Relación de la presión arterial con la señal eléctrica del corazón mediante el procesamiento de la señal

 Relación de la presión arterial con la señal eléctrica del corazón mediante el procesamiento de la señal.

Relación entre la presión sanguínea y la señal eléctrica del corazón usando una señal de procesamiento

Gendy Monroy Estrada 1 , Luis Enrique Mendoza 2 , Valentín Molina 3

1 Universidad de Pamplona, ​​Pamplona, ​​Colombia, glominini17@hotmail.com . 
2 Universidad de Pamplona, ​​Pamplona, ​​Colombia, luis.mendoza@unipamplona.edu.co 
3 Universidad Escuela Colombiana de Carreras Industriales, Bogotá, Colombia, amolinam@ecci.edu.co

Cómo citar: Estrada, GM et al., Relación de la presión arterial con la señal eléctrica del corazón mediante el procesamiento de la señal , TECCIENCIA, vol. 9 No. 17., 9-14, 2014, DOI: http://dx.doi.org/10.18180/tecciencia.2014.17.1

Recibido: 16 / Ago / 2014 Aceptado: 20 / Sep / 2014 Publicado: 30 / Nov / 2014

Resumen

La presión arterial (PA) y la señal electrocardiográfica (ECG), o señal eléctrica del corazón, son mediciones físicas que proporcionan información sobre el comportamiento del sistema cardíaco. Este artículo presenta una metodología novedosa, donde por primera vez se muestra la relación entre la señal de BP y el ECG. Inicialmente, para realizar este estudio, se realizó un muestreo de señales de señales de ECG en 20 pacientes: dieciocho sanos, entre 17 y 26 años, y dos con PA normal entre 50 y 78 años. El equipo Powerlab se usó para registrar la señal de ECG, con electrodos para capturar la señal del corazón a través del cable. Una vez que se obtuvieron las muestras de señales, las ondas R y T en particular se estudiaron con el objetivo de leer la presión arterial sistólica y diastólica por separado.

Para obtener la PA con las señales de ECG, utilizamos una transformada de wavelet para identificar las ondas R y las ondas T, y luego realizar la segmentación de la señal y extraer las porciones de sístole y diástole de la señal original. Siguiendo este procedimiento, se aplicaron redes neuronales para tener un sistema con valores de presión sistólica y diastólica basados ​​en las señales de ECG. Esta aplicación condujo a una tasa de éxito total del 97.305% para la sístole y del 95.65% para la diástole. En conclusión, se puede decir que este artículo demuestra la existencia de una relación entre las señales de BP y ECG.

Palabras clave: sistema operativo Android, red neuronal artificial, presión arterial, ECG, corazón, señal, transformada de wavelet.

Resumen

La presión arterial (PA) y la señal electrocardiográfica (SECG) o la señal eléctrica del corazón, son las métricas físicas que permiten conocer el comportamiento del sistema cardíaco. Este trabajo, presente una metodología novedosa, muestra por primera vez la relación entre PA y SECG. Inicialmente, para poder realizar este estudio, se realizó la toma de muestra de señales SECG, a 20 pacientes, 18 años entre los 17 y 26 años y 2 pacientes con PA anormal entre 50 y 78 años, para el registro de la SECG. el equipo powerlab, donde se usaron los electrodos para capturar la señal del corazón a través de la derivación DI, una vez que las muestras de las señales, se estudió en el espacio las ondas R y las ondas T, con el fin de tener caracterizada la presión Arterial sistólica y diastólica separadamente.

Para poder obtener la PA a través de las señales SECG, usamos transformada wavelet para identificar las ondas R y las ondas T, para luego realizar una segmentación a la señal y extraer las partes de la lista y diástole de la señal original. Seguidamente este procedimiento se aplicó a redes neuronales con el fin de tener un sistema que diera los valores de presión sistólica y diastólica en las SECG. Una vez que se aplicó a las redes neuronales, se obtuvo un porcentaje del acierto de 97,305 para el sistema y 95,65 para el diástole. Finalmente, se puede decir que este artículo muestra que existe una relación entre PA y SECG.

Palabras clave: Corazón, ECG, presión arterial, señal, Sistema Operativo Android.

1. Introducción

La presión arterial es una de las variables fisiológicas que, en la actualidad, preocupa más a los expertos en el campo de la salud, y aún más debido a la falta de una alternativa al método habitual: el esfigmomanómetro. La determinación de la presión arterial (PA) con otros medios, como las señales cardíacas, significaría la digitalización de dicho parámetro y garantizar la precisión en la muestra, en el momento en que el personal de salud requiera la medición de la presión arterial, sin tener contacto con el paciente.

