Entfernung von Artefakten bei der Flußmessung in der Urodynamik mit Hilfe der Wavelet-Transformation
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Diplomarbeit aus dem Jahr 1997 im Fachbereich Medizin - Biomedizinische Technik, Note: 1,0, Hochschule für angewandte Wissenschaften München (Unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung.Die rasante Entwicklung der Computertechnik trägt auch in der Medizintechnik einen großen Beitrag zur Leistungssteigerung in der medizinischen Diagnostik bei. Die im Vergleich zum Preis ständig steigenden Speicher- und Rechenkapazitäten erlauben zunehmend die digitale Verarbeitung der analogen Meßsignale. Im Bereich der Diagnostik wird durch die Speicherung der Rohdaten in digitaler ...
Diplomarbeit aus dem Jahr 1997 im Fachbereich Medizin - Biomedizinische Technik, Note: 1,0, Hochschule für angewandte Wissenschaften München (Unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung.
Die rasante Entwicklung der Computertechnik trägt auch in der Medizintechnik einen großen Beitrag zur Leistungssteigerung in der medizinischen Diagnostik bei. Die im Vergleich zum Preis ständig steigenden Speicher- und Rechenkapazitäten erlauben zunehmend die digitale Verarbeitung der analogen Meßsignale. Im Bereich der Diagnostik wird durch die Speicherung der Rohdaten in digitaler Form ein gleichbleibend hoher Qualitätsstandard, sowie ihre Archivierung für zukünftige Auswertungen ermöglicht.
Außerdem können hardwarebedingte Signalverzerrungen häufig durch softwareseitige Lösungen eliminiert werden, was sich wiederum stark auf die Produktionskosten für die Hardware auswirkt.
Gang der Untersuchung:
Die Diplomarbeit beschäftigt sich im ersten Teil (Kapitel 2 bis 4)mit den Grundlagen, die für das Verständnis des bearbeiteten Themas nötig sind. Es wird ein Meßsignal vorgestellt, in dem Störungen auftreten, sowie dessen diagnostische Bedeutung in der Urodynamik. Anschließend werden die verwendeten Geräte und Hilfsmittel beschrieben. Danach werden die theoretischen Grundlagen eines mathematischen Verfahrens erläutert, das Wavelet-Transformation genannt wird. Mit Hilfe der Wavelet-Transformation konnten die Informationen aus den Meßsignalen extrahiert werden, die für die Bearbeitung des vorliegenden Problems nötigen waren. Da die mathematische Berechnung der Wavelet-Transformation nicht unkompliziert ist, soll dieses Kapitel nur eine grobe Einführung in die Theorie enthalten, um ihre Funktionswiese verständlich zu machen. Wer sich jedoch für die genauen mathematischen Zusammenhänge interessiert, sei auf das Literaturverzeichnis verwiesen.
Der zweite Teil dieser Diplomarbeit (Kapitel 5 u. 6) behandelt die Erkennung und Entfernung von Störungen im erwähnten Meßsignal. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Meßsystems können durch Berührung der Meßvorrichtung, aber auch bei Luftzug oder starkem Bodenschwingen Artefakte in den Meßsignalen entstehen. Im überwiegenden Teil aller Fälle treten die Störungen nur für sehr kurze Zeiträume auf. Solche Probleme können mit Hilfe der Wavelet-Transformation sehr gut behandelt werden, da sie unter anderem Informationen zu lokalen Eigenschaften eines Signals liefert, die mit wenigen Parametern erfaßt werden können.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
Vorwort1
1.Einleitung3
2.Standardmeßprozeduren in der Urodynamik4
3.Beschreibung des Gerätes und der Hilfsmittel5
3.1Ellipse 45
3.2Der Flow-Transducer (Mechanik u. Elektronik)6
3.3Die Auswertungssoftware AUDACT8
4.Die Wavelet-Transformation10
4.1Die Fourier-Transformation10
4.2Die gefensterte Fourier-Transformation11
4.3Die kontinuierliche Wavelet-Transformation14
4.4Die diskrete Wavelet-Transformation mit Hilfe der Multiskalenanalyse18
5.Betrachtung der Frequenzen von Stör- und Nutzsignal23
5.1Untersuchung der Messungen mit Hilfe der gefensterten Fourier-Transformation23
5.2Untersuchung der Messungen mit Hilfe der Wavelet-Transformation28
6.Erkennung und Beseitigung der Artefakte32
6.1Erkennung der Artefakte mit Hilfe der Waveletkoeffizienten32
6.2Beseitigung der Artefakte durch Löschen der Waveletkoeffizienten37
7.Diskussion der Ergebnisse38
7.1Die Schwächen der Artefakterkennung38
7.2Möglichkeit zur Verbesserung der Artefakterkennung41
8.Zusammenfassung42
9.Literaturverzeichnis44
10.Anhang45
10.1Der für die Wavelet-Transformation verwendete C-Programmcode45
10.2Filterkoeffizienten von kompakten orthonormalen Daubechies-Wavelets49
Die rasante Entwicklung der Computertechnik trägt auch in der Medizintechnik einen großen Beitrag zur Leistungssteigerung in der medizinischen Diagnostik bei. Die im Vergleich zum Preis ständig steigenden Speicher- und Rechenkapazitäten erlauben zunehmend die digitale Verarbeitung der analogen Meßsignale. Im Bereich der Diagnostik wird durch die Speicherung der Rohdaten in digitaler Form ein gleichbleibend hoher Qualitätsstandard, sowie ihre Archivierung für zukünftige Auswertungen ermöglicht.
