Project detail

High Resolution Optical Recording of Action Potentials for Analysis of T-wave Alternans

Duration: 01.01.2004 — 31.12.2006

Funding resources

Czech Science Foundation - Standardní projekty

- whole funder (2003-03-24 - not assigned)

On the project

Projekt se zabývá návrhem a realizací opticko-elektrickým záznamovým systémem s vysokým rozlišením a jeho použitím v analýze alternancí T-vlny (TWA) v elektrokardiografických signálech. První část systému je založena na možnosti zaznamenat elektrické signály z živého organismu prostřednictvím měření změn optických vlastností tkáně. Druhá část systému je složena z elektrokardiografu s vysokým rozlišením a elektrod pro bezdotykové měření. Vyvinutý systém výrazně zvýší kvalitu zaznamenávaných signálů a umožní vývoj nových spolehlivých metod analýzy srdečních arytmií. Konkrétní cíle projektu jsou tyto: vývoj fluorescentního optického záznamového zařízení s vysokým rozlišením využívajícího nízkošumových fotodetektorů a rychlého přesného A/D převodníku, vývoj elektrodového záznamového zařízení s vysokým rozlišením s ortogonálními svody a tříkanálovým přesným převodníkem, experimentální ověření záznamových zařízení v experimentech na izolovaném srdci podle Langendorffa, experimentální nalezení spojení mezi principem generování TWA na buněčné úrovni (z akčních potenciálů) a změnami v morfologii T-vln (v signálech EKG), vývoj a implementace algoritmů pro efektivní filtraci záznamů signálů, vývoj a implementace algoritmů pro detekci a analýzu alternancí T-vlny z akčních potenciálů a signálů EKG. Projekt přispěje k současné snaze vyvinout nové neinvazivní markery letálních srdečních arytmií.

Description in English
The proposed project deals with design of a high-resolution optical-electrical recording system and its use in analysis of T-wave alternans (TWA) in electrocardiographic signals. First part of the system is based on a possibility to record electrical signals from living subject via measurement of changes in optical properties of the tissue. The second part consists of a high-resolution electrocardiograph using touch-less electrodes. The developed system will significantly contribute to the quality of recorded signals and allow to develop new reliable methods for cardiac arrhythmia analysis. The specific aims of the project are: to build a high-resolution fluorescent optical recording system using low-noise light detectors and a fast high-precision A/D converter, to build a high-resolution electrode recording system with orthogonal leads and based on a three-channel high-precision A/D converter, to experimentally verify the recording systems on isolated hearts perfused according to Langendorff, to experimentally uncover the link between underlying principle of TWA generation on cellular level (action potentials) and T-wave morphology changes (ECG signals), to develop and implement algorithms for efficient filtering of optical recordings and ECG signals, to develop and implement algorithms for detection and analysis of T-wave alternans from action potentials recordings and ECG signals. The project will contribute to the recent effort to develop new non-invasive markers of lethal cardiac arrhythmias.

Keywords
optické snímání; digitalizace; akční potenciál; vlnková analýza; alternace T-vlny; arytmie

Key words in English
optical recording; digitization; action potential; wavelet analysis; T-wave alternans; arrhythmias

Mark

GA102/04/0472

Default language

Czech

People responsible

Nováková Marie, prof. MUDr., Ph.D. - fellow researcher
Provazník Valentine, prof. Ing., Ph.D. - principal person responsible

Units

Department of Biomedical Engineering
- beneficiary (2003-03-24 - not assigned)

Results

CHMELKA, L., KOZUMPLÍK, J. Using Median Filter for Modify Wavelet Coefficients of Decomposed ECG Signal. In Analysis of Biomedical Signal and Images. Brno: VUTIUM, 2004. p. 217 ( p.)ISBN: 80-214-2633-0.
Detail

PROVAZNÍK, I.; NOVÁKOVÁ, M.; KOZUMPLÍK, J.; VESELÝ, Z.; BLAHA, M.; CHMELAŘ, M.; NOVÁKOVÁ, Z. Acquisition and Pre-Processing Of Action Potentials Optically Recorded From Animal Heart. In Analysis of Biomedical Signals and Images. Brno: VUTIUM, 2004. p. 229-231. ISBN: 80-214-2633-0.
Detail

