I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   4 ,  A u g u s t   201 9 ,   p p .   2 7 5 1 ~2 7 5 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 4 . p p 2 7 5 1 - 2759          2751       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   A nov el appro a ch  f o r de tectio n of n euro lo g ica l diso rders  throug h elec trica l  potential  dev elo p ed in  b ra in       M o hd   Su ha ib K idw a i,  S.  H a s a n Sa ee d   De p a rtme n t  o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   In teg ra l  Un iv e rsit y ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   3 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J an   6 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Mar   11 ,   2 0 1 9       T h is  p a p e r  talk s  a b o u t  th e   p h e n o m e n o n   o f   re c u rre n c e   a n d   u si n g   th is  c o n c e p t   it   p ro p o se s  a   n o v e l  a n d   a   v e r y   si m p le  a n d   u se r  f rien d ly   m e th o d   to   d iag n o se   th e   n e u r o lo g ica l  d is o rd e rs  b y   u sin g   th e   EE G   sig n a ls.T h e   m a th e m a ti c a l   c o n c e p t  o f   re c u rre n c e   f o rm s  th e   b a sis   f o r  th e   d e tec ti o n   o f   n e u ro l o g ica l  d iso rd e rs,   a n d   th e   t o o l  u se d   is  M ATLA B.   Us in g   M ATLA B,   a n   a lg o rit h m   is  d e sig n e d   w h ich   u se s  E EG   sig n a ls  a s  th e   i n p u t  a n d   u se s  th e   sy n c h ro n izi n g   p a tt e rn s  o f   EE G   sig n a ls  to   d e term in e   v a rio u s  n e u r o lo g ic a l  d iso r d e rs  th ro u g h   g ra p h s a n d   re c u rre n c e   p lo ts.   K ey w o r d s :   C o u p li n g   i n d ex   E E G  s ig n als   Or d er   r ec u r r en ce   p lo t   R ec u r r en ce   Co p y rig h t  ©   2 0 1 9   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h d   Su h aib   Kid w a i,    Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   C o m m u n icat io n   E n g i n ee r in g ,   I n teg r al  U n i v er s it y ,   Ku r s i  R o ad ,   L u c k n o w ,   I n d ia.   E m ail: d an _ k d w @ r ed i f f m ail. c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   R ec u r r en ce   is   a  f u n d a m en tal  ch ar ac ter is tic   o f   m a n y   d y n a m ical  s y s te m s .   T h is   r ec u r r en ce   p r o p er ty   i s   ex p lo ited   to   ch ar ac ter is e   t h e  s y s te m ’ s   b eh a v io u r   in   p h ase   s p ac e.   T h e  co n ce p t  o f   r ec u r r en ce   i s   u s ed   f o r   th e   an al y s is   o f   d ata  an d   to   s t u d y   d y n a m ical  s y s te m s .   I t  is   a  p o w er f u l  to o l  f o r   t h e  v i s u a lis a tio n   o f   d y n a m ical   s y s te m s   a n d   an al y s i s   [ 1 ] .   Hu m a n   b o d y   also   co m p r is e s   o f   v i tal  o r g an s   li k e  b r ain ,   w h ich   p r o d u ce s   E E G  s ig n al s .   T h ese  s ig n al s   ar e  h ig h l y   r an d o m   a n d   d y n a m ical  i n   n at u r e  an d   ar e  d if f ic u lt  to   a n al y s e  b y   co n v en t io n a l   m et h o d s   as  t h e  c h a n g e s   o cc u r   at  v er y   s h o r t  d u r atio n s . Si n ce   m an y   d i s o r d er s   m an if e s t   th e m s el v e s   i n   t h e  p atter n s   a n d   s y n ch r o n izatio n   o f   t h ese  r a n d o m   s i g n al s   ( li k e  E E G  an d   E C G  s s i g n a l) , th e  co n ce p t  o f   r ec u r r en ce   ca n   b e  u s ed   to   d iag n o s e  a n d   d etec t sev er al  d is o r d er s   b y   an al y zin g   t h e  r ec u r r en ce   p h e n o m e n o n   i n   b io s ig n al s .   T h er e  ar e  al r ea d y   th e  m et h o d s   f o r   d iag n o s is   o f   n eu r o lo g ic al  d is o r d er s   , b u t  th e y   ar e  co s tl y , d is ea s e   s p ec if ic  i.e .   a  s p ec if ic  i n s tr u m en t  o r   s etu p   ca n   b e  u s ed   to   d iag n o s e  o n l y   o n e  t y p e  o f   d is o r d er , an d   s o m e  o f   th e m   also   r eq u ir e  a  s en s o r   o r   a  d ev ice  to   b e  i m p la n ted   in s id e  a  h u m a n   b o d y   f o r   tak i n g   r ea d in g s , w h ic h   ca n   b e  th e  ca u s e  o f   i n f ec tio n s . Mo r eo v er   , th e  e x i s ti n g   d iag n o s tic  m eth o d s   also   r eq u ir e s   g r ea t  ex p er tis e  f o r   ta k i n g   th e   r ea d in g s   a n d   an al y zi n g   t h e m   [2 - 4 ] .   T h is   p ap er   g iv es   th e   k ee n   i n s i g h t   o f   t h e  p r o ce s s   o f   r ec u r r en ce   in   h u m a n   b o d y   a n d   p r o p o s es  a  n o v e l   m et h o d   to   d etec t  th e  n eu r o lo g ical  d is o r d er s   li k e  ep ilep tic  s eizu r es,  Alzh e i m er ’ s   d i s ea s e   etc.   T h e  p r o p o s ed   m et h o d   u s es  t h e  co n ce p t  o f   r ec u r r en ce   an d   tells   t h e  d eg r ee   o f   co u p lin g   o r   s y n ch r o n is m   b et w ee n   t h e  E E G  s ig n al s   tak e n   f r o m   v ar io u s   d if f er en t p o s itio n s   f r o m   t h e  h u m a n   b r ain   [ 5 ] .   A   p ar a m eter   ca lled   th e” s y n ch r o n izatio n   I n d ex ”, i s   u s ed   to   d etec t  th e  r ec u r r en ce   p atter n s   i n   th e  E E G   s ig n al s   f r o m   v ar io u s   c h an n el s   o f   E E G  m ac h i n e  a n d   a  g r ap h   is   p lo tted   u s in g   M A T L A B .   I t   is   s ee n   t h at  d u r i n g   n eu r o lo g ica l  d is o r d er s   t h e  s y n c h r o n i s m   b et w ee n   E E G   s ig n a ls   tak e n   f r o m   d i f f er e n t  p o s itio n s   o f   b r ai n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 7 5 1   -   2759   2752   in cr ea s es.  T h is   ca n   b e  v is u aliz ed   u s in g   t h e  g r ap h s . T h is   n e w   m et h o d   o f   d iag n o s in g   t h e  n e u r o lo g ical  d is o r d er s   is   a  s i m p le  a n d   ec o n o m ic  tec h n iq u e  t h at  eli m i n ates t h e  li m it atio n s   o f   t h e  ex is ti n g   tech n iq u es.   