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PROYECTO QUE PRESENT& EL ALUMNO:
JULIO CESA GfiRCIA MORA '2,
1
UN S I N C E R O AGRADECIMIENTO:
Gabriel Corkidi. For su c o m p r e n c l l n , ayrtda y amistad
A l p e r s e 1 d e l C e n t t - o de Instrumentos II1.WM y d e l I n s t i t u t o
t4acioGa1 3~s C a r d i c í o g i a .
F o r EU col Ebctr-aci ¿IR.
A 201-gé Takahash i , N i t o
y a hael
c
a
'I... . . . . . .
.
CS CECY
INDICE
: ......... F'F:c?LOSO.
1 I I . . ..... JUSTIFICACXON .................... 1
7 .................... d I¡\'. ...... .ML+RCD TEClYfCO
ELECTRCCARDIDGRHFIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b
ELECTPDCGRDXOGHAFO
V. ........ Y 1 STErtA
7' . 2 , 1 3 E;'
VII.......GONGLULIONEC
.................... 17
-. c, . r . . . . . . . . . . , . . . . . . . - -
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2
.................... 45
....................48
1 XI
- . .. ....
PROLQGO
I NTRODUCC I ON.
sobre el L C J ? . ,
3USTIFiCACION
dctualmentc Ia tccnologfa en la fnstrumentñci Cm B i o n t e d i c a ,
asf corno en todos l o s campos da fa c i e n c i a , estan estrechamente
ligados ai desarrollo de la ccsmputacibn (asi como al desarrolla d e l
microprocesadorLPar eso, y a no es nueva la Anquie tud que e x i s t e en
~ ~ 3 - r o s d e e=.tas c a r r p c ~ pcfr i t a r c c n t r c r h í l v CI acopl sr EUS
dispositivos s algulft i n s t r u m e n t o conputscional Ir y ctrrhre t b d Q a h o r a d l a nueva g e n e r a r i b n I - ~ P microcampL&ad3ras, que pernti ten que E ~ ~ C S E
t r t i 5ma3 di5po5i tivos sear1 manejados automati camente, dec-de su
c a l i b r a c i e n h a s t a el almacenamiento de toda l a i n S o r m a c i o n qcfe
manejan, y , que ademas tiene la cualidad de poder ser almacenada por-
el tiempo que se desee.
E s t a nueva muda1 i d a d permi te entonces r - t a 5 . d o el manejo
inas accesible al investigador o disehadar, s i n o al s i m p l e ?..is;uario,
el cual no tiene que e n t r a r o cctnacer un p r o c e d i m i e n t o complicada, s i n o t a n sa lo rrmniajario.
En Is medicina,, e 5 t a c o r r i e n t e es tambier: splicable, Y l a
rama Cardioibgica e5 de Is5 primeras en usarla; Es por ella, ahora la I n g e n i e r f a Biomedics dieeffa instrumentas en bese a e s t a
corriente, t a l e s comtr e q u i p o s de Radiaiogia d i g i t a l (2) a dispasitívos a u , w i l i a v e s , de 26s ctiales este reporte present? cmO
e s p e c i a l m e n t e dirigido a la eíectr-acardiografia.
fgualmcnto l a Xnstrumentscibn Fiont&dica , crea equipo con.forme al desarrd lo d e l mi cr-oproresador , adec:-csndace a I ss s i e c e s i d i z d e s de la5 r c ~ n t a ~ niedicrs, qttc para la ~ l t 3 ~ t t - ~ 3 ~ r . ~ . d i ~ ) ' 3 r a f ? a 5,e
Dentro de e s t a corrierrte, ef objetivo principal de e- te
proyecto, es la construccidn de un dispositivo que p e r m i t a la L * captura de &males biaelectricas, adecuarlas a l a s estandares de
electrscardiagrafta y permitir su acceso a una microcamputadora d e l
tipo IRM-PC, m e d i a n t e la utilizacibn de un solo amplificador de
i nstrument ac i 6n par a todas 1 a s deri vaci ones, pust er i ormente
r
I
t a r j e t a m a 5 en 5u inter ior .
El dicirifm de equipo electrocardiagra'fi~o, ha s i d o tma de
l a s ramas mas succtrrida-; de l a I n g e n i e r l a Eicsn&dica , porqcce der,trcj
de su circulo, se ha desarrolfado una d i v e r s i d a d de equipa con el
m i s m o tema, y c m BUS d e b i d a s justificaciunes, l a s ( r c d i - s va
copiaria, al igual d e l porque de su diseho. Porque' entcnces la realizacibn de o t r o instrumento de ECG.?
su*
La c c n s t r u c c i b n &ledece a c u a t r o g r a n d e s r a z ~ r t e ~ : L s
pr imera de estasl la rtecEridad de i n v e s t i g a r el s i s t e m a de
amplificacibn nulticanal en tiempo r-ea1 de menos componentes y
ajustes, para o.frecerío c 5 m 0 al ternat iva al sistema de "amplificador por canal '' que uti 1 iza el electrocardibgrnfo dessrralf ado por el
Instituto Nacional de Cardio logia ( 1 1 , que a su. vez e5 fundamento
tebrico y practico important is irno para le r e a ñ i z a c i b n de este
proyecto .
c r i e r e n t e r = , t a r e a s de aplicación 1rr&4its.c,
En la actualidad, su c~tntpo de arcibn e s t a restringido a l
c o n t r o l a d m i n i s t r a t i v o en l a mayor parte d e estas centros8' (3)
Se c o n s i d e r a entance!s , que el ofrecer diferentes opcioneis
e n una computadora orientadas mas hacia el campo medica, h a r i a mas a t r a c t i v a su utilizacibn Fensanda a d e m i s q u e no solo la usaria un n,l.dico, sine un tecric0 o usu3rio c u c l q u i E r a .
JIx~Steit~a~~ cttmo "Api Z~acicmtcs de m i c r c c o r p u t a d 5 r o s en medicin+"
( 4 ) y sus anaslogos de Ingenieria clinica tal como el "Cisterna ronputarizado para diagnostico m@dicc? ( 4 1 , han empezadc a
desarrollarse en Mbxico, abriendo m 8 5 el camino h a c i a la
automatizacio'n clinica y ofreciendo mas h e r r a m i e n t a s a u x i l i a r e s a3
medico. Tercero; For lo expuesto anteriormente, acttialrrrente -ion
pocos los centros hospitalarios que cuentan can e s t a niteva
generacibn de microconputadors~., p w a exi t t e n l o 5 n & d i k o s de
"ir i%cia t t iva privada" QUE c u e n t e n can su pr-cpia nricracomputadora y
que purden i t - &cBquiri cndo programas y p e r i f et-i COS t a n t o como deseen.
Para ellas esta dirigido tambien este proyecta, p w q t t e la Ingron iwis
Biomedica came muchos otras c a r r e r a tnmbien +ES negcrcia. . La ñitima razzbn por 1 s cual f e disesha E.erja, crear l a
etapa de e n l a c e hacia 105 gigantes si~.ternss de m 8 i i s i s dt.
e lectrocardiagraf fa, que se tienen desarrollando, t a l e s como el "Cisterna de electrocardiografí 'a computarizada d e l I n st i t ut o Nacional de Cardí .o log ia" (SECICME) ( 5 ) ; los c ~ t a I e 3 necesitan un medio dE enlace COR el mundo e x t e r i a r .
Cabe notar que estos grandes s i s t e m a s de diagnbstico 4e
encuentran f u n c i o n a n d o en otrcjs p a i c e s C&57) y en Mexico actualmente se estan desarro1 i ando.
Con estas razones se abaca la tarea de crear este
dispoaitiva, presentando la t a r j e t a en 'su funcionamiento pr imar io ,
que permite tcsdo la expuesta en ía5 t r e s ultimas razone5 y se d a r i a n
re5;ultadocp actc!a1izElabc?s p a r a l a pr-icEPa t -azbn.
Se ubica &sf el proyecto en el niurtdo r e a l .
"En ias prozimctoi 'ctfios, l a s computadoras ayudaran a l prrcesamientode todas i a c rutinas de electrocardiografla c l l t n i t a " (8)
6
MARCO TEORICO ELECTWOC(4RDT8GRAFIA
La despelsrizacibn y repolarizacibn obedecer1 a le t e o r i a
ibnica de la membrana. ( i 0 i
El potencial de rep050 d e l mICIscitlo c a r d i a c a e s t a
aproximadamente e n t r e -85 y 90 milivlolts y alrededor de -!O0 m i l i v o l t s en las +ibra . s C C I R ~ U C ~ C ~ ~ ~ ecpecisiizadas. E l potenciaí de a ~ c 1 6 n e5 de 9 5 , ij 105 n i í l i ~ t 7 1 t ~ 3 el C U S ~ ROS da uc p o t t s n ~ i a l de
3 n v e r s i c r ’ n de +CCj mllivr l ts . El sy,Stcctilct c a r d i a c @ p r e - t r f t a ,.ma f a r m a
especial de p ~ t f - ~ t c i a l de a c c i b n , qtae es tcmo s i g u e : inmediatamente despues de la e s p i g a i n i c i a l d e el brusco ascenso de l a
repolarizacibn , 5e m a n i f i i - s t a una meseta de despolarizacibn de
alrededor de 15 s e g u n d c i , seguida de una brusca repolarizaci6n. Debida a esta meseta, el p o t e n c i a l de acc ibn dura de 20 a 25 veces
ma’s que en el mbscu!o esqueletico, esto origina un periodo de
cantracc ibn prolongado d e l mSitcctlo. Cuanto mayor el voltaje de
potencial de a t c i b n , y ntaylor s u d w a c i b n , mayor es tambiern el tr-aDaj5 p r o d u c i d a por la r o n t r s c c i b n d e l rr t t t~~ i i l o car-di a t o .
El per iodo camprendido e n t r e el principio de ur ,s
contraction y el inicio de otra ,se denomina c i c l o c a r d i a c a . Este se compone a saber poi: Una ger-teracio’n espontanea de p o t e n c i a l de
accibn en el n ~ d o S-A, ei r a p í d a v i a j e de ecte en ambas auri”cula5 y
de ah2 a trave”% der haz A-V, h a c i a l o s v e n t r h x l o s , c o n UR r e t r a s o
de mAs de 1 decinio de segunda e n t r e auricular y v e n t r k u l o s , e c t e
re traso ES dtsbido al s i s t r i n i a especial de c o n d u c c i b n , que permita que
l a s aurl cul as bombeen sangre a 1 c.5 ventrf cid as e i nmedi a tanente
despc \e s 1s. E X ~ U ~ S , E R a i sistema peri fer ico . E s t e c i c l o incluye ~ ! n
pet r o d a de r e l a j amien to d ~ n o r n i n a d o d i h o l e , y un perioda de
* 8
c o n t r a c c i b n ilamado s f s to l e .
En a c t i v i d a d cardiaca la t r a n m i i s i b n d e l i m p u l s o cardiaco
u onda de despolarizacibn cuando atraviesa el corazbn difunde hacia ios tejidos corriente5 electricas, y de estas una pequeha parte llega a la s u p e r f i c i e corpsra l , u 5ea, l a actividad de betpolarizacibn y r t spI=: lar i z sc i6n desc;arrolla un ranipa e l k t r i c i o en
~ G C t e ; i d o s ~ ' e c ~ n c r s .y ai c o l c f ~ i + r 5 e ~ l e r r t r c d o r si-$ anhc- l , + , * f ~ c r?e3
coraztrn, +?%tos p a t e n r i 3 t E s electricas puEden r f q i t t r a r c e en form4 cir3
una curva corttinti3i, c ~ n cl tiempo ccmo a h l r c i i a y el v o l t a j e como
ardenada , esto se 3 1 ama e lectrocardiogrsma.
