Diseño de un sistema de electromiograf́ıa del corazón con

comunicación inalámbrica

Oscar Javier Gil Mina, Rubén Daŕıo Hernández Beleño

11 de noviembre de 2016

Estudiante Ingenieria Mecatronica, Universidad Piloto de Colombia, Bogota D.C., ColombiaIng. M.Sc Profesor Planta Ingenieria Mecatronica, Universidad Piloto de Colombia, Bogota D.C., Colombia

Resumen

Según la OMS la principal causa de mortalidad a ni-vel mundial es la cardiopat́ıa isquémica la cual si se lograuna intervención rápida se puede salvar una vida debidoa los diferentes śıntomas que manifiesta y sabiendo queuno de los métodos diagnósticos es el electrocardiogramael cual nos permite detectar la presencia de latidos anor-males y determinar también si se han lesionado ciertasáreas, si no hay un flujo adecuado de sangre, o si se haproducido un agrandamiento del músculo card́ıaco perodebido a que estos problemas pueden surgir en cualquiermomento se ve la necesidad de poder visualizar el ritmonormal del corazón en tiempo real sin la necesidad deque el paciente se encuentre a nivel hospitalario y se pue-da dar una efectiva atención en el momento de algunaarritmia cardiaca .

Abstract

According to the OMS, the main cause of morta-lity worldwide is ischemic heart disease which if a rapidintervention is achieved can save a life due to the diffe-rent symptoms that manifests and knowing that one ofthe diagnostic methods is the electrocardiogram whichallows us Detect the presence of abnormal beats and alsodetermine if certain areas have been injured, if there isno adequate blood flow, or if there has been an enlargedheart muscle but because these problems can arise atany time you see the need To be able to visualize thenormal rhythm of the heart in real time without theneed for the patient to be in hospital and can be giveneffective attention at the time of any cardiac arrhythmia.

PALABRAS CLAVES

Caracterización,Electrocardiograma,Holter,Señales.

KEYWORDS

Characterization,Electrocardiograma,Holter,Signs.

Introduccion

Los embebidos son sistemas electrónicos los cualesadquieren almacenan, datos y controlan diferentes tiposde dispositivos. La cual debido a su fácil adquisición suscostos bajos y su rápida instalación ha dado una herra-mienta muy funcional para el proceso de programación,el cual debido al avance tecnológico global nos da la co-bertura en los diferentes campos que se empleen comoson la domótica, la robótica, la biomédica y todo conlle-vado a satisfacer las necesidades del usuario[1,2,3]El sistema operativo recomendado para su uso con laRaspberry Pi se llama Raspbianla el cual es una versiónde GNU / Linux, diseñado espećıficamente para trabajarcon la Rasberry Pi[4,5,6]

En la actualidad la adquisición de señales del corazónse toma gracias a un electrocardiograma el cual es unexamen que su función es registrar su actividad eléctri-ca para cualquier daño al corazón[7,8], qué tan rápidoestá palpitando el corazón y si lo está haciendo normal-mente, los efectos de fármacos o dispositivos utilizadospara controlar el corazón (como un marcapasos), el ta-maño y posición de las cámaras del corazón[9] y saber elfuncionamiento del corazón como se observa en la figura1[8]

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Figura 1. Funcionamiento eléctrico del corazón.

El holter es una prueba diagnóstica la cual consisteen la monitorización continua del corazón (Electrocar-diograma) durante 24 o 48 horas en actividad normalpara poder visualizar si durante este transcurso de tiem-po se realizó un ritmo cardiaco anormal.[10]Ademas es un dispositivo electrónico de pequeño ta-maño que registra y almacena el electrocardiograma delpaciente durante al menos 24 horas de forma ambulato-ria (en el domicilio, sin necesidad de llevarlo a cabo enel hospital).Suele emplearse en pacientes con sospecha de arritmiacardiaca o para diagnosticar una isquemia (falta de riegosangúıneo) del músculo cardiaco.Funciona con pilas y se lleva en un bolsillo o en una bolsa.De él salen entre 5 y 7 cables llamados ((derivaciones)) quese conectan a unos discos de metal llamados ((electrodos)),los cuales se colocan en el pecho del paciente. Los elec-trodos son muy sensibles y pueden captar los impulsoseléctricos del corazón. El monitor graba los impulsosy le proporciona al médico un registro de la actividadcard́ıaca del paciente durante 24 horas[11], como se ob-serva en la figura 2.[12]

Figura 2. Imagen holter.

Diseño del electrocardiógrafo

El diseño se basó en la adquisición de señales pormedio de un amplificador de instrumentación, y los di-ferentes requerimientos para filtrar una señal con unafrecuencia de corte a 150Hz.[16,17]Durante las diferentes pruebas se logró el funcionamientodel circuito con una alimentación de -3v +3v las cuales

se adquirieron con unas bateŕıas alcalinas y se imple-mentó un divisor de voltaje con unas resistencias de 330ohms para asegurar una corriente efectiva.[13,14,15]

Figura 3. Sistema electrico.

Adquisición de las señales

Inicialmente se logró la visualización de las señalespor medio de un osciloscopio para comprobar el debidofuncionamiento del circuito en el cual se pudo obser-var diferentes señales con las caracteŕısticas electrocar-diográficas deseadas[13], como se observa en la figura 3.

Figura 4. Visualización en osciloscopio.

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Figura 5. Algoritmo de elaboración.

Figura 6. Placa electrocardiografo.

Figura 7. Algoritmo de Desarrollo.

Desarrollo

Después de lograr una señal real de la actividadeléctrica del corazón se procede a la adquisición de da-tos con un sistema embebido (Arduino) ya que la señal esanáloga y necesitamos una señal digital, al adquirir estosvalores se realiza una comunicación con la Rasberry pi(Figura 7 [20])en la cual previamente se hab́ıa descargadoel sistema operativo, se logró visualizar los datos adqui-ridos y con ayuda de un programa externo Gnunplot, se

visualiza trazos electrocardiográficos (figuras 9,10) perocon interferencia debido tanto a factores mecánicos co-mo la falta de filtros digitales pero se correlaciona conelectrocardiograma normal y se observa una similitud enla frecuencia cardiaca.

Figura 8. Rasberry pi.

Figura 9. Derivada bipolar DI.

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Figura 10. Derivada bipolar D II.

Resultado

Se observa una efectiva adquisición de las señales porosciloscopio con un trazo normal electrocardiográfico delcorazón dado por derivadas bipolares, en el proceso decaracterización de la señal y la conversión análogo-digitalse observó mucha interferencia dada por factores exter-nos y la falta de filtros digitales.

Conflicto de interés

Los autores declaran no tener ningún conflicto de in-terés.

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