T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   o f   t h i s   p ap er   ca n   b e   u s ed   to   d iag n o s e  m an y   n e u r o lo g ical  d is o r d er s   w it h o u t  an y   c h an g es  i n   s et u p   an d   w it h o u t  p u tti n g   a n y th i n g   in s id e  th e  b o d y   f o r   r ec o r d in g   p u r p o s e.   Mo r eo v er ,   it p r o v id es b etter   u n d er s ta n d in g   an d   q u a n titati v e  a n al y s is   o f   t h e  n e u r o lo g ical  d is o r d er , w it h   t h e  h elp   o f   g r ap h s .   1.   Sig n i f ica n ce   o f   Dete ct io n   o f   C o u p li n g   i n   B io m ed ical  S y s te m :   Nat u r al  s y s te m s   ar e  t y p ica ll y   h i g h l y   co m p le x ,   a n d   s o   al s o   ar e  t h e   s i g n al s   d er iv ed   f r o m   th e m .   T h is   is   e s p ec iall y   tr u e   o f   th e   ca r d io v ascu la r   s y s te m   a n d   b r ain ,   an d   an   en o r m o u s   a m o u n t  o f   e f f o r t  h a s   b ee n   m ad e  in   r ec en t  y ea r s   to   d ev elo p   ti m e  s er ie s   an al y s is   f o r   d iag n o s tic  ap p lic atio n s ,   i.e . ,   to   f i n d   w a y s   to   d e ter m i n e  t h e  p h y s io lo g ical   s tat e  b y   a n al y s i s   o f   th e  co r r esp o n d in g   co m p le x   s i g n al s .   S y n c h r o n izatio n   a n d   r elate d   p h en o m e n a  i n   co u p led   co m p le x   s y s te m s   h av e   b ee n   f o u n d   to   o cc u r ,   n o t  o n l y   i n   p h y s ical,   b u t  al s o   in   m an y   b io lo g ica l  s y s te m s ,   e. g . ,   t h e  ca r d io   r esp ir ato r y   i n ter ac tio n   a n d   n e u r al  s i g n al s .   Me as u r es  o f   co m p lex i t y   h av e  b ee n   d ev elo p ed   th at  d is tin g u is h   b et w ee n   r eg u lar ,   c h ao tic,   an d   r an d o m   b eh a v io r s ,   a n d   ca n   tr y   to   p r ed ict  a  h ea r t   attac k   o r   ep ilep tic  s eizu r e .   I t  h as  b ee n   r ep o r ted   th at  co m p lex it y   o f   h ea r t  an d   b r ai n   d ata  ca n   d is ti n g u is h   h ea lth y   a n d   s i ck   s u b j ec ts   an d   s o m eti m es   ev e n   p r ed ict  h e ar t   attac k   o r   ep ilep tic  s eiz u r e .   T h e  m ain   t y p es   o f   co m p lex it y   p ar am eter s   ar e   en tr o p ies,  f r ac tal  d i m e n s io n s ,   an d   L y ap u n o v   e x p o n en t s .   2.   No n   L i n ea r   s i g n a l  p r o ce s s i n g :   Dep en d in g   o n   t h e  n atu r e  o f   t h e  s y s te m s ,   t h er e  ar e  d if f er en t   r eq u ir e m e n ts   to   th e  m et h o d s .   W h ile   li n ea r   m et h o d s   b ased   o n   co r r elatio n s   ar e   n o t  s u f f icie n t  to   d ea l  w it h   n o n li n ea r   d ep en d en cies,  m o s t  n o n li n ea r   m et h o d s   r eq u ir e  s u f f icie n tl y   lo n g   s tatio n ar y   ti m e  s er ies.  F o r   th e  ca s e  t h at   s tatio n ar it y   h o ld s   o n l y   f o r   s h o r t  o b s er v atio n   ti m e,   cr o s s   r ec u r r en ce   p lo ts   ( C R P s )   w er e  in tr o d u ce d .   Ho w e v er ,   th i s   m et h o d   is   b as ed   o n   tak i n g   d is ta n ce s   o f   tr aj ec to r ies,  w h ic h   i s   co n ce p t u a ll y   d i f f icu lt  o n   p h y s icall y   d if f er en t   s y s te m s .   A   g e n er al  p r o b lem   i n   s tu d y i n g   m u l tiv ar iate  d ata  f r o m   n at u r al  s y s te m s ,   f o r   in s ta n ce   E E G   d ata,   is   th a t  m e asu r e m en t   co n d itio n s   c h a n g e   w it h   ti m e.   Am o n g   o t h er s   o f f s et  an d   a m p lit u d e  r an g e  ca n   v ar y   d i f f er e n tl y   w i th i n   th e  c h an n el s .   T o   o v er co m e  th is   p r o b lem   w e  h a v e  co n s id er   a  s p ec ial   s y m b o lic  d y n a m ics  o f   th e  s y s te m ,   w h er e  th e  ti m e   s er ies  i s   en co d ed   b y   o r d er   p atter n s .   T h is   y ie ld s   f u r t h er   s y m b o l seq u e n ce s ,   w h ich   ar e  i n v ar ia n t  w it h   r esp ec t to   ce r tain   d is to r tio n s   i n   a m p lit u d e.       2.   RE CUR RE NC E S   T h e  co n ce p t  o f   r ec u r r en ce   g o es  b ac k   to   P o in ca r e,   w h o   p r o v ed   th at  a f ter   a  s u f f icie n tl y   l o n g   ti m e,   th e  tr aj ec to r y   o f   a  ch ao tic  s y s te m   in   p h a s e  s p ac e  w i ll  r etu r n   ar b itra r ily   clo s e  to   an y   f o r m e r   p o in t  o f   its   r o u te  w it h   p r o b ab ilit y   o n e.     2 . 1 .     T y pes   o f   re curr ence s   T h e  ty p es o f   r ec u r r en ce s   ca n   b e  ex p lain ed   b r ief l y   b y   t h e  T ab le  1 .       R e c u r r e n c e   M a t r i x   C r o ss   R e c u r r e n c e   M a t r i x   Jo i n t   R e c u r r e n c e   M a t r i x   O r d e r   R e c u r r e n c e   M a t r i x   R ij = Θ ( ε − ∥ x i − x j ∥ )   CR ij = Θ ( ε − ∥ x i − y j ∥ )   JR ij xy = R ij x ∗ R ij y   O R P ( t ,   τ) = 1 ,   π x ( t ) =   π y ( t   +   τ)   0 ,   o t h e r w i se   *   π x ( t ) = 1 ,   i f   x ( t )   >   x ( t   +   τ)   τ= d e l a y       Her e,   ε= 1 0 % o f   th e  m a x i m u m   v al u e   o f   th e  s i g n al  o v er   a  g i v e n   in te r v al  o f   ti m e   x i,   x j  ar e  th e  i th   an d     j th s a m p le  o f   th e  s a m e  s i g n al  s er ies an d   R ij   is   th e  r ec u r r en ce   m atr i x   x i, y j  ar e  t w o   d if f er e n t  s a m p le s   o f   t w o   d i f f er en t   s i g n al  s er ie s   b et w ee n   w h ic h   r ec u r r en ce   n ee d s   to   f o u n d   a n d   CR ij   r e f er s   to   th e  cr o s s   r ec u r r e n ce   R ec u r r en ce s   i n   B io   Me d ical  Sig n a ls :  T h e  b io m ed ical  s i g n al s   lik e  E C G  an d   E E G  ar e  h i g h l y   r an d o m   in   n a tu r e  a n d   v ar y   v er y   m u ch   ev en   i n   s h o r t  ti m e  d u r atio n .   Su p er f icia ll y ,   i t      s ee m s   t h at  t h er e  is   n o   p atter n   i n   E E G  s i g n al s ,   b u t  w h en   o b s er v ed   clo s el y   o v er   th e   ti m e  li m i ted   s a m p le s   w h ic h   ar e  o b tain e d   b y   d ig i tizin g   a n d   f ilter i n g   o n e  ca n   f in d   t h at ,   t h e r e  ar e  ce r tain   p atter n s   o f   r ep etitio n s   o r   r ec u r r en ce s   i n   E E G  s ig n al s   tak e n   f r o m   v ar io u s   p o s itio n s   o f   b r ai n   u s in g   E E G  m ac h i n e.   