INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
“Diseño de un sistema informático para el análisis de los estudios de cardiofonía generados por un analizador de cardiopatía HOLTER comercial”
T E S I S
Q U E P A R A O B T E N E R E L T Í T U L O D E :
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
P R E S E N T A
Montiel Paredes Xóchitl Donají
ASESORES:
M. en C. Jesús Antonio Álvarez Cedillo Ing. Armando Mancilla León Ing. Federico Felipe Durán
MÉXICO, D.F. 2008
Agradecimientos
Agradezco a todos los profesores de la ESIME Zacatenco que durante mis estudios,
estuvieron involucrados directamente con mi formación profesional, su tiempo y
dedicación.
Profr. Ing. Felipe Federico Durán, muchas gracias por su trabajo, seguimiento, atención
dedicación, dirección y mucho más que me brindó durante la realización de este
proyecto, que sin usted no hubiera sido posible llevarlo a cabo. Un placer trabajar con
usted.
Profr. Ing. Armando Mancilla León, gracias por sus enseñanzas en cada uno de los cursos
en los que tuve la oportunidad de poder conocerle y tomar un poco de sus vastos
conocimientos, también le quiero agradecer por su apoyo y motivación en el desarrollo
de esta tesis, que sin su apoyo no hubiera sido posible. Fue un placer trabajar con usted.
M. en C. Jesús Antonio Álvarez Cedillo, agradezco la oportunidad de haber trabajado con
usted, gracias por su paciencia y dedicación. No quiero dejar pasar la oportunidad de
decirle, que admiro el entusiasmo y la pasión con la que emprende cada proyecto, así
como su visión y constancia para llevarlo a cabo. Estas cualidades peculiares me
animaron a concluir con entusiasmo este proyecto. Un placer trabajar con usted.
Daniel Paz, gracias amigo por compartir una interesante trayectoria a lo largo de esta
carrera, he aprendido mucho de ti, y has sido un gran apoyo en todo tiempo, gracias por
tu dedicación, entusiasmo, esfuerzo y constancia que han sido de gran ejemplo en mi
vida. En gran parte debo a tus consejos y exhortaciones, el hecho de que haya
perseverado hasta el fin de esta etapa.
Raúl Montiel Paredes, hermano, agradezco tu apoyo y comprensión en estos años de
arduo trabajo, gracias porque siempre he contado con tu ayuda.
Isabel Paredes Argüelles. Mi madre. Todo se resume en una sola palabra: GRACIAS. Por tu
gran amor, por tu gran esfuerzo, por tu gran fortaleza, por tu gran apoyo en todo
momento, por tu gran ayuda. Gracias por los desvelos, por todos los grandes sacrificios
que has hecho por mi hermano y por mí. Siempre te lo voy a agradecer. Te amo. Dios te
bendice.
Agradezco a mis abuelitos, Dionisia Argüelles y Luciano Paredes, por la educación que me
dieron, los hábitos que me inculcaron, gracias por la disciplina y compromiso, porque
ahora forman parte de mi vida. Gracias por su dedicación, por su amor. Gracias por su
ejemplo de esfuerzo y perseverancia
A todos mis familiares y amigos, que aunque no están mencionados aquí, les doy las
gracias por haberme brindado su apoyo incondicional.
Gracias Jorge A. Díaz.
Jesús… mi Dios, Tú te llevas todo mi reconocimiento, la gloria, la honra son para ti Señor.
―Porque de él, y por él, y para él, son todas las cosas. A él sea la gloria por los siglos.
Amén.‖ Romanos 11:36
Dedicatoria
A Jesús mi Dios
A mi madre Isabel
A mis abuelitos Dionisia y Luciano
Con Cristo estoy juntamente crucificado, y ya no vivo yo, mas vive Cristo en mí; y lo que ahora vivo en la carne, lo vivo en la fe del Hijo de Dios, el cual me amó y se entregó a sí mismo por mí.
Gálatas 2:20
ÍNDICE
Introducción i
Metodología de la investigación ii
Planteamiento del problema iii
Objetivo iv
Justificación iv
Organización de la tesis iv
Capítulo 1. Padecimientos comunes del corazón
1.1 Estado del arte 1
1.2 Enfermedades cardiacas 4
1.3 Estado actual en México 4
1.3.1 Fuente IMSS 4
1.3.2 Fuente ISSSTE 5
1.4 Estructura física del corazón 5
1.4.1 El sistema de conducción 8
1.4.2 Electrofisiología de las células cardiacas 9
1.4.3 Actividad eléctrica de la célula cardiaca 10
1.5 Cardiopatías 12
Capítulo 2. Señales Biomédicas
2.1 Concepto 27
2.2 Origen de las señales biomédicas 31
2.3 Adquisición y despliegue de señales 37
2.3.1 Análisis automatizado de señales 39
2.3.2 Etapas en el procesamiento y análisis de señales 39
2.4 Adquisición y análisis de ECG con Instrumentos Virtuales 41
2.5 Electrocardiograma 42
2.5.1 Análisis de la señal electrocardiográfica 42
Capítulo 3. Estudio Holter
3.1 Descripción 45
3.2 Relato histórico- electrografía de Holter 45
3.3 Norman J. ―Jeff‖ Holter – Padre del monitoreo ambulatorio ECG 48
3.4 Necesidad del método 50
3.5 Monitor Holter 51
3.6 Tipos Generales de Registro electrocardiográfico ambulatorio 55
3.7 Restricciones mientras está usando el monitor Holter 60
Capítulo 4. Diseño e implementación del sistema de análisis
4.1 Hardware 62
4.1.1Etapa para la adquisición de la señal 63
4.1.2 Etapa de filtro pasa banda 65
4.1.3 Etapa filtro rechaza banda (Notch) 67
4.1.4 Etapa de amplificación 68
4.2 Diseño del Software 69
4.2.1 Registros del puerto paralelo 69
4. 3 Implementación Física del Hardware 70
4. 4 Software 72
4.4.1 Interfaz gráfica 73
4.5 Estudio Económico 80
Capítulo 5. Resultados
5.1 Comparaciones 84
5.2 Conclusiones 85
5.3 Trabajo a futuro 86
Glosario de términos 87
ANEXO A– Código de programa 88
Referencias 105
Introducción
i
Introducción
En México, el estilo de vida acelerado en el que estamos inmersos ha
sido motivo para que las enfermedades cardiovasculares tengan un mayor
impacto entre la población. Y se han posicionado entre las principales
causas de muerte en nuestro país.
Cualquier padecimiento del corazón o del sistema cardiovascular se
puede registrar bajo el nombre de cardiopatía. Que abarca diversos
padecimientos propios de la estructura del corazón. Dentro de estos
padecimientos se encuentran las arritmias cardiacas. Las cuales se
analizarán para la implementación de este proyecto.
La electrocardiografía, es un método para registrar gráficamente las
señales eléctricas del corazón, utilizado ampliamente para detectar
alteraciones en el ritmo cardiaco. Con este método es posible analizar el
comportamiento del corazón del paciente, y apoyar al médico profesional
a emitir el diagnóstico correcto.
Una de las herramientas importantes para este método de
diagnóstico es el Holter electrocardiográfico, que pretende obtener un
registro de la actividad eléctrica del corazón, por un periodo de tiempo,
generalmente de 24 horas. A esta técnica se le denomina ambulatoria, ya
que no es necesario estar en un hospital o en un consultorio médico. Esto
con el fin de obtener datos más detallados, acerca de la actividad del
corazón por un tiempo prolongado, y registra todas las señales en las
actividades diarias y cotidianas de un individuo.
Un dispositivo Holter tiene entre cinco y siete cables que se han
denominado derivaciones, y éstos a su vez van conectados a electrodos
que se colocan en el tórax, y están conectados al monitor de registro, para
recoger los datos de la señal eléctrica del corazón.
El Holter funciona mediante baterías. Es muy fácil de portar en un
bolsillo o en algún tipo de estuche, que se puede llevar colgado en el
cuello o en la cintura.
Es necesario que el paciente lleve un registro de las actividades que
realice durante el tiempo en que se esté llevando a cabo el estudio con el
electrocardiógrafo Holter. Con el objetivo de relacionar las actividades
ii
realizadas con el comportamiento eléctrico del corazón, y poder obtener
un análisis más detallado.
El electrocardiógrafo Holter, recoge los datos necesarios en unidades
de almacenamiento, como puede ser una memoria USB o una ‗memory
card‘ con el fin de que, posteriormente, los datos puedan ser analizados
por un médico.
Al utilizar un electrocardiógrafo Holter, se busca solucionar la
deficiencia que se pueda tener en un electrocardiograma convencional,
ya que en este último, pueden pasar desapercibidos algunos trastornos de
la actividad eléctrica del corazón. El electrocardiógrafo Holter ofrece una
lectura continua del ritmo cardiaco, de la frecuencia del corazón, y sus
características eléctricas durante un periodo de 24 horas.
Metodología de investigación
La metodología que se empleará en este proyecto, para alcanzar los
objetivos planteados, está basada en las siguientes etapas:
Planteamiento del problema. En el desarrollo de este trabajo, es
necesario estudiar el comportamiento del corazón, frente a
diferentes alteraciones del ritmo cardiaco—cardiopatías –y las
características de sus ondas eléctricas, como la frecuencia y
amplitud.
También es ineludible analizar el funcionamiento de diversos
dispositivos Holter, para así formar una idea completa de las
características con las que contará este sistema informático.
Marco teórico. En esta etapa se armarán ideas acerca de las
posibles causas que expliquen el problema que se investiga. Y se
incluirá información acerca de los trabajos que existen actualmente
relacionados con el tema de este proyecto.
Planteamiento de una solución. El sistema informático que se
diseñará, tendrá una interfaz amigable con el usuario, con el
propósito de que sea de fácil manejo. Esto incluye que la interfaz se
desarrolle en el idioma español, esta característica es importante
dentro de nuestro país.
Desarrollo
Análisis de Datos
Resultados
iii
Planteamiento del problema
Entre las principales causas de mortalidad en México se encuentran los
padecimientos relacionados con el corazón. Por esta razón es importante
contar con equipo médico eficiente, en este caso, en el área de
cardiología. Este equipo debe ser capaz de facilitar la tarea del médico
profesional, y dadas las circunstancias en las que nos vemos inmersos, en
cuanto a los grandes avances en la ciencia de la computación, se hace
necesario contar con un software, que posea la característica de
proporcionar la mayor cantidad de facilidades posibles, para el manejo y
operación de dichos equipos médicos.
En México, el médico especialista e incluso su equipo auxiliar—como son
laboratoristas y enfermeros—podrían aprovechar al máximo todas las
herramientas que ofrece el software de los dispositivos Holter, si hicieran uso
de él con total entendimiento, es decir, siempre será más fácil manejar una
aplicación, que se encuentre en el lenguaje natal de quien la maneja. Por
lo tanto, la realización de una aplicación en el idioma español
proporcionará una mayor eficiencia para el uso de un ECG de Holter.
Las aplicaciones existentes para el correcto funcionamiento de cada
electrocardiógrafo Holter (EGC Holter), sólo son compatibles para un
dispositivo específico, sin embargo, será mucho más fácil analizar los datos
del electrocardiógrafo, con un software que además de estar en español,
sea capaz de leer los datos generados por cualquier dispositivo Holter.
Es posible que con este sistema informático, sea más común que un
dispositivo Holter esté disponible en cualquier clínica u hospital, con
accesibilidad para el operador y por consecuencia, también lo será para
el paciente. En la actualidad, la ciencia computacional proporciona
infinidad de facilidades, que servirán de apoyo al realizar la interfaz entre el
dispositivo y la computadora, para obtener datos de una forma más
rápida y eficiente, a fin de brindar facilidades en diagnósticos cardíacos al
médico profesional.
iv
Objetivo
Elaborar un sistema informático de interpretación de cardiopatías, basado
en un analizador de cardiopatía HOLTER, como herramienta de apoyo en
el diagnóstico médico.
Objetivos particulares
Diseñar una interfaz con el dispositivo analizador HOLTER
Diseñar un software que interprete los datos a través de un dispositivo
USB Flash memory.
Aplicación de la metodología Médica.
Diseño de una interfaz gráfica amigable.
Justificación
El presente trabajo, propone una herramienta que esté disponible y al
alcance de cualquier hospital, centro médico, o consultorio médico, que
sea accesible en el costo, de fácil manejo y comprensible en cuanto al
idioma. Y para el paciente, este proyecto le permitiría tener un mayor
acceso a este tipo de estudios.
Este proyecto también apoyaría al médico profesional en cuanto a
obtener en ciertos casos, un posible diagnóstico, sin excluir la opinión y el
diagnóstico otorgado por la preparación profesional del médico.
Organización de la tesis
Tomando en cuenta lo anterior, la presente tesis propone un diseño para
realizar un sistema informático, con el fin de obtener un análisis detallado
de los estudios de cardiofonía, que son generados por un dispositivo Holter
comercial. Se desarrollará la metodología para implementar este sistema y
probar su eficiencia, esto se llevará a cabo con el fin de optimizar y
mejorar las aplicaciones existentes en México.
En el capítulo 2, se hace mención y se tratan los principales y más comunes
padecimientos del corazón, tomando en cuenta importantes fuentes
como referencia para estos datos. Además de explicar la estructura física
del corazón, esto implica mencionar sus partes y funciones.
v
Y por último, dentro de las cardiopatías existentes, se mencionan las
arritmias y se hace mención de las más comunes de ellas.
Dentro del capítulo 3, se trata el tema de las señales biomédicas, para
profundizar más en el contexto, de cómo ha sido posible que la
computadora se involucre a tal grado, en un área tan compleja como lo
es la medicina, trata el procedimiento para adquirir señales del mundo real
y codificarlas, de tal manera que se puedan procesar en la computadora.
Además, con un panorama más amplio, se explica el proceso de un
estudio Holter y su importancia.
Ya en el capítulo 4 se explica detalladamente el procedimiento para el
diseño y la implementación del sistema de análisis que se realizó y
asimismo en el capítulo 5, tenemos los resultados y las conclusiones
adquiridas al finalizar este trabajo, así también se exponen los trabajos
futuros.
Capítulo I
Padecimientos comunes
del corazón
1
1.1 Estado del Arte
Antes de pasar al marco teórico, se hará mención de los dispositivos Holter,
que actualmente tienen un alto nivel de desarrollo, tanto en software
como en hardware.
Software de análisis MT-200
Este software está diseñado para prácticas médicas y dispensarios.
Funciona en una computadora, ya sea local o en red. Tiene una resolución
alta de la señal electrocardiográfica, un programa de análisis válido
clínicamente.
Diferentes grabadoras Holter pueden operar con este software, como son:
2/3 canales MT-101
2/3 canales MT-101 nano
2/3 canales MT-100 (la primera versión)
Sus características principales son:
Comprobación de la calidad de señal del ECG en tiempo real
directamente en la computadora.
Comprobación de la colocación de los electrodos y de la calidad
de la señal que se muestra en el monitor de la PC.
Almacenamiento en formato PDF (Adobe Acrobat Reader)
Envío automático de mensajes por correo electrónico
Análisis multiusuario
Plantillas de marcapasos
Proporciona informes precisos, profesionales y personalizados
Parámetros de dominio de tiempo estándar
La representación de datos tridimensional para la presentación de
gran calidad del sistema nervioso central
Sistema Holter ECG CardioScan 12 de 3 y 12 derivaciones
CardioScan 12 es un software para el análisis del ECG de Holter de 24
horas, cuenta con las siguientes características:
2
Análisis y grabación de las 12 derivaciones
Análisis de fibrilación atrial
Variabilidad de la frecuencia cardiaca con potencia espectral y
dominio del tiempo
Análisis del marcapasos
Escaneo por página y despliegue completo
Esta en una nueva versión del CardioScan 12 y cuenta con el análisis para
el ST en las 12 derivaciones, esta característica hace que sea un Holter muy
eficaz porque le brindará al médico usuario suficiente información.
El análisis del ECG de Holter contiene: arritmias, ST, pausas, variabilidad de
la frecuencia cardiaca, QT. El análisis de arritmias incluye 20 plantillas
mayores para morfologías. Cuenta con técnicas de edición que lo hacen
un rápido y exacto analizador de arritmias.
Esta aplicación también es capaz de emitir un completo y detallado
informe sobre el ECG.
Sistema de Holter de ECG H-SCRIBE de Mortara Instrument con Grabadoras
H3++
El X-Scribe II es un software poderoso software de grabación, escaneo y
procesamiento de señales que posee una nítida presentación gráfica de
1278x1024 pixeles, una eficaz herramienta que detecta los latidos, etiqueta
morfologías y filtra el ruido, con esto resulta una identificación mayor de
cada evento y es de gran ayuda al diagnóstico. Este software se
complementa con la grabadora de Holter H-3+, es la más pequeña y
avanzada del mundo.