El electrscarrfi¿rgr-ama del t o r a z o n ncirmalta la l u z de l a
teoria d e l d i p o l o ( 1 1 ) presenta una serie de o n d a s llamadas s u r e s i v . a m e n t e P, Q, f?, S , T y U; las linea5 isaelectricas que unen a
las ondas precedentes y s u b s i g i . ! i e n t e s se liaman segmentos; a5f
tenemos segmento P-k, R-T 0 . S - T . El: i n t e r v a l o (se mide entre EI p r i n c i p i a de una y el i n i c i o de la te t ra a c o n s i d e r a r .
La or-teja P e5 la vepr-esentscibn de l a despafarizacit!m ~t
onda d e &cceco,, difusidn d e l irnpdso* La amplitud y p o l a r i d a d de la onda P dependa enparte de 13s fuerzas de l a s cargas electrcrmotricez
que se desarrollan en et mUscul.o auricular, de la magnitud de l a
anda de? despolarizaclbn y de la p o s i c i d n de I u s e lertradus en l a
5upf3rficie ccrrparsl. A f r e c u e n c i a e l e v a d a le anda P es m ' 5 amplia. El segmento P-Q o P-R da carno signíf icadoS el retraso de
f a transmisibn d e l irripuSso d e s d e l a s actricvlccs al h a z de X i s ' o carno
~aberialo5 ahora, e1 ttenrpo ert tre la cxmtraccibn de la a u r i c u l a y la
c a n t v a c c i b n de2,ventrfculo. . El c o m p l e j o íZRS r@presenta la d e q m i a r i z a c i b n de l o s
(i
9
ventrfculas, corrientes nacidas a n t e s de que eE-tos se contraigan. La
onda Q es la primera deflexibn' negativa y la R es la primera
positiva d e l complejo, seguida despues por o t r a def f exibn npgativa, que es la onda S. Si toda el complejo solo incluye una d e f l e r x i b n
hacia abajo , recibe el nombre de QS. L a o n d a Q, l a onda S pueden no
e,' i 5 t z r E l Eegimerlta 5-T, E-T ~5 F:S-T e c el que c c , ~ hi.13a m t r e el
final d e l complejo QftS y el principio de la anda T y r e p r e s e n t a un
estado de palarizacitrrt qtne no cambia e n t r e el final de la despolarifacibn y el c ~ ) i i * ~ i ~ ? ~ ~ = t r be rrpolarizcibn, e una e t a p a en I P
cual la despctlarizacjbrt terminal ocurre simul taneamente c o r l 3a
repalarizacion que comterlza y la n e u t r a l i z a . Es en t &-mi r m s
sencillos, le meseta d e i pcttertcial de accibn en la cPZrtZa s i c l a d 3 .
La cantraccibn de l v e n t r i c u l o dura escencialmente entre la onda B y
la onda T.
l a onda T E-Z i a que represente 1s r e p s l ~ ~ ~ r i z a c i t m . ventricular y se produce d,trant.e la ultima p a r t e de la sl5tctie.
E l i n t e r v a l o B-T, es la representacion de le sicizcle
el e c t r i c a ventri cul at-, i ncluyesnóo decspol a r i z ñ c i bn y repof arizaci bn Se m i d e desde el ccimieniio de QRS h a s t a el . f ina l de T.
Por ult imo, CE es. una onda b a j a y ancha, que generalmente
na excede de .5 mm de altLi r -a en derivaciones e s t a n d a r .
E l origen de la onda es debido a la repolarizacibn auricular, y anteriormente se habia atribuido al potencial trardio en
el nervio, o al efecto mec&Ttic(-) de la distensibn v e n t r i c u l a r . 4
La forma de r e i i s t r a r todo el g e n e s i s de m-das en el
~lectrocardiograma, obedece a lo s i g u i e n t e : Si tamamoc carm mues tra
los ventriculoc en rrtedio de t o d a la a c t i v í d a d c a r d i a c a , cuando una
par te de (9110s se v u e l v e e l t -ctrei7egativd ccln r e s p e c t o al resto, una
corriente f l u y e e n cfrculos d f ~ ( 3 1 2 0 5 de la zona despolarizada a 18
x m a polarizada. S i et,tabl.ectsmois el valor a l g e b r a i c s m e d i o de todas
l a5 fines.,s de f l u j o ce ct írr iert te , se 6 b ~ r - a qrte el f l u j o n r - d i a c4 de
lis b a s e h a c i a la pu:'ta d e l c ~ v ' & ~ t D l n & L f r c + n t e la nayor p a r t e d e l c i c l o
be despolauiascibn, pt:crstcs, que el impulso cardiaro ifega pr-ic;:cro a
las paredes d e l tabique de l o s ventriculos y de ahi inmediatamente
del;puesr a l a superficie endocardica d e l r e s t o de ~ 3 1 0 s . S i n embarga,
a n t e s que la anda de despolarizacitn haya terminsdo sc: CLWSO a
t r a v e s de 10s ventriculos, la direccibn d e l f;ltijo de corriente se
i n v i e r t e d u r a n t e apr-uxim&darr:ente bna centesirna de segur-do, y va
desde el v l e r t i c e h a c i a 3 a base, d e b i do a que les paredes ei t e r n a s
d e l ventriculo c e r c s de 5u bsse SOTI I & t i l t i n a par te d e l c ~ r - á ~ b t r ~ era
oespof z F - i 2 2 r ~ c ? a
F'trede considerarie entcmcec,, que le c o r r i e n t e f l de h
base h a c i a la punta durante todo e! c i c l o de despolarizacibn, a
e>;cepcibn de su parte f i n a l . Si tomamos en ckierka q ~ c toda e 5 t a
a c t i v i d a d c r e a cm-tpcm elibctrihfctc en trmda la b + e t t f t d a d d e l c o r ¿ c b n , al
canectar ttn mtididcitr- en l a ~ , u p e r S ~ c i r d e l C L + E T F ) O en la f o r m s que se indica f D l ) , el elctrocta que se halle m a 5 cerca de l a h&c(o, ser&
negativio con respecto al c l e c t r a d ~ q e e se halle K&S cerca de l a punta, y se rnedira un peqwii+Pro p o t e n c i a l entre los drcl eiectrodos. En
la e lec tr -c frar .d ioyaf ia se utilizan . . a r i a s prsciciortec E c t a n d a r pars
colocar los eiechradar, las que se 1 1 Ccmm der i vac i ones I
*
1 1
el ectrocardioqrhf i CSC, .
El t er mi no der i vac i ün , se apt i ca tambi en al
electrocardiograma o b t e n i d o en e5ta forma mediante un par de electrodos. Cuando ambos e lec t rodos estan a d i s t a n c i a s
apraximAdamente iguales d e l ctrr i i~c3n, la derivacibn se llama bipo lar ,
La derivacibn unipolar cigrifica q u e t ino d e - i a s dos electrodos e s t &
relat ivantente lej=i5 d e l ccr-szbrt c o n voltaje apr~r.ima$amente cero. El
electrodcl d i stantt . , I 1 str.né.d~ i n d i f erent e, s e c o n e c t a al palo
negativo, m i e n t r a s que al p o i 3 i t i v o 5e conecta el e lectrodo
E?XplOrCtdQrw
En rrerjicina c l i n x a , s u e l e n r e g i s t r a r s e 12 derivaciones:
t r e s estandar b í p o h r e s de h e ; nsiembrcf5, tres u n i p o l a r e s de los
miembrcm y se is d e r i v a c i o n e s ttnipcliare5 p r e c o r d i a f e t .
Las der i vaciones rct .andar bipcjl ares denominadas I I I y
111, "50n las o r 1 g i m f e s q . ~ e l i g i 6 E i n t t t w e n para r e g i s t r a r lac
potenciales e l iectr iccs en €1 p l a n e f r o n t a l . " . La derivclrcidn I s@ toma poniendo electrodos al b r a z o derecho i tern i inz l negativa) y el
brazo izquierdo f terminal positiva), La derivaclbrt IX se toma entre
el brazo derecho (terminal negativa) y l a p i e r n a izquierda ( t e r m i n a l positiva); la d e r - i w c i t n J I X , entre el brazo izquierdo ( t ermina l
negativa) Y p i e r n a i z q u i e r d a ( t e r m i n a l p c r s i t i v a ) , La p o l a r i d a d en el
electrorardio+grafo se d i s p o n e de t a l manera que se r e g i s t r e una onda h a c i a a r r i b a en la d f s r i v e r i b n I crtiando el e l e c t r o d o en el b r a z o
i z q u i e r d o es positivo con relacibrt 6 1 t r a z o derecho; tambien cuando
el electro530 en i a q pierrla i e q u i e t - d a ES positivo c a n respec to al d e l
b r á z o d e r e c h o en l a derivación I f y cumdo el electrodo de ' la p i e r n a
i z q u i e r d a ES positivo can t-es~ietto e l brazo d e l mismo Isdo en la 4
derivacitn 311. E x i s t e t a m b i e n un e lec trodo para la p i e r n a derecha con 5u
correspondiente derivncibn, Etsta solo funciona corno t i e r r a , sin tomar a1gtu-1 papel en la piroduccibn d e l electrocardicqramn.
La refaciC3r-t entre las derivaciones i , 11 y I f 1 se e x p r e s a
aE gstrrai c a r e n t e por 1 a ecctsr i rtrn de Einthoven (ctpendi ce C) e
Drrrivacibn 11 = Derívacibn T + Derivaciibn l [ I f .
Las derivaciones unipofares W R , VL, VF, las torc5cicas
multiples W" y esof Aqi cas "E*') e s t a n dest i nadas a descubr i r el potencial en un s i t i o detEirmina~do r o n r e i a c i b n ca un piinto d i s t a n t e CJ
cero en el campo e t e c t r i c o d e l c o r a s á n . De este tipo de
derivaciones, VR, VL y VF (unipolares de plano f r o n t a l ) han sido cambiadas en la tlcnicloi acttial por les derivaciones aumentadas de
las extermidades a V R , aVL y {WF, cuya unica diferencia c a n las anteriores e5 la amplitud de ellas en el electrocardío"graf0; en este t i p o de r - e g i s t r a s , dos e,Jtrernicfacle?c c:e c o n e c t a n niechante
r e s i etenci a s el ectr i cas a l a terminal n e q a t i va d e l
electrocñrdibgrafo, y la tercera e x t r e m i d a d a la terminal positiva.
aVR ocurre cuando la t e r m i n a l p c x i t i v a se encuentra en' el trra;;l.a
13
I 1 1 = VF - 4.4- (11 - L A ) 8
y puesto que lac, derivaciones aumentadas de l a s extremidades
equivalen a 312 de l a s no aumentadas, tenemos:
I = 2 / 3 i a V t - aVR), 0
I 1 = 213iaVF - aVñ) y
S I 1 = 2/3ia4vSF - a'&) De rgual manera, l a t - e l a c i b n entre l a 5 derivaciones de
extremidades y l a s derivaciones estandar d e r i v a de la fbrmcria de
E i n thaven:
UR + VL + VF = O
VR - V t - VF
agregando 2VR
SUR = - VL - VF + ZVR
por lo t a n t o VR = ( - V L - VF + 2VRI 1 3
VR = ( - VL + VI? - VF + VR 1 .t 3
VR - f (VL - VR) + ( V F - VR) 1 I 3
VR = - ( I 4 1 1 ) / 3
calculamos ahora la5 derivaciones aumentadas
~ Y R = ( - I + I I ) I ~ ;
VL = I - / s
a Y i = ( f - I I f ) 1 2 ;
Si
ent o n c e 5
por u1 ti mo
VF = ( I 1 + S I 1 1 / 3
Y a V F = ( I 1 + I l l 1 / 2.
