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Procesamiento de señales biomédicasFelipe Ochoa Parra,

Estudiante, Universidad Politécnica Salesiana,xochoap@est.ups.edu.ec

Abstract—el procesamiento de las señales biomédicas tiene unagran importancia ya que ayuda a comprender las diferentesenfermedades para así obtener resultados útiles para el avancetecnológico en la rama de la medicina, estos procesos tratan dedar un diagnóstico de los signos vitales del paciente para asímejorar su calidad de vida.

I. INTRODUCTION

El desarrollo de los procesamientos de las señales a idoavanzando con el pasar de los años, tanto para el diagnosticocomo para investigación medica, dichas señales se originan enel cuerpo.

un aspecto muy importante es saber identificar los diferentestipos de señales, se analizara las señales biomédicas, señalesECG y señales EEG.

Para el manejo de las señales Bioeléctricas se requiere deuna amplificación de la señal y una conversion analogo digitalpara poder realizar un mejor manejo de las señales con losdiferentes equipos que serviran para el diagnostico del estadodel cuerpo humano.[1][2][7]

II. SEÑALES BIOMÉDICAS

Una señal se trata de la descripción de un parametro que estarelacionado con otro, estos dos parámetros corresponden almismo evento. Y a partir de los resultados obtenidos medianteequipos y herramientas se obtendran ciertas hipótesis para asiobtener su clasificación.[8]

A. Señales Bioacusticas

Estos fenómenos acústicos son producidos por el cuerpoya sea el latir del corazón, el fluir de la sangre he inclusoel movimiento de los musculos generan sonidos que ayudanal diagnóstico estas señales pueden ser adquiridas desde lasuperficie del cuerpo usando transductores acústicos.[10][11]

B. Señales de Bioimpedancia

El tejido de la piel tiene impedancia electrica, los tejidoscontienen información sobre la composición, volumen y dis-tribución sanguídea, e información sobre el sistema nervioso,estas señales se las puede obtener mediante dos tipos deelectrodos, uno que inyecta corriente electrica en el tejido yotro que electrodo que se ubica sobre el tejido a estudiar, yse mide la caida de tensión generada por la corriente y laimpedancia de la piel.[3][4]

2.3 Señales Biomagneticas

El cerebro, el corazón y otros organos producen cam-pos magnéticos muy pequeños pero aun asi la medición deestos puede ofrecer información que ninguna otra bioseñalbrinda.[3][5]

2.4 Señales Bioelectricas

Provienen del sistema biológico y la fuente es el potencialtransmembrana que genera una diferencia de potencial bajociertas condiciones, que se miden a nivel de células con microelectrodos.

Estas señales probablemente son las mas importantes porecho de que todo sistema biológico posee células exitables,otro aspecto importante es que las señales electricas se propa-gan con facilidad por el cuerpo y no es necesario un metodoinvasivo para obtener la señal.[3][4]

III. OBTENCIÓN Y DIGITALIZACIÓN DE LAS BIOSEÑALES

3.1 Instrumentos de obtención

Segun el tipo de señal se debe elegir el sensor biomedicoentre estos estan:

Sensores de presiónAcelerómetrosMicrófonosSensores electromagnéticos de flujoTermómetrosEl objetivo de todos estos sensores es convertir la señal

recibida en una señal electrica.Ya que las señales que se obtuvo son muy pequeñas y

algunas contienen ruido es necesario usar equipos sofisticadosy técnicas para adquirir datos, y un aspecto muy importantees que la señal se preserve a lo largo del proceso.[11][13]

3.2 Procesamiento de las Bioseñales

3.2.1 Conversión de la señal: Una vez que se obtuvola señal el sensor convierte la señal fisica en una señalelectrica, generando un puente entre el sistema biologico yel instrumento de registro electrónico.

3.2.2 Tratamiento de la señal: Una vez detectada la señal esamplificada y filtrada ya que las señales son de bajo potencialestan en los micro voltios. La amplificación nos permite podertener un mejor manejo de la señal, y el filtrado nos ayuda aeliminar el ruido generado durante el proceso de la obtencióny el ruido propio de la señal.

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3.3.3 Conversión analógico digital: La señal amplificada yfiltrada ingresa a un convertidor análogo digital, que cambiaesta señal analógica continua en una señal digital discreta.

