INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

“Diseño de un sistema informático para el análisis de los estudios de cardiofonía generados por un analizador de cardiopatía HOLTER comercial”

T E S I S

Q U E P A R A O B T E N E R E L T Í T U L O D E :

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

P R E S E N T A

Montiel Paredes Xóchitl Donají

ASESORES:

M. en C. Jesús Antonio Álvarez Cedillo Ing. Armando Mancilla León Ing. Federico Felipe Durán

MÉXICO, D.F. 2008

Agradecimientos

Agradezco a todos los profesores de la ESIME Zacatenco que durante mis estudios,

estuvieron involucrados directamente con mi formación profesional, su tiempo y

dedicación.

Profr. Ing. Felipe Federico Durán, muchas gracias por su trabajo, seguimiento, atención

dedicación, dirección y mucho más que me brindó durante la realización de este

proyecto, que sin usted no hubiera sido posible llevarlo a cabo. Un placer trabajar con

usted.

Profr. Ing. Armando Mancilla León, gracias por sus enseñanzas en cada uno de los cursos

en los que tuve la oportunidad de poder conocerle y tomar un poco de sus vastos

conocimientos, también le quiero agradecer por su apoyo y motivación en el desarrollo

de esta tesis, que sin su apoyo no hubiera sido posible. Fue un placer trabajar con usted.

M. en C. Jesús Antonio Álvarez Cedillo, agradezco la oportunidad de haber trabajado con

usted, gracias por su paciencia y dedicación. No quiero dejar pasar la oportunidad de

decirle, que admiro el entusiasmo y la pasión con la que emprende cada proyecto, así

como su visión y constancia para llevarlo a cabo. Estas cualidades peculiares me

animaron a concluir con entusiasmo este proyecto. Un placer trabajar con usted.

Daniel Paz, gracias amigo por compartir una interesante trayectoria a lo largo de esta

carrera, he aprendido mucho de ti, y has sido un gran apoyo en todo tiempo, gracias por

tu dedicación, entusiasmo, esfuerzo y constancia que han sido de gran ejemplo en mi

vida. En gran parte debo a tus consejos y exhortaciones, el hecho de que haya

perseverado hasta el fin de esta etapa.

Raúl Montiel Paredes, hermano, agradezco tu apoyo y comprensión en estos años de

arduo trabajo, gracias porque siempre he contado con tu ayuda.

Isabel Paredes Argüelles. Mi madre. Todo se resume en una sola palabra: GRACIAS. Por tu

gran amor, por tu gran esfuerzo, por tu gran fortaleza, por tu gran apoyo en todo

momento, por tu gran ayuda. Gracias por los desvelos, por todos los grandes sacrificios

que has hecho por mi hermano y por mí. Siempre te lo voy a agradecer. Te amo. Dios te

bendice.

Agradezco a mis abuelitos, Dionisia Argüelles y Luciano Paredes, por la educación que me

dieron, los hábitos que me inculcaron, gracias por la disciplina y compromiso, porque

ahora forman parte de mi vida. Gracias por su dedicación, por su amor. Gracias por su

ejemplo de esfuerzo y perseverancia

A todos mis familiares y amigos, que aunque no están mencionados aquí, les doy las

gracias por haberme brindado su apoyo incondicional.

Gracias Jorge A. Díaz.

Jesús… mi Dios, Tú te llevas todo mi reconocimiento, la gloria, la honra son para ti Señor.

―Porque de él, y por él, y para él, son todas las cosas. A él sea la gloria por los siglos.

Amén.‖ Romanos 11:36

Dedicatoria

A Jesús mi Dios

A mi madre Isabel

A mis abuelitos Dionisia y Luciano

Con Cristo estoy juntamente crucificado, y ya no vivo yo, mas vive Cristo en mí; y lo que ahora vivo en la carne, lo vivo en la fe del Hijo de Dios, el cual me amó y se entregó a sí mismo por mí.

