Enhancement of the non-invasive electroenterogram to identify intestinal pacemaker activity

Abstract

Surface recording of electroenterogram (EEnG) is a non-invasive method for monitoring intestinal myoelectrical activity. However, surface EEnG is seriously affected by a variety of interferences: cardiac activity, respiration, very low frequency components and movement artefacts. The aim of this study is to eliminate respiratory interference and very low frequency components from external EEnG recording by means of empirical mode decomposition (EMD), so as to obtain more robust indicators of intestinal pacemaker activity from external EEnG signal. The results show that the S/I ratio of the processed signals is significantly greater than the original values (9.66±4.44 dB vs. 1.23±5.13 dB), while the target signal was barely attenuated (-0.63±1.02 dB). The application of the EMD method also increased the percentage of the normal slow wave to 100% in each individual session and enabled the stability of the DF of the external signal to be increased considerably. Furthermore, the variation coefficient of the DF derived from the external processed signals is comparable to the coefficient obtained using internal recordings. Therefore the EMD method could be a very useful tool to improve the quality of external EEnG recording in the low frequency range, and therefore to obtain more robust indicators of the intestinal pacemaker activity from non invasive EEnG recordings.

Estudio espectral del ritmo eléctrico básico del intestino delgado para la monitorización no invasiva del marcapasos intestinal

“…AL, 2002]. La presencia de interferencia respiratoria depende en gran medida de las condiciones de registro: la manera de ajustar los electrodos de contacto, la posición tanto de los electrodos como la del cuerpo del sujeto en estudio [Y.YE-LIN 2009]. Debido a que el movimiento mecánico causado por la respiración puede cambiar el biopotencial de contacto de electrodo y la piel [RAMOS J.…”

“…. Por otra parte, algunos autores refieren que hay que tomar en cuenta a la componente de frecuencia de la respiración en la superficie abdominal que puede aparecer en el rango de 9 a 36 cpm, permaneciendo por arriba de 3 cpm cuando el animal está despierto [Y.YE-LIN 2009]. Su aparición puede depender de las condiciones de cómo fueron tomados los registros del EEnG, de la posición y forma de colocar los electrodos de contacto, así como la posición del cuerpo del sujeto en estudio.…”

“…Algunos autores, establecen que la respiración aparece en el rango de 9 a 36 cpm [Y.YE-LIN 2009], permaneciendo por arriba de 3 cpm cuando el animal está despierto. En el caso de la Ĉ ARM (f), cuando se realizaron las simulaciones con la función de coherencia sobre la señales senoidales en la que se asoció una señal senoidal a la componente de respiración, mostró que la respuestas de Ĉ ARM (f) era la más afectada.…”

“…Por lo que en caso de estar presente la respiración en el registro del EEnG se mostraría en alguna componente de frecuencia con sus respectivos armónicos, debido a que la ventana de análisis es de 0 a 2 Hz que es el rango donde la respiración normalmente afectaría a la banda del BER produciendo frecuencias similares LIN Z. Y., CHEN J. D. 1994]. La presencia de interferencia respiratoria, depende en gran medida de las condiciones de registro del EEnG, la manera de ajustar los electrodos de contacto y de la posición tanto de los electrodos como la del cuerpo del sujeto en estudio [Y.YE-LIN 2009]. Pese a todo, ni en el análisis espectral, ni en las funciones de coherencia obtenidas, se ha identificado ninguna componente significativa asociada a la respiración.…”

“…AL, 2005; PRATS-BOLUDA G. ET. AL, 2007;Y.YE-LIN 2009]. Pero solo se ha logrado identificar y confirmar que lo que se capta en la superficie abdominal es el ritmo eléctrico básico, sin identificarse cuál es el punto de registro interno que lo produce.…”