Las d e r i v a c i o n e s bipolaresg y unfcpolares n o tienen l a
misma magnitctd de derivacibn. Lana derivacibn u n i p o l a r no aiarnentada
t i e n e 38% de la f u e r z a de d e r i v a c i b n de u n a b i p o l a r . tJna d e r i v a c i b n
u n i p o l a r aumentada tiene un 87% de 3a .fuerza de ~ i n a b i p o l a r , por lo
tanto, l a s ecuaciones anter iores deben corregirse por estas
factores.
Para obtener d e r i vaci ones uni pol are5 de 1 A pared
toraci cas el electrodo expl orador se col oca sucesivamente en var i os puntos de la zona precordial I m i e n t r a s el negativo esta c o n e c t a d o a l a central t e r m i n a l d e Wilson; l a s rnBs utilizadas ce teman de l o s
si gui e n t e s puntos: \
V I - Cuarto espacio intercostal inmediatamente a l a derecha del e ~ t ~ ~ r n C I n .
U2 - Cuarto espacio intercostal inmediatamente a
la izquierda d e l e s t e r n o n . U3 - A la m i t a d d e l camina entre V 2 y V4,
V4 - Gluinto espacio i n t e r c o s t a l en l a finea medio
cl avi cul ar. U 5 - Linea a x i l a r anterior izquierda al m i s m a
n i v e i horizontal que V4,
U6 - Linea medi o-axi 1 ar izquierda al m i s m o nivbl 1
a
1.5
que V5.
Hasta aqut el marco tebrico de la e l e c t r o c a r d i o g r a f l a ,
MN?CO TEORICO EL EiECTROCCIRDXOCliRAFO
Un poco de his tor ia .
La oseClai es electrocardi ogrbf i cas f uerm observadas primero por bJal l. er en 1887 u s a n d o en "electrbmEitroU Fapi '1 ar desarro1 f ado por
Lippman en 1875; esté c o n s i s t f a d e un c a p i l a r lleno de m e r c w i G
d e n t r o de H2S04 diluido. 641 aplicarse un pequeha voltaje e n t r e el mercurio y el acido, habia un p e q u e h movimiento e n t r e los menisccrs
que d i v f d i a a los dos, y esto p a d l a %er r e g i s t r a d o en un papel
fotosen!5ible .
Foco despues Einthoven realízb estudias de l o s
galvanbmetras exístenttos intierssado en los electrocardiogramas de Wafler, creando ast uno de 20s primeras d i - i e h o s de !sistema para
medicina, combinando la tecno4oqia c l x i s t e n t e en galuant.etro5 y
mC-tcrdoc, SatagrAf icos j u n t o can los t ransductores de la Ppoca. E5te
sistema c o n s i s t i a de un delgado cab le de p l a t i n o o una f i b r a de
cuarzo con oro y p l a t a i;usiper,di.do e n un ehctromagneto; una
corriente que fluyera a traves d e l galvanbmetro causarla un movimimto perpendicular af campo rn(sgn&tico, que era regist rado por un sistema de proyeccibn a una pe l fcu la . La sensibilidad se a j u s t a b a
cambiando la t e n s i u n mecanica dril nucaeo 8 ya desde ese entonces la medida de sensibilidad era de un miíivolt como hasta ahora,
El sistema de Einthoven p r o v e f a un instrumento analüqico que
daba lecturas ínstantkncas dependiendo de 1 c3cj diferencias de potencial que habia en la entrada. Las g r k f i c a s resultantes mostraban una repeticibn formas que +ueron empiricamente
17
asociadas con la frecuencia del coratbn y anonalisos cardiacas.
En 1920, los electrocardibgrafos de galvanbmetro +ueron
reemplazados per instrumentos can amplif icerdoreo electrbnicosg los primeros de esta serie usaban oscilbgrafos de de Dudell, que
reemplazaban el n u c l e o s i m p l e par tin c a b l e frenzado y un resarte de carga apoyzdo en u n a polea . Cuando alguna corriente exci taba a l
nucleo, el c a b l e t i a d a que un pequdto espejo rotara, reflejando un
haz de l u z sobre trra p e l i c u l a en movimiento.
Cobre la mitad d e l siglo pasado, las deducciones empiricas fueron asociftndose con la patologia observada, y esto ha
s i d o l a base de la interpretacio'n ~ ~ ~ c t r ~ c ~ ~ d i ~ g r ~ f i c ~ . Las caracteristicas de ICE primeros electrocardibgrafos
fueran dictadas par la instr-umcntacibn existente y no por las caracteristicas electricas de Bas sePrales cardiacas, Un castumbre que es añn verdadera hoy.
En general, l a s caracteristicas de salida de l o s ECG ha
permanecido estandar, no asf Ja circuiteria elcctrocardiagr&f ica, l a s cual@s han reducido el tamaffo e incrementado la flexibilidad de los sistemas para ñplicacibn clfnica.
Revisibn Te6rica
Alrededor de un conductor que da paso a una corriente seo
produce un campo eiectromagnPtSco cuyas linens de fuerza tienen una d i r e c c i b n ta l que obedecen la s i g u i e n t e r e g l a 2: " A l tomar un conductor con l a mano derecha, el pulgar extendido apunta en direcciibn de la corriente, mientras que los demas dedos apuntan en
4
18
direccian de l a s linsas de fuerza’’. El electrocardfbgrafo cansiste esencialmente de un
conductor, que en este caso es la cuerda d e l galvan&metro, colocado en al i n t e r i o r de un electroimh. Cuando existe un paso de
corrientel se produce alrededor de estar u? campo electromagn&tfco cuyas lineas de f u e r z a interfieren c o n l a s del im&n (las cua les se d i r i g e n de norte a s u d de mods ta l que esta in ter ferenc ia es un
desplazamiento d e l c o n d u c t o r en una d i recc ibn t a l que e x t e n d i e n d o
e1 pulgar, indice y dedo medio de la mano derecha, de modo que hagan &r-tg~iloS rectos e n t r e si, y colocando et purgar y el deda medio de nmdo que apunten respectivamente, en dirtocc ion de l a s l i n e a s de)
f u e r z a da1 i m h y en sentido de la carr-”inte, el Sndice apuntara en sentido de 18 d i r e c c i b n en que d e s p l a z a el conductor ”. Si 1á
corriente se i n v i e r t e , el dcspiazamiento del conductor es en sentido opuesto, y d e n t r o de ciertos lgmites, a cambios de magnitud en la
corriente, hay cambios en l a a m p l i t u d de desviacibn de l e i cuerda,
obedeciendo la r e g l a da le1 desplazamiento de la cuerda es proporcional a la c a n t i d a d de corriente que l a recorre y esta e5
proporcional a la diferencia de potencial que se registre *.
Los electrorardibgr,afos son e s e n c i a l m e n t e d e dos t i p o s :
A ~ u e l h s en los cu&sfes un haz de l u z se enfoca sobre un espejo montado sobre un qalvanbmctra dentro de un poderoso campo magn&tico
sistema que usüban los viejos aparatos de regis tro revisados
anteriormente 1 qrie t e n i a n cairn problemap l a n e c e s i d a d der r e v e l a d o
fotogrhfico, y que dieron paso a los reg i s tros a base de pluma, Q U ~
‘‘efaiL;criben” la sePIa1 electroca+d:ioqrAfica directamente sobre una t i r a
Ii
1 9
de p a p e l que 5e desplaza. Esta se halla conectada a un poderoso
s istema electromagnetico capaz de mover la p'luma atr& y a d e i a n t e con gran velocidad. Este segundo t i p o de regis tro utiliza tambien papel especial que no necesita t i n t a , como el papel t&r.rrrico.
Todos los registros erectrocardiogr8ficog, utilizan papel
con tineas de calibracibn adecuadas, O b i & estas lineas ya e s t a n mpre5as en el pape l , como otzw-re en el r e g i s t r o de pluma, o se marean en et papel a1 mismo ticinipo que el e l e c t r o , corno cctir-re en los de tipo aptico.
Las linea5 de calibraclbn e s t a n dispuestas de la s i g u i e n t e manera; las linea5 de calibracibn horizontal representan
la amplitud de voltaje, de t a l manera que d i e z pequehas d i v i s i c m e -
( 1 cm 1 en d i reccíbn v e r t i c a l indican el equivalente a un milivolt, con pasitividad en l a rjesviacidn h a c i a a r r i b a y negatividad h a c i a
abajo. Las linea5 de calibraribn vertical SOTI linens de ceIibrñc5br cronol O g i c a s pite5 cada pul gada representa uh s e g u n d o , cada pul gada es t a m b í m dividida en cinco segmentoss cada una de 0.20 de seguridc.
Algunos de l a s valores ncwnalas de amplitud y tiempo de ECG
son los siguientes8
t
20
o. 25 m u
1 .6 mV
0- 40 mV
O. 1-0.5 mV
T I EMPQ
QRS
El e i e c t r o c a r d i b g r a f o puede ser v i s t o e n varios bloques,
los c u a l e s analizaremos a cantinuacibnt
ELECTRQDOS . Los intrumentos capaces de transducir una corriertte
ibnica a una corriente e l e c t + & n l c a a traves d e l a i n t e r f a c e entre! el
cuerpo y un instrumento de rnedicibn e l e c t r b n i c a , son llamadu5 electrodos, E l l o s son el medio por el cual pueden medirse y 1 0
grabarse p o t e n c i a l e s en e1 cuerpo,
E x i s t e n dos tipos de electradost aquelioc, que EWI
perfectamente p o l a r i z a b l e s y aquellos que son perfectemente no
p o l a r i z a b l e s , Esto se refiere a lo que sucede cuando una corriente
pasa entre el e l e c t r o d o y el electrolita, En los poiaritables se refiere a que ccando una corr iente es a p l i c a d a , ninguna carga
atravieza al electrodo, comportandose este como' un capacitor, y e n
los no-polarizabies l a corrierrte f l u y e libremente a trirvPs de los
el ectr ados si n requer i mi tontos erierget i cos par a su tr ansducci bn . E x i s t e adernas, una gran variedad de electrodos de acuerda
a los r e q u e r i m i e n t o s especificas d e medicibn d e p o t e n c i a l e s e n el cuepoe Los electrodos de placa metalica, que c o n s i s t e n de una p l a c a
metdlica en contacto COR la p i e l a t r a v e s de una pasta
electrolitica. De e s t a s existen ios de p l a c a methlica ligeramente cilihdricos, h e c h o s de p l a t a germana; o t r a variedad son ras p l a c a s en f o r m a de d i s c o , que e n e l e c t r o c a r d i o g r a f i a se u5an para rnonitareo
cargibco de Largo tiempo; 10s de succibn que no necesitan de correas
o adhes ivo5 y que se u5an para mediciones pfecord ia le s , 'y el tipo rrikz popular- de e lec t rodo , que consiste en un d i s c i - , de h u h espuma
con un centro de p l a t a su jet^ al o t r o extremo por cm broche. E s t a r
ultimas 50n d s s e c h a b l e s . Los otros tipos de eiectrodos, son los
llamados d e c t r a d o s flotantes, en l o s c u a l e s e1 d i s c o netCI1ico no
esta directamente en contacto c o n l a p i e 3 , s i n o por medio de una gruesa capa d e pasta electrolitica en la cavidad de c m t a c t o de l a
placa ,# io5 e l e c t r o d o s flexibles, c u y a p r o p i e d a d es esa ; l o s
e l e c t r o d o s secos, que permi tein 1 a medi ci an de p o t e n c i a l es si n
n e c e s i d a d de pasta electrolitica, m e d i a n t e la t e c n o l o g i a de
e lectrbnica de estado sol ido.