Gálatas 2:20

ÍNDICE

Introducción i

Metodología de la investigación ii

Planteamiento del problema iii

Objetivo iv

Justificación iv

Organización de la tesis iv

Capítulo 1. Padecimientos comunes del corazón

1.1 Estado del arte 1

1.2 Enfermedades cardiacas 4

1.3 Estado actual en México 4

1.3.1 Fuente IMSS 4

1.3.2 Fuente ISSSTE 5

1.4 Estructura física del corazón 5

1.4.1 El sistema de conducción 8

1.4.2 Electrofisiología de las células cardiacas 9

1.4.3 Actividad eléctrica de la célula cardiaca 10

1.5 Cardiopatías 12

Capítulo 2. Señales Biomédicas

2.1 Concepto 27

2.2 Origen de las señales biomédicas 31

2.3 Adquisición y despliegue de señales 37

2.3.1 Análisis automatizado de señales 39

2.3.2 Etapas en el procesamiento y análisis de señales 39

2.4 Adquisición y análisis de ECG con Instrumentos Virtuales 41

2.5 Electrocardiograma 42

2.5.1 Análisis de la señal electrocardiográfica 42

Capítulo 3. Estudio Holter

3.1 Descripción 45

3.2 Relato histórico- electrografía de Holter 45

3.3 Norman J. ―Jeff‖ Holter – Padre del monitoreo ambulatorio ECG 48

3.4 Necesidad del método 50

3.5 Monitor Holter 51

3.6 Tipos Generales de Registro electrocardiográfico ambulatorio 55

3.7 Restricciones mientras está usando el monitor Holter 60

Capítulo 4. Diseño e implementación del sistema de análisis

4.1 Hardware 62

4.1.1Etapa para la adquisición de la señal 63

4.1.2 Etapa de filtro pasa banda 65

4.1.3 Etapa filtro rechaza banda (Notch) 67

4.1.4 Etapa de amplificación 68

4.2 Diseño del Software 69

4.2.1 Registros del puerto paralelo 69

4. 3 Implementación Física del Hardware 70

4. 4 Software 72

4.4.1 Interfaz gráfica 73

4.5 Estudio Económico 80

Capítulo 5. Resultados

5.1 Comparaciones 84

5.2 Conclusiones 85

5.3 Trabajo a futuro 86

Glosario de términos 87

ANEXO A– Código de programa 88

Referencias 105

Introducción

i

Introducción

En México, el estilo de vida acelerado en el que estamos inmersos ha

sido motivo para que las enfermedades cardiovasculares tengan un mayor

impacto entre la población. Y se han posicionado entre las principales

causas de muerte en nuestro país.

Cualquier padecimiento del corazón o del sistema cardiovascular se

puede registrar bajo el nombre de cardiopatía. Que abarca diversos

padecimientos propios de la estructura del corazón. Dentro de estos

padecimientos se encuentran las arritmias cardiacas. Las cuales se

analizarán para la implementación de este proyecto.

La electrocardiografía, es un método para registrar gráficamente las

señales eléctricas del corazón, utilizado ampliamente para detectar

alteraciones en el ritmo cardiaco. Con este método es posible analizar el

comportamiento del corazón del paciente, y apoyar al médico profesional

a emitir el diagnóstico correcto.

Una de las herramientas importantes para este método de

diagnóstico es el Holter electrocardiográfico, que pretende obtener un

registro de la actividad eléctrica del corazón, por un periodo de tiempo,

generalmente de 24 horas. A esta técnica se le denomina ambulatoria, ya

que no es necesario estar en un hospital o en un consultorio médico. Esto

con el fin de obtener datos más detallados, acerca de la actividad del

corazón por un tiempo prolongado, y registra todas las señales en las

actividades diarias y cotidianas de un individuo.

Un dispositivo Holter tiene entre cinco y siete cables que se han

denominado derivaciones, y éstos a su vez van conectados a electrodos

que se colocan en el tórax, y están conectados al monitor de registro, para

recoger los datos de la señal eléctrica del corazón.