T h e  r ec u r r en ce   b et w ee n   a n y   t w o   ti m e  s er ies   o f   b io m ed ical  s ig n a ls   ca n   b e  f o u n d   b y   ab o v e  m en tio n e d   m et h o d s .   T h er e  ar e  v ar io u s   ex is t in g   m eth o d s   to   a n al y ze   th e  b io m ed ical  s ig n als  b y   u s in g   th e  co n ce p t  o f   r ec u r r en ce s .   So m e  o f   th e m   ar e   as f o llo w s :         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A  n o ve l a p p r o a c h   fo r   d etec tio n   o f n e u r o lo g ica l d is o r d ers   th r o u g h   elec tr i ca l …     ( Mo h d   S u h a ib   K id w a i )   2753   2 . 2 .     Dec o m po s it io n  m o del ( ba s ed  o n c o up lin g )     T h e  f o r m   o f   a  co u p li n g   f u n cti o n   d ep en d s   o n   th e  d if f er i n g   co n tr ib u tio n s   f r o m   i n d iv id u al  o s cillatio n s .   C h a n g es  i n   f o r m   m a y   d ep en d   p r ed o m in a n tl y   o n   o n l y   o n e  o f   th e  p h a s es  ( alo n g   o n e - a x is ) ,   o r   th e y   m a y   d ep en d   o n   b o th   p h a s es,  o f te n   r es u lti n g   i n   a  co m p licated   an d   in t u it iv el y   u n c lear   d ep en d en ce .   T h is   m o d el   m a in l y   ta k e s   p h ase  i n to   co n s id er atio n ,   t h o u g h   a m p lit u d e  d y n a m ics   ca n   also   b e  ta k en   in to   co n s id er a tio n .   T h e   co u p li n g   b et w ee n   th e  v ar io u s   s ig n als  o r   th e  r ec u r r en ce s   is   f o u n d   o u t  an d   d is o r d er s   ar e  d iag n o s ed   o n   th e  b asi s   o f   co u p lin g   s tr e n g t h   [ 3 - 6 ] .     P r ev io u s   co u p li n g   tr ea t m en ts ,   in cl u d in g   t h e  cr o s s - f r eq u e n c y   co u p lin g   i n   n eu r o s cie n ce ,   h a v e  f o cu s ed   o n   th e  n et  co u p li n g   i n   o n e  d ir ec tio n .   I n   th is   m o d el,   w e  d ec o m p o s e  t h e  n et  co u p li n g   i n t o   t w o   co m p o n e n t s   d ep en d in g   o n   t h eir   f u n c tio n a l  r o les:   th e  d ir ec t  an d   th e  in d ir ec t  co u p lin g s .   Dir ec t - co u p lin g   d escr ib es  th e   in f lu e n ce   o f   th e   d ir ec t  ( u n id ir ec tio n al)   d r iv i n g   t h at   o n e  o s ci llato r   ex er ts   o n   th e   o th er .   A r g u ab l y ,   it  i s   t h e   m o s t  s tu d ied   i n ter ac tio n   i n   p h y s io l o g y ,   o f te n   li n k ed   to   m o d u lat i o n   m ec h a n i s m s .   T h e  s ec o n d   c o m p o n en t,   in d ir ec t - co u p lin g ,   o f te n   ca lled   co m m o n - co u p li n g ,   an d   d ep en d s   o n   th e  s h ar ed   co n tr ib u tio n s   o f   t h e  t w o   o s cillatio n s .   T h e  in d i r ec t  co u p lin g   al s o   in cl u d es  t h e  d if f u s i v e  co u p lin g   g i v e n   w it h   t h e  p h ase   d if f er e n ce   ter m s .   T h e  m e c h a n is m   b eh in d   t h is   c o u p lin g   co m p o n e n t  o r   p r o ce s s ,   alth o u g h   w e  p r ese n t  th e  m o d el  in   r elatio n   to   p h ase  d y n a m ic s ,   a  s i m ilar   f u n ct io n al  d ec o m p o s itio n   o f   t h e  co u p lin g s   ca n   al s o   b e   ap p lied   to   am p litu d e   d y n a m ics.   I n   ter m s   o f   t h e  g e n er al  th eo r y   o f   p h ase  d y n a m ics  a n d   eq u atio n ,   th e  co u p lin g   f u n ctio n   q 1 ( ϕ 1 , ϕ 2 )   ca n   b e  ex p r ess ed   as th e  p r o d u ct  o f   t w o   f u n ctio n s   [4 - 12]     q 1 ( ϕ 1 , ϕ 2 )   =P 1   (ϕ 1) P 2 ( ϕ 2 )     w h er e  P 1 (ϕ 1 )   is   th e   p h ase   r esp o n s e  c u r v e   ( P R C )   o f   t h e  f ir s t  o s cillato r   an d   s h o w s   h o w   it   r e s p o n d s   to   e x ter n a l  p er tu r b atio n s ,   w h i le  P 2 (ϕ 2 )   is   th e  p er tu r b atio n   f u n ctio n   th r o u g h   w h ic h   th e  s ec o n d   o s cillat o r   ac ts   o n   th e  f ir s t   o n e .     2 . 3 .    Sig na l pro ce s s ing   a nd   s t a t is t ica l a na ly s is   T h e  s ig n als   w er e  f ir s t  in s p ec ted   v is u all y ,   f o llo w ed   b y   a u to m ated   ar ti f ac t  r e m o v al  b y   i n t er p o latio n .   Data   f r o m   s u b j ec ts   w h o s e  s i g n als   h ad   m a n y   ar ti f ac ts   w er e  d is r eg ar d ed   an d   n o t a n al y ze d .   T h e  cr o s s - f r eq u en c y   in ter v a ls   w er e  esti m ated   b y   s t an d ar d   d ig ital  f ilter i n g   p r o ce d u r es,  in cl u d in g   a  FIR  f i lter   f o llo w ed   b y   a  ze r o - p h ase  d ig ital  f ilter i n g   p r o ce d u r e  to   en s u r e  t h at  n o   ti m e  o r   p h ase  lag s   w er e  in tr o d u c e d   b y   th e  f i lter in g .   T h e  b o u n d ar ies  o f   t h e  i n ter v a ls   e x tr ac ted   f r o m   t h e  E E G   s ig n al  w er e   δ =0 . 8 – 4   Hz,   θ =4 – 7 . 5   Hz,   α =7 . 5 – 1 4   Hz,   β =1 4 – 2 2   Hz   an d   γ =2 2 – 1 0 0   Hz ;  th e  in ter v al  ex tr ac ted   f r o m   t h e  r esp ir atio n   s ig n al  w as  r =0 . 1 4 5 – 0 . 6   Hz;  an d   th e  ex tr ac tio n   o f   t h e  h ea r t  ac tiv i t y   f r o m   th e  E C G  s i g n al  w as  h =0 . 6 – 2   Hz.   W av elet  p o w er   an d   co h er en ce   an al y s e s ,   to g eth er   w it h   f u r t h er   clin ical   in ter p r etatio n ,   w ill  b e  p r esen ted   else w h er e.   Fo r   th e  E E G  o s cillatio n s   s p ec ial   ca r e  w as  tak e n   in   d ea li n g   w i t h   f r eq u e n c y   s p illag e  b et w ee n   in ter v a ls ,   h ea r t  ar tif ac ts   an d   p o w er   lin e  ar ti f ac ts .   T h en   th e   co u p li n g   b et w ee n   th ese  o b tain ed   E C G  s ig n al s   an d   th o s e  o b tai n ed   f r o m   E E G  m ac h in e   is   s t u d ied   an d   co m p ar ed   w ith   t h e  s ta n d ar d   v alu e s   o f   v ar io u s   s tati s tical  p ar a m eter s ,   w h ic h   ar e  o b tain ed   f r o m   t h e  h ea lt h y   p er s o n .   