Como a reabilitação convencional é monótona, os Jogos Sérios (JS) representam uma excelente estratégia de tratamento, permitindo realizar o treinamento físico de forma interessante e prazerosa. Objetivo: Avaliar os efeitos de um programa de exercícios utilizando um JS desenvolvido para reabilitação locomotora de pacientes hemiparéticos pós-AVC. Método: Ensaio Clínico Controlado Não-Randomizado. Participaram do estudo 24 hemiparéticos pós-AVC na fase subaguda ou crônica (12 homens), com idade média de 57.8 ± 10.4 anos (tempo de lesão 16.8 ± 19.6 meses). O grupo experimental (n = 16) participou de um programa de exercícios com JS para reabilitação do membro inferior. O grupo controle (n = 8) recebeu tratamento convencional (cinesioterapia). A intervenção durou 10 semanas, com frequência de duas sessões semanais. Foram avaliados: força muscular (dinamometria), espasticidade (Escala de Ashworth Modificada), mobilidade funcional (Timed Up and Go Test-TUGT) e a velocidade da marcha. Resultados: Ambos os grupos apresentaram melhoras, sendo o grupo experimental superior em todas as variáveis estudadas, destaque para a força muscular do membro inferior parético, para o quadríceps femoral (p = 0.002; d = 0.7) e para os isquiotibiais (p < 0.001; d = 1.3), TUGT (p < 0.001; d = 0.4) e velocidade da marcha (p = 0.001; d = 0.4). Conclusão: O programa de exercícios com o JS foi útil no tratamento dos pacientes envolvidos neste estudo. Os resultados apontaram uma superioridade do JS em comparação ao tratamento convencional em todas as variáveis controladas. Provavelmente isto ocorreu pela maior repetibilidade dos exercícios e aumento da atenção e motivação.

Resumen Introducción: La hemiparesia post-accidente cerebrovascular (ACV) habitualmente resulta en limitaciones locomotoras. Como la rehabilitación convencional es monótona, los Juegos Serios (JS) representan una excelente estrategia de tratamiento, que le permite realizar el entrenamiento físico de forma interesante y placentera. Objetivo: Evaluar los efectos de un programa de ejercicios utilizando un JS desarrollado para rehabilitación locomotora de pacientes hemiparéticos post-ACV. Método: Ensayo Clínico Controlado no aleatorizado. En el estudio, participaron 24 pacientes hemiparéticos post-ACV en la fase subaguda o crónica (12 hombres), con un promedio de edad de 57,8 ± 10,4 años (tiempo de lesión 16,8 ± 19,6 meses). El grupo experimental (n = 16) participó de un programa de ejercicios con JS para rehabilitación del miembro inferior. El grupo de control (n = 8) recibió tratamiento convencional (Kinesioterapia). Se realizaron dos sesiones semanales, durante diez semanas. Se evaluaron: fuerza muscular (dinamometría), espasticidad (Escala de Ashworth modificada) y movilidad funcional (Timed Up and Go Test - TUGT). Resultados: Ambos grupos presentaron mejoras, siendo que el grupo experimental fue superior en todas las variables estudiadas, destaque principalmente para la fuerza muscular del miembro inferior parético, para el cuádriceps femoral (p = 0.002; d = 0.7) y para los isquiotibiales (p < 0.001; d = 1.3), TUGT (p < 0.001; d = 0.4) y velocidad de marcha (p = 0.001; d = 0.4). Conclusión: El programa de ejercicios con el JS fue útil en el tratamiento de los pacientes involucrados en este estudio. Los resultados mostraron una superioridad del JS en comparación con el tratamiento convencional en todas las variables controladas. Probablemente esto ocurrió por la mayor repetibilidad de los ejercicios y aumento de la atención y motivación.

Reconhecimento de padrões para classificação da impedância elétrica do tecido cervical / Pattern recognition for electrical impedance classification of cervix tissue / Reconocimiento de padrones para la habilatácion de impedancia eléctrica del tejido cervical

A análise da bioimpedância elétrica de tecidos humanos têm sido utilizada para identificar lesões precursoras ao câncer, auxiliando na prevenção e tratamento precoce. O presente estudo analisou 630 amostras de bioimpedância do tecido cervical de pacientes no estado de Santa Catarina, a fim de identificar lesões no colo do útero. Para tal, comparou-se o desempenho de dois algorítimos de classificação de padrões: Máquina de Vetores de Suporte (SVM) e Redes Neurais (RN) em conjunto com a Análise de Componentes Principais (PCA), separando as amostras entre tecido com lesão ou normal. Ambos classificadores apresentaram resultados satisfatórios. Pode-se concluir que os classificadores de padrões propostos apresentam uma poderosa alternativa para a classificação de tecidos.

The bioelectrical impedance analysis of human tissues have been used to identify early stages of cancer, helpingthe prevention and early treatment. This study analyzed 630 bioimpedance samples of cervical tissue of patients inthe state of Santa Catarina to identify lesions in the cervix. We compared the performance of two pattern recognition algorithms: Support Vector Machines and Neural Networks, in conjunction with Principal Component Analysis, separating the samples of tissue as injured or regular. Both classifiers showed satisfactory results.. It can be concluded that the proposed pattern classifiers might be a powerful alternative tool for tissue characterization.