El Holter funciona mediante baterías. Es muy fácil de portar en un

bolsillo o en algún tipo de estuche, que se puede llevar colgado en el

cuello o en la cintura.

Es necesario que el paciente lleve un registro de las actividades que

realice durante el tiempo en que se esté llevando a cabo el estudio con el

electrocardiógrafo Holter. Con el objetivo de relacionar las actividades

ii

realizadas con el comportamiento eléctrico del corazón, y poder obtener

un análisis más detallado.

El electrocardiógrafo Holter, recoge los datos necesarios en unidades

de almacenamiento, como puede ser una memoria USB o una ‗memory

card‘ con el fin de que, posteriormente, los datos puedan ser analizados

por un médico.

Al utilizar un electrocardiógrafo Holter, se busca solucionar la

deficiencia que se pueda tener en un electrocardiograma convencional,

ya que en este último, pueden pasar desapercibidos algunos trastornos de

la actividad eléctrica del corazón. El electrocardiógrafo Holter ofrece una

lectura continua del ritmo cardiaco, de la frecuencia del corazón, y sus

características eléctricas durante un periodo de 24 horas.

Metodología de investigación

La metodología que se empleará en este proyecto, para alcanzar los

objetivos planteados, está basada en las siguientes etapas:

Planteamiento del problema. En el desarrollo de este trabajo, es

necesario estudiar el comportamiento del corazón, frente a

diferentes alteraciones del ritmo cardiaco—cardiopatías –y las

características de sus ondas eléctricas, como la frecuencia y

amplitud.

También es ineludible analizar el funcionamiento de diversos

dispositivos Holter, para así formar una idea completa de las

características con las que contará este sistema informático.

Marco teórico. En esta etapa se armarán ideas acerca de las

posibles causas que expliquen el problema que se investiga. Y se

incluirá información acerca de los trabajos que existen actualmente

relacionados con el tema de este proyecto.

Planteamiento de una solución. El sistema informático que se

diseñará, tendrá una interfaz amigable con el usuario, con el

propósito de que sea de fácil manejo. Esto incluye que la interfaz se

desarrolle en el idioma español, esta característica es importante

dentro de nuestro país.

Desarrollo

Análisis de Datos

Resultados

iii

Planteamiento del problema

Entre las principales causas de mortalidad en México se encuentran los

padecimientos relacionados con el corazón. Por esta razón es importante

contar con equipo médico eficiente, en este caso, en el área de

cardiología. Este equipo debe ser capaz de facilitar la tarea del médico

profesional, y dadas las circunstancias en las que nos vemos inmersos, en

cuanto a los grandes avances en la ciencia de la computación, se hace

necesario contar con un software, que posea la característica de

proporcionar la mayor cantidad de facilidades posibles, para el manejo y

operación de dichos equipos médicos.

En México, el médico especialista e incluso su equipo auxiliar—como son

laboratoristas y enfermeros—podrían aprovechar al máximo todas las

herramientas que ofrece el software de los dispositivos Holter, si hicieran uso

de él con total entendimiento, es decir, siempre será más fácil manejar una

aplicación, que se encuentre en el lenguaje natal de quien la maneja. Por

lo tanto, la realización de una aplicación en el idioma español

proporcionará una mayor eficiencia para el uso de un ECG de Holter.

Las aplicaciones existentes para el correcto funcionamiento de cada

electrocardiógrafo Holter (EGC Holter), sólo son compatibles para un

dispositivo específico, sin embargo, será mucho más fácil analizar los datos

del electrocardiógrafo, con un software que además de estar en español,

sea capaz de leer los datos generados por cualquier dispositivo Holter.