Esta grabadora se encarga de adquirir los datos del examen durante 24 o
48 horas en 3 o 2 canales respectivamente, este sistema realiza todo un
proceso, el cual inicia con la preparación del paciente para realizar el
Holter, después descarga el examen desde la memoria de la grabadora, el
ingreso a la base de datos de los datos del paciente y un análisis
automático del examen. También genera un perfil y plantillas por cada
morfología, que le permite al médico realizar la revisión y edición del ECG
de Holter de forma rápida y presentada para la generación del reporte
final.
Este software de análisis de Holter, le permite al médico especialista tener
la información necesaria de la condición clínica del paciente,
3
principalmente para su evaluación y para que pueda realizar un
diagnóstico correcto clínico. Ya que ha concluido este proceso se genera
un reporte final para su impresión, también cuenta con la opción de
exportar el reporte en formato PDF, permitiendo así su envío por Internet
para revisión y diagnóstico remoto.
EXCORDE
Estos registradores ambulatorios, adquieren la señal electrocardiográfica
de dos canales bipolares de los pacientes durante 24 horas y los datos se
almacenan en memoria digital ―flash‖. Los datos guardados se procesan y
clasifican en una estación de análisis mediante el programa EXCORDE.
Estas grabadoras son ligeras y compactas.
La estación de análisis permite:
Introducir los datos de la prueba y del paciente
Medir la frecuencia cardiaca
Analizar y clasificar los latidos
Detectar y aalizar los eventos arrítmicos
Medir y analizar el segmento ST de la señal del ECG
Analizar el funcionamiento del marcapasos
Visualizar e imprimir la señal en diferentes formatos
Emitir reportes de los resultados del análisis
Almacenar los casos estudiados
Configurar el sistema
4
1.2 Enfermedades cardiacas
Existen diversas enfermedades cardiacas. La causa más común de éstas,
es el estrechamiento o bloqueo de las arterias coronarias, los vasos
sanguíneos que proveen sangre al corazón. A esto se le llama enfermedad
de las arterias coronarias, ésta se desarrolla de forma lenta con el
transcurrir del tiempo. Ésta es la causa más relevante por la cual las
personas sufren infartos.
Otros tipos de alteraciones cardiacas pueden ocurrir en las válvulas del
corazón, o también, el corazón puede no latir de forma normal a causa de
alguna insuficiencia cardiaca. También es importante mencionar que
ciertas personas nacen con algún padecimiento de este tipo.
1.3 Estado actual en México
Actualmente en México, existen muchos factores que desgraciadamente
afectan la salud de la población. Los malos hábitos alimenticios, el estrés
físico y mental, así como también la falta de alguna actividad física, han
provocado que la cardiopatía isquémica, que se ocasiona por la
obstrucción de las arterias coronarias, sea una de las principales causas de
mortalidad en el país.
Se han creado diversos programas para promover la actividad física, ante
la problemática que cada vez más va en aumento.
Las instituciones como el IMSS o el ISSSTE, resaltan que la hipertensión,
colesterol alto, tabaquismo y la diabetes mellitus, son los principales
factores de riesgo para padecer cardiopatías.
1.3.1 Fuente IMSS
Según un reporte emitido por el IMSS, en el 2007, el corazón es el órgano
más afectado a causa de la obesidad. En ese mismo año, sólo en México
ocurrieron más de 100 mil defunciones a causa de las enfermedades
isquémicas. Aunado a esto, la hipertensión, colesterol alto, tabaquismo y la
diabetes mellitus, son los principales factores de riesgo para padecer
alguna cardiopatía.
Con la obesidad, el corazón se ve afectado y pierde su figura, asimismo
pone en riesgo su funcionamiento, y provoca serias complicaciones en la
5
salud de las personas que la padecen, a tal grado de que 6 de cada 10
pacientes con cardiopatía isquémica, mueren sin haber presentado
síntomas previos. En México, así como en el resto del mundo, la cardiopatía
isquémica es una de las mayores causas de muerte. La fuente tomada en
este caso fue el IMSS.
Como la cardiopatía forma parte de las principales causas de mortalidad
en México, médicos expertos e investigadores dicen que su incidencia
podría incrementarse en los siguientes años, por el estilo de vida de la
gente, esto lo advirtió el cardiólogo Guillermo Naranjo, un especialista.
1.3.2 Fuente ISSSTE
En años anteriores, las enfermedades debidas a infecciones o a parásitos,
que estaban vinculadas a la desnutrición, la pobreza, la ignorancia, o la
falta de medidas sanitarias, ocupaban los primeros lugares como causas
de mortalidad. Pero ahora las enfermedades crónicas, que tienen mucho
que ver con una vida desfavorable, es decir, mala nutrición, tabaquismo,
inactividad física y estrés, han pasado a ocupar los primeros lugares en las
tasas de mortalidad. En una reunión, y con el apoyo de los laboratorios
Boehringer Ingelheim, el presidente de la Asociación de Cardiólogos del
ISSSTE y coordinador de Cardiología del Hospital Regional Primero de
Octubre, informó que entre estas enfermedades, las del corazón, son las
que ocupan el primer lugar con un número por año de 74,325 muertes,
esto representa el 16% de la mortalidad total, según un estudio realizado
por el INEGI. De esta cifra, 48,573 de los fallecimientos (65%), fueron
causados por cardiopatía isquémica. Según datos de la Secretaría de
Salud, las personas mayores de 65 años son las más afectadas, con
aproximadamente 30,000 defunciones al año, por la cardiopatía
isquémica. Aunque la población que tiene entre 45 y 64 años, también se
ha visto afectada, pero en menor proporción con 10,000 fallecimientos al
año, por otra parte la población que tiene entre 24 y 44 años, es la menos
afectada, con aproximadamente 2000 fallecimientos.
1.4 Estructura física del corazón
El corazón es un músculo que se encarga de bombear sangre a todo el
cuerpo. La funcionalidad del corazón se podría comparar a la de una
bomba. El lado derecho del corazón, recibe la sangre del organismo y la
6
bombea a los pulmones. En tanto que el lado izquierdo hace lo contrario,
ya que recibe la sangre de los pulmones y la bombea a todo el cuerpo.
El corazón pesa entre 200 y 425 gramos. El corazón medio late 100, 000
veces al día, con un índice promedio de 80 veces por minuto y bombea
aproximadamente 7.6 litros de sangre.
El corazón se encuentra ubicado entre los pulmones, en el centro del
pecho, detrás y un poco a la derecha del esternón. Véase la figura 1.1
Figura 1.1 Estructura física del corazón
Este músculo está formado por:
Cuatro cavidades (dos atrios y dos ventrículos) que reciben la sangre
que proviene del cuerpo y la bombean nuevamente hacia él.
Los atrios reciben la sangre que regresa al corazón.
Los ventrículos bombean la sangre del corazón hacia el
cuerpo.
Los vasos de la sangre, que forman una red de arterias y venas que
transportan la sangre por todo el cuerpo.
o Las arterias se encargan de transportar la sangre desde el
corazón hacia los tejidos del cuerpo.
o Las venas son la que transportan la sangre de vuelta al
corazón.
Cuatro válvulas que previenen que la sangre vuelva hacia atrás.
o Cada una de estas válvulas permiten el flujo delantero de
sangre y previenen el flujo posterior.
Un sistema eléctrico, cuya función es estimular la contracción del
músculo del corazón. Véase fig. 1.2
7
Figura 1.2 Anatomía del corazón
Las cavidades superiores se denominan <<aurícula izquierda>> y
<<aurícula derecha>> y las cavidades inferiores se denominan <<ventrículo
izquierdo>> y <<ventrículo derecho>>. Hay una pared muscular
denominada <<tabique>> que separa las aurículas izquierda y derecha y
los ventrículos izquierdo y derecho. El ventrículo izquierdo es la cavidad
más grande y fuerte del corazón. Las paredes del ventrículo izquierdo
tienen un grosor de poco más de un centímetro, pero tiene la fuerza
suficiente para impulsar la sangre a través de la válvula aórtica hacia todo
el cuerpo.
Cuatro son las válvulas que controlan el flujo de la sangre por el corazón:
La válvula tricúspide controla el flujo sanguíneo entre la aurícula
derecha y el ventrículo derecho.
La válvula pulmonar controla el flujo sanguíneo del ventrículo
derecho hacia las arterias pulmonares, las cuales tienen la función
de transportar la sangre hacia los pulmones para oxigenarla.
La válvula mitral permite que la sangre oxigenada que proviene de
los pulmones, pase de la aurícula izquierda al ventrículo izquierdo.
La válvula aórtica permite que la sangre ya oxigenada pase del
ventrículo izquierdo a la aorta, que es la arteria más grande del
cuerpo, y que se encarga de transportar la sangre al resto del
organismo.
8
1.4.1 El sistema de conducción
Los impulsos eléctricos que genera el músculo cardiaco denominado
miocardio, estimulan la contracción del corazón. Está señal eléctrica se
origina en el nódulo sinoauricular (SA) que se encuentra ubicado en la
parte superior de la aurícula derecha. A este nódulo también se le ha
denominado como ―marcapasos natural‖ del corazón, esto se debe a que
sus células son las que se despolarizan de forma más rápida. El nodo sinusal
es la estructura del sistema de conducción, con pendiente de
despolarización diastólica más rápida; sus células son las que antes
alcanzan el potencial umbral y por ello, es en el nódulo sinusal donde se
genera el potencial de acción, que se distribuirá por todas las demás
células.
Los impulsos eléctricos del nódulo sinoauricular, se propagan por las fibras
musculares de las aurículas y los ventrículos y estimulan así su contracción.
Si bien el nódulo SA envía impulsos eléctricos a una velocidad
determinada, la frecuencia cardiaca puede variar dependiendo del
esfuerzo del organismo, el nivel de estrés o también a factores hormonales.
La figura 1.3 es una representación cardiaca, donde se pueden apreciar
las cámaras, aurículas y ventrículos y también las válvulas que separan a
las cámaras, y que establecen una comunicación con la arteria aorta y la
arteria pulmonar.
Figura 1.3 Sistema de conducción cardiaco
9
1.4.2 Electrofisiología de las células cardiacas
Tipos de células
Respecto al ámbito eléctrico del corazón, es posible distinguir dos células
importantes:
Células automáticas o de respuesta lenta, éstas forman parte del
sistema de conducción cardiaco.
Células de trabajo o musculares o de respuesta rápida, son
representadas por los miocitos.
Las células de respuesta lenta, cuentan con la característica de conducir
el impulso eléctrico y además tienen la propiedad de generarlo de forma
espontánea. Las células de respuesta rápida necesitan un estímulo externo
que las active.
La siguiente figura (1.4), muestra que las células de respuesta lenta tienen
un potencial de reposo inestable, que automáticamente va
despolarizándose y al alcanzar el potencial umbral, generan un potencial
de acción que se transmite a las células inmediatas.
Figura 1.4 Tipos de células cardiacas
Y por el contrario, las células de respuesta rápida tienen un potencial de
reposos estable, requieren de un estímulo externo que lo sitúe en el
10
potencial umbral para que posteriormente, genere un potencial de acción
que hará que el miocito se contraiga.
En las enfermedades en las que se ve afectado el nódulo sinusal y se ve
alterado su automatismo, el que se encarga de tomar el mando eléctrico
del corazón, es el nodo aurículo-ventricular. Esto se debe, a que la
velocidad de la pendiente de despolarización diastólica espontánea del
nódulo ventricular, es la que sigue al nódulo sinusal (Figura 1.5).
Figura 1.5 Potenciales de acción
1.4.3 Actividad eléctrica de la célula cardiaca
La despolarización y la repolarización de los miocitos, se puede representar
como un vector con diferentes cargas en cabeza (punta del vector), y en
su cola (origen del vector).
La despolarización de las células cardiacas, que es lo que transforma su
interior eléctricamente en positivo, se puede representar como un vector
con la cabeza positiva y la cola negativa.
Cualquier electrodo o derivación que esté situado en un ángulo de 90ª
respecto a la cabeza vectorial, registrará una deflexión positiva, y más si su
coincidencia es mayor con la dirección del vector.
En caso contrario, las derivaciones que se encuentran a más de 90ª de la
cabeza vectorial, registrarán una deflexión negativa. Este suceso es el
responsable del principio del complejo QRS del electrocardiograma. El cual
se puede definir, como una estructura correspondiente en el tiempo con la
11
despolarización de los ventrículos. Cuando el complejo QRS aparece en su
totalidad se conforma de tres vectores:
Onda Q. La despolarización ventricular provoca una deflexión
negativa inicial.
Onda R. Es la primera deflexión positiva durante la despolarización
ventricular, es la onda de mayor tamaño y es la imagen clásica de
un ECG.
Onda S. Es la segunda deflexión negativa que ocurre durante la
despolarización ventricular.
El complejo QRS no necesariamente contiene las tres ondas. Cualquiera
que sea la combinación de estas ondas, se le puede denominar como
complejo QRS.
Figura 1.6 Secuencia de despolarización de los miocitos ventriculares
Una vez que se han recuperado las células, se recuperan hasta alcanzar
las condiciones eléctricas de reposo; a este proceso se le conoce como
12
repolarización, y puede representarse por un vector con polaridad opuesta
a la del vector de despolarización. Este vector de repolarización muestra
la cabeza cargada de manera negativa y la cola de manera positiva, y es
el responsable del principio de la onda T del electrocardiograma.
1.5 Cardiopatías
Aunque existen diferentes cardiopatías, en este trabajo sólo se analizarán
las arritmias cardiacas, las cuales se pueden definir como cualquier ritmo
diferente al sinusal normal. Esto es, el ritmo más común en una persona
adulta, con pulsaciones que varían entre 60 y 100 latidos por minuto. Este
ritmo cardiaco es generado de manera normal por el nodo sinusal. El nodo
sinusal es una estructura pequeña, que se localiza en la parte alta de la
aurícula derecha, y tiene la capacidad de despolarizarse
espontáneamente a una alta frecuencia, en reposo de unas 60 a 80 veces
por minuto. A esta propiedad se le llama automatismo, y debido a esta
frecuencia de despolarización espontánea el nodo sinusal es el que, en
condiciones normales, rige el ritmo cardiaco.
Los estímulos eléctricos generados en el nodo sinusal despolarizan en
primer lugar las aurículas, dando lugar a las ondas P del
electrocardiograma; atraviesan la unión aurículoventricular y el haz de His,
y continúan por el sistema específico de conducción (ramas del haz de His
y fibras de Purkinje), que distribuye el estimulo por ambos ventrículos para
que estos se despolaricen, dando lugar al complejo QRS.
Las células cardíacas tienen la capacidad de generar y conducir los
impulsos eléctricos, que se encargan de la contracción y relajación de las
células miocárdicas. Estos impulsos eléctricos resultan por el flujo de iones
positivos (sodio, potasio y calcio, en pequeña proporción), a través de la
membrana de las células cardiacas.
La automaticidad es una propiedad de algunas células cardiacas para
generar de forma espontánea, estímulos que son capaces de transmitirse a
las células inmediatas. Esta capacidad depende de que exista una
pendiente de despolarización diastólica espontánea, que
automáticamente alcanza el potencial umbral y genera un potencial de
acción. Existen diversas estructuras cardiacas automáticas en el corazón
humano, pero la más rápida en condiciones normales, es la pendiente
diastólica del nódulo sinusal, alcanza el potencial umbral, y genera un
13
potencial de acción que se transmite al resto de las células cardiacas, y
con esto se origina el ritmo sinusal normal (figura 1.7).
Figura 1.7 Automaticidad
Al alterarse el automatismo de las células cardiacas, se explican como
consecuencia, las múltiples arritmias cardiacas que existen. Éstas podrían
originarse, cuando aumenta de manera anormal la pendiente de
despolarización diastólica de las células automáticas no sinusales, cuando
la pendiente sinusal es superada, se determinaría una arritmia rápida.
La conducción, es la capacidad, que tienen los impulsos que se generan
en el nódulo sinusal, de propagarse a las demás células musculares
auriculares y ventriculares. Existen diferentes velocidades de conducción
en las células cardiacas. La estructura con la velocidad de conducción
más lenta, es el nodo auriculoventricular, y el sistema His-Purkinje y las
células musculares auriculares, las que tienen una mayor velocidad de
conducción (Fig. 1.8).
Figura 1.8 Velocidades de conducción de las células cardiacas
14
A continuación se describirá el conjunto de arritmias que se consideran en
este proyecto:
Bradicardia Sinusal
Este ritmo tiene una frecuencia de aproximadamente 60 latidos por minuto.
Bradicardia con más de 50 pulsaciones por minuto, pueden ser toleradas
muy bien en personas saludables. Los atletas tienden a tener bradicardia
con un alto gasto sistólico, que permite un ritmo con una frecuencia
cardiaca más lenta. Y esto produce un gasto cardíaco más elevado en el
atleta.
Figura 1.9 Bradicardia Sinusal
Taquicardia Sinusal
Este ritmo ocurre frecuentemente como resultado de la estimulación
excesiva del sistema nervioso simpático (por ejemplo, dolor, fiebre,
incremento en la demanda de oxígeno o hipovolemia). Esta taquicardia
generalmente presenta un complejo QRS estrecho. Las pulsaciones tienden
a limitarse a menos de 150 latidos por minuto.