*
ATSLAMIENTO Y F-RUTEGCION
Los circuitos de este bloque protegen al paciente de
alguna corriente peligrosa que pueda ser generada por el
el ec t roc ar d i bgr a+ o. Ademas de lo5 cirtuitos de proteccibn, c i e r t o s
requerimientos deben tomarse eon cuenta , todos el los respecto a
Segur i dad E3 &c tr i ca. Cuando 1 os pr i meras el ectrcrcardi G g r a h s aparec ieron , ~ t n
si sterna d e amp1 5 f i cadares 1 f amado "amp1 i f i cador d i f erenSi al de referencia a t i e r r a " fu(r usado. . L a p i e r n a derecha d e l pac iente era
22 6
conectada con un electrodo directamente a t i e r r a , para reducir la i n t e r f e r e n c i a de la linea de alimentacibn de la sefral amplificada. La seftai d e l paciente era conectada conectada a la entrada de un
amp1 i f i cador diferencial de EGG, Cersci 1 i amente el p a c i e n t e no t e n i e contactos conductivos can el corarbn o el cuerpo, porque se colocaba
un f u s i b l e usualmente de 5 miliamp.) en serie con i a t i erra y la
p i e r n & der-echa, cona p'c+tt.cri brt de c h ~ q ~ ~ e c , e3 E c t r ~ C O S . E c t e si Eterna
t e n i a l a v e n t a j a d e l b a j o ccstc3, di.;e%o c,ericilÍo y una Eegttr idad
adecuada a que 10s e l e c t r o d o s e s t w í e r a n +ctera d e l cuerpo, en la p i e l protectora d e l pac iente .
.
t
Cuando los primeros e l e c t r o c a r d i t g r a f o s de las Unidades de Cuidados Intensivos fueron creadas, la seguradad electrica no fue
reconocida cornu un mayor problema, as2 que el m i s m o "amplificador diferencial de referencia a t i e r r a " fue usado tambien en ellos, y,
ahn ahora muchos m o n i t w e s de ECG en el mercado usan hoy los rnieimas
CwcuitoiE;, y algcrnus de ellas 4iri e3 f u s i b l e de protecc ibn a1
p a c r e n t e - Estos sistemas t - e~u ie t - en conectar al paciente a t i e r r a
para una crper-&ribjn &propiada. E s t o s equipos usados para rnonitoreo,
no 5 ~ n necesariamente inseguros, desafortunadamente, si una +al l a
ocurre en la linea de t i erra , el p a c i e n t e puede r e c i b i r un choque
potencialmente l e t a l , por lo cual se require c o n s t a n t e v i g i l a n c i a .
En 1962, cuando aparece el t rans i s tor , los conocedores
t-econocieron que mejores circuitoc, de p r o t e c c i 6 n al p a c i e n t e poúian
disefiarse. Con l a i n t r o d u c c i b n da1 e l e c t r c c a r d i b g r a f o rnodselo 500 de b w l e t t - P a c k a r d y ef primer m l - t n i t o r de p a c i e n t e 780 de Hewlett- Fackard (122, un nuevo c o n c e p t o c n amplificadores +u& usado. Este seo
4
23
ilamxr&"amplif icador de el~ctrocardiagr~fica de pierna derecha".
Este "amplificador de p i e r n a derecha" torna la i n t e r f e r e n c i a de la
sehal de ECG d e l paciente, y regresa una sena1 al p a c i e n t e l a cual cancela la sehsl de interferencia alrededor de el. esta cor r ien te de retroalimentacibn nunca excede la corriente &rededor de la cual f l o t a el p a c i e n t e debido al acoplamiento c i - p b c i t i v o con la linea de &L. este amplificador no r c m s k i t u y e ttn peligro, y es el mejor
l i n p i a d o r de l a ~.eetal de ECG, r ~ r - o ~ e e itdemaE, al p a c i e n t e de u n
a i s lamiento de el c h a s i s d e l mcmitor de ECGryI aumenta
considerablemente m a 5 la p r o t e r c i b n que puede ofrecer CIR
amplificador que utilize l a t k n i c a d e aterrizar l a p i e r n a derecha.
Por ultiCtttr, en afms r e c i e n t e s , d e b i d o a la utilizacibn de temicas como electrodos internos. o cateteres salinos, se han creado
neiJares circuitos de p r o t e c c i t n a 1 p x i e n t e , t a l como e3 circuito de
transformadares de ais iamiento d e n t r o d e l instrumento.
CALIERACION Una seha1 d e cal 3bracitrn debe ser momentAneamente puesta
para que el operador y / o el medico tenga una referencia para las variables d e l electro. Mediante un bot& deber& haber una seRal de 1
mi 1. i val t.
F'REAMPLXFSCADURES *
Corno 5u nombre lo indica, esta etapa adecua l a sefral para
una poster ior amplificacitm. La configuracio'n tipica de esta etapa
ECO, 1 a d e l popularmente usado amp1 i f i cadar di .ferenci ai, que
anal izaremos a contunuac ibn: *
La funci tm d e l amplificador diferencial es, en general 1a CL
2 4
de amplificar la diferencia entre dos sePlaies, cuando l a s entradas
e s t a n directamente acopladas y cuando una respuesta a muchos
MegaHertz es requerida. En un amplificador diferencial ideal, el voltaje de
salida debe estar dado por -
Donde Ad es la ganancia del amplificador diferencial. Por
la t a n t a , ninguna reha1 que sea comaoln a l a s do5 e n t r a d a s debera
tener a l @ n efecto sobre el voltaje de salida, pero en ía realidad
no so10 se depende de la d i f e r e n c i a de seh’ales, sino de o t r o n i v e l
llamado sena1 en modo comtfin vc I s entonces:
Y
Es tambien de notarse que el voltaje de s h i d a puede
describirse de la siguiente manera:
Donde A l o A 2 son los voltajes de amplificacibn a la
salida s i e m p r e y cuando una de l a s e n t r a d a s este aterrizada. De esto
obtenemos:
25
donde
Y
Ac = All + A 2 D
A d es el v o l t a j e €0 m c x b diferencial y ec es conocido come
el v o l t a j e en mx#o c~mr'm. idealr:C-rote ~ ~ t a n d ~ 4d es grande Ar debe ser
igual a cera, de esto obtenentos una c a n t i d a d llamada r e l a c i b n de
rechazo en mado corrtrltn, que pciderrtriis reperesentar cama s igue:
CMRR = : A d J Ac = p
Que! s i r v e coma una f i g u r a de m e r i t o de los amplificadores diferencial es.
La presencia de de tin m l t a p de modo cctmtllm y un vefteje
en modo diferencial son carac ter i s t i cac de 10 n a y o r i a da l o s
tr ansductcrr es. La e tapa de amp1 i f icadores debe cunspl i r 1 os requi si t o s de
guardar la fidelidad de la sefiai y minimicar el ruido existente, esta slgni4ica que debe tener una gran impedancia de entrada y un
e levado rechazo en modo comt-rrt CctlHfi.
Iientrb de los amplifjcadores de diierencias el m a s cisado
para medicibn, instrumentacidn o c o n t r o l , y en n v e s t r o caso, de l a .
transducclbn de parametros f i s i cos y sus var i sci unt-r en sehales electricas, es el ampiifisador d e , i B s t r u m ~ n t a c i B n . SU disetrct consta
de varios amplificadores operacionales Z ya que un solo amplificador
26
a
di+ercncial t ime una impedancia muy ba jo para fuentes de afta resistencia 1 y resistencias de alta presicitm , el run1 hace que el circuito sea de extremada estabilidad E l mas comufi esta hecho de t res OpAnp y siete resistencias (figura), y en realidad (erst& formado por conectar un amplificador buffer a un amplificador d i f e r e n c i a l
bksico, idealmente el amplificador 3 ( A S ) y sus cuatro res is tenc ias
i d e n t i c a s RO, forman un amplificador diferencial con una ganancia de
I., Realmente RO" debe ser un potenriometro de ajuste para balancear
cualquier voltaje en modo condm, La05 dos amplificadores de entrada constituyen un amp1 i f i cador separador di f erenci al con una gananci a de 1 + 2 1 a, donde a; = R l f R2 pare selSalet, diferenciales, y una
ganancia u n i t a r i a para sefiles d e modo comün, La configutacidn no inversora de estos amplificadoros asegura una alta impedancia de
entrada en ambas. La g a n a n c i a st0 varía facílrnente con la resistencia R l m Las diferencias en la igualdad de l a s resistencias R2 y R 3 crean
solo un error de gartancia sin a f e c t a r el rechaza en modo camtin d e l
circuito, Idealmente tambien, toda l a g a n a n c i a del amplificador esta en l a etapa de entrada, asegurando de esta manera,que solo lo5
valtajes de compsnciaci~n de estos amplificadores i n t e r v e n g a n en la compensati&n de salida. La5 Jmpedancias de retroalimentaci&n de entrada pueden ser d e valores r e l a t i v a m e n t e bajas para min imizar los efectos d e la corriente de polarlzacibn, bajo el conocimiento'de que
estas no afectan la impedancia de entrada.
AMPLIFICADOR En esta etapa f i n a l m e n t e se da a la i3eíYal n i v e l e s
apropiados para el manejo de los registros de pluma, dandose e la e
e
27
seha1 la ultima ganancia ( por lo regular 1000 1 . Esta etaper debe de
constar de un f i l t r a pasa-bandas para el manejo da l a s frecuencias caracteristfcas d e l electrocardiograma t 0.05 a 100 Hn un
controlador para nivel de offset y estar acoplado en ac a l a etapa de preamplificadores para evitar l a saturacjbn. Una caracterfstica importante de la etapa es que debe haber una limpieza y falta de die tors i en en la saofYal.