Außerdem können hardwarebedingte Signalverzerrungen häufig durch softwareseitige Lösungen eliminiert werden, was sich wiederum stark auf die Produktionskosten für die Hardware auswirkt.
Gang der Untersuchung:
Die Diplomarbeit beschäftigt sich im ersten Teil (Kapitel 2 bis 4)mit den Grundlagen, die für das Verständnis des bearbeiteten Themas nötig sind. Es wird ein Meßsignal vorgestellt, in dem Störungen auftreten, sowie dessen diagnostische Bedeutung in der Urodynamik. Anschließend werden die verwendeten Geräte und Hilfsmittel beschrieben. Danach werden die theoretischen Grundlagen eines mathematischen Verfahrens erläutert, das Wavelet-Transformation genannt wird. Mit Hilfe der Wavelet-Transformation konnten die Informationen aus den Meßsignalen extrahiert werden, die für die Bearbeitung des vorliegenden Problems nötigen waren. Da die mathematische Berechnung der Wavelet-Transformation nicht unkompliziert ist, soll dieses Kapitel nur eine grobe Einführung in die Theorie enthalten, um ihre Funktionswiese verständlich zu machen. Wer sich jedoch für die genauen mathematischen Zusammenhänge interessiert, sei auf das Literaturverzeichnis verwiesen.
Der zweite Teil dieser Diplomarbeit (Kapitel 5 u. 6) behandelt die Erkennung und Entfernung von Störungen im erwähnten Meßsignal. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Meßsystems können durch Berührung der Meßvorrichtung, aber auch bei Luftzug oder starkem Bodenschwingen Artefakte in den Meßsignalen entstehen. Im überwiegenden Teil aller Fälle treten die Störungen nur für sehr kurze Zeiträume auf. Solche Probleme können mit Hilfe der Wavelet-Transformation sehr gut behandelt werden, da sie unter anderem Informationen zu lokalen Eigenschaften eines Signals liefert, die mit wenigen Parametern erfaßt werden können.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
Vorwort1
1.Einleitung3
2.Standardmeßprozeduren in der Urodynamik4
3.Beschreibung des Gerätes und der Hilfsmittel5
3.1Ellipse 45
3.2Der Flow-Transducer (Mechanik u. Elektronik)6
3.3Die Auswertungssoftware AUDACT8
4.Die Wavelet-Transformation10
4.1Die Fourier-Transformation10
4.2Die gefensterte Fourier-Transformation11
4.3Die kontinuierliche Wavelet-Transformation14
4.4Die diskrete Wavelet-Transformation mit Hilfe der Multiskalenanalyse18
5.Betrachtung der Frequenzen von Stör- und Nutzsignal23
5.1Untersuchung der Messungen mit Hilfe der gefensterten Fourier-Transformation23
5.2Untersuchung der Messungen mit Hilfe der Wavelet-Transformation28
6.Erkennung und Beseitigung der Artefakte32
6.1Erkennung der Artefakte mit Hilfe der Waveletkoeffizienten32
6.2Beseitigung der Artefakte durch Löschen der Waveletkoeffizienten37
7.Diskussion der Ergebnisse38
7.1Die Schwächen der Artefakterkennung38
7.2Möglichkeit zur Verbesserung der Artefakterkennung41
8.Zusammenfassung42
9.Literaturverzeichnis44
10.Anhang45
10.1Der für die Wavelet-Transformation verwendete C-Programmcode45
10.2Filterkoeffizienten von kompakten orthonormalen Daubechies-Wavelets49
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