Figura 1.10 Taquicardia Sinusal
Arritmia Sinusal
Esta arritmia es un ritmo que se ve frecuentemente en niños y no es tan
común en adultos de edad avanzada. La típica irregularidad de esta
arritmia es asociada con la función respiratoria. Con la inspiración, los
15
latidos incrementan, y con la expiración sufren un decremento. Un
complejo QRS estrecho y una onda P positiva en la derivación-2 es la más
común.
Figura 1.11 Arritmia Sinusal
Bloqueo nodal senoauricular (SA)
Este ritmo patológico ocurre cuando los impulsos del nódulo SA son
bloqueados, y la aurícula no se puede despolarizar. Mientras el nódulo
genera impulsos regularmente, los tejidos alrededor del nódulo SA no
permiten la conducción de estos impulsos. La gravedad de esta arritmia
depende de la frecuencia y la duración del bloqueo. Cabe destacar, que
cada pausa tiene un equivalente a un múltiplo de los intervalos P-P
anteriores.
Figura 1.12 Bloqueo nodal senoauricular (SA)
Pausa Sinusal
Esta arritmia ocurre cuando el nódulo SA no inicia los impulsos eléctricos. El
resultado de esta pausa no produce un múltiplo de los intervalos P-P, como
sucede en el bloqueo nodal SA. En cambio, frecuentemente otra parte del
sistema de conducción del corazón, actúa como marcapaso, por ejemplo
la unión auriculoventricular (AV). Como en el caso del bloqueo nodal SA, el
tratamiento del síndrome del nódulo SA enfermo, depende de la
frecuencia y duración de la pausa del nódulo SA.
16
Figura 1.13 Pausa Sinusal
Contracciones auriculares prematuras (CAP)
Esta arritmia es debida a irritabilidad de la aurícula, resultando en un
aumento en automaticidad. Como la aurícula es la que inicia los impulsos
antes del nódulo SA, esto produce una onda P prematura seguida por un
complejo QRS. La onda P puede tener una configuración aplanada,
bifásica o en forma de pico. El complejo QRS es casi siempre estrecho.
Figura 1.14 Contracciones auriculares prematuras (CAP)
Taquicardia auricular
Es una arritmia fatal cuando las pulsaciones oscilan entre 170 y 230 por
minuto. Dos características principales que ayudan a reconocer esta
arritmia, son su regularidad y los complejos QRS que son estrechos. Este
ritmo se diferencia de la taquicardia sinusal, básicamente por la frecuencia
de los latidos. En individuos en reposo, una taquicardia con pulsaciones de
más de 150 por minuto y complejos QRS estrechos, es considerada una
taquicardia auricular.
Figura 1.15 Taquicardia auricular
17
Fibrilación auricular
Éste es un ritmo caótico con complejos QRS muy reconocibles. La
irregularidad de este ritmo y la ausencia de ondas P, son las características
principales para que se pueda reconocer esta arritmia. El ritmo caótico
auricular produce ondulaciones muy finas—ondas fibrilatorias—que
fácilmente se ven entre los complejos QRS. Un aspecto importante es que
la eficacia de las aurículas como bombas se pierde, y hay un alto riesgo
de que se forme un trombo intracardíaco si esta arritmia dura por más de
48 horas.
Figura 1.16 Fibrilación auricular
Aleteo auricular
Esta arritmia ocurre por el aumento de impulsos eléctricos que continúan
entrando constantemente en las aurículas, y hacen un trayecto circular. El
aleteo tiende a tener una frecuencia de 250 a 350 latidos por minuto. El
aleteo auricular es fácil de reconocer, por las ondulaciones en forma de
dientes de serrucho entre los complejos QRS.
Debido a que las aurículas palpitan muy rápido, disminuye la cantidad de
sangre que es impulsada hacia los ventrículos del corazón. En este caso,
del aleteo auricular, los ventrículos pueden palpitar muy rápido o muy
lento, puede aparecer y desaparecer, durar poco tiempo o toda una vida.
Figura 1.17 Aleteo auricular
18
Síndrome de Wolf-Parkinson-White
Esta arritmia se debe a la existencia de una conexión extraña entre la
aurícula y el ventrículo de modo, que el estímulo eléctrico que se origina
en el nodo sinusal, pasa por el nodo auriculoventricular de la aurícula al
ventrículo, e inmediatamente del ventrículo a la aurícula, esto por la
conexión anómala, y este ciclo se repite ocasionando taquicardias.
Figura 1.18 Síndrome de Wolf-Parkinson-White
Bloqueo AV de primer grado
Este ritmo es el resultado de la transmisión lenta de impulsos a través de la
unión AV (nódulo AV y el Haz de His). La característica principal de este
ritmo es la duración del PR en intervalos de más de 0.20 segundos. Se
identifica el bloqueo de primer grado porque solamente se registra
intervalo PR.
Figura 1.19 Bloqueo AV de primer grado
Bloqueo AV de segundo grado Tipo 1
Este bloqueo (llamado también Wenckebach o Mobitz tipo 1), es debido al
retraso anormal de los impulsos, pasando a través del nódulo AV. Como
resultado de este retraso, hay una prolongación de los intervalos PR, hasta
que de repente desaparece un complejo QRS, y este ciclo se repite. En
esta arritmia el ritmo ventricular es irregular. Este bloqueo puede ser
causado por una excesiva estimulación del nervio vago, isquemia del
miocardio o por el efecto de fármacos, como los calcio antagonistas,
digitales y betabloqueadores.
19
Figura 1.20 Bloqueo AV de segundo grado tipo 1
Bloqueo AV de segundo grado-Tipo 2
Este bloqueo ocurre debajo del nódulo AV, en el sistema de las ramas y
también en el Haz de His, aunque no tan frecuentemente. Se puede notar
que uno o más complejos QRS desaparecen, pero los intervalos PR,
mantienen la misma duración. Este ritmo irregular requiere que se observe
bien de cerca el gasto cardíaco, puede disminuir, y el ritmo se puede
convertir en un bloqueo completo.
Figura 1.21 Bloqueo AV de segundo grado- Tipo 2
Bloqueo cardíaco completo o Bloqueo AV de tercer grado
Es un ritmo fatal que debe prestársele atención, pues el gasto cardíaco
puede decrecer grandemente. Este ritmo puede progresar a un paro
cardiaco u otra arritmia fatal. Las características fundamentales son
regulares R-R intervalos y los intervalos PR son caóticos. Complejos
estrechos QRS indican un bloqueo antes de que los impulsos entren en los
ventrículos (puede responder a la Atropina), mientras que QRS anchos
indican un bloqueo de las ramas.
Figura 1.22 Bloqueo cardíaco completo o Bloqueo AV de tercer grado
20
Contracciones prematuras de la unión (CPU)
Una actividad de disparo o una alteración del automatismo en el haz de
His, provocan ritmos acelerados y taquicardia de la unión. Las
características principales de esta arritmia, son la posible ausencia o una
onda P invertida en la derivación-2, un intervalo PR corto-menos de 0.12
segundos-y los complejos QRS aparecen prematuramente.
Figura 1.23 Contracciones prematuras de la unión (CPU)
Ritmo de la unión AV (Ritmo Nodal)
Este ritmo se origina en la unión AV (nódulo AV y el Haz de His). La
frecuencia del marcapaso de la unión es entre 40 y 60 por minutos. En la
derivación-2, las ondas P pueden aparecer invertidas o no verse, y casi
siempre los complejos QRS son estrechos. Es importante destacar que la
ausencia de la onda P, en ritmos de la unión, es asociada con la pérdida
de la patada auricular.
Figura 1.24 Ritmo de la unión AV
Ritmo acelerado de la unión (Ritmo nodal acelerado)
Este ritmo es debido a un incremento en automaticidad de la unión,
probablemente asociado con un aumento de la actividad del sistema
nervioso simpático (catecolaminas), y/o hipoxia. Las características
principales de este ritmo incluyen latidos de 60 a 100 por minuto, o
ausentes onda invertida (en la derivación-2), intervalo PR corto y muy a
menudo complejos QRS estrechos.
21
Figura 1.25 Ritmo nodal acelerado
Marcapaso errante
Es un ritmo en el que el sitio donde se originan los impulsos eléctricos fluctúa
entre el nódulo SA y la unión AV. Es un ritmo benigno mayormente visto con
complejos QRS estrechos, y pulsaciones de alrededor de 60 por minuto. El
patrón típico de este ritmo, es que los cambios de la onda P unas veces
aparece hacia arriba, otras veces está invertida y otras veces ausente.
Figura 1.26 Marcapaso errante
Taquicardia nodal
Esta arritmia ocurre por un aumento en automaticidad de la unión
posiblemente debido a un incremento en actividad del sistema nervioso
simpático (catecolaminas), y/o hipoxia. Las características fundamentales
en este ritmo, son latidos de más de 100 por minuto, ondas P invertidas o
ausentes (en la derivación-2), intervalos PR cortos y casi siempre complejos
QRS estrechos.
Figura 1.27 Taquicardia nodal
22
Contracciones ventriculares prematuras (CVP)
Esta arritmia es causada por un aumento en automaticidad, o un
fenómeno de re-entrada de impulsos eléctricos en los ventrículos. Debido a
su aparición anticipada, las contracciones ventriculares prematuras tienen
una morfología extraña y son anchas (0.12 segundos o más). Se observa,
que la onda T casi siempre apunta en la dirección opuesta del complejo
QRS prematuro.
Figura 1.28 Contracciones ventriculares prematuras
Ritmo idioventricular
Este ritmo ocurre cuando el nódulo SA o el nódulo AV, no inician o son más
lentos que el marcapaso ventricular en iniciar los impulsos. Esta arritmia
también puede suceder en un bloque cardíaco completo, asumiendo el
ventrículo, la función de marcapaso. La frecuencia del marcapaso
ventricular es entre 20 y 40 latidos por minuto. Este número de latidos no es
suficiente para mantener un gasto cardíaco adecuado.
Figura 1.29 Ritmo idioventricular
Ritmo idioventricular acelerado
Este ritmo no es una taquicardia todavía, pero el ritmo es mucho más
rápido de lo esperado para los ventrículos -40 a 100 latidos por minuto. El
aumento en automaticidad posiblemente debido a hipoxia, o excesiva
estimulación del sistema nervioso, simpático-causa, u incremento en
impulsos de origen ventricular. Este no es un ritmo estable y que
23
rápidamente puede convertirse en taquicardia ventricular, o paro
cardiaco.
Figura 1.30 Ritmo idioventricular acelerado
Taquicardia ventricular (TV)
Es un ritmo casi siempre fatal, debido al gasto cardíaco disminuido que
produce (mínimo tiempo de llenado de los ventrículos y la pérdida de la
patada auricular—contracción de la aurícula—), y tiene una alta
tendencia a convertirse en fibrilación ventricular. Las causas de esta
arritmia incluyen isquemia del miocardio, una contracción ventricular
prematura, cayendo en la onda T (R sobre T), toxicidad de fármacos y
anormalidades de los electrolitos.
Figura 1. 31 Taquicardia ventricular
Fibrilación ventricular (FV)
Es un ritmo caótico iniciado por los ventrículos y su gasto cardíaco es cero.
Una onda fibrilatoria elevada, se reconoce cuando la altura de la onda
tiene 3 mm o más de elevación, indicando menos energía eléctrica en el
miocardio-menos oportunidad para una desfibrilación efectiva.
24
Figura 1.32 FV
Asistolia
Es la ausencia de actividad eléctrica del corazón y no produce gasto
cardíaco-no hay pulso.
La asistolia es muy a menudo la etapa final de una arritmia fatal. En
algunas ocasiones, el paro cardíaco es causado por una excesiva
estimulación del nervio vago, y responde al tratamiento con Atropina y un
marcapaso transcutáneo. Siempre se tiene que palpar el pulso y revisar la
posición de los electrodos, para eliminar la posibilidad de que el paciente
no tenía los electrodos conectados.
Figura 1.33 Asistolia
Capítulo II
Señales Biomédicas
26
2.1 Concepto
Se puede decir que las señales transportan información acerca del sistema
que las produce, esta información está contenida o codificada, en un
patrón de variaciones de alguna magnitud física. Las señales pueden
describirse perfectamente por medio de funciones matemáticas.
Las señales son funciones de una o más variables independientes, que
contienen información acerca de la naturaleza o comportamiento de
algún fenómeno, mientras que los sistemas responden a señales
particulares produciendo otras señales. Aunque las señales se pueden
representar de muchas maneras, en todos los casos la información dentro
de una señal, está contenida en un patrón de variaciones de alguna
forma.1
La palabra señal es proveniente del latín signale, esto es: marca que se
pone o hay en una cosa, para darla a conocer o distinguirla de otras. Otra
forma de definirla puede ser signo, imagen o representación de una cosa.
Una señal es un fenómeno que representa información.
En el ámbito biomédico, las señales que provienen del registro de la
actividad eléctrica del corazón (ECG), son de uso diario. Estas señales al
igual que otras, como la de la presión, establecen parámetros básicos
para el análisis y el control del estado del sistema cardiovascular.
Otro ejemplo de señal biológica puede ser la señal de voz, que es
producida por el aparato fonador humano, a través de un mecanismo en
el que intervienen varios órganos, para lograr modificar las propiedades
acústicas del tracto vocal y de los estímulos sonoros que están implicados.
Es así como se producen los patrones de variación de la presión sonora,
que hacen posible que exista la comunicación humana. En la figura 2.1 se
ilustra el sonograma de una señal de voz. También se pueden apreciar
unas marcas verticales que corresponden a secciones de la señal, que
representan distintas unidades acústico-fonéticas, como los fonemas y las
palabras.
1 Señales y Sistemas, A. V. Oppenheim – A. S. Milsky
27
Figura 2.1 Señal de Voz
Clasificación de las Señales
Las señales se pueden clasificar de acuerdo a los siguientes criterios para
permitir su estudio:
Dimensional: Está basado en el número de las variables
independientes que tenga el modelo de la señal.
Energético: Es decir, si la señal posee o no energía finita.
Espectral: Se basa en la forma de la distribución de las frecuencias
del espectro de la señal.
Fenomenológico: Se basa en el tipo de evolución de la señal, que
puede ser predefinido o aleatorio.
Morfológico: Basado en el tipo de la amplitud de la señal o de la
variable independiente, ya sea continuo o discreto.
Debido a la importancia de los dos últimos criterios, se desarrollan a
continuación más ampliamente. Figura 2.2.
28
Clasificación Fenomenológica
Figura 2.2 Clasificación fenomenológica de las señales
Señales determinísticas
Se puede definir como determinística, una señal cuyas variables son
conocidas con anterioridad o pueden ser predichas exactamente. Por
consecuencia, los valores próximos de una señal pueden ser determinados,
si se conocen todas las condiciones anteriores de la señal. De este modo la
señal puede ser representada por las ecuaciones que la definen.
Las señales determinísticas a su vez se pueden subdividir en periódicas y
aperiódicas. Una señal continua es periódicas si y sólo si:
para todo
Si se cumple la ecuación anterior para el valor positivo más chico de T, a
éste se le llama período de la señal y se denota con el símbolo T.
29
Si una señal no es periódica, entonces se dice que es aperiódica. Algunas
de estas señales tienen propiedades únicas, y se les conoce como
funciones singulares, porque poseen derivadas discontinuas o son
discontinuas ellas mismas. Entre estas señales se pueden mencionar la de
tipo escalón, delta de Dirac, etcétera.
Otro tipo de señales que no poseen las propiedades anteriormente
citadas, son las transitorias. Estas señales son aquellas que agotan su
energía dentro del período de observación. Esta clasificación no depende
tanto de la señal en sí, sino más bien de la escala temporal desde la cual
se observa.
Señales estocásticas
Existen señales en las que hay una incertidumbre acerca de los valores que
puede tomar en los próximos instantes. A estas señales se les llama
estocásticas o aleatorias y se pueden describir solamente desde el punto
de vista estadístico. Las señales aleatorias son más difíciles de manejar que
las determinísticas, una señal con valores al azar, pues es una muestra de
un proceso aleatorio.
Es posible dividir a las señales aleatorias en dos tipos: estacionarias y no
estacionarias.
En un proceso estacionario, las propiedades estadísticas de la señal no
varían con el tiempo. Las señales ergódicas forman parte de las aleatorias
y son aquellas cuyas características estadísticas coinciden si se les
promedia. En caso contrario, se denominan no ergódicas.
Clasificación Morfológica
Señales continuas y discretas
Existen dos tipos de señales desde el punto de vista morfológico, las
continuas y las discretas. Para el caso de las señales continuas la variable
independiente es continua, es decir, que está definida para valores
continuos de la variable independiente. Y por otro lado, las señales
discretas se definen solamente en valores discretos, y para estas señales la
variable tiene un conjunto de valores definido.
30
Si se presenta el caso en el que la amplitud y la variable independiente son
continuas, se dice que la señal es analógica; por otra parte si la amplitud
es discreta y la variable independiente también, entonces la señal es
digital.
