Trong nhiều năm trước đõy, biến đổi Wavelet đó được thừa nhận cú mối liờn hệ lớn với kỹ thuật y sinh. Vấn đề khú khăn khi xử lý tớn hiệu y sinh là tớnh biến thiờn lớn, khụng thể tiờn đoỏn trước thụng tin được định vị ở đõu và với tỷ lệ nào. Một khớa cạnh phức tạp khỏc của cỏc tớn hiệu y sinh là thụng tin quan tõm thường kết hợp với cỏc đặc điểm như định vị tạm thời và rải rỏc (temporally and
spatially) và những thụng tin khỏc được khuếch tỏn. Do vậy yờu cầu sử dụng cỏc
phương phỏp phõn tớch đủ linh hoạt để xử lý cỏc khả năng cú thể xảy ra trong mọi trường hợp trong miền thời gian-tần số.
Những đặc điểm của Wavelet trong phạm vi ứng dụng y sinh
Những đặc điểm chớnh của biến đổi Wavelet đó được trỡnh bày ở trờn, tuy nhiờn Wavelet cú thể được xem xột từ những gúc độ khỏc nhau phụ thuộc vào ứng dụng mà chỳng ta muốn sử dụng Wavelet. Cỏc đặc điểm chớnh của Wavelet được sử dụng trong lĩnh vực y sinh:
Wavelet như là băng lọc: biến đổi Wavelet cú thể được xem như một dạng đặc biệt của phõn tớch phổ. Đặc điểm bao trựm đơn giản nhất cú thể được rỳt ra từ dạng này của hệ thống là đỏnh giỏ năng lượng ở cỏc băng tần khỏc nhau. Những đặc điểm phổ của dạng này được sử dụng gần đõy để phõn biệt cỏc trạng thỏi sinh lý học khỏc nhau. Tuy nhiờn, dạng rỳt ra đặc điểm toàn cục của chỉ được chứng minh là đỳng khi tớn hiệu cú thể được giả thiết là tớn hiệu dừng và cỏc kết quả tương tự cú thể thu được sử dụng cỏc kỹ thuật Fourier truyền thống. Một ứng dụng chung khỏc của băng lọc đa phõn giải Wavelet là thực hiện khử nhiễu bởi ngưỡng được lựa chọn từ cỏc dải tần nào đú.
Wavelet như là một bộ lọc thớch hợp đa tỷ lệ (Multiscale Matched Filter). Thực chất, CWT thực hiện một phõn tớch tương quan, do vậy chỳng ta cú thể chắc rằng đầu ra là cực đại khi tớn hiệu đầu vào tương đồng với hàm phõn tớch ψ. Nguyờn tắc này là cơ sở cho bộ lọc thớch hợp (matched filter). Tớnh chất này được sử dụng trong phỏt hiện cỏc dạng súng của tớn hiệu EEG.
Wavelet và tớnh định vị thời gian -tần số. Như chỳng ta đó dề cập, hầu hết tớn hiệu y sinh quan tõm bao gồm những xung như đỉnh nhọn hay đột biến và tạo dao động khuếch tỏn (dạng súng EEG) làm nờn tất cả những thụng tin đưa tới xột nghiệm lõm sàng. Cỏc phương phỏp như STFT và cỏc phương phỏp thời gian-tần số khỏc thực hiện tốt khi phõn tớch dạng trễ của sự kiện nhưng khụng phự hợp khi phõn tớch cỏc khoảng thời gian tồn tại của xung ngắn. Ngoài ra, độ phõn giải cố định của STFT khụng cho phộp nghiờn cứu cả hai dạng đồng thời của sự kiện với độ phõn giải tốt theo thời gian và tần số. Ngược lại, biến đổi Wavelet cho phộp đảm bảo độ phõn giải xấp xỉ với sự mụ tả đặc điểm của õm thanh nhịp tim, phõn tớch tớn hiệu ECG, EEG cũng như là cỏc dạng tớn hiệu sinh học khỏc. Trong những trường hợp đặc biệt, tớnh linh hoạt trong xỏc định cỏc dải tần của phõn tớch cú thể thu được nhờ sử dụng sự khỏi quỏt hoỏ của Wavelet được biết đến với Wavelet gúi (WPA). Phõn tớch Wavelet gúi được bắt nguồn từ sự khỏi quỏt mụ hỡnh DWT truyền thống. Sự khỏc biệt giữa phõn tớch Wavelet gúi và DWT là phõn tớch Wavelet gúi cho phộp hàm chi tiết cú thể được chia tiếp trờn hai hay nhiều băng con.
Cỏc cơ sở Wavelet. Cú thể một khớa cạnh đỏng chỳ ý của lý thuyết Wavelet là khả năng xõy dựng cỏc cơ sở Wavelet từ L2. Do vậy, Wavelet đưa ra biến đổi một một của tớn hiệu dưới dạng cỏc hệ số. Việc nộn dữ liệu cũng như là khử nhiễu cú thể thu được nhờ lượng tử hoỏ và co ngắn trong miền Wavelet, hoặc đơn giản là loại bỏ cỏc hệ số khụng quan trọng. Hơn thế nữa, Wavelet cũn là kỹ thuật cốt lừi cho kỹ thuật nộn khụng tổn hao hiện đại và đúng vai trũ quan trọng trong kỹ thuật mó hoỏ cho ảnh y sinh.
Cỏc ứng dụng y sinh: Biến đổi Wavelet được sử dụng để phõn biệt cỏc đồ thị bỡnh thường và bệnh lý của tim. Biến đổi Wavelet được ứng dụng phỏt hiện điện thế muộn tõm thất (ventricular late potential). Wavelet cũng được sử dụng để biểu thị đặc điểm của sự thay đổi bất thường từng nhịp một của tim dưới những điều kiện sinh lý học khỏc nhau.
Một trong những ứng dụng đầu tiờn của biến đổi đầu tiờn của biến đổi Wavelet trong tớn hiệu y sinh là khử nhiễu. Trong phương phỏp này, Wavelet trực giao và ngưỡng mềm được ỏp dụng trờn cỏc hệ số.
Làm nổi bật ảnh (Image Enhancement), Wavelet được sử dụng để làm nổi bật cỏc đặc điểm của ảnh cú liờn quan đến triệu chứng lõm sàng và khú để quan sỏt bằng mắt thường. Một trong những ứng dụng quan trọng của Image
enhancement là trong lĩnh vực chụp tia X (mammography). Biến đổi Wavelet ngày càng trở nờn phổ biến, cỏc ứng dụng Wavelet đó, đang và sẽ tiếp tục được phỏt triển mạnh mẽ trong tương lai.
Chương 4:
Ứng dụng Wavelet trong khử nhiễu tớn hiệu điện tim ECG
Ngày nay, Wavelet trở thành một cụng cụ hiệu quả trong lĩnh vực xử lý tớn hiệu. Một trong những ứng dụng nổi bật của Wavelet trong lĩnh vực xử lý tớn hiệu đú là khử nhiễu tớn hiệu.
Chương bốn giới thiệu chung về kỹ thuật khử nhiễu tớn hiệu, trỡnh bày chi tiết về khử nhiễu tớn hiệu trờn cơ sở Wavelet, phương phỏp lấy ngưừng, và ứng dụng Wavelet trong khử nhiễu tớn hiệu điện tim.