Autoregressive modelling of electroencephalographic signals for medical simulators

Authors

  • Frank Sánchez Restrepo Grupo de Investigación en Bioinstrumentación e Ingeniería Clínica (GIBIC), Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia.
  • Alher Mauricio Hernández Grupo de Investigación en Bioinstrumentación e Ingeniería Clínica. Programa de Bioingeniería, Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia

Abstract

The recording of brain electrical activity has led to a greater understandingof different neurophysiological states, has even made possible thediagnosis of some neuronal disorders, hence the importance of characterizationand understanding of the different morphologies that mayhave electroencephalography signals (EEG). The mathematical modelingof biomedical signals facilitates the development of simulators that canbe useful as medical training tools on computers or mobile devices. Thispaper presents the autoregressive (AR) modeling and simulation ofEEG signals in different physiological states: seizures, resting with eyesopen and eyes closed, and also under the presence of some of the mostcommon artifacts: muscle, eye blinking, electrode “pop”, and 60-Hz.The performance of the models has been validated in the time domainusing the percentage of fitting (FIT), which was always above 70%, andin the frequency domain through energy of the characteristic frequencybands of the EEG. The modeling methodology, figures of simulatedsignals and the values of the parameters evaluated are presented. Thewide variety of EEG signals modeled allow the development of brainsignals simulators for training of medical personnel, and also for theanalysis and characterization of EEG signals.

Author Biographies

Frank Sánchez Restrepo, Grupo de Investigación en Bioinstrumentación e Ingeniería Clínica (GIBIC), Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia.

Bioingeniero de la Universidad de Antioquia (2014). Durante el año 2015 se desempeñó como joven investigador e innovador Colciencias en el Grupo de Investigación en Bioinstrumentación e Ingeniería Clínica (GIBIC). Actualmente es ingeniero de investigación y desarrollo en el grupo de investigación GIBIC. Sus actividades de investigación se enfocan en el procesamiento de señales biomédicas y el modelado y la simulación de procesos fisiológicos.


Alher Mauricio Hernández, Grupo de Investigación en Bioinstrumentación e Ingeniería Clínica. Programa de Bioingeniería, Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia

Ingeniero Electrónico de la Universidad de Antioquia (1996) y Ph.D en Ingeniería Biomédica de la Universidad Politécnica de Cataluña (2007). Desde 2007 ha sido docente investigador del Programa de Bioingeniería de la Universidad de Antioquia en donde imparte cursos de procesamiento de señales y modelado de sistemas biomédicos. Fue coordinador del programa de Bioingeniería de la Universidad de Antioquia (2010-2014), actualmente es el director del Grupo de Investigación en Bioinstrumentación e Ingeniería Clínica (GIBIC) de la misma universidad en Medellín, Colombia. Pertenece al BIOsignal Analysis for Rehabilitation and Therapy Research Group (BIOART) de la Universidad Politécnica de Cataluña.

Published

2017-07-26

How to Cite

[1]
F. Sánchez Restrepo and A. M. Hernández, “Autoregressive modelling of electroencephalographic signals for medical simulators”, Ing. y Des., vol. 35, no. 2, pp. 337–356, Jul. 2017.