ESPECIFICACIONES. La A , H . A , ha dado l a s siguientes especificaciones para
el egctrocardi &graf oat
MINIMA FRECUENCIA DE CORTE (-3DB)
MAXXMO EXLESI DE VOLTAJE EN 'REWUESTG
ESCALON
CONSTFsNTE DE TIEMPO EN NIVEL ESCALON
MAXIMA HICTERESXS MAXIM0 ERROR CON ENTRADA DE 1 mV
HlNiMA XMPEPC4NCIfi DE ENTRADA CI 10 MWz MUXIMA CORRIENTE DE FüGR
CMRR (336 V a 60 Hz aplicados a travl?s de 1pF y d e s b a n c a de 100 Kohms)
MAX i MO ACOPLAHI ENTQ ENTFC CCINCILES
MAXIMA DERIUPICION DE LINE& D E B A S E
PIAXIFiO RUIDO ( p i c o a p i c o en
28
100 hZ
100 uv
3 seg
4-2 Y,
2,s Mohms
1 u A
20 uv
2 mV
10 U V I S
corto circuito) MIMIMO VOLTME TOLERADO S I N
DM40 fi APARaTO (6Q Hz ern l a entrada durante 1 0 seg)
MINIMO VOLTAJE CONTINUO TOLERPDO
S I N DANO ( 5 seg a la entrada
t r a v i a s de 100 pF) 336 v
ELECTRODOS AISLADOS 10 U A
MAXIMA CORRIENTE DE FUGA DESDE CHASIS 10 UCI
MAXIMA CORRIENTE DE FUGA
MAXIMA CORRIENTE DE FUGA DESDE
(120 V aplicados a eiectrodas) 6 UPI
MINIM0 RANGO DE LINEALIDUD +-7 mu MAXXMO ERROR PAR6 SENALEG MENORES DE +-5 mV 4-5 Y,
MINI MQ RAN60 DE DESEALANCE
COMPENSABLE +- 200 rnv M X X M A VAñIhGION DE G A N M I F S
AL BRLFtNGEAR +-5 ?!
MINIMA VELOCfDAD LXMITE DE REGPESTPI 400 mV/S
28 UV
1 v
Como cualquier otro instrumento, al eiactrocatdiágrafo se ha venido dasarrollando de acuerdo a lo5 avances d e la t s c n o l o g i a ,
desde el primer sistema de Einthoven, hasta l o s modernos equipos de ECGs aqui podemos encontrar si stemas can almacenami e n t o permanente
en memoria, o*grabacibn en cinta magnetita que permiten almacenar la 6
29 P
sefiai y poder reducirla a diferentes velocidades y escalas de resoiucitm, o aquellos que son tateillmente autum&ticas o de reduc ido
. tamaho, o portatiles con isiísterrtas detectores de, ruido para e v i t a r
falsos disparos de alarma (12) o estacionarios, como los de las unidades de cuidados intensivas io5 c u a l e s monitorem constantemente al paciente, y mediante un m i c r a p r a c e m d a r 'ccsmpátran constantemente la seffal con un p a t r b n de normalidad, p a r a que cuando e x i s t a una
r.cctriaribrt se emita ur.a ~ . e h e l de iciarrrm,~r tsmbien l o s que pueden
e n v i a r datos por te ientetria y de esta ctariera n ~ o n i t ~ r r i i a r a pacientes
que esten fuera de l a s unidades de t erap ia in tensiva y seguirlos controlando er. el proceso de recuserscidn :2) g esto metoda tambien
permite enlazarse a camputadoras mediante c a n a l e s de VOZ t t e l e f - a n o y
radio) para r e g i s t r o y diagnbctico rntSdicc( de esta manera se pueden
controlar p a c i e n t e s en &rei35 a l e j a d a s que no cuentan con servicios medi cos, estas si s t smas permi ten rol prarci-iami ento a a l t a v e l oci dad (11), y se espera en el Ccrturo a c a p l a r h x a grandes bancos de datas
para recamxei- 10s t a m s anortrraies, Este reconocimiento de
morfoiogia y e s t u d i o de ECGb se l ogra c) t r a v e z de si5terncle de
a n U i s i s , que permiten bajo costo y r a p i d e z (13) ejemplos de c o l l ~ o i se 1 e Uni vercij dad encuentran en (PI sistema creado por el Horspi ta l
George Washington (14) el Siastema de cla5ificacibn de ECG d e l
departamento de medicina de fa Universidad de Georgetown CIS) por
citar algunos. Qqut en Mexico podemos nombrar el s i s t e m a que actualmente se v iene desarrollando en el I . N . C . denominado CECiCME que analizara l a morfofagia de 10% trazas de ECG, y QLW podra
ofrecerle al; medica alternativas para el diagnbstico. .Rdernhs en esta
Instituto, Un grupo de i n g e n i e r o s d e l departamento de diseria de l a
30
4
a
O74924
unidad de lnfarmatica crea un Electracardibgrafo de tecnoloqta nacional. Este instrumento permite la captura de las 12 derSvaciurras convenci onal es durante unos srgundos, al mecenar1 as en memor i a electrbniac y f inalmenta inscribirlas en forma sucesiva mediante un
si sterna que t a m b i e n cori5truye grAf i cas especi al es como el vectacardiograf i cac , o el polar rard icqrams que t a m b i e n tiene LEO
c l in icoa Las seerales se captwarr en tiempo r e a i , pero 5u graficado se efec tua er-1 tiempo diferido y ~?xparsdido. El diseho y ranstruccibn d e l instrumento y fa rnicracomputñdora in terna es p r o p i o , 10 cual da conocimiento t o t a l d e l sistema, ademas su sistema de graficñcsan of rece l a s si guienteri cual i dades: No usa papel etpeci al sino rnífimWxico de tarnafia c a r t a , no usa p l i i m i I i a s especiales, sino
plumán o boligraffo normal y no u58 detectores de p o s i c i b n o galvanbmetros sofisticsdos, sino matores de pasos, La b a t e d a de canales de amplificacibn anal&gbca Cnueve3 5e ajusta a lac; normas i n t e r n a r i m a l e s para e1ectrocaw-diografia, y se calibran en farma
automhtica durante l a obtencion de cada registra, E5 en todo atn&ioqa a la mayoria d@ ius electracardi#grafos comerciales y representa un parte sustancial def volumen y namero de componentes.
\
Esta ultimo puede tomat-se como una limitacibn, pues to que
por cada electrodo der derivñcibn, se necesita un canal completo de arnpiif icacibn y filtros, y esto representa el "pero" de volumen y
componentes. Es par esto que este proyecto of rece una al ternati va
para estas limitaciones, ademt5s taimbiéln da una oiternativa camo medio de enlace para l a s sistern~s de an81isi5, En el primer caso2
todos 10; eiectrodus de derivacien 5 w a n manejadas por un sa10 i1.
31
t ~ r c u i t c t de amplificacibn y .filtros, valiendcrcie de la utiliracion de interruptares analbgiros,y manejando la decodifitacibn de e iecc ibn
de v i a s analbgicas a t a n a t t a frecuencia sque las derivaciones sean,
simultaneas en tiempo real y so10 sea utilizado un amplificador diferencial, En el segundo caso, todo el sistema se disefiara en una
t a r j e t a , que se manejarh por medio de una mikrocomputadora d e l tipo IEM-FC, tomando el lcigar de 1 s microcomputadorñ i n t e r i o r d e 3
electracardiogri?So$ esto permitira una completa independergcia en la prueba d e l sistema, y no5 ofrecer& la Gpcibn de utilizar el s i s t e m a ,
coma media de captura de seRa3es de ECG para monitorearlas por medio de la computadora y almacenarlas en d i s c o , y de este mado servir d e enlace a 105 sistemas de anhlisis.
El d i s e f i o y funcionamiento de la tar je ta , así carno d e l
programa de manejo de esta 5e desglosar& en la siguiente seccibrt.
4
32
SI STEM44
DISENO DEL ELECTROCARDIOURWO MULTXCAML
E 5 t e dispositivo funciona como un perif&rico de una
microcomputadora d e l t i p o IEM-PC y concata.de L Una tar je ta que contiene al e f r c t r a c a r d i t g r a f o y el alambrado de csmimicacibn a la
mxrrorornputadora, y r 10s prograntac de manejo de Ltsuario.
E s t a s p w t e s se d ~ ~ g l a ~ a s n a continbacibn:
PhRTE Di G 1 TAL
Como el d i s p o s i t i v o d e e3ectrocardiagraWa esta pensado
para poder usarse como per i ' fPr icq de l a microcornputadora ,se diseR6 en forma de una tar je ta de e x p a n s i b n .
El d i s e h c r de la tar je ta abarca 3 bloques: Una p a r t e '
d i g i t a l (enlace de la. microcornputadora con el electrocardibgrafo)
una parte analbgica ( el electracardibgrafo en si y un
convwt idor artalbgiro a digital d e 10 b i t s . En la parte d i g i t a l l a construrcibn obedece al s i g u i e n t e
funcionamientor en principio la computadora debe de reconocer a la t a r j e t a que se va a colocar en uno de sus ranuras de expornsitrn,
e s t o quiere dec ir que cuanda l a t a r j e t a est& conectada y el pragrama
de! manejo de usuario este corriendo, se ejecute en la t a r j e t a l a que
i n d i c a e l programa. Como se,vera m a s a d e i a n t e este programa
controla a la tar jeta del electrocardibgrafo en cuatro i n s t r u c c i o n e s
32
bc l ic~~cas~ que c?on: 1 . - 5 e l e c c i m a r la derivacibn que se toma en cnn
determsnado i n s t a n t e , 2. - i n i c i a r l a corwersibn analógics a d i g i t d
3 . - leer 10s p r i m e r o s ocho b i t s que se encuentran en los "latchs" d e
salida del c o n v e r t i d o r y 4 . - Leer los S l l t i m a E 2 b i t s d e l
canver t i dar . <I
Todo se realiza e n v i a n d o cada una d e esta5 i n o t r u c c i o ~ e ~
paso a paso consecutivamente por medio del canal d e d i r e c c i o n e s , e5
decir, cada instrucctbn . es una d i r e r c i b n qué- adecuadamente
decodificada, hace que en la t a r j e t a se realize cade uno de 30s
p a s o 5 principales. Para el caso particular de l a t a r j e t a se elige I d s
direcciones ( e n hexadecimal) SEC, ZED 3EE y SEF. El pcrrqu& d e
e l e g i r e s t a direcciones obedece a que el mapa de puerto% d e l a microcornputadora permi te tisat- e s t a r e g i t n para el manejo d e
per i f &r- i cos. t 16)
Curt estas ccmcidetracictnes c e d e r i d e c;l rcc:.b+-ar 1 3 p a r t e
d i g i t a l cn los s i g u i e n t e s c ircui tms TTL,: 1-7430, 3-743Z9 1-7404, f -
7460, 1-7408, 1-74155 y de 1-7417s. El fLincimamientc=l de cada uno
de elfo5 se debe a lo s i g u i e n t e :
Si observamos las d i r e c c i o n e s e n hexadecimal, es de
' nctaxrse que estas se componen de 12 bits
Por lo t a n t o debe de usarse desde "Ai)" hasta ' ' A l l " p a r a
d i r i g i r fa t a r j e t a . Se observa que ' ' C i C ~ " y " A l " (que son l a s poosiriones ' IX Y * * ) 50n los bits mB5 i m p o r t a n t e c p ~ s c 4 5 con l a s c u a t r o
opciones que se t i e n e con ellos +e dan los 4 pa@,or; de i n s t r c t c c i b n ,
(APDKESS EfJABLE) que í r b d x a cuando lie encuentra v r + a d3rerc$br, en el
canal de direcclone5,es d e c i r b el f l a n c o negat ivo d e e5ta %€?ha1
indica el momenta e x a c t o de lectura. Tambirron existen das sefiarles que
,
precisan cuando se Vee" de un perif&orico y cuando se "ec+cribe" en
els estas SPRC "IORD negado" e "IOWR negado". En el momento d e l
f lanco de bajada d e "IOWR negado" el c a n a l d e datas esta habilitado
para enviar un dato al periferico y en el momento del f lanco de
bajada de "IORD negado" e1 canal de datos puede aceptar datas d e l
per i f &r i to . De acuerdo a esta I n decadificacibn que se u t i l i z a es la
siguiente; SE debe de tener una sehiohl comen de 1'c12B* hasta de
modo que? por cada instrucción quto ejecute el programa, l a direccibn
se convierta en un p u l s o comhn para l a s 4 instrucciones, Si y solo si e x i s t e este p u l s o se ejecuta h instruccibn en la t a r j e t a , Como se ve e continuacibn la direccibn se ubica de e s t o manera,
C - D - E - F
1 1 X Y
A 3 A 2 A l AQ -------------
34
Entonces, " A l 1 " y " A 1 0 " 5on conectados a una compuerta
" Oh " (U t ) ( V e r CSpiGtndice A I p y la salida es cera lbqica cuanda estas dos scflales son cero. De * 'A9" h a s t a VE!'' san conectadas directamente a un 7430 "NAND" de 8 entradas a excepcibn de "CS4" que p r i m e r a pasa
por un " inversor" (7404) , d e t a l manera qua a la entrada de la ' W W D ' . h a y 1's E i e q w e y cttando se den l a s direcciones anteriormente
descri tas. Estas dos compuertas son poeteriormente conectadas a una
"UW' iU1) I donde a I a salida de se encctentra una sena1 "cero 3bgico"
comtin solo a las direcciones 3EC, SED, 3EE y 3EF, que liamaremos )' se I ' L
Cuando se presenta l a primera de las 4 i n s t r u c c i o n e s
principales, "Eleccion de derivacibn", quiere decir que e5 necesario d i r i g i r en la par te analbgica de la t a r j e t a a los interruptores
analbgicos para permitir el pa50 de una derivacibn a l a v e z . Este
c l irecc ionamiento es por Redia d a 4 bits que son enviadot- por el canal de datos. La direccibn "SEC"cort-esponde a esta mstruccibn
p r i n c i p a l y debe d e estar presente en el canal de direcciones; ''AC3"
y " A l " t i m a n valor de cero l b g i c a .
