PROYECTO FINAL

XXX CAPIELN FIEEETEMA: PROCESAMIENTO DE SEALES BIOMEDICAS MEDIANTE MATLAB

CURSO: PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEALES

FECHA: 11/01/15

INTEGRANTES:BALTODANO ROJAS JULIORAYME PALACIOS MIGUELFREDY GALILEO ACOSTUPA

I.- RESUMEN:

El presente trabajo es una alternativa para el estudio y desarrollo de prototipos biomdicos y de instrumentacin, mediante el uso de la plataforma de Matlab para el procesamiento de seales biomdicas reales. Las seales biomdicas son continuas en el tiempo y son de pequea amplitud, del orden de los mV, que presentan ruido corporal, ruido del equipo, ruido del ambiente, sin dejar de contar con el ruido acoplado de la red de 60 Hz. En ese sentido, la adquisicin de datos se puede hacer mediante un amplificador de instrumentacin conformado por OPAMPs, que deben ajustarse a los requerimientos. Asimismo, se hace uso de los filtros digitales para atenuar el ruido, como por ejemplo el filtro noch y comparar los resultados, adems de observar la eficiencia e idoneidad de cada uno de ellos. Fue posible procesar seales como la cardiaca, la de eeg, la de impedancia respiratoria, sin dejar de lado la de frecuencia respiratoria. Adems se utiliz Matlab para efectos del procesamiento y anlisis de las seales, los mismos que tambin pueden ser presentados en plantillas elaboradas con Visual C o Visual Basic

II.- INTRODUCCIONLas seales biomdicas, tales como la cardiaca, la cerebral, la muscular, la respiratoria, la de saturacin de oxigeno, entre otras, son de muy bajo potencial elctrico, del orden de los mV, y estn sometidas a muchos tipos de ruido, los que perjudican su observacin y presentacin en el anlisis mdico del paciente (Snchez, 2008). En ese sentido, es necesaria una tcnica de procesamiento de seales biomdicas (Bautista, 2005) y una alternativa sera la aplicacin de filtros digitales desarrollados en Matlab (Bravo y Quevedo, 2003). Estos filtros pueden ser del tipo IIR como los butterworth, pasa bajo, pasa alto, noch, pasa banda, dependiendo que se quiera hacer. Se puede hacer una comparacin con los filtros FIR y observar los resultados. Asimismo, se aplicar el mtodo de Bartlet, que es un estimador consistente del espectro de potencia que realiza un promediado del periodograma. La mejora respecto al periodograma reside en la reduccin de la varianza. Tambin se aplicar el estimador de Welch, que es el promedio de los periodogramas modificados.

III.- SEALES BIOMEDICASLuego de adquirir las seales biomdicas, que es materia de otro estudio, se tuvo una gama de seales para ser procesada, y si se habla de procesamiento, necesariamente se tiene que tratar de la atenuacin de todo tipo de ruido, y posteriormente el acondicionamiento para la digitalizacin y la interaccin de la Seal Computadora. As por ejemplo la seal cardiaca, generalmente es adquirida por un equipo llamado electrocardigrafo, el cual toma las seales cardiacas del paciente mediante la conexin corporal de un grupo de electrodos ya sea tipo chupn o laminar, que se conectan al equipo mediante cables apantallados, generalmente son 6 derivaciones: V1, V2, V3, V4, V5, V6 y cuatro para las extremidades BD, BI, PD, PI (Snchez y Bernal, 2004). Estas seales se acondicionan en tres canales y son presentados visualmente en la pantalla del electrocardigrafo, sin antes pasar por amplificadores de instrumentacin, filtros analgicos, etapas de digitalizacin, microcontrolador, conversor DAC, fuente de alimentacin, entre otros.El electrocardigrafo imprime en una tira de papel trmico cuadriculado las seales cardiacas adquiridas de cada paciente, como se muestra en la figura 1.

FIGURA 1

Existen dos enfoques equivalentes que permiten obtener informacin en dominios diferentes. Se denomina Dominio del Tiempo al anlisis de la Seal v/s Tiempo y Dominio de la Frecuencia al anlisis de los componentes en frecuencia de la seal. Esto es muy importante tanto desde el punto de vista electrnico como desde el punto de vista de la computacin.

Respecto del Dominio del Tiempo, como se muestra en la figura 2, en la seal electrocardiografa se presentaron algunas formas de onda bien definidas. Como el Complejo QRS (formado por las ondas Q, R y S y cuya polaridad depende de la derivacin que se est registrando). Tambin fue importante medir en la electrocardiografa cual era la duracin del ciclo cardiaco, para determinar la frecuencia cardiaca, que es un elemento clave en el diagnstico electrocardiogrfico (figura 3).

FIGURA 2

FIGURA 3

IV.- PROCESAMIENTO DE SEALES

Filtrado de la seal biomdica:Los archivos de datos mgh056.txt. contienen las seales sin procesar de un electrocardiograma (ECG). Algunas seales son muestreadas a 360 Hz y otras a 250 Hz. Antes de utilizar la seal para el anlisis mdico, los datos fueron procesados para eliminar el armnico fundamental de la red elctrica que se superpone a la seal ECG; y generar una seal pasa banda en el rango [0:05; 150] Hz, donde Fs es la frecuencia de muestreo. Se efectu el procesamiento de la seal ECG diseando filtros tipo noch para eliminar el armnico de la red .

Se procedio a calcular la tranformada de Fourier de la seal para ver el espectro y determinar que frecuencias afectan a la seal original:

Se observa claramente que hay interferencias en las frecuancias menores a 5hz, un pico en 50 Hz que es ocacionado por la frecuencia de la red, y una interferencia en 100hz y 150hz, se procecio de disar los filtros respectivos, pasaalto y rechazabanda en las frecuencias de 5hz, y 50, 100 y 150 respectivamente, el resultado final es el siguiente:

Donde se puede observar que la seal esta mejorada:

V.- CONCLUSIONES:

Se concluye que para poder analizar y disear los filtros necesarios para mejorar la calidad de una seal es necesario analizar su espectro de frecuencias. Los filtros digitales utilizados responden a las necesidades de la aplicacin. Para procesar las muestras tomadas, es una buena opcin utilizar Matlab por su versatilidad en funciones tiles.