Señales analógicas y digitales
En la naturaleza, la mayoría de las señales de interés son analógicas. No
obstante, es muy importante analizar las señales digitales también, porque
actualmente la tecnología, hablando de software y hardware, hace
posible que el procesamiento en tiempo discreto, tenga más ventajas que
el procesamiento en tiempo continuo. Tales son las consecuencias, que
actualmente, es conveniente convertir una señal analógica en una digital,
para que se pueda llevar a cabo un procesamiento en tiempo discreto.
Esta conversión se lleva a cabo por medio de sistemas de conversión
analógica digital (A/D), que muestrean, detienen cada muestra por un
instante de tiempo, y cuantizan la señal en valores discretos. De manera
normal el muestreo, se lleva a cabo en instantes de tiempo que son
uniformemente espaciados, aunque también se puede llevar a cabo un
muestreo no uniforme, para tomar ventaja de las propiedades de la señal.
2.2 Origen de las señales biomédicas
Es claro que las señales biomédicas se diferencian de otras señales sólo en
términos de su aplicación—señales que se utilizan en el ámbito biomédico.
Como tales las señales se originan de una variedad de fuentes. A
continuación una breve descripción de estas fuentes:
1. Señales bioeléctricas. La señal bioeléctrica es única para sistemas
biológicos. Su fuente es el potencial transmembrana, que puede variar
ante ciertas condiciones, para generar una diferencia de potencial
(potencial de acción).
En las mediciones sobre células aisladas, en las cuales se utilizan
microelectrodos como transductores, el potencial de acción es en sí mismo
la señal biomédica. En las mediciones que se realizan sobre grandes grupos
celulares, en donde se pueden utilizar electrodos de superficie como
transductores, el campo eléctrico que se genera por la acción de muchas
células distribuidas en las cercanías de los electrodos, constituye la señal
bioeléctrica.
31
Los sistemas biológicos más importantes poseen células que se pueden
estimular, esto hace posible que se puedan usar las señales bioeléctricas,
para estudiar y monitorear las principales funciones de estos sistemas. El
campo eléctrico se propaga a través del medio biológico, de esta manera
puede adquirirse a distancia, desde la superficie del sistema un estudio, y
se elimina la necesidad de invadirlo.
La señal bioeléctrica requiere un transductor relativamente simple para su
adquisición. Se requiere un transductor, porque la conducción eléctrica en
el medio biológico se produce a través de iones, a diferencia de que en el
sistema de medición la conducción es mediante electrones. El
electrocardiograma (ECG), electrogastrograma (EGG),
electroencefalograma (EEG), electromiografía (EMG), todos son ejemplos
de este fenómeno (Fig. 2.3).
Figura 2.3 (a) Electrocardiograma registrado de la superficie del corazón
de un cerdo durante el ritmo sinusal normal. (b) electrocardiograma
registrado del corazón del mismo cerdo durante una fibrilación ventricular
(VF) (1000 muestras /s)
32
2. Señales de Bioimpedancia. La impedancia eléctrica de los tejidos
contiene información relevante acerca de su composición, volumen y
distribución sanguínea, actividad endocrina, actividad del sistema
nervioso, etc.
La señal de bioimpedancia se genera al inyectar en el tejido bajo prueba,
señales senoidales (frecuencias entre 50 KHz y 1 MHz, y corrientes de 20 uA
a 20 mA). Se utiliza este rango de frecuencia para minimizar los problemas
de polarización de los electrodos, de otra manera, se produciría atracción
de iones de carga opuesta hacia éstos. Y asimismo se utilizan bajas
densidades de corriente para evitar daños en los tejidos, esto debido
principalmente a los efectos del calentamiento.
Las mediciones de bioimpedancia se realizan generalmente con 4
electrodos. Dos de ellos van conectados a una fuente de corriente y sirven
para suministrar la corriente eléctrica en el tejido. Los otros dos electrodos
que son de medición se colocan sobre el tejido que se está investigando, y
se utilizan para medir la caída de tensión generada por la corriente, y la
impedancia del tejido.
3. Señales Bioacústicas. Muchos de los fenómenos biomédicos producen
ruido acústico. Es la medición de este ruido la que provee información
acerca del fenómeno que lo produce. Algunos de los sonidos que se
utilizan ampliamente en medicina son el flujo de sangre en el corazón, o a
través de las válvulas cardiacas, el flujo de aire a través de las vías aéreas
superiores e inferiores, todos estos sonidos, algunos conocidos como tos,
ronquidos y sonidos pulmonares.
También la contracción muscular produce sonidos, porque la energía
acústica se propaga a través del medio biológico, esta señal bioacústica
se puede adquirir desde la superficie, utilizando transductores acústicos
como algún micrófono.
4. Señales biomagnéticas. En el cuerpo humano varios órganos, como
puede ser el cerebro, el corazón y los pulmones, producen campos
magnéticos que son demasiado débiles. La medición que se realiza de
estos campos, proporciona información no incluida en otras bioseñales.
Deben de tomarse medidas de precaución en el diseño del sistema de
adquisición de estas señales.
5. Señales Biomecánicas. Este término, incluye todas las señales que se
utilizan en los campos de la biomedicina, que tienen origen de alguna
función mecánica del sistema biológico. En estas señales, se incluyen las
33
que son generadas por la locomoción y el desplazamiento, las señales de
flujo y presión, etc.
Para llevar a cabo las mediciones de las señales biomecánicas, se necesita
una gran variedad de transductores, que no siempre son sencillos ni
económicos. A diferencia de los campos magnéticos y eléctricos y las
ondas acústicas, el fenómeno mecánico no se propaga. Esto requiere que
la medición se lleve a cabo en el lugar exacto donde de produce. Y esto
frecuentemente complica la medición.
Figura 2.4 Forma de onda de la presión arterial registrada del arco aórtico
de un niño de 4 años de edad (200 muestras/s)
6. Señales Bioquímicas. Estas señales resultan de las mediciones químicas
de los tejidos vivos, o de las muestras analizadas en un laboratorio clínico.
Podemos citar como ejemplo, la medición de concentración de iones
dentro y en las cercanías de una célula, por medio de electrodos
específicos para cada ion.
34
Otros ejemplos son la concentración de oxígeno y de bióxido de carbono
en la sangre, o en el sistema respiratorio. Las señales bioquímicas por lo
general son de una frecuencia muy baja.
7. Señales Bioópticas. Estas señales resultan de funciones ópticas de los
sistemas biológicos, que tienen lugar naturalmente o inducidas para la
medición.
La oxigenación sanguínea se puede estimar si se mide la luz transmitida y
reflejada por los tejidos, a distintas longitudes de onda. También se puede
adquirir información importante acerca de un feto, si se mide la
fluorescencia del líquido amniótico. Actualmente el desarrollo de la
tecnología de fibra óptica, ha permitido que se amplíe el campo de
estudios de las señales bioópticas.
Clasificación de Bioseñales
Las bioseñales pueden ser clasificadas de diversas formas. A continuación
se menciona, una breve discusión de algunas de las clasificaciones más
importantes.
1. Clasificación de acuerdo a la fuente. Las bioseñales pueden ser
clasificadas de acuerdo a su fuente o a su naturaleza física. Esta
clasificación puede ser utilizada, cuando las características físicas básicas
del proceso son de interés, por ejemplo, cuando se desea un modelo para
la señal.
2. Clasificación de acuerdo a la aplicación biomédica. La señal biomédica
se adquiere y procesa con algún diagnóstico, seguimiento, u otro objetivo.
La clasificación puede ser dada de acuerdo al campo de aplicación, por
ejemplo, cardiología o neurología. Esta clasificación puede ser de interés
cuando el objetivo es, por ejemplo, el estudio de sistemas fisiológicos.
3. Clasificación de acuerdo a las características de la señal. Desde el
punto de vista de la señal de análisis. Este es el más importante método de
clasificación. Cuando el principal objetivo está en proceso, no es tan
importante cuál es la fuente de la señal, o cuál es el sistema biomédico al
que pertenece; lo que importan son las características de la señal.
Se reconocen dos amplias clases de señales: señales continuas y señales
discretas. Las señales continuas son descritas por una función continua s(t)
35
la cual provee información acerca de la señal en cualquier momento
dado. Las señales discretas son descritas por una secuencia s(m), la cual
proporciona información en un punto dado discreto, sobre el eje del
tiempo. La mayoría de las señales biomédicas son continuas. Ya que la
tecnología actual, proporciona poderosas herramientas para el
procesamiento de señales discretas, a menudo se transforman las señales
continuas en discretas, mediante un proceso conocido como muestreo.
Una señal dada s(t) es muestreada en una secuencia s(m) por
S(m)=s(t)|t=mTs… m=…, -1,0,1,…
Donde Ts, es el periodo de muestreo y fs=2/T, es la frecuencia de
muestreo.
Las señales biológicas pueden ser clasificadas de acuerda a diversas
características de la señal, incluyendo su forma de onda, su estructura
estadística, y sus propiedades temporales. Las señales se dividen dentro de
dos grandes grupos: señales continuas y discretas. Las señales continuas
son definidas en un tiempo o espacio continuo, y son descritas por
funciones variables. La notación X(t) se usa para representar una señal X
continua en el tiempo, que varía en función de la variable t.
Las señales que se producen por fenómenos biológicos son, en la mayoría
de las veces, señales continuas. Algunos ejemplos son: las mediciones de
voltaje del corazón, las mediciones de la presión arterial, y las mediciones
de energía eléctrica de la actividad del cerebro.
Las señales discretas representan otra clase de señales. A diferencia de las
señales continuas, que se definen a lo largo de puntos continuos en el
espacio o en el tiempo, las señales discretas son definidas, sólo por un
subconjunto de puntos espaciados regularmente en tiempo y/o espacio.
Las señales discretas son, por lo tanto, representadas por arreglos o
secuencias de números. La notación X(n) se utiliza para representar una
secuencia discreta X, que existe sólo para un subconjunto de puntos en un
tiempo discreto n. Aquí n=0, 1, 2, 3,… es siempre un entero que representa
el enésimo elemento de la secuencia discreta. Aunque la mayoría de las
señales biológicas no son discretas, éstas juegan un papel muy importante
debido a los grandes avances en la tecnología digital. Sofisticados
instrumentos médicos, son comúnmente utilizados para convertir las señales
continuas del cuerpo humano, a secuencias discretas digitales que
pueden ser analizadas e interpretadas con una computadora.
36
A continuación, se muestra una tabla con los diferentes tipos de señales, su
magnitud, unidad y ancho de banda. Tabla 2.1
Tabla 2.1 Tipos de señales
Señal Magnitud Unidad Ancho de Banda (Hz)
ECG (electrocardiograma) 0.5 a 4 mV 0.01 a 250
EEG (electroencefalograma) 5 a 300 uV Continua a 150
EGG (electrogastrograma) 10 a 1000 uV Continua a 1
EMG (electromiograma) 0.1 a 5 mV Continua a 10000
EOG (electrooculograma) 50 a 3500 uV Continua a 50
ERG (electroretinograma) 0 a 900 uV Continua a 50
2.3 Adquisición y despliegue de señales
Las señales biomédicas son una representación de variables fisiológicas
importantes, de las cuales nos interesa su curso temporal. La variable
puede ser un voltaje pequeño como el electroencefalograma, o de orden
mayor como el electrocardiograma. Toda esta información se registraba
utilizando instrumentos como polígrafos, en los que el papel pasaba a una
velocidad constante, bajo una pluma que era conectada a un voltímetro.
Otros ejemplos de estas variables, pueden ser: una fuerza, un torque, una
longitud o presión, una concentración química de iones, o una variable no
eléctrica como la presión o la temperatura.
En otras palabras, también se puede definir una señal, como un fenómeno
que transmite información. Las señales biomédicas se utilizan dentro de
campos biomédicos. Principalmente para obtener información sobre un
sistema biológico bajo investigación. El proceso completo de extracción
de información, puede ser tan simple como un médico tomándole al
paciente la frecuencia cardiaca, la presión arterial, o tan complejo como
el análisis de la estructura interna de los tejidos, por medio de una
compleja máquina.
37
Regularmente en aplicaciones biomédicas (como en muchas otras
aplicaciones), la adquisición de señales no es suficiente. Esto requiere
procesar la señal adquirida, para obtener la información relevante que se
encuentra ―escondida‖ dentro de la misma.
Esto puede ser debido al hecho de que la señal es ruidosa y debe ser
―limpiada‖ (o en términos más profesionales, la señal tiene que ser
mejorada), o debido a que la información más relevante no es ―visible‖ en
la señal. En el último caso, usualmente se aplica alguna transformación
para mejorar la información requerida.
El procesamiento de señales biomédicas plantea algunos problemas
singulares. La razón de esto, se debe principalmente a la complejidad del
sistema que se analiza, y la necesidad de realizar mediciones no invasivas.
Un largo número de métodos de procesamiento y algoritmos están
disponibles. Con el fin de aplicar algún método, el usuario debe saber el
objetivo de la transformación, las condiciones de prueba, y las
características de dicha señal.
Una vez que se ha obtenido la señal, puede ser leída y procesada por una
computadora personal, utilizando un conversor analógico digital, que es la
interfaz que permite representar un voltaje del mundo real, a un voltaje
dentro de la computadora. La computadora ingresa las señales tomando
muestras sucesivas de ellas, generalmente a una tasa fija, que puede ser
de cientos o miles de muestras por segundo. Existen dos dimensiones que
caracterizan este proceso de conversión análogo digital, son la resolución
temporal y la resolución de amplitud. La primera se refiere a la tasa de
muestreo, y se relaciona con el ancho de banda de la señal de interés. Por
ejemplo, en el caso del electroencefalograma (EEG), lo que interesa es un
rango de frecuencia o ancho de banda de 0.2 a 60 Hz, y en caso del
electrocardiograma (ECG) el ancho de banda es mayor, de 0.15 Hz a por
lo menos 150 Hz (y de preferencia más), pues debe resolverse de forma
nítida la forma del complejo QRS, que tiene componentes muy rápidos. La
resolución de amplitud, se refiere a la capacidad del conversor de separar
dos voltajes como distintos. En los sistemas de análisis de EEG, se considera
que una resolución de 8 bits (1/256 partes), es suficiente para cubrir el
rango de amplitud de entrada, que alcanza unos 600 µV, en el caso del
ECG, se suelen requerir conversores de 12 bits (1/4.096 partes), para cubrir
un rango de unos 10 mV.
38
Cuando las señales ya se han leído en la computadora, es muy fácil
manipular sus características, como puede ser, amplificar o reducir la
amplitud; expandir o contraer la escala de tiempo, para ver con más
detalle una señal, o para ver un segmento más extenso en una sola
pantalla. También se pueden emplear diferentes colores para señalar el
origen de las señales, etc.
2.3.1 Análisis automatizado de señales
Para la computadora resulta difícil ser capaz de realizar un análisis
automatizado de una señal, tal como lo haría un médico especialista. En
este caso, ya no solamente se requiere que la computadora adquiera y
muestre la señal, ni que la transforme mediante algoritmos matemáticos,
sino que también debe detectar las características y formular significados,
tal y como lo hace el ser humano. Hay muchas razones que hacen
deseable contar con equipo de análisis automatizado. El hecho de poseer
una gran cantidad de datos, o un tiempo prolongado en el cual éstos se
deben adquirir, o por una alta frecuencia de muestreo, no sería factible sin
la computadora.
2.3.2 Etapas en el procesamiento y análisis de señales
Se pueden reconocer cuatro etapas en el procesamiento de señales
bioeléctricas. La adquisición, transformación o pre-procesamiento,
selección de parámetros y la clasificación de la señal.
La adquisición de señales abarca la transducción de señales,
cuando originalmente no son eléctricas, su acondicionamiento, y su
transformación de análoga a digital.
El pre-procesamiento tolera preparar la señal, para poder extraer de
ella los parámetros principales, porque gran parte de la información
es redundante, por ejemplo, en algunos análisis la señal de un Holter,
debe ser reducida a determinar simplemente el instante de
ocurrencia de cada onda R.
La selección o extracción de parámetros, consiste en definir los datos
cuantificables, de la señal, que se creen relevantes.
La clasificación de la señal, consiste en que la computadora aplica
algoritmos que le permiten diagnosticar ciertas situaciones y darles
un significado. La computadora puede cumplir con las tres etapas
39
anteriores y mostrar al médico, los parámetros detectados y sus
valores, pero dejando a éste la parte interpretativa. Claro que
ambas cosas pueden coexistir, la computadora le muestra al médico
lo que encontró, y sugiere su interpretación en su hallazgo.