PROVAZNÍK, I.; BARDOŇOVÁ, J.; NOVÁKOVÁ, M.; VESELÝ, Z.; BLAHA, M. Analysis of Optical Recording Stability Using Wavelet Entropy of Action Potentials. In Proceedings of 26th Annual IEEE EMBS International Conference. San Francisco: IEEE, 2004. p. 1-3. ISBN: 0-7803-8440-7.
Detail

BLAHA, M.; PROVAZNÍK, I.; VESELÝ, Z.; NOVÁKOVÁ, M. Influence of Voltage-Sensitive Dye on ECG Parameters. In MEDSIP 2004, 2nd International Conference on Advances in Medical Signal and Information Processing. Valletta, Malta: University of Southampton, 2004. p. 83-86. ISBN: 0-7803-8894-1.
Detail

PROVAZNÍK, I.; NOVÁKOVÁ, M.; BLAHA, M.; CHMELAŘ, M.; VESELÝ, Z. Fibre Optic Sensor For Recording Of Action Potentials. In Proceedings of the 2004 International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing Conference. Melbourne: IEEE, 2004. p. 349-354. ISBN: 0-7803-8894-1.
Detail

VYKLICKÝ, M. Comparison Of Spectral Method and Complex Demodulation Method for T-wave Alternans Detection. In Proceedings of the 10th Conference Student EEICT 2004, Volume 2. Brno: 2004. p. 179 ( p.)ISBN: 80-214-2635-7.
Detail

ZADRAŽIL, M., KOZUMPLÍK, J. ECG Denoising by Wavelet Packet Decomposition and WienerShrink Threshold. In Biosignal 2004. VUT Brno: VUT v Brně, 2004. p. 220 ( p.)
Detail

ZADRAŽIL, M. Denoising ECG by WienerShrink threshold in full Wavelet Packet Decomposition tree. In EEICT 2004. VUT Brno: VUT Brno, 2004. p. 90 ( p.)
Detail

CHMELKA, L. Denoising ECG Signals Using Wavelet Transform. In Proceedings of the 10th Conference Student EEICT 2004. Brno: VUT, FEKT, 2004. p. 65 ( p.)ISBN: 80-214-2635-7.
Detail

SCHWARZ, D.; PROVAZNÍK, I. Comparison of Point Similarity Measures for Atlas-based Registration of MRI Brain Images. In Proceedings of 27th Annual IEEE EMBS International Conference. Shangai: IEEE, 2005. p. 455 ( p.)ISBN: 0-7803-8740-6.
Detail

SCHWARZ, D. Atlas-based Registration of MRI Brain Images with the Use of Point Similarity Measures. In Proceedings of the International Interdisciplinary Students' Contest HONEYWELL EMI 2005. Brno: VUT Brno, 2005. p. 632 ( p.)ISBN: 80-214-2890-2.
Detail

Humhal, M. Kozumplík, J. Filter Bank-Based QRS Complex Detectors. In Proceedings of the 11th conference student EEICT 2005, volume 3. Ing. Zdeněk Novotný CSc. Ondráčkova 105, Brno, 2005. p. 396 ( p.)
Detail

Nováková M., Provazník I., Bardoňová J., Blaha M. Effects of Voltage Sensitive Dye di-4-ANEPPS on Guinea Pig Myocardium. In Proceedings of EMBEC 2005. Praha: IFBME, 2005. p. 1 ( p.)ISBN: 0-7803-8894-1.
Detail

Milan Tannenberg, Jiří Kozumplík. Sensitivity of T Wave Alternans Detectors to the Shape of Alternans Trend. In The 3rd European Medical & Biological Engineering Conference. Prague: GUARANT International spol. s r.o. / EMBEC'05, 2005. p. 1 ( p.)
Detail

D. Kičmerová, J. Bardoňová and I. Provazník. Classification of ECG Signals Using Wavelet Transform and Hidden Markov Models. In Proceedings of EMBEC 2005. IFMBE Proceedings. Praha: IFBME, 2005. p. 1 ( p.)ISSN: 1727-1983.
Detail