Fo llo w i n g   p ar a m eter s   ca n   b e  u s ed   to   s tu d y   th e  r ec u r r en ce   p atter n   i n   th e  b io m ed ical   s ig n als:   a.   Dete r m i n is m ( DE T ) :  T h ese  m ea s u r es  ar e  b ased   o n   th e  h i s to g r a m   P ( l )   o f   d iag o n a l  lin es  o f   len g t h   l .  P r o ce s s es  w it h   u n co r r elate d   o r   w ea k l y   co r r elate d ,   s to ch ast ic   o r   ch ao tic  b eh av io r   ca u s e  n o n e  o r   v er y   s h o r t  d iag o n als,  w h er ea s   d eter m i n i s tic  p r o ce s s es  ca u s e  lo n g er   d iag o n al s   an d   les s   s i n g le,   i s o lated   r ec u r r en ce   p o in ts .   T h er ef o r e,   th e  r atio   o f   r ec u r r en ce   p o in ts   th a t  f o r m   d i ag o n al  s tr u ct u r es ( o f   m in i m u m   le n g th   l m in )   to   all  r ec u r r en ce   p o in ts   i s   in tr o d u ce d   as a   m ea s u r e  f o r   d eter m in i s m   ( o r   p r ed ictab ilit y )   o f   t h e  s y s te m .   A   d ia g o n al  li n e  o f   len g t h   l   m ea n s   t h at  a  s e g m e n t  o f   t h e  tr aj ec to r y   is   r at h er   clo s e  d u r in g   1   t i m e  s tep   to   an o th er   s e g m en t  o f   t h e  tr aj ec to r y   at  a  d i f f er en t  ti m e;  th u s ,   t h ese  li n es  ar e  r elate d   to   t h e  d iv er g e n ce   o f   t h e   tr aj ec to r y   s e g m e n t s .   T h e  av e r ag e  d iag o n a l  li n e  le n g th   is   th e  a v er ag e  t i m e   t h at  t w o   s eg m e n t s   o f   th e   tr aj ec to r y   ar e  clo s e  to   ea ch   o th er ,   an d   ca n   b e  in ter p r eted   as th e  m ea n   p r ed ictio n   ti m e.   b.   Me asu r es  b ased   o n   v er tical  li n es:  T h ese   m ea s u r es  ar e  b ase d   o n   th e  h is to g r a m   P ( v )   o f   v er tical  lin e s   o f   len g th   v .   T h e  r atio   b et w ee n   t h e  r ec u r r en ce   p o in t s   f o r m in g   th e  v er tical  s tr u c tu r es  a n d   t h e  en t ir e  s et  o f   r ec u r r en ce   p o in ts   i s   ca lled   la m in ar it y   [ 1 3 ] .   T h e  co m p u tatio n   o f   L AM   is   r ea lized   f o r   th o s e  v   th at  ex c ee d   a  m in i m a l  len g th   v m in   i n   o r d er   t o   d ec r ea s e  th e  i n f l u e n ce   o f   t h e   tan g en tia l  m o tio n .   L A M  r ep r esen ts   th e  o cc u r r en ce   o f   la m i n ar   s tate s   in   th e   s y s te m   w i th o u t  d escr ib in g   t h e  len g t h   o f   th e s e  la m i n ar   p h ases .   I t  w ill  d ec r ea s e  if   t h e  R P   co n s is ts   o f   m o r e   s in g le  r ec u r r en ce   p o in ts   th a n   v er tical  s tr u ct u r es.  T h e  a v er a g e  le n g th   o f   v er tical   s tr u ctu r e s   is   ca lled   tr ap p in g   ti m e  ( T T ) .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 7 5 1   -   2759   2754   2 . 3 .  T he  pro po s ed  m et ho d   T h e  m at h e m a tical  co n ce p t  o f   r ec u r r en ce   i s   t h e  cr u x   o f   th e   a lg o r ith m .   T h e  E E G   s i g n als   f r o m   v ar io u s   ch an n el s   o f   E E G   m ac h i n e  ar e  tak en   as  a n   i n p u t   w h ic h   w il l  b e   u s ed   b y   t h e  p r o g r a m   i n   M A T L A B .   T h is   p r o g r a m   w ill  b e  b ased   o n   t h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   a n d   b asicall y   co m p ar e s   th e  s y n c h r o n is m   b et w ee n   th e   E E G  s ig n als  o f   a n y   t w o   c h an n els.  T h is   co m p ar is o n   is   d o n e   b y   u s i n g   t h e  co n ce p t  o f   r ec u r r en ce .   Seco n d   th i n g   is   to   f i n d   th e  d eg r ee   o f   r ec u r r e n ce   w h ic h   i s   f o u n d   o u t b y   u s i n g   th e  f o r m u la  o f   s y n ch r o n izati o n   in d ex   ρ π  [ 1 4 ] .   T h e  ad v an tag e  o f   u s i n g   s y n c h r o n izatio n   in d e x   in   t h i s   alg o r it h m   i s   th a t  it  s er v e s   t w o   p u r p o s es,  f ir s tl y   it  h elp s   i n   u n d er s ta n d in g   t h e  s y n ch r o n izatio n   b et w ee n   th e   t w o   s i g n al s   f r o m   E E G   ch a n n els  a n d   s ec o n d l y   it   allo w s   t h e  u s er   to   f in d   t h e  d eg r ee   o f   s y n ch r o n iza ti o n .   U s i n g   t h e  p lo t  co m m an d   o f   M A T L A B ,   th is   s y n ch r o n izatio n   i n d ex   ca n   b e  s h o w n   in   f o r m   o f   g r ap h s   . I f   th e  g r ap h   s h o w s   i n cr ea s i n g   p atter n ,   it  s h o w s   h ig h   a m o u n t  o f   s y n c h r o n izat io n   b et w ee n   t h e  t w o   s i g n a ls   else  th e  lo w   s y n ch r o n izatio n .   Fo llo w in g   i s   th e   d iag r a m m atic  r ep r esen ta tio n   o f   th e  p r o p o s ed   alg o r ith m   f o r   b etter   v is u aliza tio n   an d   u n d er s t an d in g   [ 1 5 - 27 ]           Fig u r e  1 .   T h e  b lo ck   d iag r am   o f   th e  p r o p o s ed   alg o r ith m       T h e  s tep s   o f   alg o r ith m ,   w h o s e   b lo ck   d iag r a m   is   d ep icted   as  Fig u r e  1 ,   ca n   b e  d ef in ed   as f o l lo w s :   a.   T h e  s ig n al s   f r o m   t h e  ch a n n els   o f   E E G  m ac h i n es  ar e  tak e n   an d   p u t  in   a  f o r m   o f   ar r a y   s o   th at  it  ca n   b e  u s ed   as a n   in p u t.   b.   T h e  s ig n al s   f r o m   t h e  ch a n n els   o f   E E G  m ac h i n es  ar e  tak e n   an d   p u t  in   a  f o r m   o f   ar r a y   s o   th at  it  ca n   b e  u s ed   as a n   in p u t in   M A T L A B   p r o g r am   b ased   o n   t h is   al g o r ith m .   c.   p ie  x (   )   r ef er s   to   th e  o r d er   p att er n   an d   it  is   f o u n d   o u t  b y   co m p ar in g   s a m p les  b y   t h eir   r esp ec tiv e  v a lu e s   at  d if f er e n t i n ter v al s .   Si m ilar l y   p ie  y   ( π y   )   is   f o u n d .   d.   On ce   w e   h av e   t h e  v al u es  o f   p ie  x   an d   p ie  y   i n   f o r m   o f   m a t r ices  n e x t   s tep   is   to   f in d   o r d er   p atter n .   