Es posible que con este sistema informático, sea más común que un

dispositivo Holter esté disponible en cualquier clínica u hospital, con

accesibilidad para el operador y por consecuencia, también lo será para

el paciente. En la actualidad, la ciencia computacional proporciona

infinidad de facilidades, que servirán de apoyo al realizar la interfaz entre el

dispositivo y la computadora, para obtener datos de una forma más

rápida y eficiente, a fin de brindar facilidades en diagnósticos cardíacos al

médico profesional.

iv

Objetivo

Elaborar un sistema informático de interpretación de cardiopatías, basado

en un analizador de cardiopatía HOLTER, como herramienta de apoyo en

el diagnóstico médico.

Objetivos particulares

Diseñar una interfaz con el dispositivo analizador HOLTER

Diseñar un software que interprete los datos a través de un dispositivo

USB Flash memory.

Aplicación de la metodología Médica.

Diseño de una interfaz gráfica amigable.

Justificación

El presente trabajo, propone una herramienta que esté disponible y al

alcance de cualquier hospital, centro médico, o consultorio médico, que

sea accesible en el costo, de fácil manejo y comprensible en cuanto al

idioma. Y para el paciente, este proyecto le permitiría tener un mayor

acceso a este tipo de estudios.

Este proyecto también apoyaría al médico profesional en cuanto a

obtener en ciertos casos, un posible diagnóstico, sin excluir la opinión y el

diagnóstico otorgado por la preparación profesional del médico.

Organización de la tesis

Tomando en cuenta lo anterior, la presente tesis propone un diseño para

realizar un sistema informático, con el fin de obtener un análisis detallado

de los estudios de cardiofonía, que son generados por un dispositivo Holter

comercial. Se desarrollará la metodología para implementar este sistema y

probar su eficiencia, esto se llevará a cabo con el fin de optimizar y

mejorar las aplicaciones existentes en México.

En el capítulo 2, se hace mención y se tratan los principales y más comunes

padecimientos del corazón, tomando en cuenta importantes fuentes

como referencia para estos datos. Además de explicar la estructura física

del corazón, esto implica mencionar sus partes y funciones.

v

Y por último, dentro de las cardiopatías existentes, se mencionan las

arritmias y se hace mención de las más comunes de ellas.

Dentro del capítulo 3, se trata el tema de las señales biomédicas, para

profundizar más en el contexto, de cómo ha sido posible que la

computadora se involucre a tal grado, en un área tan compleja como lo

es la medicina, trata el procedimiento para adquirir señales del mundo real

y codificarlas, de tal manera que se puedan procesar en la computadora.

Además, con un panorama más amplio, se explica el proceso de un

estudio Holter y su importancia.

Ya en el capítulo 4 se explica detalladamente el procedimiento para el

diseño y la implementación del sistema de análisis que se realizó y

asimismo en el capítulo 5, tenemos los resultados y las conclusiones

adquiridas al finalizar este trabajo, así también se exponen los trabajos

futuros.

Capítulo I

Padecimientos comunes

del corazón

1

1.1 Estado del Arte

Antes de pasar al marco teórico, se hará mención de los dispositivos Holter,

que actualmente tienen un alto nivel de desarrollo, tanto en software

como en hardware.

Software de análisis MT-200

Este software está diseñado para prácticas médicas y dispensarios.

Funciona en una computadora, ya sea local o en red. Tiene una resolución

alta de la señal electrocardiográfica, un programa de análisis válido

clínicamente.

Diferentes grabadoras Holter pueden operar con este software, como son:

2/3 canales MT-101

2/3 canales MT-101 nano

2/3 canales MT-100 (la primera versión)

Sus características principales son:

Comprobación de la calidad de señal del ECG en tiempo real

directamente en la computadora.

Comprobación de la colocación de los electrodos y de la calidad

de la señal que se muestra en el monitor de la PC.

