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 understanding
of different neurophysiological states, has even made possible the
diagnosis of some neuronal disorders, hence the importance of characterization
and understanding of the different morphologies that may
have electroencephalography signals (EEG). The mathematical modeling
of biomedical signals facilitates the development of simulators that can
be useful as medical training tools on computers or mobile devices. This
paper presents the autoregressive (AR) modeling and simulation of
EEG signals in different physiological states: seizures, resting with eyes
open and eyes closed, and also under the presence of some of the most
common artifacts: muscle, eye blinking, electrode “pop”, and 60-Hz.
The performance of the models has been validated in the time domain
using the percentage of fitting (FIT), which was always above 70%, and
in the frequency domain through energy of the characteristic frequency
bands of the EEG. The modeling methodology, figures of simulated
signals and the values of the parameters evaluated are presented. The
wide variety of EEG signals modeled allow the development of brain
signals simulators for training of medical personnel, and also for the
analysis 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]
“Autoregressive modelling of electroencephalographic signals for medical simulators”, Ing. y Des., vol. 35, no. 2, pp. 337–356, Jul. 2017, Accessed: Oct. 22, 2026. Available: https://rcientificas.uninorte.edu.co/ingenieria/article/view/8572