I t  i s   f o u n d   as f o llo w s :     OR P ( t,  τ ) =  1   if   π x   ( t) =  π y   ( t+τ )     0 ,   o th er w is e     Nex t  s tep   is   to   f in d   o u t  t h e  r ec u r r en ce   r ate  a n d   its   n o r m alize d   v al u e.   T h is   i s   d o n e  u s in g   t h e  f o llo w i n g   f o r m u las:       RR ( τ ) = ∑ R ( t , τ )                                             t               rr ( τ ) = RR ( τ ) ∑ RR ( τ ) τ ⁄                                           T h en   f in a ll y   a  p ar a m eter   ca lled   “ s y n c h r o n izat io n   in d e x ”   (ρ π )   is   f o u n d   an d   p lo tted .   T h e  f o r m u la  f o r   s y n ch r o n izatio n   i n d ex   i s   as  f o llo w s :     ρ π =1 -   ( − ∑  ( ) ln  ( )  ln   (   −   . ) )     T h is   p ar am eter   “ρ π ”,   w h en   p lo tt ed   b etw ee n   it s   t w o   ch a n n el s   u s i n g   M A T L A B ,   w il l   s h o w   eit h er   h i g h ,   m o d er ate,   lo w   o r   n o   s y n c h r o n izatio n   b et w ee n   t h e  s i g n a ls   ta k en   f r o m   d if f er e n t  ch a n n e ls   o f   E E G.   B ased   o n   th e   v alu e  o f   s y n c h r o n izatio n   in d e x ,   o n e  ca n   co m p ar e  th e  s y n c h r o n is m   b et w ee n   E E G  s i g n al s   o b tain ed   f r o m   th e   d if f er e n t  ch a n n els  f r o m   th e  s u b j ec t’ s   b r ain .   Mo r eo v er   th e  r ec u r r en ce   p lo ts   ar e  also   p lo t ted   w h ich   h elp s   i n   b etter   u n d er s ta n d in g   o f   s y n ch r o n is m   b et w ee n   t h e  E E G   [ 28 - 30 ].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A  n o ve l a p p r o a c h   fo r   d etec tio n   o f n e u r o lo g ica l d is o r d ers   th r o u g h   elec tr i ca l …     ( Mo h d   S u h a ib   K id w a i )   2755   3.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S   T h r o u g h   th e   p r o p o s ed   alg o r ith m ,   ce r tai n   p r o g r a m s   h a v e  b ee n   m ad e  w h ic h   ta k es   E E G  s ig n al s   o f   p atien t  ( f r o m   d i f f er e n t  c h a n n e ls   o f   s a m e  E E G  m ac h i n es), as  an   i n p u t.   T h eir   h as   b ee n   a  co m m o n   o b s er v a tio n   in   m o s t  o f   th e  n eu r o lo g ical  d is ea s es  t h at  at  ce r tain   p o in t   o f   ti m e, t h e  E E G  s ig n al s   s h o w   h i g h   d eg r ee   o f  co u p lin g   o r   s y n c h r o n izat io n .   T h is   f ea t u r e  is   ascer tai n ed   w ith   t h e  h elp   o f   r ec u r r en ce   p l o t  an d   th e  p lo t  o f   s y n ch r o n izatio n /co u p lin g   i n d e x   to   d etec t t h e  d is o r d er s   . T h e  r esu lt s   f o r   s o m e   o f   t h e  n eu r o lo g ical  d is ea s e  ar e  as   f o llo w s :   a.   E p ilep tic  s eizu r e:   Usi n g   t h e  r ec u r r en ce   p lo t    an d   t h e  co u p l in g   i n d ex , o n e   ca n   ea s il y   d ete ct  th e   ep ilep tic  s eizu r e  an d   it s   in ten s it y . T h e  O R P   an d   th e  co u p li n g   i n d ex   g r ap h   o f   a  p er s o n   w ith   ep ilep s y   is   s h o w n   u n d er :   T w o   E E G   s i g n als  ar e   tak e n   f r o m   d if f er en t  c h a n n el s   as   s h o w n   i n   Fi g u r e s   2   a n d   3 .   Fi g u r e   4  s h o w s   t h at   th er e  ar e  R P   o f   E E G  at  d if f e r en t  m o m en t s .   I t  is   f o u n d   th a t  d en s it y   o f   b lack   d o ts   is   d i m in is h i n g   as  w e   m o v e  to w ar d s   s eiz u r e  m o m e n t s   an d   ev e n tu a ll y   R P   h as  v er y   r ar e  w h i te  b lack   d o ts   at  th e  s ei zu r e  ac tiv it y   i n   Fig u r es  5   an d   6 .   T h is   i s   also   s h o w n   t h r o u g h   r ec u r r en ce   r ate  r r   ( t)   an d   co u p lin g   in d e x   ρ π  i n   n ex t  f i g u r e s .   T h e  in cr ea s in g   tr en d   i n   t h e  co u p lin g   i n d ex   i n   Fi g u r e  5   s h o ws  h i g h   d eg r ee   o f   co u p li n g   o r   s y n c h r o n izat io n   b et w ee n   E E G  s i g n al s   ta k e n   f r o m   c h an n els.   T h is   h ap p en s   wh en   t h e  p er s o n   is   s u f f er i n g   f r o m   ep ilep tic   f i ts .   T h is   is   th e  w a y   to   d iag n o s e  ep ilep s y   u s i n g   th e  p r o p o s ed   m et h o d .           Fig u r e  2 .   E E G  s ig n al  o f   a  p ati en t  w it h   E p ilep s y   f r o m   C h a n n e l 1   o f   E E G  m ac h i n e       Fig u r e  3 .   E E G  s ig n al  o f   a  p ati en t  w it h   E p ilep s y   f r o m   C h a n n e l 1 7   o f   E E G  m ac h in e           Fig u r e  4 .   R P   o f   E E G  at  d if f er e n t  m o m e n ts           Fig u r e  5 .   S y n c h r o n izat io n   i n d ex   g r ap h   o f   ab o v e  p atien t  w it h   ep ilep s y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 7 5 1   -   2759   2756   Fig u r e s   6 - 8   s h o w s   th e  g r ap h   o f   s y n c h r o n izatio n   in d e x .   T h e  ch a n n els  ar e  t h e  ch a n n els   o f   E E G   m ac h in e.   E E G  s i g n al s   f r o m   d if f er en t  p ar ts   o f   b r ain   ar e  r ec o r d ed   u s in g   th e  E E G  m ac h i n e  an d   th en   th e  t w o   ch an n el s   ar e  ta k en   at  a  t i m e  a n d   g r ap h   is   p lo tted .   A ll   t h e  g r ap h s   s h o w s   t h e  in cr ea s i n g   tr en d   i n   s y n ch r o n izatio n   in d e x   g r ap h   a n d   th is   s h o w s   t h at  t h e  p er s o n   i s   h a v i n g   ep ilep s y . T h i s   i n s ta n t  w h er e  t h e  g r ap h   o f   s y n ch r o n izatio n   i n d ex   h as s tar ted   in cr ea s in g ,   s h o w s   t h e  o n s e t o f   ep ilep tic  s eizu r e.           Fig u r e  6 .   C o u p lin g   i n d ex   g r ap h   an d   E E G  s i g n a ls   o f   ch an n el  1   an d   9       Fig u r e  7 .   C o u p lin g   i n d ex   g r ap h   an d   E E G  s i g n a ls   o f   ch an n el  3   an d   5           Fig u r e  8 .  C o u p lin g   i n d ex   g r ap h   an d   E E G  s i g n a ls   o f   c h an n el  9   an d   1 6       b.   B r u x is m :   T h is   i s   an   in v o l u n ta r y   ac ti v it y   w h ic h   in v o lv e s   ex c ess i v e  g r i n d in g   o r   clen ch i n g   o f   teeth .   