ECG 신호의 가변적인 전력선 잡음 제거를 위한 적응형 차감기법

Abstract

전력선 잡음은 ECG 신호 분석에 있어 특정 구간의 왜곡을 발생시킬 수 있다. 특히 P와 R파와 같이 부정맥 진단에 중요한 요소가 되는 구간은 전력선 주파수가 샘플링 주파수의 배수(multiple)일 경우와 그렇지 않을 경우에 각각 다른 형태의 잡음으로 나타나며, 잡음의 특성 또한 선형과 비선형으로 나누어진다. 본 논문에서는 ECG 신호의 가변적인 전력선 잡음 제거를 위한 적응형 차감 기법을 제안한다. 제안한 방법은 먼저 전력선 주파수와 샘플링 주파수와의 배수 관계를 multiple과 non-multiple로 구분한 후 각 구간에 대한 선형성 여부를 판단한다. 이후 선형 구간은 이동평균 필터를 이용하여 잡음성분을 추출하고, 비선형 구간 잡음은 선형구간에서 추출되어 임시버퍼에 저장된 잡음 성분을 이용하여 추출한다. 제안한 기법의 P파와 R파 검출성능을 평가하기 위해 MIT-BIH 데이터베이스의 119번 레코드를 사용하였다. 실험 결과 기존 노치 필터의 경우 P파 97.91%, R파 96.66%, 제안한 차감기법의 경우 P파 99.01%, R파 97.93%의 검출결과를 나타내었다. Power-line interference(PLI) can distort certain regions in analysing the ECG signal. In particular, the regions such as P and R wave that are important element in diagnosing with arrhythmia is expressed as different type of noise according to the case whether power-line frequency is multiples of sampling frequency and or not. Noise characteristics is also divided into linearity and non-linearity. In this paper, adaptive subtraction method for removing variable PLI of ECG signal is proposed. We classify the multiple relationship between power line and sampling frequency as Multiple and Non-multiple. PLI of Linear segment is extracted through moving average filter, PLI of non-linear segment is extracted through the interference component that is extracted in the linear segment and stored in the temporary buffer. The performance of P wave and R wave detection is evaluated by using 119 data record of MIT-BIH arrhythmia database. The achieved scores indicate P wave detection rate of 97.91%, R wave detection rate of 96.66% and P wave detection rate of 99.01%, R wave detection rate of 97.93% accuracy respectively for Notch filter and proposed subtraction method.