Dina Kičmerová, Ivo Provazník. Wavelet based QRS-complex detector for arrhythmic signals. In IEEE Vršov 2005. Brno: IEEE, 2005. p. 77 ( p.)ISBN: 80-214-3008-7.
Detail

CHMELKA, L.; KOZUMPLÍK, J. Wavelet-Based Wiener Filter for Electrocardiogram Signal Denoising. In Computers in Cardiology. Lyon, Francie: IEEE, 2005. p. 771-774. ISBN: 0-7803-9337-6.
Detail

CHMELKA, L., KOZUMPLÍK, J. Adaptive Wavelet Filtering Methods for ECG Denoising. In 3rd European Medical & Biological Engineering Conference Proceedings. Praha, Česká Republika: International Federation for Medical and Biomedical Engineering (IFMBE), 2005. p. 1 ( p.)ISBN: 1727-1983.
Detail

CHMELKA, L.; KOZUMPLÍK, J. Spectral Analysis of Rabbit Electrogram. In Student EEICT 2005. Volume 2. Brno: Brno University of Technology, 2005. p. 401 ( p.)ISBN: 80-214-2890-2.
Detail

Milan Tannenberg, Jiří Kozumplík. Sensitivity Test of the T Wave Alternans Detectors. In Sborník přednášek mezinárodní konference Radioelektronika 2005. Brno: VUT Brno, 2005. p. 163 ( p.)ISBN: 80-214-2904-6.
Detail

Milan Tannenberg. Using the Principal Component Analysis as the T Wave Alternans Detector. In Proceedings of the 11th Conference Student EEICT 2005. Brno: VUT Brno, 2005. p. 462 ( p.)
Detail

Novakova M., Blaha M., Bardonova J., Provaznik I. Comparison of the tissue response during the loading with voltage-sensitive dye in two animal models. In Computers in Cardiology. Francie: IEEE, 2005. p. 535-538. ISBN: 0-7803-9337-6.
Detail

VYKLICKÝ, M.; KOLÁŘOVÁ, J.; PROVAZNÍK, I.; NOVÁKOVÁ, M.; BLAHA, M. Analysis of Dynamic Changes in ECG Signals During Optical Mapping By Dynamic Time Warping. In Computers in Cardiology. Francie: IEEE, 2005. p. 543-546. ISBN: 0-7803-9337-6.
Detail

Milan Tannenberg, Jiří Kozumplík. The Comparison of TWA detectors based on FFT and Homomorphic filtering in sliding window mode. In 18-th Biennial International Eurasip Conference Biosignal 2006 Proceedimgs. Analysis of Biomedical Signals and Images. Brno: Brno University of Technology, Vutium Press, 2006. p. 214 ( p.)ISBN: 80-214-3152-0. ISSN: 1211-412X.
Detail

KICMEROVA, D. ECG Classification using CD-HMM for Educational Purposes. In Proceedings of the 12th Conference Student EEICT 2006. Brno: Ing. Zdeněk Novotný, CSc., 2006. p. 336 ( p.)ISBN: 80-214-3163-6.
Detail

RYCHTÁRIK, M.; TANNENBERG, M. Analýza signálu EKG, detekce alternací vlny T pomocí spektrální metody. In Conference Student EEICT 2006. Brno: VUT Brno, 2006. s. 576 ( s.)ISBN: 80-214-3163-6.
Detail

CHMELKA, L., KOZUMPLÍK, J. Segmentation of Rabbit Electrogram Based on Wavelet Transform. In Analysis of Biomedical Signals and Images. Analysis of Biomedical Signals and Images. Brno, Czech Republic: VUTIUM Press, 2006. p. 217 ( p.)ISBN: 80-214-3152-0. ISSN: 1211-412X.
Detail

M Nováková, J Bardoňová, I Provazník. Effect of Sigma Receptor Ligand Haloperidol on Guinea Pig Isolated Heart Electrogram. In Computers in Cardiology 2006. Valencia: IEEE, 2006. p. 1 ( p.)ISBN: 0-7803-8894-1.
Detail

