Method of wave train electrical activity analysis – the theoretical basis and application

Abstract

Classical methods for signal analysis are limited to describe either the global features or the local features. This paper proposes a new mathematically founded concept called wave train electrical activity analysis to investigate both local and global features in biomedical signals simultaneously. First, mathematical means for the investigation of the properties of the wave trains observed in the biomedical signals, histograms of wave train parameters and AUC diagrams, are discussed. Second, several examples of the practical application of the method of the wave train electrical activity analysis are considered. Specifically, its application is demonstrated in the investigation of epileptic seizures as well as the differential diagnosis of neurodegenerative diseases, Parkinson’s disease and essential tremor.

Investigation of Phase Shifts Using AUC Diagrams: Application to Differential Diagnosis of Parkinson’s Disease and Essential Tremor

“…We applied the method developed earlier for the analysis of the wave train electrical activity [ 42 , 47 , 50 , 51 , 52 , 53 , 54 , 55 , 56 , 57 , 58 , 59 , 60 , 61 , 62 , 63 ] to analyze the local maxima in the cross-wavelet spectra. The method is based on the use of 2D and 3D AUC diagrams.…”

Investigation and development of methods for automatic search for AUC-diagram-based features of Parkinson's disease and essential tremor

“…После этого методами математической статистики выявляются обобщённые свойства всплесков (например, диапазоны перечисленных параметров всплесков), характерные для исследуемой выборки сигналов или отличающие одну выборку сигналов от другой. Эффективность предложенного метода была продемонстрирована при решении задач ранней (доклинической) и дифференциальной диагностики нейродегенеративных заболеваний "болезнь Паркинсона" (БП) и "эссенциальный тремор" (ЭТ) [1][2][3]16,17], а также распознавания так называемых незрелых эпилептических разрядов у лабораторных животных [15,18]. Все примеры, рассмотренные в этой статье, основаны на анализе особой разновидности всплескообразной электрической активности -так называемых кросс-всплесков [3], которые являются локальными максимумами на кроссспектрах огибающих электромиографических (ЭМГ) сигналов на парных мышцах-антагонистах рук пациентов с ЭТ и пациентов c первой стадией БП.…”