Es importante mencionar que la PA indica la fuerza con la cual la sangre es conducida a través del corazón. Esto se divide en dos secciones: sístole y diástole. La sístole, o contracción, es la fase en la que se expulsa la sangre contenida en la aurícula o el ventrículo, y la diástole, o relajación, es la fase en la que la aurícula o el ventrículo se llenan de sangre.

Por otro lado, la señal de ECG representa la actividad eléctrica de las células del corazón. Este impulso provoca la contracción rítmica del corazón, donde el rendimiento eléctrico del corazón está representado por latidos. Teóricamente podemos inferir una relación, ya que en el ECG podemos identificar la sístole, comenzando desde el pico de la onda R hasta el pico de la onda T, y la diástole, desde el pico de la onda T hasta el pico de la R ola. Estos dos vectores se pueden identificar en la señal de ECG porque cada uno comienza en una zona diferente.

Este tema ha sido estudiado por varios investigadores, y múltiples estudios han desarrollado herramientas para estudiar estas señales fisiológicas [1] [2] [3] [4] [5] La contribución de nuestro estudio es la revelación de una relación clara entre la señal de BP y ECG [6] [7] [8] [9]. La diferencia entre nuestro trabajo y otros estudios es que relacionamos los dos a través del procesamiento de señales.

Entre los estudios más importantes está el "Uso de los armónicos del corazón en la oscilometría para extraer la presión arterial". Este estudio logró encontrar la primera relación, ya que investigó la posibilidad de extraer la presión sistólica y diastólica del corazón con las frecuencias y armónicos fundamentales del corazón. Presentan un algoritmo para obtener la presión sistólica y diastólica de la presión arterial en los sistemas cardíacos, cuyos armónicos funcionan con la misma precisión que los dispositivos comerciales [10].

En los últimos años, la información y la medicina se han unido, dando lugar a la telemedicina y provocando cambios importantes y contribuciones importantes en el área de la salud, lo que nos permite ofrecer a los pacientes mejores condiciones y estilos de vida [11].

Para llevar a cabo nuestro estudio, la señal de ECG se adquirió por medio de circuitos de adquisición física o equipo especializado como Powerlab. Una vez que se obtiene esta señal, el procesamiento se le aplica mediante la transformada de wavelet. La segmentación se realiza en la señal, extrayendo los componentes sistólicos y diastólicos de la señal de ECG. Se crea una base de datos, y luego esta información se ingresa en un sistema de redes neuronales artificiales (ANN) que parametrizan la señal. Al final, tenemos una visualización de la presión arterial de nuestro paciente.

La idea de este estudio surge porque actualmente se encuentra que la PA se encuentra entre las principales fuentes de demanda de servicios de salud en la población adulta, lo que requiere que el paciente se controle constantemente su presión y, por lo tanto, cause una gran congestión de pacientes en los centros de salud mientras esperan su atención. presión a tomar.

Este estudio también puede permitir en el futuro la monitorización constante de la PA para que el paciente pueda realizar un seguimiento de su PA de vez en cuando.

2. Metodología

La metodología consta de 5 etapas. Un diagrama de esta metodología se muestra en la Figura 1 a continuación:

[pic 1]

Cada etapa se explica a continuación.

2.1. Adquisición de la señal de ECG.

En esta etapa, la adquisición de la señal electrocardiográfica se realiza a través de Powerlab, un sistema de adquisición de datos que consta de hardware y software. Es comúnmente usado en fisiología humana para registrar y analizar señales.

2.2. Base de datos

En este proyecto, la base de datos constará de la edad, el sexo, la presión arterial tomada manualmente y las señales de ECG, siendo esta última la base de todo este estudio.

En el estudio participaron seis hombres sanos, todos los estudiantes y seis mujeres, de los cuales dos eran ancianos con presión arterial disminuida y cuatro estudiantes sin problemas de presión arterial. La edad de los estudiantes varió de 17 a 26 años, mientras que la edad de los dos sujetos ancianos varió de 50 a 78 años. El muestreo se realizó sentado y acostado. Esto se hizo para analizar si la señal de ECG varía de acuerdo con la forma en que se toma la muestra; después del análisis se determinó que, de hecho, la posición no tiene efecto en la variación de la señal de ECG.

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