BARDOŇOVÁ, J.; PROVAZNÍK, I.; NOVÁKOVÁ, M.; BLAHA, M. Analysis of Voltage-Sensitive Dye Influence on ECG Segment Variability. In Computers in Cardiology 2006. Valencia: IEEE, 2006. p. 1 ( p.)ISBN: 0-7803-8894-1.
Detail

PROVAZNÍK, I.; NOVÁKOVÁ, M.; KOLÁŘOVÁ, J. Statistical Analysis in Complex-Valued Wavelet Detection of Acute Myocardial Ischemia in Rabbit. In IFMBE Proceedings. IFMBE Proceedings Vol. 15. Kuala Lumpur: Springer, 2006. p. 520-523. ISBN: 978-3-540-68016-1.
Detail

Dina Kičmerová, Ivo Provazník. Comparison of wavelet based and template matching QT-interval detectors. In IEEE Vršov 2006. IEEE, 2006. p. 75 ( p.)ISBN: 80-214-3247-0.
Detail

Kičmerová D., Jurák P., Halámek J., Provazník I. Verification of QT interval Detectors. In Analysis of Biomedical Signals and Images. Analysis of Biomedical Signals and Images. Brno: Vutium Press, 2006. p. 163 ( p.)ISBN: 80-214-2633-0. ISSN: 1211-412X.
Detail

Milan Tannenberg, Marie Havlíková. Detekce rizika náhlé srdeční smrti. Elektrorevue - Internetový časopis (http://www.elektrorevue.cz), 2005, roč. 2005, č. 16, s. 1 ( s.)ISSN: 1213-1539.
Detail

Kozumplík Jiří. Vlnkové transformace a jejich využití pro filtraci signálů EKG. Vědecké spisy Vysokého učení technického v Brně Edice Habilitační a inaugurační spisy, 2005, roč. 2005, č. 183, s. 1 ( s.)ISSN: 1213-418X.
Detail

SCHWARZ, D.; PROVAZNÍK, I. Low-dimensional Multimodal Deformable Registration of MRI Brain Images in Stereotaxic Space. European Journal For Biomedical Informatics, 2006, vol. 2, no. 8, p. 1 ( p.)ISSN: 1801-5603.
Detail

BARDOŇOVÁ, J.; PROVAZNÍK, I.; NOVÁKOVÁ, M. Matching pursuit decomposition for detection of frequency changes in experimental data - application to heart signal recordings analysis. Scripta medica, 2006, vol. 79, no. 6, p. 285 ( p.)ISSN: 1211-3395.
Detail

Ivo Provazník. Experimentální metody získávání, zpracování a analýzy biologických signálů. Vědecké spisy Vysokého učení technického v Brně Edice Habilitační a inaugurační spisy, 2005, roč. 2005, č. 161, s. 1 ( s.)ISSN: 1213-418X.
Detail

BARDOŇOVÁ, J.; VYKLICKÝ, M.; PROVAZNÍK, I.; NOVÁKOVÁ, M. ECG Segment Variability During Voltage Sensitive Dye Application in Animal Heart. Scripta medica, 2005, vol. 78, no. 6, p. 273-279. ISSN: 1211-3395.
Detail

CHMELKA, L. Detekce Alternací T vlny v signálech EKG. 2005. s. 1 ( s.)
Detail

Ivo Provazník. Výzkumná zpráva grantového projektu GAČR č.102/04/0472 "Optické snímání akčních potenciálů s vysokým rozlišením pro analýzu alternancí T-vlny EKG signálu". Brno: 2006. s. 1 ( s.)
Detail

PROVAZNÍK, I. Optické snímání akčních potenciálů s vysokým rozlišením pro analýzu alternancí T-vlny EKG signálu. Výzkumná zpráva projektu GAČR 102/04/0472. VUT. 2007. s. 1-13.
Detail

evropská asociace EURASIP, co-sponsor: IEEE, lokální pořadatel: ÚBMI a ISIP FEKT VUT Brno: 17th EURASIP intern. biennial conference BIOSIGNAL 2004. Brno (23.06.2004)
Detail

Responsibility: Provazník Valentine, prof. Ing., Ph.D.