Almacenamiento en formato PDF (Adobe Acrobat Reader)

Envío automático de mensajes por correo electrónico

Análisis multiusuario

Plantillas de marcapasos

Proporciona informes precisos, profesionales y personalizados

Parámetros de dominio de tiempo estándar

La representación de datos tridimensional para la presentación de

gran calidad del sistema nervioso central

Sistema Holter ECG CardioScan 12 de 3 y 12 derivaciones

CardioScan 12 es un software para el análisis del ECG de Holter de 24

horas, cuenta con las siguientes características:

2

Análisis y grabación de las 12 derivaciones

Análisis de fibrilación atrial

Variabilidad de la frecuencia cardiaca con potencia espectral y

dominio del tiempo

Análisis del marcapasos

Escaneo por página y despliegue completo

Esta en una nueva versión del CardioScan 12 y cuenta con el análisis para

el ST en las 12 derivaciones, esta característica hace que sea un Holter muy

eficaz porque le brindará al médico usuario suficiente información.

El análisis del ECG de Holter contiene: arritmias, ST, pausas, variabilidad de

la frecuencia cardiaca, QT. El análisis de arritmias incluye 20 plantillas

mayores para morfologías. Cuenta con técnicas de edición que lo hacen

un rápido y exacto analizador de arritmias.

Esta aplicación también es capaz de emitir un completo y detallado

informe sobre el ECG.

Sistema de Holter de ECG H-SCRIBE de Mortara Instrument con Grabadoras

H3++

El X-Scribe II es un software poderoso software de grabación, escaneo y

procesamiento de señales que posee una nítida presentación gráfica de

1278x1024 pixeles, una eficaz herramienta que detecta los latidos, etiqueta

morfologías y filtra el ruido, con esto resulta una identificación mayor de

cada evento y es de gran ayuda al diagnóstico. Este software se

complementa con la grabadora de Holter H-3+, es la más pequeña y

avanzada del mundo.

Esta grabadora se encarga de adquirir los datos del examen durante 24 o

48 horas en 3 o 2 canales respectivamente, este sistema realiza todo un

proceso, el cual inicia con la preparación del paciente para realizar el

Holter, después descarga el examen desde la memoria de la grabadora, el

ingreso a la base de datos de los datos del paciente y un análisis

automático del examen. También genera un perfil y plantillas por cada

morfología, que le permite al médico realizar la revisión y edición del ECG

de Holter de forma rápida y presentada para la generación del reporte

final.

Este software de análisis de Holter, le permite al médico especialista tener

la información necesaria de la condición clínica del paciente,

3

principalmente para su evaluación y para que pueda realizar un

diagnóstico correcto clínico. Ya que ha concluido este proceso se genera

un reporte final para su impresión, también cuenta con la opción de

exportar el reporte en formato PDF, permitiendo así su envío por Internet

para revisión y diagnóstico remoto.

EXCORDE

Estos registradores ambulatorios, adquieren la señal electrocardiográfica

de dos canales bipolares de los pacientes durante 24 horas y los datos se

almacenan en memoria digital ―flash‖. Los datos guardados se procesan y

clasifican en una estación de análisis mediante el programa EXCORDE.

Estas grabadoras son ligeras y compactas.

La estación de análisis permite:

Introducir los datos de la prueba y del paciente

Medir la frecuencia cardiaca

Analizar y clasificar los latidos

Detectar y aalizar los eventos arrítmicos

Medir y analizar el segmento ST de la señal del ECG

Analizar el funcionamiento del marcapasos

Visualizar e imprimir la señal en diferentes formatos

Emitir reportes de los resultados del análisis

Almacenar los casos estudiados

Configurar el sistema

4

1.2 Enfermedades cardiacas

Existen diversas enfermedades cardiacas. La causa más común de éstas,

es el estrechamiento o bloqueo de las arterias coronarias, los vasos

sanguíneos que proveen sangre al corazón. A esto se le llama enfermedad

de las arterias coronarias, ésta se desarrolla de forma lenta con el

transcurrir del tiempo. Ésta es la causa más relevante por la cual las

personas sufren infartos.

Otros tipos de alteraciones cardiacas pueden ocurrir en las válvulas del

corazón, o también, el corazón puede no latir de forma normal a causa de

alguna insuficiencia cardiaca. También es importante mencionar que

ciertas personas nacen con algún padecimiento de este tipo.