En el momento exacto en que l a d i r t - c c i o n ''3EC" 5e encuentre en el canal de direccianes, t endremos una sehal d e %C",
un cero llsgico a la salida de l a compuerta "OR" (UZ) cuya entradas
son 'lcs 1 ' I y " A 0 " , la sena1 de "AEN negado" se pasara A un n i v e l cera
( i n d i c a n d o el momento exacto en que hay una d i r e c c i b n ) , y como por
programa se cota enviando un dato para d i r i g i r a los interruptores
anisibgicas, la sefial de "JUWF negado" tambien se i r & a ~ t n n i v e l de * cero lbgica. E s t a 5 cuat ro s e f t a l e s 50n conectadas a un circuito 74155
#
(DS, que f u n c m n a r h como demultiplexor. "SC" conecta t o m b "SELECT
A " , la saiida de W2) conectara como "SELECT B", VOWR negado"
conecta comb "SELECT G'' y "AEN negado" sera e1 "SfkOBE"t de acuerdo
a 18 tabla de verdad (171, si y sola si estas sehafes son cero lbgico , la salida "ZYO" que denominaremos "EW'(Escritura O) #estará en estado bajo. Esta sef4al ''€0'' que r e a i m e n f e es el p ~ ~ i s o ünico de la p r i m e r a instruccibn principal d e l pr53ramair servira coma sehal de
r e l o j a cuatro "flip-flop's'' ernpaquetsdos en un 74175 el c u a l t i e n e
sus cuatro entradas '*W ccnectadas al canal de datos( Dato O a DI, Dato 1 a DZ,...,Dato 3 a D4?, y sus salidas "CS" directamente a 10%
i n t e r r u p t o r e s analbgiccrs Z Q f . a control A , O2 a control E, Q3 a
control C y Q4 al "INHIEIT" de los "14051" y a t r a v e 2 de un
"inversor" al "INHIBIT" d e l "14052" ( la explícacibn m8s detallada de esta conexi&n se harA en la parte analbqica)).
La segunda instrucci&n principal d e l programa, marca el inicio de la conversion analogica a d i g i t a l de la sena1
eiectrocardiograf ica que viene d e l amplificador de instrumentacibn en la (seccibn analbgica) para ser leido par la computadora por
medio d e l canal de datos, El convertidor que se usa en l a t a r j e t a ,
es el "AD573" de "ANRLOG DEVICES", convertidor de 10 b i t s , c ic lo de conversibn de 20 microojeg. , conversiones bipoiares o unipolarse y
que permite la lectura de 8 Q de 105 lobi ts ( mas informaci&n d e l
convertidor se encontrara en el apéndice C ( 1 8 ) . Con el #lanco de bajada de un pulsa positivo que se llamara "CONVERT" se inicia ai c i c l o de convers ibn, "DATA READY negado" indica el termino de esta, El pulso de conversic5n "CONVERT*' debe de t ener un ancha aproximado de 500 nanoseguncios, "DATA READY negado" se va a un estado alto 1,s
(i
36
microseg. despues de que el .flanco de subídñ de "CONVERT" indica que la lógica interna ha s i d o restaurada'y el flanco de bajada de
*'CCDPIVERT" i n i c i a l a c o n v e r s i h . En esta, el c o n v e r t i d o r d i g i t a l is
analbgico interno de 1 0 b i t s es secuenciado par un R e g i s t r o de
dpraximaciones Sucesivas" (RAS) (lbgica JZL) de su b i t mas s i g n i f i c a t i v ~ a su b i t rriencts significatito y provee una salida de
c a r r r e n t e l a cual (35 exactamente tialanceada con la seha1 de
corriente de entrada que pasa atraves de una resistencia de 5 k . Un
comparador determina donde l a adicibn de cada b i t ponderado
sucesivamente causa que la corriente d e l CDA sea mayor o menor que la corr iente d e entrada; 5 í la suma es mayor, el b i t es puesto en cero. Despues de rev isar tcsdos l a s tits, el R e g i s t r o de Aproximaciones Sucesivas c o n t i e n e 1 0 b i t s en cbdigo b i n a r i o , 105
cuales representan la sefial de entrada con una e x a c t i t u d dentro d e
l \ Z d e l b i t menos s i g n i f i c a t i v o (0.0c'J 7. d e la e s c a l a comple ta ) .
*
8
El Registra de f4proximacianes Sucesivas manda a "DATA ,
READY riegado" a estado b a j o para i n d i c a r que l a conversi&n es completa y que los datos estan en los circuitos de salida.
Cuando sucede l a segunda i n s t r u c c i b n p r i n c i p a l se carga
l a d ir ' ecc ion "3ED", de l a cual tarnbien se obtiene la cicohal ' *SCfB S Y
como se est& cargando una direccitrn, tambien l a computadora envia l a de V E N n@Qado*'t Ademas como Be esta mandandb de la computadora hacia el convertidor el i n i c i o de conversion, absta e5 una p e t i c i b n
de escritura, por 10 tanto tambien 5e utiliza el V Q W R negada':.
"3QWR riegado" y WEN negado" van a una x m p u e r t a Y3R" (U1) cuya
salida elstitlhen ektado bajo sola cumdo estas dos sorPralefj esten
activadas; La (sal ida de ( U t ) va j u n t o con "SC" a o t r a compuerta W R " ( U t ) que de igual manera est& en estado bajo solo si estas dos
sePrales e x i s t e n . "AO" es iguai a %no", y es conectada a un
"inversor8a (74044) y la salida es correctada junto con 'VWa que, es igual a "ceron8 a l a compuerta 'W?" (U2) cuya salida esta a un n i v e l
cero, 5010 si " A l " = O y " A O " z 1 a E s t a s d & de salida de (U21 es conectada junto can la salida de W f ) a o t r a compuerta *'OR" f 143
Ealida de esta compuerta que se llamar& "12" e5 l a seCral d e l a
segunda instruction principal que esta en estado ba jo solo cuando se cumplen todas los requisitos descritos anteriormente. Ahora bien, l a
conversión debe ser iniciada pur el f l a n c a pos1 t i v o d e un pulsa d e
900 nanoseg., y el ancho de pulso de V 2 " normalmente es menors por
l o t a n t o se coloca un c i r c u i t s que adecue la sena1 a este ancha.
Cuando V 2 " t i e n e s u f lanco de bajada, se pone inmediatamente en
estado a l t o y ahora se denomina "CONVERT" a traves de un flip-flop
(7400) ; el flanco de subida de "CONVERT" restaura la lbqica interna del c o n v e r t i d o r , limpia los resultados d e l a c o n v e r s i o n anterior y pone a "DATA READY negado" en estado alto, este flanco de subida de
"OATPI READY negado" r e s t a u r a al flip-flop y trae a "CONVERT" B
estado bajo ?con l o cual se i n i c i a l a convers ibn.
Cuando sucede la tercera instrucción p r i n c i p a l d e l
programa "Leer los primeros ocho bits mas significativos", es cargada i a d i recc ión r'3EE"s la cual da tambien a la salida de W l l a 'ISC*'c ' * A l " = l es conectado a un "inversor" (7404) y la s a l i d a d e
6ste es conectado junto con a'AO"=O a la compuerta "ORa' (US), cuya
salida pasa inmediatamente a otra "OR" (U31 que tiene corno o t r a
e n t r a d a l a "OR" (U31 de "SC" con "IORD que es la sena1 que *.
38
envi a la m i crocamputadora cuando desde programa se sal i ci ta leer un
dato atravks d e l canal de datos. Lbl salida de D L 4 sera "13" y e5 el pulso de la te rcera instruccibn principal, que como I w s anteriores, so10 se cumple si lais condiciones de direccionarniento y peticibn de lectura son correctas. Con el f l a n c o d e bajada de V 3 " qua 5e llamar-131 "HIGH BIT EtJABtE negado" 105 buffer de salida de íos
primeras 8 b i t s mas significativos, s o n p u e - t o s err ~ = - t d d z ? Ge * - I t a
impedancia a dato valido, y el d a t estara en ellos a l r e d e d o r de 50 a
100 nanosequndoc.
La c u a r t a instruccibn p r i n c i p a l "Lectura de 10%
etltirnos dos bits menos significativoo", e5 a t r a v e s de la direccibn "SEF", obteniendose tambien "SC" s y donde "cIO"=l y I ' A l ' ' = l son
conectados a la "NAND" (7400) y posteriormente c o n e c t a d a junto c o n
l a ''OR" (U31 e x p l i c a d a anteriormente a otra compuerta *'OR" (U3); La
s a l i d a d e IU3) es el pulso de la cuarta i n s t r u c c i b n p r i n c i p a l (LOW
BfT ENABLE negado), y hace funciriinar a 105 buffers de salida de 1 0 5
altimos dos b i t s menos significativos de manera analogs e la
i nst r ucc i bn ant et- i or
Por ultimo, el convertidor annlbgico a d i g i t a l es conectado directamente al canal de datos de lar siguiente manera: D7 a DB9, Di5 a DBS, D5 a DB7,.em,D1 a DB3 y DC} a DB2 para los primeros 8 bits r y para los u l t i m o s 2 bitas,I)7 a DE?$ y D6 a DBO.
Esta es l a decodificacibn necesaria Q U ~ O 58 encuentra en la parte di$ital para que la p a r t e +analbgica ptleda comunicarse con 10
mi cr ocompu t s d o r a.