T h is   i s   also   a  n eu r o lo g ical  d is o r d er   an d   d u r in g   th i s   p h e n o m e n o n ,   th er e  is   a  h i g h   d eg r ee   o f   p h ase  lo ck in g   o r   s y n ch r o n izatio n ,   h en ce   th e  p r o p o s ed   alg o r ith m   ca n   also   b e  u s ed   to   d iag n o s e  t h is   d is o r d er .   I n   th i s   p r o ce s s   th e  E E G  s i g n al s   o f   t h e  s u b j ec t  ar e  tak e n   r o u t in el y   f o r   at  least  a  w ee k   a n d   t h en   u s i n g   th is   al g o r ith m ,   th e  s y n c h r o n izatio n   in d ex   i s   p lo tted .   T h e  in cr ea s in g   tr en d   in   s y n c h r o n izat io n   in d e x   en s u r e s   th at  th e  m o s t  p r o b a b le  r ea s o n   o u t  o f   th e  v ar io u s   r ea s o n s   f o r   teeth   g r i n d in g   is   b r u x i s m .   T h e  r esu lt   o f   a  p atien t,  w h ic h   is   o b tain ed   b y   u s i n g   th i s   alg o r it h m   is   g i v en   F ig u r e  9 .             Fig u r e  9 .  C o u p lin g   i n d ex   g r ap h   an d   E E G  s i g n a ls   o f   c h an n el  1   an d   9     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A  n o ve l a p p r o a c h   fo r   d etec tio n   o f n e u r o lo g ica l d is o r d ers   th r o u g h   elec tr i ca l …     ( Mo h d   S u h a ib   K id w a i )   2757   Usi n g   t h e  p r o p o s ed   alg o r ith m ,   t h e  s y n ch r o n iza tio n   i n d ex   g r ap h   i s   p lo tted   b et w ee n   d i f f er en t  c h a n n e ls .   T h e  in cr ea s in g   tr e n d   s h o w s   t h at  t h er e  is   a  p r ese n ce   o f   h i g h   s y n c h r o n izatio n   b et w ee n   E E G  s ig n al s   at   ce r tain   in ter v al  o f   ti m e.   T h is ,   is   ca s e  o f   b r u x is m   s h o w s   th e  ti m e  w h en   t h e  s u b j ec t  u n d er   o b s er v atio n   h a s   s tar ted   clen ch in g   t h e  teeth   i n v o lu n tar il y .   c.   A lz h ei m er ’ s   d is ea s e:   T h is   is   also   a  n e u r o lo g ical  d i s o r d er ,   w h ic h   m an if e s ts   its el f   in   th e   p h ase  lo ck in g   o r   in cr ea s ed   co u p lin g   b et w ee n   th e  E E G  s ig n al s   o b tain ed   f r o m   v ar io u s   r eg io n s   o f   a   p atien t’ s   b r ain .   T h is   d is ea s e  is   also   ch ar ac ter ized   b y   th e  r ep etiti v e  p atter n s   in   E E G  s ig n al s   th at  ar e  tak e n   f r o m   v ar io u s   ch an n el s   o f   E E G  m ac h i n e. T h er ef o r e  th is   p r o p o s ed   m e th o d   ca n   also   b e  u s ed   to   d iag n o s e  t h e  A lz h ei m er ’ s   d is ea s e  b y   p lo tti n g   th e  g r ap h   o f   s y n c h r o n izatio n   i n d ex   b et w ee n   t h e  E E G  s i g n als  o b tai n e d   f r o m   d if f er e n t  r eg io n s   o f   b r ain .   T h e  h i g h   v a lu es  o f   s y n ch r o n izatio n   o r   th e  r is in g   p atter n   o f   th e  cu r v e  p r o v es  th at  th e  p atien t  h a s   th e  tr ait s   o f   A lz h ei m er ’ s   d is ea s e.   Fi g u r es  1 0   an d   1 1   is   th e  r esu lt  o f   t h e  A l zh ei m er   p atien t  o b tain ed   b y   th e  p r o p o s ed   m e th o d .   T w o   ch an n el s   ar e  tak en   at  a  tim e  a n d   th e  g r ap h   is   p lo tted   b etw ee n   th e m .   T h e  r is i n g   p atter n   o f   s y n c h r o n izat io n   in d e x   b et w ee n   v ar io u s   c h an n el s   s h o w s   t h at  th e   p er s o n   is   s u f f er in g   f r o m   A lz h ei m er   d is ea s e.   L i k e w is e,   o th er   n e u r o lo g ical  d is e ase s   lik e  a u tis m ,   d em en tia  etc,   th at   m an if e s t t h e m s el v es i n   co u p li n g   o f   E E G  s i g n al s   ca n   e f f ec ti v el y   b e  d iag n o s ed   u s i n g   t h e  p r o p o s ed   m et h o d .           Fig u r e  1 0 .  C o u p lin g   in d e x   g r a p h   an d   E E G  s ig n al s   o f   ch a n n el  1   an d   3       Fig u r e  1 1 .  C o u p lin g   in d e x   g r a p h   an d   E E G  s ig n al s   o f   ch a n n el  3   an d   6         4.   DIS CU SS I O N   C o m p ar is o n   w it h   th e  Dec o m p o s itio n   Mo d el:  Dec o m p o s iti o n   m o d el  m a in l y   f o cu s es  o n   f i n d in g   t h e   s y n ch r o n is m   b et w ee n   t h e  t w o   o r   m o r e  s ig n al s   u s i n g   th e   p h ase  , as  a  p ar a m e ter .   No w   th e   p r o b lem   w i th   th i s   m et h o d   is   th at  p h ase  d ec o m p o s itio n   tech n iq u e s   ar e  co m p l ex   an d   o f ten   r eq u ir e  ass o ciat ed   cir cu itr y   w h ic h   in cr ea s es  th e  o v er all  co s t  o f   t h e  d ev ice  o r   t h e  m ac h i n e  w h ic h   w ill   u s e  th e   alg o r i th m   b ased   o n   t h is   m o d el. C o n tr ar y   to   t h is , t h e  al g o r ith h e m   p r o p o s ed   in   t h is   p ap er , w ill  f i n d   t h e  s y n ch r o n is m   b et w ee n   t h e  t w o   s ig n al s   b y   u s i n g   th e  s i m p le  m at h e m a tical  co n ce p t  o f   r ec u r r en ce s . T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   s i m p l y   u s es  t h e   g en er alize d   f o r m u la  o f   “S y n c h r o n izatio n   I n d ex (   ρ π) ”. T h is   ap p r o ac h   en s u r es  th a t  n o   ad d itio n al   cir cu itr y   is   in v o l v ed   a s   t h er e  i s   n o   n ee d   t o   ex tr ac t  a n y   p h ase  r elate d   in f o r m atio n   f r o m   th e   s ig n al. So   th is   m et h o d     is   co s t   ef f ec tiv e  a n d   s i m p le.   C o m p ar is o n   w it h   m o d el  b ase d   o n   s i g n al  p r o ce s s i n g   a n d   s tatis tical   an al y s is :   T h e  v ar io u s   a p p r o ac h es   w h ic h   u s e  s i g n a l  p r o ce s s i n g   m et h o d s   g e n er all y   u s e   th e   al g o r ith m s   li k e  KNN  al g o r ith m   e tc.   