La primera de las etapas descritas, la adquisición de datos,
necesariamente se hace cuando está ocurriendo la señal. Las etapas
siguientes pueden hacerse simultáneamente, es decir, ―en línea‖, o
pueden efectuarse ―en diferido‖. El monitoreo de pacientes requiere de
análisis en tiempo real. El análisis en diferido requiere de un gran
almacenamiento de la señal. También se puede realizar un análisis
preliminar durante la adquisición, que disminuya la cantidad de
información para almacenar, y después analizar estos datos. Por ejemplo,
un algoritmo trabajando en línea puede detectar la incidencia de
elementos relevantes, y cuantificar su incidencia por unidad de tiempo en
tablas, en donde las líneas sean los intervalos de tiempo, y cuyas columnas
sean los elementos relevantes. Y así se genera una base de datos de varios
órdenes, con una magnitud menor que la secuencia de muestras que
constituían las señales originales. Posteriormente, estas tablas son leídas y
procesadas por programas que trabajan en diferido.
Los sistemas de análisis del electrocardiograma se basan en la subdivisión
del proceso global, en una serie de tareas y subtareas. La primera tarea es
la entrada de datos o muestreo de la señal, y su almacenamiento en
memoria. La segunda tarea consiste, en el reconocimiento de patrones
dentro del flujo de muestras que componen la señal, la localización de
cada complejo QRS y de cada onda, tomando en cuenta que pueden
tener distintas formas. El segundo módulo representa los complejos QRS, y
la secuencia formada por el segmento ST y la onda T, según la forma de
onda, incluyendo la diferenciación entre complejos dominantes, y
extrasístoles prematuros o multifocales. La tercera tarea consiste en la
clasificación de los patrones y el diagnóstico. También consta de diversos
módulos. En primer lugar, la selección y el promedio de los latidos
dominantes, para definir la forma de curva típica. En segundo lugar, la
estimación de todos los parámetros de amplitud, duración y pendiente
máxima para cada onda y segmento en cada derivación. Un tercer
módulo lo constituye la clasificación de la forma de curva, en la que ésta
se compara con la de los prototipos de una serie de categorías
diagnósticas, como son los diversos tipos de infarto, bloqueo de rama o
hipertrofia ventricular. Una cuarta tarea clasifica las arritmias, en función
tanto de las formas de la curva, como de la localización temporal sucesiva
40
de ondas P y complejos QRS. Una quinta tarea consiste en hacer
comparaciones seriales, entre el examen presente y los exámenes
anteriores del mismo paciente. Por último, se generan los informes
incluyendo textos y gráficos. La evaluación de la certeza diagnóstica de
los programas computacionales, comparándola con los cardiólogos,
indica que los mejores programas no son propiamente inferiores a los
especialistas (Figura 2.1).
Figura 2.5 Procesamiento y análisis de señales
2.4 Adquisición y análisis de ECG con Instrumentos Virtuales
La instrumentación virtual, es un concepto que surge a partir de que a la
PC se le da el uso de instrumento de medición de variables físicas, como
son la temperatura, presión, etcétera, que están representadas por señales
analógicas de corriente o voltaje eléctricos. Este concepto es más que una
simple medición de corriente o voltaje, porque también comprende el
procesamiento, análisis, almacenamiento, distribución y despliegue de los
datos que están relacionados con la medición de señales específicas.
El usuario puede definir apariencia y funcionalidad para la PC que se
emplea como instrumento, de ahí surge el término virtual, y así crea una
flexibilidad que no es dependiente del fabricante, como con cualquier
instrumento tradicional.
Se puede dar la definición de instrumento virtual, como el conjunto de
software y hardware que agregado a una PC, permite a los usuarios
interactuar con la computadora, como si se estuviera utilizando un
instrumento electrónico hecho a medida.
41
La importancia del software en un instrumento virtual, radica en que es la
esencia de dicho instrumento, porque otorga la flexibilidad necesaria para
diversas aplicaciones y maneras de operación (termómetros, control de
funcionamiento de motores, análisis de señales biomédicas), que se
pueden seleccionar por programa. El instrumento virtual se completa con
una tarjeta adecuada para capturar, convertir y acondicionar las señales
eléctricas que representan las variables físicas a estudiar.
Los lenguajes de programación gráfica y el diseño de instrumentos
virtuales, facilitan que se puedan implementar sistemas inteligentes para el
análisis y evaluación cuantitativa de bioseñales, y esto contribuye en gran
manera, a lograr una mayor precisión en la detección y análisis
morfológico del electrocardiograma.
2.5 Electrocardiograma
El ciclo cardiaco se compone por una secuencia de contracciones
aurículoventriculares. La actividad eléctrica de las células miocárdicas,
origina corrientes eléctricas que se dispersan por medio de los líquidos del
cuerpo. Estas corrientes son tan largas que producen diferencias de
potenciales, que se pueden detectar en diferentes sitios de la superficie del
cuerpo. La señal que se graba como la diferencia entre dos potenciales
sobre la superficie del cuerpo, se le conoce como electrocardiograma.
Debido a los electrodos que se colocan en las extremidades tanto
superiores como inferiores, y el área precordial, se puede detectar la
manera en la que fluye la actividad eléctrica a través del corazón, esto
implica, la formación de ondas en el electrocardiógrafo.
Las derivaciones que se muestran por los electrodos, pueden ser positivas o
negativas, y esto depende de la posición de los electrodos en el cuerpo.
2.5.1 Análisis de la señal electrocardiográfica
Un aspecto muy importante, en lo que concierne a este trabajo, es
determinar e identificar las características de la señal que se va a adquirir y
a tratar. En este sentido, existen dos perspectivas que nos permiten
obtener información en dos dominios diferentes, que son el Dominio del
Tiempo, el cual es el análisis de la señal contra el tiempo, y el Dominio de la
42
Frecuencia, que es el análisis de las componentes de frecuencia de la
señal. Y todo esto es muy importante desde el punto de vista electrónico,
así como desde el punto de vista computacional.
En lo que respecta del Dominio del Tiempo, en cualquier trazo
electrocardiógrafo, es posible identificar algunas formas de onda
ampliamente conocidas. Se considera importante el complejo QRS
(formado por las ondas Q, R y S y cuya polaridad depende de la
derivación que en ese momento se esté registrando). Véase la figura 2.2.
Figura 2.6 Formas de onda representativas en un registro
electrocardiográfico
También es relevante mencionar, que un parámetro importante a ser
medido en este tipo de estudios electrocardiográficos, es la duración del
ciclo cardiaco, con el que se puede determinar, cual es la frecuencia
cardiaca, dato indispensable en el diagnóstico electrocardiográfico.
Capítulo III
Estudio Holter
44
3.1 Estudio Holter
Principalmente existen dos razones que hacen que el ECG de Holter sea un
método básico de exploración cardiovascular: la primera, la asombrosa y
precisa información que proporciona, que se extrae desde el entorno
propio del hombre en movimiento, y la segunda, y por esto no menos
importante, que no hay ningún riesgo al realizar esta práctica, a diferencia
de otros métodos de diagnóstico invasivos, que al día de hoy se utilizan en
gran manera.
El desarrollo del electrocardiógrafo de Holter, al igual que otras técnicas
para exploración dinámica en movimiento (como EEG, presión arterial,
etcétera), están brindando nuevos caminos a la investigación científica en
el ámbito de la bioingeniería, despejando algunas aspectos confusos que
tenía la medicina desde hace ya algunos años, y viene a revolucionar de
manera positiva, en muchos aspectos inalterables del diagnóstico y la
terapéutica, los cuales han proporcionado durante mucho tiempo
esquemas totalmente erróneos.
3.2 Relato histórico- electrografía de Holter
Debido a que el hombre pasa en movimiento más de la mitad de su vida,
se pensó hace muchos años que el electrocardiograma convencional
tomado en reposo, y que recoge entre 50 y 100 complejos debería, sin
duda, cambiar al variar las circunstancias del paciente. Esta impresión se
fue reforzando, pues algunas personas a quienes se les había practicado
recientemente un electrocardiograma basal con resultado normal, sufrían
un infarto del miocardio o fallecían súbitamente por causa cardíaca. Todo
esto motivó a los científicos, hacia la búsqueda de un sistema que
permitiera registrar el electrocardiograma de una persona en movimiento.
Esto fue posible a partir de 1949, gracias al sistema de radiotelemetría.
En los primeros años de la década de los cincuenta, los doctores Holter y
Gengerelli, de la Universidad de California, lograron captar las ondas del
cerebro de una rata ―ambulante‖, utilizando receptores de
radiofrecuencia que recopilaban las señales de unos electrodos emisores,
conectados al cerebro del animal. Este hecho dio origen a la
biotelemetría. Holter desvió luego su interés hacia las señales
electrocardiográficas, porque éstas parecían más amplias y regulares, por
lo tanto, más fáciles de recoger y almacenar.
45
El primer sistema utilizado, se basó en el ya mencionado principio de la
radiofrecuencia, pero esto presentaba dos grandes inconvenientes: 1) la
imagen se desvanecía cuando el sujeto en estudio se alejaba del equipo
receptor y 2) el sistema transmisor que debía cargar el enfermo pesaba 40
kg, y por esta razón era poco práctico para pacientes cardiovasculares.
Estos inconvenientes fueron superados gracias a una idea aportada por el
Dr. Glasscock. Esta idea consistía en conectar al paciente a un receptor
portátil de poco peso, que grabara en una cinta magnética la señal
electrocardiográfica, para ser analizada posteriormente. Las primeras
cintas usadas duraban aproximadamente diez horas; y una vez retiradas
del paciente, un profesional debía estudiar la información complejo a
complejo, pero esto resultaba una tarea larga y agotadora. Este problema
se superó definitivamente, cuando fue posible pasar los complejos
electrocardiográficos superpuestos, a través de la pantalla de un
osciloscopio, a una velocidad 60 veces mayor a la real. Con esto, el
tiempo para analizar los datos, se redujo considerablemente, y se logró
que una hora de registro tardara sólo un minuto en ser estudiada. Este
sistema dio resultado, y posteriormente se complementó mediante la
adición de una señal acústica, cuya modulación cambiaba de acuerdo a
las variaciones de la frecuencia cardiaca. El desarrollo de una exhibición
ritmográfica representada en una línea continua de tendencias, fue la que
definió el sistema, al cual denominaron AVSEP (audiovisual superimposed
electrocardiographic presentation).
La superposición de los complejos electrocardiográficos (P-QRS-T),
pasando a alta velocidad por la pantalla osciloscópica, da como
resultado la visión de un solo complejo. Cualquier alteración que se
presente cambia la homogeneidad de la señal, y esto debe alertar al
observador para que estudie el segmento anormal en forma detallada.
Fig. 3.1 El Holter en 1947 pesaba 40 Kg
46
Aunque cabe mencionar que en sus inicios, los registros que se hacían
utilizando un ECG de Holter eran de un solo canal, esto hacía difícil su
interpretación, ya que muchas veces se analizaban señales que
correspondían a ruido, pero se interpretaban fácilmente como arritmias. A
partir de este inconveniente, surgió la necesidad de que los registros de
Holter contaran con al menos dos canales de registro, que fueran
simultáneos, y que los registros se pasaran a casetes de cinta, como los que
se usaban para las grabadoras de música.
Figura 3.2 Modelo de grabadora que utiliza un sistema de casete
Y es así como a partir de entonces, el desarrollo de máquinas lectoras tuvo
un gran auge, enfocándose en la posibilidad de que tuvieran la
capacidad de realizar una lectura completamente automatizada, y con el
paso del tiempo, éstas se han ido sofisticando cada vez más.
En la actualidad los sistemas Holter son muy comunes, y ahora se han
dejado atrás las cintas de casetes, para dar paso a los diversos tipos de
memorias que existen en el mercado. Ahora cuentan con el registro de al
menos tres canales, y algunos equipos tienen la posibilidad de desplegar
las doce derivaciones de un electrocardiograma convencional.
47
3.3 Norman J. ―Jeff‖ Holter – Padre del monitoreo ambulatorio ECG
Norman Holter nació en Helena, Missouri y murió ahí mismo 69 años más
tarde. Fue un biofísico con estudios en física y química. Basándose en sus
tempranos intereses en biotelemetría, desarrolló un electrocardiógrafo
ambulatorio, el cual es uno de los más grandes logros tecnológicos en la
historia de la cardiología moderna. Temprano en su carrera, Holter
comprendió que las tendencias más recientes en la práctica cardiológica,
requerían la documentación ambulatoria ECG.
Fig. 3.3 Norman Jeff Holter
Hacia 1952 el sistema incómodo de 40 Kg. fue reducido.
Con la llegada de los transistores, el equipo fue poco a poco reduciendo
su tamaño, fue auto-impulsado y la transmisión de radio fue sustituida por
un magnetófono magnético.
Holter y sus colaboradores, también diseñaron un sistema de reducción de
datos notable audiovisual (llamado también Presentación audio-visual
sobrepuesta ECG), para mostrar los electrocardiogramas registrados. De
este modo, el ECG registrado podía reproducirse y superponerse uno sobre
otro, a un ritmo acelerado, 60 veces la velocidad de la cinta de
48
grabación. Esto se logró mediante la sincronización del osciloscopio de
barrido horizontal con cada onda R. cuando los cambios transitorios fueron
detectados, un cambio podría ser activado para registrar un ECG a
velocidad convencional, para un análisis detallado. Con esta técnica, una
cinta de 24 horas podría ser escaneada en 20 minutos.
Un día, a principios de los años 50‘s, el renombrado cardiólogo pionero de
la época, Paul Dudley White, visitó a Holter en su laboratorio en Helena.
White quedó impresionado por el trabajo de Holter, y lo alentó a seguir
trabajando en ese proyecto, Holter recibió apoyo financiero de los
Institutos Nacionales de la Salud.
En 1962, Holter envió al brillante ingeniero William Glasscock a trabajar con
Eliot Corday, en el hospital Cedros del Líbano en Los Ángeles, para hacer
una demostración de la versión hecha a mono del sistema de monitor de
Holter, que era el primer prototipo clínico.
Hacia finales de los años 60, se encuentra una relación entre las arritmias
ventriculares de la cardiopatía isquémica, que fueron detectadas por el
sistema electrocardiógrafo ambulatorio de seis horas de duración, y la
muerte súbita, esto incrementó el interés de muchos investigadores,
quienes centraron sus investigaciones en la cardiopatía isquémica,
haciendo uso de la monitorización electrocardiográfica ambulatoria. A
partir de ese entonces, otros trabajos se dedicaron a investigar el
comportamiento de los cambios de la repolarización en los enfermos
coronarios, desde puntos de vista diferentes, y con especial énfasis, en
aquellos que son producidos como consecuencia del estrés.
Continuamente las investigaciones ya no sólo abarcan la cardiopatía
isquémica, sino que lo han dejado atrás, para analizar el comportamiento
electrocardiográfico dinámico de otros procesos cardiovasculares,
además de otras enfermedades que no necesariamente son cardiacas,
afectan en su desarrollo al aparato cardiovascular.
Ahora el cardiólogo dispone de un grandioso sistema de análisis
electrocardiográfico, el cual puede ser mejorado.
A la fecha y después de más de 50 años, estos principios de
electrocardiografía dinámica ideados por Holter, permanecen inalterables,
aunque obviamente, las continuas investigaciones que se han realizado
han perfeccionado la técnica, y por lo tanto, hoy en día los equipos
permiten el registro de más de dos derivaciones electrocardiográficas, por
periodos que superan las 24 horas. Por otra parte, también se ha agilizado
49
mucho el proceso de análisis, mediante el uso de algoritmos de detección
de arritmias y cambios en la repolarización, que han sido implementados
en la computadora, como programas altamente eficientes.
3.4 Necesidad del método
Un sistema de análisis electrocardiográfico ambulatorio, con las
características que nos proporciona el ECG de Holter, era definitivamente
necesario, al tener como objetivo poder obtener información dinámica de
la actividad eléctrica del corazón.
En principio fundamental del ECG de Holter, se basa en la obtención y
almacenamiento de todos los complejos electrocardiográficos, que existen
en un periodo de tiempo, generalmente 24 horas, para que puedan ser
analizados posteriormente en un tiempo considerablemente menor. A
diferencia de la ergometría, este sistema, no persigue la situación límite a la
que es capaz de llegar un corazón sano o enfermo, sino que a partir del
entorno natural de una persona, investiga el comportamiento de su
corazón a lo largo de un día de actividades habituales.
Figura 3.4 Monitor Holter
50
3.5 Monitor Holter
Un monitor Holter, es un aparato que registra continuamente el ritmo del
corazón, es decir, es un registro continuo de una o más derivaciones
electrocardiográficas. El monitor es usado normalmente por 24 - 48 horas
durante la actividad normal. Se trata de un método no invasivo, que le
permite realizar sus actividades cotidianas. Es de gran utilidad en casos de
isquemia silente, ya que permite detectar alteraciones del segmento ST, así
como también en el diagnóstico de arritmias y alteraciones de la
conducción.
Figura 3.5 Monitor Holter
La mayoría de los aparatos cuentan con un ―indicador de alteraciones‖,
esto es, un botón que el paciente presiona cuando nota algún síntoma,
como dolor precordial, síncope o palpitaciones. A este tipo de monitor, se
le denomina registro de acontecimientos anómalos.