PCICITE CINALOGICA
En esta par te se mane j a n 1 as s e n á a i es
elgctrocardipgrafica81 o seas la captura, f iltraje, niveles de DC, ped d e W i i s o n , preamp1 i f i cac i &ny amp1 i f icaci bn,
La t a r j e t a esta c o n s t r u i d a de manera que se puedan obtener
las d e r i v a c i o n e s b i p o l a r e 5 y unipci lares p r e c o r d i a l e s por alambrado,
y las u n i p o l a r e s aumentadas por.prograrna. En l a primera fase de
captura, 10s electrodos s i t u a d o s en l a s extremidades y los tor&cicos
e n v i a n sus 5ePraies a sus respectivos acopladores de entrada, estos acopl adores constan i ndi vi dual mente de dos amp1 i f i cadores
operacionales: el. primero de ellos func iona como amplificador seguidor acop lador de impedancia5 con ganancia r_tnitarias y junto can
rol segundo amp1 if icador o p e r a c i o n a l como un f i 1 tro de primer orden
RC, praduc iendo un retraso de 3.3 seq, de moda tal que a la saíida da estos acopladores, la señal es filtrada en f o r m a pasa-altas desde los 0.5 HL AdemAs c o n t i e n e n un control del DC independiente par
sefial
El electrodo d e l a p i e r n a derecha V?L*l servir& como
aloctrado de referencia, Este estar8 conectado a un circuito d e
retroalimentacibn al p a c i e n t e , el cual consta d e un amplificador o p e r a c i o n a l a cuya entrada inverarora 5e conectan l o s electrodos de
y "LL " estos unidos al circuito corno un circuito '' RA "
promediador a travel d e r e s i s t e n c i a s d e 120 K.. (12) El amplificador operacional lleva una r e s i s t e n c i a de retrbalirnentscibn de, 10
Megaahrns y a l a s a l i d a d e este una resistencia d e 220 K en paralelo con un capacitor de 0 . 1 microF que ' ' a i s 1 a n " al amplificador
11 L A 11
(i
40
0 7 4 9 2 4
operacional de l electrodo. Todo este circuito hace que la t ierra d e l pac iente sea di ferente a l a de la tarjeta, es decir, que el paciente
f lote con respecto a todo el sistema.
Inmediatamente a la salida de los acopladores de entroda r'RA''r "LA" y "LL" a t r a v e z de r -es i s t enc ias ; .de 5K "crean" la c e n t r a l
de Wilson, que ser% e1 punto ccsm;rlin para l a s derivaciones i in ipalartss
precardiales, este punto se denominar& "PCW".
De acuerdo a l a t eor ia , la derivacíbn bipo lar I es formada
con * 'RA(-)" y " L A ( + ) " , l a der ivctc ibn I 1 se b r m s con "LL(+ )" y 'IRA(-
)'' y la derivacibn I 1 1 con "LL(+) '8 y " L A ( - ) " , de t a l forms que l a s seffaies de salida de los acapladores t i ene que "ñconodñrse" en 30s
interruptores analbgicos, de t a l manera que un 4051 ser& el
manejador d e senales p o s i t i v a s , y , el o tro 4QS1 serh de l a s
negativas. Como l a s d e r i v a c i o n e s d e esta tarjeta sbn 9 y l o s 4051
tienen 8 v i a s de multiplexian, 5e utiliza un 4032, que acttia como
dos multiplexares de 4 v i a s en un sole c h i p ; de igual manera, uno
ser& para sefmies positivas y el otro para negativas. E s t o t interruptores s u n decodif i cadoa. externamente por medio de sef~ialer~l
con lbgica TTL, decadificando que via 5e va a m u f t i p l e x s r a l a vez.
AdemBa cuentan con una sefral d e 4 n h i b i c i b n de l m u l t i p l e x o r t a m b i e n
con logics TTL, la cual manejaremos c o m t j un cuarto b i t de - direccionamiento, en el momento en que los 4051 hayan usado su5 0
vías de inmediatamente se deshabilitaran y funcionara col 4052 manejando la ultima derivacibn.
La sen81es de los electrodos seran conectadas a t o t *
interruptores de acuerda a la =siguiente t a b l a s *
41
v3 v4 V 5 V 6
L A LL LL v1 v2 v3 v4 VS --
Y de e5ta manera una tab la mas comple ta sera:
40s 1 401s 1 4052 4052
1000
XO
x4
xo
L A LL LL V I v2 v3 v4 U5 -
RFI RA L A PCW PCW PCW PCW Pew CI V b PLW
I i S I f l V l v2 V 3 u4 u5 V6
En esta iiltima t a b f a se observa que con cuatro b i t s se dir igen los multiplexores. E s t o s cuatro b i t s son proporcionados por
la parte digital de la t a r j e t a ya descrita anteriormente, por 10 tanto es posible escoger derivaciones a eleccibn por programa, una A
la vez.
La salida de los multiplexores, es i nmeodi atemente conectada a el preamplificador, que e5 simplemente un ampiificador d e instrumsntacibn, el cual ,tiene una Qanancia de 1 + 2RA í RB,
42 .
donde RA sera por igual la resistencia de. retroalimentacibn de los aperacionales (de entrada y RB la resistencia de uniUn entre estos.
inmediatamente la salida de este circuito se conectara a travaa de una resistencia de acoplamiento de 12 K a un arnp1:ificador operacional cuyo diseno serA el de un amplificador que! tendrI una
gananci.a que variara de 1 a 8 .5 por nedlo d e l potencionetro hG de
100 )..:ohms a d ~ m A s con un cont ro l de DC de la aefial amplificada. A la salida de iostc35 dos circctitos, la sehl esta
ampli+icnda aproximadamente C 1 Q * 8.53 = 850 veces$ podrh ser corregida en DC y est& filtrada de los 0.05 Hz hacia arriba9 por lo tanto el u l t i m o circuito por el que la sefial pasa, es un
amplificador operacional que esta alambrado como filtro pasa-bajas
de 1OOHz y como filtro elimina-banda der 6Q Hn De esta forma la sefiai eiectrocardiogr8fica esta de acuerdo a los formatos de este tipo de sem&ales fisiolbgicas.
For ~ i l t i r r m , amplificando el electrocardiograma A
aproximadamente un v o í t en forma bipolar, tendra como ittltimo paso la conversibn -analógico a digital para su posterior envio a la mi crocomputadora.
I
cr
4 3
Por l o descrito a n t e r i o r m e n t e , l a tarjeta est&
alambraaa para ser manejada a excepcibn de los ajustes Q
potmnciometros, \ completamente por la microcprnputadora. Para a5te
f i n , se wet, un programa en tenguaje Faocal , haciendo uso de una
v e r s i b n comerci al d e l 1 engua je, 11 amada furbo P a s c a l
El progr9rna nos debe permitir inicialmentp, el manejo de
las ''cuatro g r a n d e s instrucciones" derjcri t a s c o n anterioridad, ademas, manejar las 9 d e r i v a c i o n e s en forme real simultñneaneamente, poder g r a f i c a r en el monitor de la computadora tanto l a s 9
d e r i v a c i o n e s en forma simultanea carno Ltna por una , y poder
almacenar la informacibn en d i s c o para su posterior lectura. €1 programa se desglosar& fumo s igue:
( V e r Apendice B 1
E l i n i c i o del programa mostrar& L t n menti para el usuario,
el cual le dar& a elegir en principio, si se quiere todas, l a s dcrivaczones simultaneamente o, elegir unicamente una derivacibn, Ai e leg ir una d e estas, los menus seran i d l 8 n t i c a s con l a s siguientes opciones8 monitoreo d e l a (sefmi, escritura en disco d e una hoja d e l
ECG y lectura de disco de una hoja de l ECG. Cuando ia primera de estas opciones es e l e g i d a i i i , 5e llamarA
a un proced imiento que contiene las variables 'Y' d e l tipo t r a z o b
que es un arreglo de 1 a 512 de l t i p o punto, que sera a la vez LW
arreglo de 1 a 9 de t i p o e n t e r o ; l*a variable " i " es d e l tipo b y t e y
'3 *I Y "C= '' san del t i p o entero. Su f u n c i o n a m i e n t o es e n %u par te
* /
P - , 44
1 4
it
ntedular: primero ordenar resalucisn en la pantalla d e l monitor, enseguida un FOR de 1 a 512 que' hace el barr ido horizontal de l a p a n t a l l a de0 la derivacian , o , c m un FOR interior de 1 a 9 si son
derivaciones simuitaneas. El o los FOR ejecutan a continuacibn 10
s iguiente: primero, la primera de l a s "grandes ínstrucciones", escoger el canal de l a derivacibn, d o d e e3 formato de l a
i n s t r u c c i b n ' 'FORT" coloca la d i r e c c i b n "YE&"en el canai de
direciones simultñneamente que 'Y' can el numero de derivacibn
ericogida va al canal de datos. Cuando l a s derivaciones son simultaneas, el FOR in ter ior las r e p i t e constantemente, S e g u n d o , el
canal de direcciones t endra la ciireccibn de i n i c i a i de conversibn
8r3ED*'s que es la segunda "gran instruccian",Tarcero, un retrasa por
programa para dar tiempo a la conversion. Cuarto, asignar a la
variable " c " que se encuentra en funcion de ''j" e * t iaJ , lo que se encuentre en el canal de datos en el momenta en que se -encuentre en el canal de direcciones la díreccion "3EE", y tambien la que se encuentre en el canal de datos euand5 este p r e s e n t e l a direccibn
"3EFVias u l t i m a s dos "grandes j nstrucciones", Como el canal de datos solo pusde t e n e r 8 bits y el convertidor nos envia en dos
pasos 10 b i t s 108 primeros 8 bit5 deben recorrerse a l a izquierda 8,
y los ultimos 2 bits sen recorridos hacia l a derecha 6, lo cual
perrni te que "I='' contenga 10 b i t s . Quinto, graficar en funcibn de ''j" (horizontaimente), y en funcibn de "cClf,i 3 " (vertical) adecubndoio
al tamaPso de la panta l la , Todo esto dentro de un l o o p que 5e detenga cuando se apriete cualquier tecla de l a computadora, para regresar
al menu.
Cuando la segunda de. las opciones es e l e g i d a , el %
45
p r o c e d i m i e n t o t i e n e ademas d e los t ipos y v a r i a b l e s anteriores, una v a r i a b l e Bkarchivo" que sera un archivo de l t i p o " t r a z o n . E l procedimiento es OPrimero, crear un a r c h i v o d e n t r o d e discoi escogiendo el drive donde estar& el archivo y el nombre del archivo, y que todo lo que se t raba je en ia v a r i a b l e :archivo" ser8 operado en el archivo creado en el disco. Segundo, preparar el archivo en
disco para 5u procesamiento, p o n i e n d o e3 apuntador d e a r c h i v o al
principio d e este, y borrando lo que haya en este. Tercero, repetir la parte msdular d e l pracedimiei-tta anteriur, a excepcibn de que
cuando se apriete una tec'ia, !%e escriba e l cantenido d e '@c** en
"arch iva" , y despues se c ierre el arch ivo y se termine el
p r o c e d i m i e n t o para regresar al menQi.