T h ese  alg o r it h m s   ar e  v er y   ap p licatio n   s p ec i f ic, s o   s u p p o s e  if   th e y   ar e  d es ig n ed   f o r   a  s p ec if ic  ap p licatio n ,   lik e  f o r   d etec ti n g   ep ilep tic  s eiz u r e,   th e n   i f   th at   s a m e  m et h o d   is   u s ed   f o r   f i n d in g   s a y ,   Alzh ei m er ,   t h e n   lo t  o f   c h an g es   n ee d s   to   b e   d o n e  in   s o u r ce   co d ea n d   s o u r c e  p r o g r am . B u t  if   w e  u s e  t h es y n c h r o n izat io n   i n d ex   as  a  p ar a m eter   to   f i n d   t h e  n eu r o lo g ica l  d is o r d er , it  w ill  s er v e  as  a   u n i f o r m   an d   g e n er alize d   m et h o d , w h ic h   ca n   b e  u s ed   to   d etec t  a n y   n eu r o lo g ica l  d is o r d er   th at  m an i f est  i ts el f   i n   t h e  s y n ch r o n izatio n   o f   s i g n al s .   Si m ilar l y ,   if   w e  co m p ar e  t h e   p r o p o s ed   alg o r ith m   w i th   m e t h o d s   b ased   o n   s tati s tical  a n al y s i s , w e  w il l  s ee   th a t  m et h o d s   b ased   o n   s tatis t ical   an al y s is   u s e  v ar io u s   p ar a m e ter s   lik e  d eter m i n i s m ,   la m i n ar it y   etc  to   d eter m in e  s y n c h r o n is m ,   w h ile  t h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   o n l y   u s es  a  s in g le  p ar a m eter   “s y n c h r o n i za tio n   I n d ex ”,   s o   o b v io u s l y   t h e  latter   ap p r o ac h   is   s i m p ler   as c o m p ar ed   to   th e  f o r m er   o n e.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 7 5 1   -   2759   2758   5.   CO NCLU SI O N   T o   c o n clu d e,   t h is   m et h o d   alto g eth er   p r ese n t s   a  n e w   ap p r o ac h   f o r   d etec tio n   o f   n e u r o lo g ica l  d is ea s es   th at  h a v e  ce r tain   d eg r ee   o f   co u p lin g   o r   p h ase  lo ck in g   b et w ee n   th e m .   Sin ce   t h e  co n ce p t  o f   o r d er   p atter n s   is   u s ed   w h ic h   o n l y   co m p ar es   t h e  d is cr ete  v al u es   an d   cr ea tes   a  m atr i x   o f   o n e  a n d   ze r o ,   th e  er r o r   p r o b ab ilit y   i n   th is   m e th o d   is   v er y   lo w .   Seco n d l y ,   t h e  al g o r ith m   u s ed   i n   t h i s   m e th o d   is   r o b u s t  a n d   n o t  d is ea s e  s p ec i f ic  a n d   it   ca n   b e  u s e  to   d etec t  an y   n eu r o lo g ical  d is o r d er   th at  m a n i f es t  its el f   in   E E G  s i g n al s .   Mo r eo v er ,   th is   m eth o d   is   a   n o n   i n v a s i v e  m et h o d   s o   th e  ch an ce s   o f   an y   k in d   o f   i n f ec tio n   is   n il.   T h is   m et h o d   also   p av es  th e  w a y   f o r   d ev elo p in g   t h e  m o r e  ef f icie n t   alg o r ith m s   w h ic h   ca n   also   u s e  E C G  a n d   E MG   s i g n a ls   to   d iag n o s e  v ar io u s   d is o r d er s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   A .   Ba h ra m in a s a b ,   e t  a l. ,   “ Dire c ti o n   o f   Co u p li n g   f ro m   P h a se s o f   In tera c ti n g   Os c il lato rs:  A   P e rm u tatio n   In f o rm a ti o n   A p p ro a c h , ”   Ph y sic a l  Rev iew L e tt e rs ,   v o l.   1 0 0 ,   2 0 0 8 .   [2 ]   A .   G ro th ,   “ Visu a li z a ti o n   o f   c o u p l in g   in   t im e   se rie s b y   o rd e r  re c u rre n c e   p lo ts , ”   Ph y sic a l  Rev iew ,   v o l.   7 2 ,   2 0 0 5 .   [3 ]   A .   P ik o v sk y ,   e t  a l. ,   “ S y n c h ro n iza ti o n -   A   Un iv e rsa l  Co n c e p t  in   No n li n e a r  S c ie n c e s,”   Ca m b rid g e   Un iv e rsit y   P re ss ,   Ca m b rid g e ,   En g lan d ,   2 0 0 1 .   [4 ]   A .   S tefa n o v sk a ,   e t  a l. ,   “ Re v e rsib le  T ra n siti o n s  b e tw e e n   S y n c h ro n iza ti o n   S tate s  o f   th e   Ca rd i o re sp ir a to ry   s y ste m . ”   Ph y s R e v   L e tt .   No v   2 7 ; 8 5 ( 2 2 ) :4 8 3 1 - 4 ,   2 0 0 0 .   [5 ]   S a c re d   He a rt  He a lt h   Ca re   S y st e m ,   “ Am b u lato r y   El e c tro e n c e p h a lo g ra p h y   (EE G )  Ca rd io re sp irato ry   S y ste m ”   Ph y s.   Rev .   L e tt . ,   v o l .   8 5 ,   p p .   4 8 3 1 ,   2 0 0 0 .   [6 ]   M .   Nik n a z a r,   e t   a l. ,   “ A  Ne w  F ra m e w o rk   Ba se d   o n   Re c u rre n c e   Qu a n ti f ica ti o n   A n a l y sis  f o r  Ep il e p ti c   S e izu re   De tec ti o n , ”   IEE E  J o u rn a l  o f  B io me d ica l  a n d   He a lt h   In f o rm a ti c s,   v o l/ issu e :  1 7 (3 ),   2 0 1 3 .   [7 ]   J.  En g e l,   e t  a l. ,   “ E p il e p sy :  A   Co m p re h e n siv e   T e x tb o o k , ”   L ip p in c o t t   W il li a m s &   W il k in s,  2 0 0 7 .   [8 ]   B.   L it t,   e t  a l. ,   “ T ra n sla ti n g   S e izu re   De tec ti o n ,   P re d ictio n   a n d   B ra in   S ti m u latio n   I n to   Im p lan tab l e   De v ic e s  f o r  Ep il e p sy , ”   in   Co n fer e n c e   Pro c e e d in g s  in   th e   1 st  I n ter n a ti o n a l   IE EE   EM BS   C o n fer e n c e   o n   Ne u r a l   En g in e e rin g ,   p p .   4 8 5 – 4 8 8 ,   2 0 0 3 .   [9 ]   B.   L it t   a n d   K.  L e h n e rtz,  “ S e izu re   P re d icti o n   a n d   th e   P re se izu re   P e rio d , ”   Cu rr e n t  O p in i o n   in   Ne u ro l o g y ,   v o l /i ss u e :   1 5 ( 2 ),   p p .   1 7 3 – 1 7 7 ,   2 0 0 2 .   [1 0 ]   S .   S a n e i  a n d   J.   Ch a m b e rs,  “ EE G   S ig n a l  P ro c e ss in g , ”   W il e y - In ters c ien c e ,   2 0 0 7 .   [1 1 ]   B.   S c h e lt e r,   e t  a l. ,   “ Do   F a lse P r e d ictio n s  o f   S e izu re s  De p e n d   o n   th e   S tate   o f   V ig il a n c e ? ”   Ep il e p sia ,   v o l/ issu e :   4 7 ( 1 2 ),   p p .   2 0 5 8 - 2 0 7 0 ,   2 0 0 6 .   [1 2 ]   R.   S c h u y ler,  e t  a l. ,   “ E p il e p t icSeiz u re   De tec ti o n , ”   E n g i n e e rin g   i n   M e d icin e   a n d   B io l o g y   M a g a zin e ,   IE EE ,   v o l/ issu e :   2 6 ( 2 ),   p p .   7 4 – 8 1 ,   2 0 0 7 .   [1 3 ]   B.   S h n e k e r  a n d   N.  F o u n ta i n ,   “ Ep i lep sy , ”   Dis e a se - a - M o n th ,   v o l/ issu e :  4 9 ( 7 ),   p p .   4 2 6 – 4 7 8 ,   2 0 0 3 .   [1 4 ]   M .   W in terh a ld e r,   e t  a l . ,   “ T h e   se izu re   p re d ictio n   c h a ra c teristic:  a   g e n e ra l  f ra m e w o r k   to   a ss e ss   m a n d   c o m p a re   se izu re   p re d ictio n   m e th o d s,”   E p il e p sy   a n d   Beh a v io r ,   2 0 0 3 .   [1 5 ]   M .   H.  D.  M o h a m m a d i,   “ I m p ro v e d   De n o isin g   M e th o d   f o r  Ultras o n ic  Ech o   w it h   M o th e r  W a v e let  Op ti m iza ti o n   a n d   b e st  b a sis  se lec ti o n , ”   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   El e c trica l  a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l/ issu e :  6 ( 6 ),   2 0 1 6 .   [1 6 ]   N.  M o h a n ,   “ M o d if ied   V a riati o n a l  M o d e   De c o m p o siti o n   f o r   P o w e r  L in e   In ter f e re n c e   R e m o v a l  in   ECG   S ig n a ls ,”   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  E lec trica l  a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l/ issu e :  6 (1 ) ,   2 0 1 6 .   [1 7 ]   M o h d   S u h a ib   Ki d w a i,   “ A   Re v ie w   o f   th e   Re c u rre n c e   Ba s e d   T e c h n i q u e s  f o r  De tec ti o n   o f   V a rio u s  Ne u ro lo g ica l                                                             Diso rd e rs , ”   IJ AR CCE ,   Vo l  5   Iss u e   9 ,   2 0 1 6 .   [1 8 ]   M o h d   S u h a ib   Kid w a i,   “ A  No v e l  A p p ro a c h   to   S tu d y   th e   E ff e c ts   o f   A n e sth e sia   o n   Re sp irato r y   S ig n a l s  b y   u sin g   th e   EE G   S ig n a ls” ,   In ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f  E lec trica l  a n d   Co mp u ter   E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,  V o l   7   Iss u e   6 ,   2 0 1 7 .   [1 9 ]   M o h d   S u h a i b   Kid w a i,   “ Us e   Of   R e c u rre n c e   F o r  De tec ti o n   o f   Ep il e p s y , ”   IJ AIE M ,   V o l  2 ,   Iss u e   5 , 2 0 1 3   [2 0 ]   M o h d   S u h a i b   Kid w a i, ”   A n   Eff ic ien t  A lg o rit h m   f o r   th e   Dia g n o si s  of   A lzh e i m e r  Dise a se   by   Us in g   M ATLA B ”,   IJ ET T CS ,   Vo l  3   Iss u e   2 ,   2 0 1 4 .   [2 1 ]   M .   T h iel,   M .   C .   R o m a n o ,   J.  K u rt h s,  R.   M e u c c i,   E.   A ll a ria,  T .   A re c c h i,   “ In f lu e n c e   o f   o b se rv a ti o n a l     n o ise   o n   th e   re c u rre n c e   q u a n ti f ica ti o n   a n a ly sis , ”   Ph y sic a   D  1 7 1 (3 ),   1 3 8 ,   2 0 0 2 .   [2 2 ]   M .   T h iel,   M .   C.   Ro m a n o   a n d   J.  Ku rth s,  “ A n a l y ti c a l  De s c rip ti o n   o f   Re c u rre n c e   P lo ts  o f   W h it e   No ise     a n d   Ch a o ti c   P r o c e ss e s, ”   Ap p li e d   No n li n e a r Dy n a mic s   1 1 ( 3 ),   2 0 ,   2 0 0 3 .   [2 3 ]   M .   T h iel,   M .   C.   Ro m a n o ,   P .   Re a d ,   a n d   J.  Ku rth s ,   “ S u rro g a te   b a se d   H y p o th e sis T e st  w it h o u t  S u rr o g a tes , ”   Ch a o s  14  (2 ),   2 3 4 ,   2 0 0 4 .   [2 4 ]   N.  F .   Ru lk o v ,   M . M .   S u sh c h ik ,   L .   S .   T si m rin g ,   a n d   H.  D.  I.   A b a rb a n e l,   “ Ge n e ra li z e d   S y n c h ro n iza ti o n   o f   Ch a o s  in   Dire c ti o n a ll y   Co u p led   Ch a o t ic S y ste m , ”   Ph y s.  Rev .   E  5 1 ,   9 8 0 ,   1 9 9 5 .   [2 5 ]   P .   F a u re ,   H.   Ko rn ,   “ A   n e w   m e th o d   t o   e stim a te  th e   Ko lm o g o ro v   e n tro p y   f ro m   r e c u rre n c e   p lo ts:  it s   a p p li c a ti o n   t o   n e u ro n a l  sig n a ls, ”   Ph y sic a   D   1 2 2 ,   2 6 5 ,   1 9 9 8 .   [2 6 ]   P .   G ra s sb e rg e r  a n d   I.   P r o c a c c ia,  “ Esti m a ti o n   o f   th e   Ko lm o g o ro v   e n tro p y   f ro m   a   c h a o ti c   sig n a l , ”   Ph y s.  Rev .   A   2 8 ,   2 5 9 1 ,   1 9 8 3 .   [2 7 ]   P .   T a ss ,   M .   G .   Ro se n b lu m ,   J.  W e u le,  J.  Ku rth s,  A .   P ik o v sk y ,   J.  V o lk m a n n ,   A .   S c h n it z ler,  a n d   H.J.F re u n d ,     “ De tec ti o n   o f   n : m  P h a se   L o c k in g   f ro m   No is y   Da ta:  A p p li c a ti o n   to   M a g n e to e n c e p h a l o g ra p h y , ”   P h y s.  Rev .   L e tt .   V o l .   8 1 ,   N o .   1 5 ,   1 9 9 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A  n o ve l a p p r o a c h   fo r   d etec tio n   o f n e u r o lo g ica l d is o r d ers   th r o u g h   elec tr i ca l …     ( Mo h d   S u h a ib   K id w a i )   2759   [2 8 ]   R.   Qu ian   Qu iro g a ,   J.  A rn h o ld   a n d   P .   G ra ss b e r g e r,   “ Lea rn in g   d riv e r - re sp o n se   re latio n sh i p s  f ro m   s y n c h ro n iza ti o n   p a tt e rn s , ”   Ph y s.   Rev .   E  6 1 ,   5 1 4 2 ,   2 0 0 0 .   [2 9 ]   S .   J.  S c h if f ,   P .   S o ,   T .   Ch a n g ,   R.   E.   Bu rk e ,   a n d   T .   S a u e r,   “ D e tec ti n g   d y n a m i c a l  in terd e p e n d e n c e   a n d   g e n e ra li z e d   s y n c h ro n y   th ro u g h   m u tu a l  p re d ictio n   in   a   n e u ra l  e n se m b le , ”   Ph y s.  Rev .   E   5 4 ,   6 7 0 8 ,   1 9 9 6 .   [3 0 ]   T .   S c h re ib e r,   “ M e a su rin g   In f o rm a ti o n   T ra n sf e r , ”   Ph y s.  Rev .   L e tt .   8 5 ,   4 6 ,   2 0 0 0 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       M o h d   S u h a ib   K id w a i ,   is  a   re se a rc h   sc h o lar,  in   th e   De p a rtm e n t  o f  El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n ,   In teg ra l  Un iv e rsit y .   He   h a s  in t e re st  in   Dig it a l  El e c tro n ics ,   S i g n a l  P ro c e ss in g   a n d   Bio m e d ica l   El e c tro n ics .         S . H a sa n   S a e e d   is  c u rre n tl y   w o rk in g   a s   P ro f e ss o r  &   He a d   o f   t h e   De p a rt m e n t  in   El e c tro n ics   &   Co m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g   d e p a rtme n t,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   a t  In teg ra l  Un iv e rsit y .   He   d id   h is   B. T e c h   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g   f ro m   Za k ir  Hu ss a in Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y ,   c a m p u s  c o ll e g e   o f   A li g a rh   M u sl im   Un iv e rsit y   ( A M U),  A li g a rh ,   Uttar  P ra d e sh   i n   y e a r  1 9 9 2   a n d   re c e iv e d   P h D f ro m   In teg ra l  Un iv e rsit y ,   L u c k n o w   in   y e a r  2 0 1 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.