El monitor Holter se utiliza principalmente para detectar arritmias de las que
se sospecha, y para relacionar estas alteraciones con ciertos síntomas,
como pueden ser, vértigo, síncope, palpitaciones o dolor precordial.
También tiene un gran uso, para estudiar el funcionamiento de los
marcapasos y la eficacia de medicamentos antiarrítmicos.
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El equipo básico de ECG de Holter, consta en la mayoría de los casos de
tres partes:
1. Un sistema de electrodos
2. Una microcomputadora
3. Un electrocardioanalizador
1. El sistema de electrodos
La mayoría de los equipos que existen hoy en día, permiten el registro
de dos derivaciones simultáneas. Ambas son bipolares y almacenan
diferencias de potencial entre un electrodo positivo y otro negativo.
Para dos canales de ECG, se requiere utilizar cinco electrodos, esto
es, dos por derivación y el quinto electrodo para referencia a tierra.
Los electrodos deben ser hechos con una aleación que contenga
cloruro de plata, y deben estar completamente aislados para evitar
fugas de corriente, o entradas de corrientes basura. También es
preferible que posean una cierta estructura, que permita que la zona
en que hacen contacto con la piel sea homogénea. Para obtener
un registro de muy buena calidad, dependerá de la correcta
preparación de la piel sobre la que se coloca el electrodo. En
algunos casos se procede de la siguiente manera:
a) Eliminación del vello del pecho por el simple procedimiento del
jabón y el rastrillo. Para pacientes muy velludos, es recomendable
avisarles que asistan ya rasurados, de esta forma se ahorra
tiempo.
b) Después se procede a eliminar el estrato córneo de la epidermis,
ya que actúa como un medio dieléctrico, afectando
considerablemente la transmisión de la señal eléctrica. Esto se
logra, frotando suavemente con goma de borrar sobre la zona de
la piel en la que se colocará el electrodo, en una sola dirección.
Es importante tener en cuenta, las diferencias de sensibilidad
entre la piel de un individuo y otro, ya que en ciertos casos, frotar
excesivamente podría producir abrasión de la piel, o puede
sensibilizarla de manera excesiva a la pasta conductora, que se
aplicará más adelante en el proceso. Posteriormente, se procede
a eliminar los detritus lipídicos, para esto se lava suavemente la
zona, con una solución rebajada al 60%.
52
c) Sobre una superficie ósea (ya sea costilla o esternón), se aplica
una arandela autoadhesiva, sobre la que se coloca el electrodo
impregnado de pasta conductora. La cabeza de dicho
electrodo, se fija fuertemente a la piel con una cinta adhesiva.
d) Los extremos de todos los electrodos, se conectan a un cable
terminal, que será el que introduzca la señal en la grabadora. La
placa terminal del cable-paciente, se sujeta de igual forma a la
piel por medio de cinta adhesiva.
Figura 3.6 Electrodos
El hecho de retirar los electrodos, una vez que ha finalizado el periodo de
monitorización ambulatoria, será menos doloroso si se humedece con
agua la cinta adhesiva. Después de esto, la aplicación de una crema que
contenga vaselina aliviará la irritación de la piel. Los puntos donde se
colocan los electrodos varían, dependiendo de lo que se pretenda
investigar. Por ejemplo, para el estudio de una arritmia supraventricular, es
necesario obtener una onda P amplia, en cambio, para observar los
cambios isquémicos de la repolarización ventricular, se requieren dos
derivaciones que registren las actividades de la cara anterolateral, e
inferior del corazón.
Para el caso en el que se utilizan mínimo dos derivaciones, con la primera
se obtiene información de la repolarización del ventrículo izquierdo, y con
la segunda, un estudio más a detalle y seguro de los trastornos
supraventriculares del ritmo, así como también de posibles trastornos de la
conducción y del automatismo sinusal.
53
En los pacientes que portan marcapasos, se busca la derivación en la cual,
el eje de QRS sea paralelo al del estímulo eléctrico artificial, con el objetivo
de obtener una onda de la máxima amplitud.
2. Microcomputadora
Las microcomputadoras y los circuitos microelectrónicos, que están
incluidos en un sistema electrocardiográfico Holter, muestrean el ritmo
cardiaco en tiempo real mientras se registra, también convierten la señal
analógica en digital, y analizan los datos referentes a frecuencias máxima
o mínima, intervalos RR y también los cambios de éstos. También tienen la
capacidad de almacenar intervalos breves y específicos del
electrocardiograma. En algunos dispositivos, minutos después que el
paciente se ha desconectado, se puede recuperar la información, esto es,
un histograma que abarca todo el periodo de registro, y en un impreso en
tiempo real de segmentos definidos. Incluso se han desarrollado
microcomputadoras, que son capaces de analizar los datos electrónicos
de periodos muy prolongados, incluso días.
3. El cardioanalizador
Los cardioanalizadores para el registro electrocardiográfico ambulatorio,
han experimentado a través de los años, un desarrollo tecnológico
considerable, de manera que ahora es mucho más confiable el análisis de
los trastornos del ritmo o de la conducción, así como de las variaciones de
la repolarización, y en fin, han acelerado a tal grado que ahora se pueden
analizar los datos de 24 horas de duración en menos de una hora.
La mayoría de los aparatos que están disponibles hoy, permiten una rápida
lectura automática.
54
Figura 3.7 Cardioanalizador para registros electrocardiográficos de
bobina
3.6 Tipos Generales de Registro electrocardiográfico ambulatorio
Los registros ambulatorios se obtienen de las siguientes formas generales:
1. Cinta o casete convencional, prácticamente en desuso, que
utilizan grabadoras tradicionales y sistemas playback.
2. Tecnología de estado sólido que utilizan un microprocesador y
almacenamiento en memorias, en los modelos más recientes.
Figura 3.8 Dispositivos de almacenamiento
55
3. Almacenamiento en memorias sólidas con formas de revisión, ya
sea de forma manual o automática, o los sistemas modernos con
capacidad de almacenamiento de hasta 72 horas continuas. Los
registradores implantables (REVEAL de Medtronic, Figura 3.2), es
un ejemplo de esto, pero es más sofisticado, implantable, cuenta
con algoritmos de detección que activan el sistema de memoria,
y al estar colocado de manera subcutánea permanece por un
largo tiempo.
Figura 3.9 Dispositivo implantable (REVEAL de Medtronic)
Técnica de Barrido y Análisis
Los datos guardados por un sistema Holter que utiliza cintas para guardar
la información, pueden analizarse mediante la reproducción de la cinta a
alta velocidad, o actualmente haciendo uso de las microcomputadoras,
se realiza un procesamiento durante el registro e impresión del análisis al
finalizar el muestreo.
Para analizar los datos e interpretar el ritmo cardiaco, mientras se
reproduce en un osciloscopio a alta velocidad, existe un método de
identificación muy usado que sobrepone cada complejo QRS idéntico, de
forma que se observan como una imagen fija. Con este método, si existe
alguna variación, ésta es muy evidente. Al instante, en el osciloscopio se
muestra, para cada ciclo cardiaco, una gráfica de barras verticales, cuya
altura es directamente proporcional a cada uno de los intervalos RR, y a la
morfología del complejo QRS. En algunos equipos, cuando se detecta una
de estas anormalidades, se puede reproducir la cinta en tiempo real, para
su análisis en un electrocardiógrafo normal.
56
Con el objetivo de hacer cada vez más pequeños los errores humanos, y
obtener datos que se puedan cuantificar de forma precisa, se puede
utilizar un analizador electrónico semiautomático de cintas, el cual
cuantifica el número de anormalidades reconocidas. El sistema será
preciso, dependiendo de su capacidad para diferenciar entre lo que es
normal y lo anormal.
La velocidad de reproducción para el análisis de la información, puede ser
de hasta 240 veces más que la de tiempo real. Asimismo, ahora es posible
que los analizadores electrónicos y las computadoras, así como también el
osciloscopio, ―aprendan‖ a reconocer complejos QRS normales del
paciente, y después puedan identificar cualquier alteración.
Figura 3.10 Monitor Holter
El propósito de un monitor Holter, es registrar el funcionamiento del
corazón, mientras el paciente realiza sus actividades diarias habituales. Un
monitor Holter, puede detectar problemas que se producen en el corazón.
Un monitor Holter, es útil en la detección de problemas de corazón que se
producen de manera intermitente, y por lo tanto no se pueden detectar,
estando por un corto periodo de tiempo en el consultorio del médico,
figura 3.3.
Normalmente un Holter, es útil en las siguientes situaciones:
Si se experimentan mareos o palpitaciones, el monitor Holter puede
detectar cualquier alteración asociada con el ritmo cardiaco.
57
Si el paciente tiene dolor en el pecho, fatiga o le falta el aliento, un
monitor Holter, puede determinar si el corazón está recibiendo la
cantidad adecuada de sangre.
Si el paciente tiene un marcapasos, el monitor Holter puede
determinar si su marcapasos funciona correctamente.
Si el paciente ha tenido un ataque al corazón o una cirugía a
corazón abierto, un monitor Holter, puede utilizarse para evaluar el
actual funcionamiento del corazón,
Si el paciente está tomando medicamentos para el tratamiento de
un problema, relacionado con el ritmo de su corazón, un monitor
Holter puede evaluar la eficacia de esos medicamentos. Al registrar
el nuevo estado del ritmo cardiaco del paciente, se podrá observar
si el paciente tuvo una mejoría.
Figura 3.11 Monitorización con Holter
Los electrodos del Holter van colocados en el pecho, y a su vez, se
conectan al dispositivo de grabación. Toda la información obtenida, se
guarda en un dispositivo de almacenamiento en el interior del aparato de
grabación. El dispositivo de grabación se puede utilizar alrededor de la
cintura o por encima del hombro, mediante una correa.
Una vez que los electrodos, cables y dispositivo de grabación están
conectados, el técnico pondrá a prueba el equipo para asegurarse de
que todo funciona correctamente, e inmediatamente después comienza
la grabación, y se le pedirá al paciente que porte el ECG Holter durante 24
o 48 horas, y tendrá que regresar al centro médico después de ese
58
periodo. El Holter se debe usar las 24 horas continuas, para poder obtener
la máxima cantidad de información de la prueba.
La tarea más importante para el paciente mientras porta el
electrocardiógrafo Holter, es anotar en un diario todas las actividades que
realiza. En ese diario el paciente debe incluir la siguiente información:
Cualquier síntoma que experimente mientras usa el monitor Holter,
incluyendo fatiga, falta de aliento, mareos, dolor de pecho,
palpitaciones, debilidad o entumecimiento.
Cualquier actividad física que realice mientras esté usando el
monitor (por ejemplo, cuando se encuentre corriendo, caminando,
haciendo aerobics o subiendo escaleras, debe anotar la hora en la
que comenzó y terminó cada una de estas actividades)
Registrar la hora de sus comidas
Registrar cualquier evento estresante (incluyendo eventos como
quedarse en medio del tráfico o irritaciones con su familia)
Tabla 3.1 Ejemplo de un diario
Ejemplo de Diario:
Día y hora de los
síntomas Martes 8:30 a.m. Martes 2:15 p.m.
Miércoles 9:30
a.m.
Actividad en el
momento
Conduciendo
hacia el trabajo Subir escaleras Sesión en reunión
Dolor de pecho
Palpitaciones x
Mareos x x
Nauseas x
Falta de aliento
Dolor de brazo x x
Otro dolor
(dónde sufrió el
59
dolor)
Más información
Tratamiento de
los síntomas
Casi golpeado
por otro coche
Parado fuera de
la carretera por
5 minutos hasta
que el dolor
desapareció
Ninguno
Reunión acerca
de problemas
financieros en la
empresa
Ninguno
Además de esto, el paciente debe realizar sus actividades de manera
habitual, aunque esté usando el monitor Holter. El paciente no debe limitar
sus actividades sólo porque está usando el monitor Holter.
Si el paciente piensa que ciertas actividades provocan sus síntomas, debe
procurar realizar estas actividades mientras está usando el monitor Holter. Si
sus síntomas no se producen, debe asegurarse de repetir varias veces estas
actividades.
3.7 Restricciones mientras está usando el monitor Holter
El paciente debe evitar bañarse o nadar. El dispositivo de grabación no
debe mojarse. Tampoco debe usar mantas eléctricas, afeitador eléctrico,
algún dispositivo de calentamiento para una cama de agua, o cualquier
equipo electromagnético, porque todas estas cosas interfieren con la
habilidad del disco de la computadora, para almacenar información. Por
razones similares no debe tomarse rayos X mientras usa el monitor.
El paciente debe asegurarse en todo momento que los electrodos estén
bien conectados, para asegurarse que no se suelten ni se caigan, si esto
sucede, debe sustituirlo lo antes posible con un parche extra, que se le
debió proporcionar antes. Y tiene que anotar en su diario, que sustituyó el
parche del electrodo. El paciente debe tener especial cuidado al
cambiarse la ropa, para que no se caiga ningún electrodo.
No existe ningún riesgo con esta prueba.
Capítulo IV
Diseño e implementación del sistema de análisis
61
4.1 Hardware
La solución propuesta para este trabajo, fue implementar un sistema de
adquisición de señales bioeléctricas, que principalmente consta de tres
etapas importantes. La etapa de la alimentación, que es elemental para el
funcionamiento del sistema, la etapa para la adquisición de la señal, y la
etapa para la digitalización de dicha señal adquirida. Este sistema se
elaboró, a partir del diagrama de bloques que se detalla a continuación
en la figura 4.1:
Figura 4.1 Diagrama de bloques del sistema de adquisición de señales
Adquisición de la
Señal
Filtros (Pasa-banda -
Notch)
Interfa
z
Convertidor A/D
Amplificador
Graficación
Lector de Archivo de Datos
Análisis de la Señal
62
4.1.1Etapa para la adquisición de la señal
En la figura 4.2 se muestra el circuito que se implementó para adquirir la
señal cardiaca.
Este circuito es un amplificador de instrumentación, y está constituido por
dos seguidores de voltaje y un amplificador diferencial. Al momento de
adquirir las pequeñas señales que provienen del corazón, pasan por este
circuito, en donde son amplificadas y al mismo tiempo se disminuyen las
señales de ruido, esto es posible porque el amplificador diferencial cuenta
con una característica especial, tiene una muy baja ganancia en modo
común, debido a su configuración. Los amplificadores operacionales que
se utilizaron son de tecnología JFET, y presentan una alta impedancia de
entrada y una corriente mínima de polarización, lo cual brinda un margen
de seguridad eléctrica para el paciente.
En la figura 4.2 se muestra el circuito amplificador de voltaje, las entradas
VRA y VLA, son los potenciales eléctricos de la mano derecha e izquierda
respectivamente, y VRL es el potencial eléctrico que se mide en la pierna
derecha, y se le utiliza como una referencia de los potenciales
bioeléctricos.
Figura 4.2 Amplificador de Instrumentación
63
Para cada una de las etapas de este sistema de adquisición de señales, se
realizó la simulación en el programa MULTISIM, para comprobar su buen
funcionamiento y su modo de operación, antes de implementar el circuito
físicamente. La figura 4.3 muestra la simulación de la etapa del
amplificador de instrumentación.
Figura 4.3 Simulación de la etapa del amplificador de Instrumentación
Este circuito, se alimentó a la entrada con dos señales de 1 y 2 mV y a una
frecuencia de 1 Hz, para que la frecuencia no salga de los límites normales,
para frecuencias cardiológicas. El circuito funcionó de manera correcta, y
la figura 4.4 muestra lo que se obtuvo en la pantalla del osciloscopio.
Figura 4.4 Señal de entrada en color azul, señal de salida amplificada en
color verde.
64
Para la implementación del amplificador de instrumentación, tanto R1
como R2 deben de ser de igual valor, porque haciendo esto se puede
controlar la ganancia para esta parte del circuito, en conjunto con las
resistencias R3 y R1 o R2. Para que se logre eliminar la señal de ruido
también R6 y R7 deben ser iguales, de igual manera R5 y R4.
4.1.2 Etapa de filtro pasa banda
La señal que se obtiene de la etapa anterior, debe pasar al filtro pasa
banda, para asegurar que se encuentre dentro de la banda especificada
por las normas médicas, que es entre 0.05 Hz y 100 Hz.
Se han realizado estudios que demuestran que las señales que tienen una
frecuencia arriba de 100 Hz no son cardiológicas, y también, al filtrar las
frecuencias que son menores de 0.05 Hz, se elimina una diferencia de
potencial existente entre los electrodos y la superficie de la piel, que llegan
a alcanzar niveles de hasta 300 mV, y esto puede ocasionar que se saturen
los circuitos del amplificador. Al eliminar estas frecuencias, se puede
asegurar una ganancia alta de la señal electrocardiográfica.
El circuito del filtro pasa banda se puede apreciar en la figura 4.2, en este
circuito la resistencia R3 y el capacitor C2, funcionan como un filtro pasa
altas y el valor de estos componentes, es lo que determina la frecuencia
de corte inferior (fL), que es de 0.05 Hz.
Se empleó la siguiente expresión para calcular los valores de los
componentes.