Por i l r l t i m o , cuando se e l i g e l a tercera opcion, se llama a
un p r o c e d i m i e n t o que c o n t i e n e los mismos t i p o s y v a r i a b l e s que el
procedimiento a n t e r i o r I y hace lo siguiente: Primero, elegir e l
archivo y el d i s c o de donde 5e va a leer el ECUF y asignar esto a l a
variable ''archivo". Segundo, poner el apuntador del arch ivo al
p r i n c i p i o para el procesamiento , Tercero, borrar l a p a n t a l l a y
ordenar alta resolucibn a el monitor. Cuarto, leer el archivo y
a s i g n a r l o a l a v a r i a b l e B1c". Quirtto, r e p e t i r el FOR d e barrido d e l
monitor con un FOR i n t e r i o r si son derivaciones simultaneas, para
graficar en funcibn de "j8' y de "cB', adacuandose al m o n i t o r , hasta
que se apriete cualquier t e c l a . S e x t a cerrar el archivo y regresar
al menti.
46
Al poner en +uncimamiento el sistema, se pueden observar,
en e1 monitor die 1a computadora, 9 derivaciones simultaneamente. Estas se grafican aleatoriamente en el monitor, esta
debido a que el n i v e l de "of fse t" respectiva d e cada seh'al t a m b i e n
es al eiirtcsri o. Un ajuste a este n i v e l de DC, es posible hacer lo en 1 a
etapa d e entrada, al n i v e l d e l o s acapladorcs, pero, carno todas las derivaciones estlsln intrinsicamente unidas, un cambio en el nivel de "affijct" de una, a f e c t a a algunas otras.
E s t e es realmente uno de los principales problemas d e l
shtema, pues, por cada vez que se vaya a monitorear a algün
paciente, es necesario manualmente hacer la calibr~cidn del nivel de!
DC, esto no tanto para que l a op senales aparescan en fsrma
equidistante en el monitor, sino que der alguna manera todas l a s
derivaciones puedan ser tomadas fielmente, y no que alguna de ellas llegue a uno rango de saturacibn del amplificador.
L
La presentacibn de l a s 9 se#%les simultaneas, no nos ofrece algunas detalles en el monitor, pues ocupa un rango pequeho
dentro de la resolucibn de este, por l o que es necesario, presentar posteriormente d e almacenada en disco la informocibn, cada canal
independientemente, para poder observar mas detalles de este.
cii medir con un osciloscbpio el ciclo de c o n v e r s i & n , se puede ver que el ciclo de conversibn para l a c 9 sehales es de aprox i dadamente de 5.2 mi 1 i seg I , es decir Ir cada t i enpa f qual , se
14 6
muestreara un punto siguiente de la m i s m a derivaribn, Q sea, la frecuencia de m u e s t r e o para cada derivacibn sera de 192.30 Hz, que se acerca al lo optimo que recomienda e1 teorema de muestreo para
ECG.
A I hacer pruebas mediantq el "Simulador de EGG" t
Desarrollado por el I . N . C . c:on Eoilgan t i P o de selkai irregular y
a l e a t o r i a una arritmia I t se p u e d e observar que e s t a se p r e s e n t a
(sirnu1 taneamente, en el qraf icado; de e s t a mrzera 5e comprueba que
l a s sehales ero;t&n (por 0,48 mseg. de retrase, entre cadis una ) en t i e m p o realc
La amplificacibn, " ~ f f s e t " de la seeel amplificada y
u1 timos f i 1 tros, solo e5 hecha una vez e
J
* 47
De los cortos peor0 susbstanciasos resultados anteriormente
Es posibie obtener derjiacíones*simulta~@a~ en tiempo reax, s i n la rtecec idad de u t i l i z a r ~trla. v i a completa de ampfificacibn por cada canal io cual reduce el nhrnera de componentes, con todo lo Q U ~ esto C Q R I I E - Y ~ , que seria: casto, espacio, calibracibn individual be 10s 9 o I2 canales de derivacibn y e1 poder i n s t a l a r un mejor
sistema de protection al p a c i e n t e , como por ejemplo, transformadores de aislamiento ( E s t o e5$ un solo sistema de aislamiento, y una por
canal L
expuestos, se puede conc lu ir 1 o si gui enter
A l poder hacer la prueba d e l sistema mediante una computadora del tipo IBM-PC, se abre la posibilidad de aplicar la ta r je ta de e5te proyecto, como un equipo medico de consultorio en .forma de un perifkrico m&s de la microcomputadora.
La experiencia con e1 sistema, y , l a iiterbittura al
respecto nos indican que abn no esta listo para ser usado como un equipo de monitoreo de p a c i e n t e an un hospital,
Una de mayores virtudes de3 sistema es queI puede ser
manejado facilmente por un usuario cualquiera, atraves de un mend
sencillo en la computadora, der modo ta l que solo seo tenga que
conectar al paciente ai los rcspectivos electrodos, y poner a funcionar el pra$rama de manejo de la tarjeta . Escoger que modo de derivacibnse deseea P inmediatamente parecer& en pantalia l a s derivaciciones simultaneas u la d e r i v a c i h elegida.
48
E5 sin embargo necesario en esta vetrsitm del sistema1 calibrar los niveles de "of fset" , io cual reduce l a automaticidad del si5terna.
Una de las opciones que br inda el e1ectrocardiibgrm.f:o
multicanal, es el de poder guardar informacibn en disco de almacenamiento, con lo que p u e d e formarse bancos de datas , que en el futuro puedan ser analizados por %.istmrsc crcrtdos para e s t e
propbsi to. D e manera personal crea, que este, sistema tiene todcavia
iwcho por desarrollar en el futuros coma por ejemplo, en l a t a r j e t a disefiar un sistema automhtico de ajuste de "offset" y agregar un
aejor sistema de protecribn al gaciente, y en el programa hacer un procedimiento de calculo d e l a s d e r i v a c i o n e s aumentadas para su posr-terior graficado. Adernas padar tener l a opcian do sacar Qrlficas por impresora para t e n e r o t r a opcicfrn de archiva y presentacien al p a c i e n t e .
Quizi en el futuro pueda u s a r s e " i n t e l i g e n c i a artificial I'
para el diagnostico de casos normales, por media de t a r j e t a s como l a
'de este proyecto, e i n d i c a r l e al mCbdico solo So5 casus anormales. Presento as$ cñ ustedes mi proyecto.
49
0 7 4 9 2 4
PROGRAM ECGSi sj
isi sternalgraf .mod 3
VAR C a r : Char;
PROCEDURE Canal ESC;
TYPE
VAR t r a z o = A R R A Y f 1 *., 6401 OF integer 1
archivo r f i l e of trazo; 8 t razo! sinteger; c
i , j
BEGIN CCANALESC3 h i Waf 1 write( Canal? ' 1 8 readIn(i); A s s i n(archivo,'crccg'+ Chr (i+48) + ' , d a t ' ) 8 {busca en disco> ~ese8 (archivo) ;
ClrScr; Hi Res
Read (Archi vos c 1 3 Re e a t -
FOR 3:=1 TO 640 DO BEGIN plot(j,lSO-cIjI d i v 6,118
END 4 Until Kro Pressed;
c1 ose I( arczi "43 1 ; Tex t mods 8
END;
J
'I
51
Cgraf ica3 (1 d e l for j 3
c CANALESC3
FW3CEDlJRE Der i vEsc ;
TYPE: untu=ARRCIY E l . . 1 1 3 OF inte erg
P ~ ~ Z O E A R R A Y f S 6403 OF punPo1 UAR
archivorfite uf trazo8 C t triazog i 8 byte1 5sk t 1 nteg€?or ; -
BEG 1 tJ C PER I VESC? InfGraf 8 iAs5i n ( A r c h i vos ' t: ecgsi 1. d a t ' ) 5 Rese! (archi va)
Read tarchi va,, c 1 ; Repeat
ClF-SCt-3 Hi Re55
FOR j w l TU 640 DO BEGIN Fiok in22 TO 11 DO BEGIN
END# C d e l for j 3
1 at t 3 , 100- ( c f j i 3 d i lc/ 8 ) + i -1 1 $30,1> 8 ENDI C del f o r i >
tint i 1 KayPrercbsed 8 CloseWrchiva) 8 Tsntnrodeq
ENDI C DER J VESCI
PROCEDURE Canal Lec 5
TYPE
VAR archi voz f i 1 e of trazo; c . 8 trato;
j , k s i n bytef eger; CDERIVLEC)
BEG I N assi 9n (Archivo, at ecgsi 1. d a t ' 1 5 rewrite(archivo) p repeat
hires; FOR j:=l TO 640 DO BEGiN
FOR i t a 2 TO 11 BEGiN or t C *;3ED3 t =tFF;
lcd t j P 106-(ct j, I 3 div 8)+(1-1) XiSP 1) 8 ENDI
port CI%EC 3 t ma-1 g C esco amus canal de O a 10
R : =k+l t cCj i.r=(tportt93EE3.shl 8)+pcjrtEKSEF3) s r 6;
c irticPo conversion > C tiem o de conversion >
C de l fo r i > C d e l for j 2
R END;
unti 1 keypressed wrltetarcAiva c ) ; close(&rchivoj 8 CDERIVLEC:)
ENDS
53
. PROCEDURE Canal Mon;
T V E unto=ARRfW f l . . l l J OF inte er;
& - ~ ~ ~ = A R R & Y t 1. .si21 OF p d o g
VAR c t trazo8 1 $ j $ k o 1 n t @Q@P 8
- CCANCILMON) BEG I N w r i t e V C a n a l ? ’ ) j readln ( i 1 ; REFEFST
h i res; FOR j : = i TO 512 DO BEGIN
< esco emos canal de O a 1 0 C i n k 9 o carrversíon 3 C tiom P de conversion >
port L13EC3r~i R F = k + l ; cf j I í t = ( (portf93EE3 shi B)+porti43EF3) sRr 68 p l o f t j 15O-ctj,Il d i v 8 , l ) ; d e l ay ($1 ;
END) C d e l for j 3
o r t K %3EI)l: =&F;
UNTIL keypressed1 END 8 CCANALMON3
PRM=EDURE D e r f vMon;
% TYPE unto=ARRAY K L . 1 1 1 OF i n t e er;
~ ~ ~ Z Q ~ ~ R R A Y t 1 6403 OF punPo; VAR
C t t razo; iobyte j,krinteger;
BEGIN t DER I VMON) REPEA7
hi res; FOR ‘ t = l TO 640 DO BEGIN Fk ir=2 TO 1 1 DO BEGXN
p~rtf%3EClt=i-lj < esco emos canal da O a 10 o t t C 63EDl t =%FF g R 8 =k+l#
cC j i 3 r d (portE*3EEl shl 8)+portK%SEFl) sRr 6s l~¿(J,lOO-(ctj i 3 d i v 8)+~i=l)*í5,1)~
ENDI C d e l for 1 3 I
END * C d e l for j 3 END #
< inicao convers ion 3 C t i e m o do conversion >
UNT I I keypr essed;
PROCEDURE EscribeMenuj CEscrí betvlenul
Bsgi n mtox Gotox Gotox CotaX Gotox GotoX Gotox uEL)tox GotoX GotoX Got o)!
end;
Y (25; 18) Y (2!5,19) Y (29, ao, Y i35,22) Y (55; 2%)
ELECTROCARDIOGRAFO MULTIC DERIVACIONES SfMULTfiNEM
55
:ANAL )I
i I
SE5 cri beMenu1
CECGSIS)
<case3
{case>
CECGSIS>
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