Figure 1. Esquema del proceso de una señal biológica [3]

IV. ELECTROCARDIOGRAMA (ECG)

Cuando se aplica el procesamiento de las bioseñales en elcardiovascular obtenemos los electrocardiogramas.

Un electrocardiograma es un registro de la actividad elec-trica del corazón medida entre dos puntos de la superficiecorporal.

Los equipos usados para recoger las señales bioeléctricas yamplificar a travez de unos transductores que estan conectadosen el pecho, se procesa la información que se recoge y se lagrafica en un electrocardiograma.[14][15]

4.1 Transductores

Los transductores son los elementos encargados en captar laseñal para que los electrocardiogramas se usan amplificadoresoperacionales es asi que para recibir las señales se usa untransductor con amplificación operacional.

Figure 2. Transductor para EGC [9]

V. INTERFERENCIAS EN LAS SEÑALES

A. Ruido Electrocardiográfico

Ya que se obtienen señales demasiado pequeñas en laescala de 1 mV o menos, el ruido puede afectar en granmanera para la obtención de resultados, puede originarse dediferentes maneras ya sea generados fisiológicamente o por losequipos que se usan y se deben usar procedimientos y equipospara eliminar lo mas que se puede este ruido sin afectar labioseñal.[5][6]

Figure 3. Señal de Electrocardiograma con ruido [5]

Se pueden usar diferentes metodos para la eliminacion delruido uno de ellos es la aplicación de un filtro rechaza bandade 50hz y 100hz asi una vez aplicado el filtro tenemos lasiguiente señal

Figure 4. Filtrado de ruido mediante filtro rechaza banda [5]

B. Algoritmo para obtener un ECG

El electrocardiógrafo sigue una secuencia para la obtenciónun electrocardiograma

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Figure 5. Algoritmo de obtención de un ECG [1]

VI. ELECTROENCEFALOGRAMA (EEG)

Un electroencefalograma consiste en registrar los poten-ciales bioeléctricos, los transductores usados para la obtenciónde electroencefalogramas son similares que los que utilizanpara la obtención de electrocardiogramas.

Según el tipo de señal que se quiere captar se ubican endiferentes ubicaciones para los electrodos de los transduc-tores.[7][10]

Figure 6. electrodos uicados en diferentes ubicaciones de la piel [15]

A. Algoritmo para obtener un EEG

De igual forma que para obtener el algoritmos de unelectroencefalograma se sigue un procedimiento implementadoen el siguiente algoritmo[8][7]

Figure 7. Algoritmo de obtención de un EEG [1]

VII. CONCLUSIONS

Un aspecto muy importante a tomar en cuenta es la elimi-nación de ruido causado por agentes internos o externos comola red de alimentación, sin afectar a la bioseñal original.

Los electrocardiogramas son la forma no invasiva y massencilla de obtener información del corazón.

Los equipos usados para la obtención y análisis de lasbioseñales tiene que tener una gran exactitud ya que se trabajacon valores de voltaje muy pequeños.

Sin la conversión analógico digital no se podrian otener losresultados como ya conocemos, ya que esta conversión nos dauna señal discreta.

Si una señal tiene demasiado ruido se le considera como unaseñal no válida ya que no nos dara los resultados necesariospara dar un diagnostico efectivo.

REFERENCES

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descomposici ’o n de se n ales electromiogr á ficas.[4] Discreto de Filtro adaptivo nolineal eliminador de ruido de l ’ i nea

en sí n ales BIOM é dicas; Nolineal adaptativa de ruido discretoeliminación del filtro de la línea de señales biomédicas.

[5] El libro del ECG.[6] Electrocardiogramas: Trazos e interpretaci ’o n,.[7] Reducci ’o n del ruido en sí n ales electrocardiogr á ficas mediante

transformada wavelet la.[8] Instrumento electromédico,. 1938.[9] Electromedicina,. 1975.

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[14] J. R. R. Suárez, M. C. T. Prieto, and O. C. Betancourt. Adquisición yprocesamiento de señales para el análisis de la función respiratoria.

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Xavier Felipe Ochoa Parra Estudiante de inge-niería electronica de la Universidad Politecnica Sale-siana.