De modo contrario la resistencia R2 y el capacitor C1, son los que forman el
filtro pasa bajas que en este caso se necesita, este filtro define la
frecuencia de corte superior (fH) de 100 Hz. A partir de la siguiente
expresión, se encuentran los valores correspondientes a R2 y C1.
65
En esta etapa de filtrado, la señal obtiene una amplificación que es posible
calcularla, si se eliminan los capacitores implicados. Esta operación se
puede realizar solamente, debido a que en las frecuencias en las que
opera el capacitor C2, funciona como un cortocircuito, y asimismo el
capacitor C1 trabaja como un circuito abierto.
De esta manera el circuito se puede reducir a un amplificador no inversor,
y su señal de salida se puede definir con la siguiente ecuación.
Empleando este circuito se logra amplificar la señal obtenida, y además se
delimita la banda de frecuencia entre 0.05 Hz y hasta 100 Hz.
Figura 4.5 Filtro pasa banda
66
Aquí se muestra el circuito simulado con el programa MULTISIM
Figura 4.6 Simulación Filtro pasa bajas
4.1.3 Etapa filtro rechaza banda (Notch)
Ya que se determinó el rango de frecuencias para la señal que se ha
adquirido, lo que viene a continuación es implementar un filtro Notch e
ingresar dicha señal. Esto se realiza porque la presencia del ruido en el
registro de biopotenciales, no se puede evitar, y este tipo de filtro tiene la
característica de eliminar señales de alguna frecuencia específica. El
objetivo de realizar este filtro en este proyecto, es para eliminar ruido
inducido a través de la red eléctrica, y demás aparatos como lámparas,
computadoras, impresoras, y otros dispositivos que se alimentan de la red
eléctrica doméstica de 60 Hz. Con esta información, se implementa el filtro
Notch para la frecuencia de 60 Hz, eliminando así las señales de ruido que
se producen a partir de esta frecuencia, y que distorsionan la señal
electrocardiográfica.
Figura 4.7 Filtro rechaza banda (Notch)
67
Simulación en MULTISIM del filtro rechaza banda o Notch.
Figura 4.8 filtro rechaza banda
En la figura 4.3 se aprecia el filtro que se utilizó, en el cual el valor de R1 es
igual a R2, al mismo tiempo que el valor de R3 es la mitad de éstos. Por otro
lado los valores para los capacitores C1 y C2 es el mismo, y el de C3 es la
suma de C1 y C2. El valor de la frecuencia que se desea eliminar se
determina con la siguiente ecuación.
4.1.4 Etapa de amplificación
Ahora bien, ya que la señal ha pasado por todos los circuitos anteriores,
necesita ser manipulada, para que pueda alcanzar una amplitud que se
encuentre entre 0v y 5 v, esto es para poder digitalizarla con el ADC0809,
que solamente acepta señales que estén comprendidas en este rango.
68
4.2 Diseño del Software
En el diseño de software, un punto importante a considerar es el puerto de
comunicación que se utilizará, en este proyecto es el puerto paralelo de la
computadora, por lo que a continuación se hace una breve descripción
de las características más importantes, en cuanto respecta a este puerto
de comunicación.
4.2.1 Registros del puerto paralelo
Este puerto recibe el nombre de paralelo porque tiene un bus de datos de
8 líneas, y además es posible escribir en él 8 bits al mismo tiempo. En las
computadoras de escritorio, este puerto se encuentra en la parte posterior
y es un conector DB25 hembra generalmente.
Se podría profundizar de forma detallada, el uso específico de cada
terminal del puerto paralelo, pero para este trabajo sólo es de interés
conocer las terminales, en las que podemos escribir datos hacia el
dispositivo, y en qué terminales podemos leer datos desde el hardware.
Figura 4.9 Puerto Paralelo
En la figura 4.4 se especifican principalmente tres registros:
Datos (D0-D7) – tiene 8 terminales de salida
Estado (S2-S7) – tiene 5 terminales de entrada
Control (C0-C5) – tiene 4 terminales de salida
Tierra (18-25) – tiene 8 terminales aterrizadas
69
Gracias a esta información, se observa que se puede utilizar el registro de
Datos para escribir hacia el hardware, y el registro de Estado se utiliza para
leer datos desde el hardware. Y las cuatro líneas de control, usualmente
son salidas pero también se pueden utilizar como entradas, esto quiere
decir que son modificables tanto por medio de software como por
hardware.
4. 3 Implementación Física del Hardware
Las imágenes a continuación, muestran la implementación física del
sistema de adquisición de señales bioeléctricas del corazón (figuras 4.10,
4.11, 4.12), el cual se montó sobre una tablilla de pruebas (protoboard), y
posteriormente se evaluaron los resultados, siendo éstos favorables.
Figura 4.10 Sistema de adquisición de señales biomédicas (1)
70
Figura 4.11 Sistema de adquisición de señales biomédicas (2)
71
Figura 4.12 Sistema de adquisición de señales biomédicas (3)
Figura 4.13 Sistema de adquisición de señales biomédicas (4)
4. 4 Software
El lenguaje de programación que se eligió para desarrollar este proyecto
de una manera visual amigable, fue Visual Basic 6.0. Las razones por la cual
se eligió este entorno se mencionan brevemente:
Es un leguaje sencillo y es fácil de aprender
Es un lenguaje popular
Existen diversos recursos para implementarlos en Visual Basic
Herramientas disponibles en Internet, como las librerías DLL o archivo
OCX
Para la implementación en código de este proyecto, es necesario contar
con una librearía que trabaje con el puerto paralelo, las razones se
explicarán a continuación.
4.2.2 Lectura y Escritura de datos en el puerto paralelo utilizando Visual
Basic 6.0
Para realizar las operaciones de escritura y lectura en el puerto paralelo,
utilizando el entorno de programación Visual Basic 6.0, es necesario
72
controlar el puerto a través de una librería DLL, esto es, una librería de
enlace dinámico, ya que Visual Basic 6.0 no cuenta con instrucciones
propias para escribir o leer datos del puerto. Las librerías de enlace
dinámico, forman parte de uno de los elementos primordiales del sistema
operativo Windows. Básicamente las librerías DLL son archivos ejecutables
independientes, que incluyen funciones y recursos para que puedan ser
llamados por otros programas, e incluso por otras DLL, para llevar a cabo
ciertos trabajos. No es posible ejecutar una DLL de manera independiente,
sino que sólo se puede utilizar hasta que un programa u otra DLL, llamen a
alguna de las funciones de la librería. El hecho de que sea una librería de
―enlace dinámico‖, hace referencia al código que contiene la DLL, es
decir, al hecho de que el código que contiene la DLL se incorpora al
programa ejecutable, y ésta es llamada sólo al momento en que es
solicitada, esto es, en tiempo de ejecución.
Dentro de la librería DLL existen funciones para controlar el puerto paralelo,
y desde Visual Basic pueden ser fácilmente llamadas.
En este proyecto se trabajó con la librería NTPort.dll, la cual permite tener
acceso a los puertos de entrada y salida de una computadora, sin la
necesidad de utilizar el paquete Windows Drivers Development Kit (DDK).
Además la libería NTPort, brinda un soporte para los sistemas operativos
Windows 95/98/Me y Windows NT/2000/XP/Server 2003.
4.4.1 Interfaz gráfica
Para resolver de forma rápida y sencilla la estructura de esta aplicación, se
desarrolló un diagrama de flujo, en el que se contemplan cada una de las
etapas de adquisición de datos, y el proceso que conllevan. El diagrama
de flujo, fue una herramienta de gran utilidad en este proyecto, para
plantear los resultados que se deseaban obtener y cómo se alcanzarían.
Principalmente se desarrollaron tres etapas importantes, dos para la
adquisición de datos—éstas se describen más adelante—, y una para la
base de datos, que servirá como punto de referencia, para el análisis de la
señal electrocardiográfica adquirida, en cualquiera de las etapas
anteriores. Se puede observar el diagrama de flujo en la figura 4.14
73
Figura 4.14 Diagrama de Flujo
74
La adquisición de las señales biomédicas a través del puerto paralelo en
tiempo real, haciendo uso de la librería NTPort y el hardware del sistema de
adquisición de datos, con el cual, el médico puede realizar una revisión al
paciente que así lo requiera. Esto se muestra en la figura 4. 14
Figura 4.14a
Figura 4.14b
Figura 4.14 a) Adquisición de datos por el puerto paralelo; b) Datos en
pantalla principal para su análisis
75
Por otra parte, se realizó la etapa de análisis de datos adquiridos, mediante
archivos portables en algún dispositivo de almacenamiento, como una
memoria USB o una ‗memory card‘.
Para este caso la aplicación realizada, tiene la opción para buscar el
archivo creado por el dispositivo Holter, y cargarlo en una ventana para su
graficación, con esto el médico puede identificar el tipo de anormalidad
en el ritmo cardiaco del paciente.
Figura 4.15 Ritmo Sinusal Normal
76
Figura 4.16 alteración cardiaca - Arritmia
Para la ventana principal, se presenta una pantalla con las gráficas que
muestran, según el caso, las señales para el análisis del médico, ya sea que
la información se haya obtenido por medio de un archivo, o por el puerto
paralelo.
Figura 4.17 Interfaz Holter
77
También es posible, contar con los datos necesarios del paciente que se
realiza el estudio Holter.
Figura 4.18 Datos del paciente
Antes de adquirir la señal a través del puerto paralelo, la aplicación lanza una
advertencia, para verificar que el paciente tenga colocados los electrodos de
manera correcta, como se muestra en la figura 4.19
Figura 4.19 Colocación de electrodos
78
Se pueden observar tanto los datos adquiridos por el puerto paralelo, como los
que se obtienen a través del dispositivo Holter, y al mismo tiempo tener una
referencia, que sería la base de datos, para permitir al médico realizar un análisis
de manera detallada. Comparando de manera visual las señales
electrocardiográficas. Esto se puede apreciar en la ventana principal de la
aplicación, la cual se muestra en la figura 4.20
Se puede hacer uso de la base de datos, por medio del panel derecho, al
seleccionar algún tipo de arritmia, ésta se visualizará en el gráfico superior. La
figura 4.20, muestra lo que se ha descrito.
Figura 4.20 Pantalla principal para realizar comparaciones
La aplicación ofrece otra opción, que es la de guardar el gráfico de los datos
adquiridos, en un archivo de imagen, esto facilitará que cualquier señal
electrocardiográfica guardada, pueda ser analizada posteriormente, si no es
necesario hacerlo en el momento. Figura 4.21
Figura 4.21 gráfica guardada como archivo de imagen
Para consultar el código de la aplicación, favor de consultar el anexo A.
79
4.5 Estudio Económico
La viabilidad de este proyecto se puede obtener a partir de realizar un
estudio económico, que nos indique cuales serían las ventajas y
desventajas respecto a utilidades económicas, para desarrollar este
producto.
Se clasifican los costos en fijos y variables, en un periodo de seis meses, que
es el tiempo en el que se desarrolló este proyecto. Esto se muestra en la
tala 4.1
Tabla 4.1 Costos Fijos y Variables
Costos Fijos (6 meses) Costos Variables (6 meses)
Gastos de Administración Gastos de Fabricación
Equipo de cómputo $7,000.00 Mano de obra (Ingeniería) $48,000.00
Luz $600.00 Material (pieza) $300.00
Hojas Blancas $160.00
Cartuchos de tinta $1,117.00
Copias $160.00
Total $9,037.00 Total $48,300.00
Ya que se han clasificado estos costos, y se ha estimado el total de cada
uno, podemos obtener cual será el costo total, para esto, aplicaremos la
siguiente fórmula.
Costo Total = Costos Fijos Totales + Costos Variables Totales
Costo Total = $9,037.00 + $48,300.00 = $57,337.00
Contemplando que se podrían producir 8 dispositivos Holter al mes, en un
período de seis meses, se pueden construir 48 dispositivos.
80
Con esta estimación podemos deducir el Costo Unitario:
n: número de unidades producidas
Para calcular el precio de venta, es necesario obtener el margen de
utilidad, si se desea obtener, por ejemplo, el 20% de ganancia sobre el
costo unitario, el precio de venta se puede determinar de la siguiente
forma:
Margen de Ganancia= $238.90
Precio de Venta=Costo Unitario + Margen de Utilidad
Sustituyendo:
Precio de Venta=1194.52+238.90= $1433.42 precio de venta dispositivo Holter
En base a estos datos podemos determinar el punto de equilibrio, que
entre más bajo sea, las probabilidades de que el proyecto obtenga
utilidades es mayor, y a su vez el riesgo de que haya pérdidas es menor.
La gráfica del punto de equilibrio se obtiene de la siguiente manera:
Donde:
PV=precio de venta unitario=$1433.42
CVU=costo de venta unitario=$1194.52
81
Los ingresos con los que es necesario contar, para estar en equilibrio, se
encuentran utilizando la siguiente fórmula:
Sustituyendo:
El punto de Equilibrio se representa de la siguiente forma:
Capítulo V
Resultados
83
5.1 Comparaciones
Actualmente existen en el mercado, muchas marcas de renombre que se
dedican a la fabricación de quipos médicos, entre ellos el
electrocardiógrafo Holter. Sin duda el rendimiento y las opciones que
ofrecen cada uno de los fabricantes en estos equipos, difieren una de la
otra, y vale la pena mencionar que existen aparatos, cuyo software cuenta
con una amplia gama de opciones, para explotar al máximo toda la
funcionalidad del dispositivo Holter. Sin embargo, este proyecto resuelve en
gran medida un problema relacionado con el costo tan elevado, que
puede llegar a tener un dispositivo de éstos, para que un consultorio clínico
lo pueda adquirir.
Tomando en cuenta toda esta información, se buscó realizar una
aplicación práctica y fácil de usar, que se adecuara a las necesidades del
usuario, es así como se implementó un electrocardiógrafo Holter para una
computadora, y resultó de muy bajo costo, si se le compara con otros
equipos similares. La interfaz realizada, es fácil de entender y manejar,
prácticamente cualquier personal médico familiarizado y capacitado con
este tipo de aplicaciones, puede hacer uso de ella. Es flexible en cuanto a
las opciones que brinda, independientemente del equipo físico del que se
haga uso.
La señal biomédica que se adquiere, independientemente si es por archivo
o por el puerto paralelo, cuenta con una nitidez de muy buena calidad,
que permite al médico profesional, llevar a cabo el análisis detallado de las
arritmias que se presenten. Además se presenta una señal limpia de ruido,
y esta característica da lugar, a que se pueda observar la señal con buena
fidelidad.
En general, las comparaciones realizadas presentaron una buena
impresión del dispositivo implementado, así como de la interfaz, teniendo
un rendimiento óptimo de acuerdo a la magnitud del proyecto, y tomando
en cuenta los recursos y las cualidades del proyecto.
Para lograr la competencia con dispositivos de venta en el mercado,
obviamente se tiene que realizar una inversión mayor, tanto de recursos,
como de tiempo y de un amplio personal capacitado en el área.
84
5.2 Conclusiones
En la realización de este proyecto se presentaron diferentes situaciones, y
cada una implicaba resolver un conflicto, algunos más complejos que
otros, en algunas etapas se tuvo que invertir un tiempo mayor del que
estaba estipulado.
El hecho de recabar la información y ordenarla, de modo que tuviera la
estructura adecuada, también fue un proceso un tanto complicado,
porque para algunos temas, existe mucha información disponible, y para
otros es muy escasa.
Al implementar el dispositivo, prácticamente no existieron problemas
relevantes que impidieran el avance de este proyecto.
En cuanto al manejo del lenguaje Visual Basic 6.0, los problemas que se
presentaron fueron en el manejo de ciertos controles, lo que implicó
conocer a fondo todas sus características, y hacer pruebas aislándolos del
proyecto para observar su comportamiento.
El software que se desarrolló, se llevó a cabo por etapas, de acuerdo a la
planeación inicial y conforme se obtenían resultados exitosos. Como se
mencionó al principio, uno de los objetivos fue realizar una aplicación que
fuera amigable con el usuario, es decir, fácil de usar. Por esto se trabajó
con muchos elementos visuales, para un mejor y más rápido aprendizaje
acerca de la interfaz, por parte del personal que estará trabajando con
ella.
Al finalizar este trabajo se han logrado los objetivos, tanto particulares
como generales, que se plantearon antes de iniciar la realización de este
proyecto. Ya que al concluir se obtuvo un sistema de interpretación de
datos, que está basado en un analizador de cardiopatías, mejor conocido
como electrocardiógrafo Holter, y que cumple la función de ser una
herramienta de apoyo médico.
En cuanto a los objetivos particulares, se obtuvo la interfaz con el
dispositivo analizador Holter, como se pretendía. Además se diseñó el
software que fuera capaz de interpretar los datos, a través de cualquier
dispositivo de almacenamiento, como lo es un dispositivo USB Flash
Memory.
85
Se aplicó la metodología médica, y se obtuvo la interfaz gráfica amigable
con el usuario.
