Adquisición de ECG y comparación de patologías 2018-2

Adquisición de ECG y comparación de patologías 2018-2

Gilmar Alberto Arias Tejada, Juan C. Gómez Malagón.

Facultad de Ingeniería Electrónica, Universidad^[a] Santo Tomás

Tunja, Colombia^[b]

Email gilmar.arias@usantoto.edu.co

Email juan.gomezm@usantoto.edu.co

Abstract---Cardiac arrhythmias correspond to one of the leading causes of death per year in the world. For this reason, the scientific community has created devices that allow the identification and study of electrocardiographic signals. These signals are registers of the cardiac electrical signals. In order to contribute to the research and improvement of these technologies, the members develop a system for the acquisition and comparison of cardiac pathologies using a graphical interface, allowing, in addition, to determine and analyze different characteristics in the behavior of signals

 
Keywords: Acquisition; Comparison; EKG; Pathology; LabVIEW

Resumen---En Colombia y el mundo, las arritmias cardíacas corresponden a una de las principales causas de muerte al año. Por esta razón, la comunidad científica ha creado dispositivos que permitan la identificación y estudio de las señales electrocardiográficas. Estas señales son registros de las señales eléctricas cardíacas. Con el fin de aportar a la investigación y mejoramiento de estas tecnologías, los integrantes desarrollan un sistema para la adquisición y comparación de patologías cardíacas empleando una interfaz gráfica, permitiendo, además, determinar y analizar diferentes características en el comportamiento de las señales.

Palabras clave^[c]:  Adquisición; Comparación; ECG; Patologías; LabVIEW  

I. INTRODUCCIÓN^[d]

Una señal electrocardiográfica es un registro de la señal eléctrica cardíaca, estos registros se obtienen mediante dispositivos que detectan diferencias de voltaje entre electrodos para hacer la correspondencia con la actividad cardiaca del corazón. En este proyecto, se implementa un sistema que permita la adquisición de ECG para ser analizada respecto a unas patologías cardiovasculares modeladas y enviadas mediante comunicación serial a un computador con una interfaz gráfica diseñada por los autores con el fin de identificar diferentes parámetros de potencia y de espectro en frecuencia.

II. JUSTIFICACIÓN

Las enfermedades cardíacas son una de las mayores causas de muertes registradas en el mundo. Representan un 31 por ciento de todas las muertes registradas según la Organización Mundial de la Salud. En Colombia, en promedio cada día mueren 60 personas por algún tipo de arritmia cardíaca. Las identificaciones de estas patologías cardíacas han generado que la comunidad científica se una con el fin de crear dispositivos capaces de detectar el estado cardiovascular de un individuo con el fin de mejorar y prolongar su calidad de vida.

Teniendo en consideración la problemática descrita anteriormente, se decide desarrollar un sistema que permita la obtención de una señal cardíaca y el análisis de diferentes patologías modeladas y almacenadas en un microcontrolador.

III. CONCEPTOS

A. Señal Electrocardiográfica

La ECG es un registro de la señal eléctrica cardíaca; la naturaleza eléctrica de las señales que maneja el corazón para coordinar sus movimientos permite estudiar su comportamiento midiendo estas diferencias de potencial. Estos voltajes pueden registrarse desde distintos puntos de la superficie corporal.

B. Electrocardiógrafo

Los electrocardiógrafos son dispositivos que detectan las señales eléctricas asociadas con la actividad cardíaca y producen un ECG. Tanto los electrocardiógrafos mono canales como los multicanales son usados para diagnosticar anormalidades cardíacas, determinar la respuesta del paciente a algún tratamiento con medicamentos específicos y observar tendencias o cambios en la función cardíaca. Los electrocardiógrafos, a través de electrodos de registro colocados en la superficie del cuerpo, detectan potenciales eléctricos de aproximadamente un mili voltio (mV), mismos que aparecen en la piel como resultado de la actividad cardíaca. Las diferencias de voltaje entre los electrodos son medidas y corresponden con la actividad eléctrica del corazón.

C. Conversión Digital- Análoga y Análoga- Digital

Gran cantidad de señales en la naturaleza son continuas: la intensidad de la luz, un voltaje variando en determinado rango, etc. La Conversión Analógica- Digital y Digital- Analógica, son sistemas que permiten a procesadores digitales interactuar o manipular estas señales. La información digital se diferencia de la continua en dos factores importantes: esta información se muestrea y se cuantiza. Estos aspectos generan una restricción en la cantidad de información que puede contener una señal digital. Un conversor análogo- digital es un dispositivo que ofrece una salida digital a partir de una señal análoga de entrada. Este elemento realiza dos funciones: cuantificación y codificación. Hay modelos que incluyen un muestreador previo (S&H) y otros incorporan un multiplexor analógico o dos. Un conversor digital- análogo realiza el proceso inverso.

IV. IMPLEMENTACIÓN

Ya que el propósito del proyecto es desarrollar un sistema que permita la adquisición de una señal electrocardiográfica obtenida de un paciente real para ser comparada con diferentes patologías cardiacas modeladas en un simulador de paciente, se consideró pertinente categorizar el sistema en cinco etapas fundamentales

A. Modelamiento de patologías

Se consultaron los principales tipos de patologías cardíacas (Taticardia, Bradicardia, Fibrilación auricular, Fibrilación ventricular) para proceder a realizar el modelamiento de una ecuación que describiera sus características teniendo en cuenta el número de ciclos que se presentan en determinado intervalo de tiempo.

[pic 2]

    Como se puede apreciar en la ecuación uno, el modelamiento correspondió a la sumatoria de una función a trozos f(n) descrita cómo:

[pic 3]

Donde n pertenece al conjunto de los números reales.

Basándose en esta ecuación, se procede a la simulación y ajuste de la misma en el software matemático MATLAB, obteniendo como resultado las siguientes principales señales cardíacas

[pic 4]

      Fig.  1 Señal cardíaca normal modelada y simulada

[pic 5]

Fig.  2 Patología cardíaca (fibrilación auricular) modelada y simulada

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