Con esto al finalizar este proyecto, se cuenta con una interfaz accesible y
de bajo costo. Es un sistema confiable y muestra la respuesta de la
actividad eléctrica del corazón, de manera fiel como lo haría cualquier
electrocardiógrafo convencional.
5.3 Trabajo a futuro
Respecto a las mejoras que se le pueden hacer a este proyecto a futuro, la
ciencia y la tecnología van en aumento, y cada vez más se desarrollan
infinidad de aplicaciones, para cubrir las necesidades de los seres
humanos, por lo tanto las modificaciones y mejoras que se puedan
implementar en este proyecto, dependerán de las necesidades del usuario
y de la imaginación del ingeniero a cargo del proyecto, y de esta forma se
obtendrá la mejora de este software.
Una característica por mencionar, puede ser que el sistema de adquisición
de datos, ya no trabaje utilizando el puerto paralelo, ya que cada vez más
está en desuso, y está siendo reemplazado por nuevos dispositivos de
comunicación con la computadora, de los cuales se puede echar mano.
Y en lugar de esto, realizar las modificaciones pertinentes para que pueda
transmitir datos por vía USB, incluso se puede trabajar para que la
transmisión de información sea posible, a través de infrarrojo o incluso
utilizando la tecnología Bluetooth, con estas mejoras, sin lugar a dudas esta
aplicación tendría una mayor aceptación, una mayor aplicación y
grandes posibilidades de que se utilice, ya sea para innovar en nuevas
aplicaciones, o para que el sistema tenga una mejora considerable en su
rendimiento, y se adapte a las nuevas tecnologías.
Otra de las mejoras que se le podrían hacer a este proyecto, podría ser
que transmitiera los datos o un informe detallado del paciente vía internet,
o también se podría implementar en un móvil o incluso en un dispositivo
PDA.
86
Glosario de términos
Antropina. Droga natural.
Aparato fonador. Conjunto de los diferentes órganos que intervienen en la
articulación del lenguaje en el ser humano.
Arco aórtico. Es un segmento de la arteria aorta situado entre la aorta
ascendente y descendente.
Biotelemetría. Es una técnica que se fundamenta en la captación y
seguimiento de señales emitidas por un transmisor fijado externamente o
implantado en el cuerpo de un animal.
Catecolaminas. Son un grupo de sustancias que incluye la adrenalina, la
noradrenalina y la dopamina.
Complejo QRS. Es una estructura en el electrocardiograma que
corresponde en el tiempo, con la despolarización de los ventrículos.
Derivaciones. Son las combinaciones de puntos corporales desde los
cuales se registra rutinariamente el ECG.
Despolarización. Proceso electrofisiológico mediante el que se neutraliza la
polarización de una célula, habitualmente muscular o nerviosa, que
generalmente da lugar a un potencial de acción y a una excitación de la
célula.
Dolor Precordial. Dolor sentido en el centro del tórax, este generalmente es
de tipo opresivo (sensación de opresión en el pecho) y que puede tener
irradiación a cuello, cabeza y brazos.
Electrodo. Instrumento que se coloca sobre la superficie cutánea para
registrar actividad eléctrica en el tejido subyacente.
Ergometría. Prueba electrocardiográfica que se realiza con el fin de valorar
posibles alteraciones en la actividad eléctrica del corazón durante una
situación de estrés físico.
87
Extrasístole. Contracciones anticipadas del corazón o de una parte del
mismo
Fibras de Purkinje. Fibras miocardiales que conducen un estímulo o impulso
eléctrico que interviene en el impulso nervioso del corazón haciendo que
éste se contraiga de manera coordinada.
Haz de His. Es una formación intracardíaca consistente en un fino cordón
de naturaleza muscular, de aproximadamente 1 cm de longitud, que
forma parte del sistema de conducción del corazón, por medio del cual la
excitación de las aurículas se trasmite a los ventrículos.
Hipoxia. Trastorno en el cual el cuerpo por completo (hipoxia
generalizada), o una región del cuerpo (hipoxia de tejido), se ve privado
del suministro adecuado de oxígeno.
Radiotelemetría. Es la detección a distancia de animales y su aplicación al
estudio del comportamiento.
Repolarización. Tiene lugar cuando la célula regresa a su estado de
reposo; en esta fase en la que se efectúa la producción de energía.
Cuanto más se prolonga la fase de repolarización, más se reposa la célula.
Síncope. Es una pérdida temporal del conocimiento y del tono muscular
ocasionada por un suministro sanguíneo inadecuado al cerebro.
88
ANEXO A
Código de la aplicación para Form1
********************************************************************************
‘Declaración de variables
Dim Start_Pos
Dim End_Pos
Dim Dato As Double
Dim x
Dim A, B
Dim c
Dim archivo
Dim y
Dim archivo1
Private Sub Command1_Click()
If archivo1 = "" Then
MsgBox "Abra primero el archivo", vbInformation, "Error de ejecución"
Else
Open archivo1 For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
89
Private Sub Command2_Click()
Form3.Show
'Form1.Hide
End Sub
Private Sub Command3_Click()
Form4.Show
End Sub
Private Sub Command4_Click()
CD.InitDir = App.Path
CD.DialogTitle = "Archivos Holter"
CD.Filter = "*.hol;*.txt;*.ecg;*.dat"
CD.ShowOpen
archivo = CD.FileName
Open archivo For Input As #1
While Not EOF(1)
Input #1, A
MSChart1.Data = A
MSChart1.Row = y
y = y + 1
If y > 10 Then y = 1
Wend
Close #1
End Sub
Private Sub Command5_Click()
Form2.Show
End Sub
Private Sub Command6_Click()
Forma1.Show
End Sub
Private Sub Form_Load()
Start_Pos = 40
End_Pos = 0
90
B = 88
Randomize
'Picture1.FillColor = &HFF&
y = 1
x = 1
MSChart1.Data = 0
MSChart2.Data = 0
End Sub
Private Sub guarda_Click()
'SavePicture MSChart1.Plot, CD.FileName & ".bmp"
Dim strArchivoGuardar As String
strArchivoGuardar = App.Path & "\" & App.EXEName & ".bmp"
MSChart2.EditCopy
SavePicture Clipboard.GetData, strArchivoGuardar
MsgBox "El gráfico ha sido guardado en " & strArchivoGuardar, vbInformation, "Guardar
Gráfico"
End Sub
Private Sub Imprimir_Click()
Call Imprimir_MsChart("Gráfico de ejemplo", MSChart1, 1.5)
End Sub
Private Sub Imprimir_MsChart(titulo As String, MsChart As MsChart, escala As Single)
With MsChart
'borra los datos del clipboard
Clipboard.Clear
'copia la imagen del mschart en el portapapeles
.EditCopy
'verifica si la imagen es válida
If Clipboard.GetFormat(vbCFBitmap) Then
'scale mode
Printer.ScaleMode = vbTwips
.Parent.ScaleMode = vbTwips
' titulo
Printer.Font.Size = 10
Printer.FontName = "Verdana"
Printer.Print vbNullString
Printer.Print titulo
Printer.Print vbNullString
91
' dibuja la imagen
Printer.PaintPicture Clipboard.GetData(), 100, 500, .Width * escala, .Height * escala, 0, 0
Printer.EndDoc 'se envía a la impresora
End If
End With
End Sub
Private Sub mnuabrir_Click()
CD.InitDir = App.Path
CD.DialogTitle = "Archivos Holter"
CD.Filter = "*.hol;*.txt;*.ecg;*.dat"
CD.ShowOpen
archivo1 = CD.FileName
Label8.Caption = Mid(CD.FileTitle, 1, Len(CD.FileTitle) - 4)
End Sub
Private Sub mnuNuevo_Click()
Form2.Show
End Sub
Private Sub Op1_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Ritmo sinusal normal.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
92
Private Sub Op10_Click()
If Op10.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\FV.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op11_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Aleteo auricular.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op12_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
93
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Fibrilacion auricular.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op13_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Taquicardia ventricular.txt" For Input As
#1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op2_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Bradicardia Sinusal.txt" For Input As #1
94
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op3_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Taquicardia sinusal.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op4_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Arritmia sinusal.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
95
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op5_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\bloqueo nodal SA.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op6_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Pausa Sinusal.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
96
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op7_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\CPU.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op8_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\RN Acelerado.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
97
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub Op9_Click()
If Op1.CausesValidation = True Then
Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\IVR Acelerado.txt" For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub salir_Click()
Unload Me
End Sub
Form2
Dim nombre As String
Dim APaterno As String
Dim edad As Integer
Dim AMaterno As String
Dim peso As String
98
Dim estatura As String
Dim nomarch As String
Private Sub Command1_Click()
If Text1.Text = "" Or Text2.Text = "" Or Text3.Text = "" Or Text4.Text = "" Or Text5.Text = "" Or
Text6.Text = "" Then
MsgBox "Escriba todos los datos", vbInformation + vbOKOnly, "Advertencia"
Exit Sub
End If
nombre = Text1.Text
APaterno = Text2.Text
AMaterno = Text3.Text
edad = Text4.Text
peso = Text5.Text
estatura = Text6.Text
nomarch = nombre + APaterno
Open App.Path & "\Paciente.txt" For Append As #1
Print #1, "Nombre : "; nombre, APaterno, AMaterno
Print #1, "Edad : "; edad; " años"
Print #1, "Peso : "; peso; " Kg"
Print #1, "Estatura: "; estatura; " m"
Close #1
End Sub
Private Sub Command2_Click()
Form2.Hide
Form1.Show
End Sub
Private Sub Command3_Click()
Form2.Hide
Form1.Show
End Sub
Form3
Option Explicit
Private Sub Command1_Click()
frmMain.Show
Form3.Hide
99
End Sub
Private Sub Command2_Click()
Form3.Hide
Form1.Show
End Sub
Form4
Dim mivariable As String
Dim x As Integer
Dim y As Integer
Dim archivo1
Private Sub carga_Click()
CD1.InitDir = App.Path
CD1.DialogTitle = "Archivos Holter"
CD1.Filter = "*.hol;*.txt;*.ecg;*.dat"
CD1.ShowOpen
archivo1 = CD1.FileName
End Sub
Private Sub Command1_Click()
If archivo1 = "" Then
MsgBox "Abra primero el archivo", vbInformation, "Error de ejecución"
Else
Open archivo1 For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
100
End Sub
Private Sub Command2_Click()
Forma1.Hide
Form1.Show
End Sub
Private Sub Form_Load()
x = 1
y = 1
End Sub
Private Sub guardar_Click()
Dim strArchivoGuardar As String
strArchivoGuardar = App.Path & "\" & App.EXEName & ".bmp"
MSChart1.EditCopy
SavePicture Clipboard.GetData, strArchivoGuardar
MsgBox "El gráfico ha sido guardado en " & strArchivoGuardar, vbInformation, "Guardar
Gráfico"
End Sub
Form5
' PortTest sample
' Copyright © 1997-2001 Hai Li, Zeal SoftStudio.
' EMail: [email protected]
' Web: http://www.zealsoftstudio.com
' This sample illustrates how to use NTPort
' Library to read or write PC I/O ports.
Option Explicit
Dim suma As Integer
Dim Dato
Dim y As Integer
Dim x As Integer
Dim archivo1
Dim mivariable
Dim t
Dim xx
Private Sub btnExit_Click()
Unload Me
End Sub
Private Sub abrir_Click()
101
CD.InitDir = App.Path
CD.DialogTitle = "Archivos Holter"
CD.Filter = "*.hol;*.txt;*.ecg;*.dat"
CD.ShowOpen
archivo1 = CD.FileName
If archivo1 = "" Then
MsgBox "Abra primero el archivo", vbInformation, "Error de ejecución"
Else
Open archivo1 For Input As #1
While Not EOF(1)
Line Input #1, mivariable
If x > 500 Then x = 1
MSChart1.Row = x
MSChart1.Data = Val(mivariable)
x = x + 1
y = y + 1
If y = 100 Then
y = 1
Me.Refresh
For t = 1 To 5000000
xx = t
Next t
End If
Wend
Close #1
End If
End Sub
Private Sub btnRead_Click()
Dim inNum As Long, portID As Integer
Dim s As String
portID = Val("&H" + Text1.Text)
If optByte.Value Then
inNum = Inport(portID)
Text3.Text = inNum
ElseIf optWord.Value Then
inNum = InportW(portID)
Text3.Text = inNum
Else
inNum = InportD(portID)
Text3.Text = inNum
102
End If
s = Space(30)
GetLastState s
Text3.Text = inNum
Timer1.Enabled = True
End Sub
Private Sub btnWrite_Click()
Dim outNum As Long, portID As Integer
Dim s As String
portID = Val("&H" + Text1.Text)
outNum = Val("&H" + Text2.Text)
If optByte.Value Then
' Byte
Outport portID, outNum
ElseIf optWord.Value Then
' Word
OutportW portID, outNum
Else
' DWord
OutportD portID, outNum
End If
' Get Error Information
s = Space(30)
GetLastState s
End Sub
Private Sub Command1_Click()
Form1.Show
frmMain.Hide
End Sub
Private Sub Command2_Click()
MSChart1.Row = 1
MSChart1.RowCount = 500
For x = Val(MSChart1.Row) To Val(MSChart1.RowCount) Step 1
Form1.MSChart2.Data = MSChart1.Data
If MSChart1.Row = Val(MSChart1.RowCount) Or MSChart1.Data = "" Then
103
Exit For
End If
MSChart1.Row = MSChart1.Row + 1
Form1.MSChart2.Row = Form1.MSChart2.Row + 1
Next x
End Sub
Private Sub Form_Load()
' After register NTPort Library,
' place your registration information here.
LicenseInfo "Your Name", 0
Outport &H37A, &H20
Outport &H379, &H20
suma = 1
x = 1
End Sub
Private Sub guardar_Click()
Dim x
Open "c:\paciente1.txt" For Output As #1
For x = Val(MSChart1.Row) To Val(MSChart1.RowCount) Step 1
Print #1, MSChart1.Data
If MSChart1.Row = Val(MSChart1.RowCount) Then
Exit For
End If
MSChart1.Row = MSChart1.Row + 1
Next x
Close #1
End Sub
Private Sub Text4_Change()
Timer1.Enabled = False
End Sub
Private Sub Timer1_Timer()
Dim inNum As Long, portID As Integer
Dim s As String
portID = Val("&H" + Text1.Text)
If optByte.Value Then
inNum = Inport(portID)
104
ElseIf optWord.Value Then
inNum = InportW(portID)
Else
inNum = InportD(portID)
End If
s = Space(30)
GetLastState s
If inNum <> 255 And inNum <> 0 Then
Text3.Text = inNum
End If
If suma > Val(Text4.Text) Then
suma = 1
End If
MSChart1.Row = suma
MSChart1.RowCount = Val(Text4.Text)
MSChart1.Data = inNum
suma = suma + 1
End Sub
105
Referencias
[1] Tutorial de electrocardiograma, Dr. José Ramón González Juanetey; Complejo
hospitalaria Universitario de Santiago de Compostela
[2] Electrocardiograma por PC, Fernando Gómez Márquez; Universidad de Guadalajara
[3] Manual Software del sistema Holter para consulta PCH100
[4] Adquisición y procesamiento de la señal Electrocardiográfica, basado en la extracción
de potenciales intra-QRS e índices de variabilidad del intervalo QT, N. Dugarte, R. Medina
y R. Rojas
[5] Diseño de un Generador-simulador digital de señales electrocardiográficas normales y
patológicas para calibración, Andreé Decurt Alayo
[6] Diseño de un prototipo de Holter Digital, Héctor Fabio Restrepo
[7] Analizador de un sistema de Monitoreo Holter de 3 canales: Excorde 3C, G. Montes de
Oca, G. Rodríguez, R. Almeida, R. González, N. Pina
[8] Adquisición y Análisis de ECG con Instrumentos Virtuales, Kleisinger Gretchen H., Socías,
José A., Monzón, Jorge E.
[9] Salud: México 2006 Información para la rendición de cuentas
[10] Introduction to Biomedical Engineering, Second Edition, John Enderle, Susan
Blanchard, Joseph Bronzino.
[11] The Biomedical Engineering Handbook, Joseph D. Bronzino
[12] Electrocardiografía de Holter, José Luis Palma
[13] Arritmias, Robert J. Huszar
[14] http://library.med.utah.edu/kw/ecg/
[15] Arritmias Cardiacas: Temas selectos, Arango Escobar Juan José
[16] Arritmias Cardiacas, Pedro Iturralde Torres
[17] Interpretación del ecg: Su dominio rápido y exacto, Mecroff Nora Graciela Tr.
[18] Electrocardiogramas: Trazos e interpretación, Hampton, John R.
[19] Cardiología Clínica, Antoni Bayés de Luna
[20] Aprendiendo Visual Basic 6 en 21 días
[21] http://www.codeproject.com/
[22] http://www.physionet.org/
[23] http://www.texasheartinstitute.org/HIC/anatomy_Esp/anato_sp.cfm
[24] http://www.healthsystem.virginia.edu/UVAHealth/adult_cardiac_sp/anatomy.cfm
[25] http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0034-98872001000800016&script=sci_arttext