1.3 Estado actual en México

Actualmente en México, existen muchos factores que desgraciadamente

afectan la salud de la población. Los malos hábitos alimenticios, el estrés

físico y mental, así como también la falta de alguna actividad física, han

provocado que la cardiopatía isquémica, que se ocasiona por la

obstrucción de las arterias coronarias, sea una de las principales causas de

mortalidad en el país.

Se han creado diversos programas para promover la actividad física, ante

la problemática que cada vez más va en aumento.

Las instituciones como el IMSS o el ISSSTE, resaltan que la hipertensión,

colesterol alto, tabaquismo y la diabetes mellitus, son los principales

factores de riesgo para padecer cardiopatías.

1.3.1 Fuente IMSS

Según un reporte emitido por el IMSS, en el 2007, el corazón es el órgano

más afectado a causa de la obesidad. En ese mismo año, sólo en México

ocurrieron más de 100 mil defunciones a causa de las enfermedades

isquémicas. Aunado a esto, la hipertensión, colesterol alto, tabaquismo y la

diabetes mellitus, son los principales factores de riesgo para padecer

alguna cardiopatía.

Con la obesidad, el corazón se ve afectado y pierde su figura, asimismo

pone en riesgo su funcionamiento, y provoca serias complicaciones en la

5

salud de las personas que la padecen, a tal grado de que 6 de cada 10

pacientes con cardiopatía isquémica, mueren sin haber presentado

síntomas previos. En México, así como en el resto del mundo, la cardiopatía

isquémica es una de las mayores causas de muerte. La fuente tomada en

este caso fue el IMSS.

Como la cardiopatía forma parte de las principales causas de mortalidad

en México, médicos expertos e investigadores dicen que su incidencia

podría incrementarse en los siguientes años, por el estilo de vida de la

gente, esto lo advirtió el cardiólogo Guillermo Naranjo, un especialista.

1.3.2 Fuente ISSSTE

En años anteriores, las enfermedades debidas a infecciones o a parásitos,

que estaban vinculadas a la desnutrición, la pobreza, la ignorancia, o la

falta de medidas sanitarias, ocupaban los primeros lugares como causas

de mortalidad. Pero ahora las enfermedades crónicas, que tienen mucho

que ver con una vida desfavorable, es decir, mala nutrición, tabaquismo,

inactividad física y estrés, han pasado a ocupar los primeros lugares en las

tasas de mortalidad. En una reunión, y con el apoyo de los laboratorios

Boehringer Ingelheim, el presidente de la Asociación de Cardiólogos del

ISSSTE y coordinador de Cardiología del Hospital Regional Primero de

Octubre, informó que entre estas enfermedades, las del corazón, son las

que ocupan el primer lugar con un número por año de 74,325 muertes,

esto representa el 16% de la mortalidad total, según un estudio realizado

por el INEGI. De esta cifra, 48,573 de los fallecimientos (65%), fueron

causados por cardiopatía isquémica. Según datos de la Secretaría de

Salud, las personas mayores de 65 años son las más afectadas, con

aproximadamente 30,000 defunciones al año, por la cardiopatía

isquémica. Aunque la población que tiene entre 45 y 64 años, también se

ha visto afectada, pero en menor proporción con 10,000 fallecimientos al

año, por otra parte la población que tiene entre 24 y 44 años, es la menos

afectada, con aproximadamente 2000 fallecimientos.

1.4 Estructura física del corazón

El corazón es un músculo que se encarga de bombear sangre a todo el

cuerpo. La funcionalidad del corazón se podría comparar a la de una

bomba. El lado derecho del corazón, recibe la sangre del organismo y la

6

bombea a los pulmones. En tanto que el lado izquierdo hace lo contrario,

ya que recibe la sangre de los pulmones y la bombea a todo el cuerpo.

El corazón pesa entre 200 y 425 gramos. El corazón medio late 100, 000

veces al día, con un índice promedio de 80 veces por minuto y bombea

aproximadamente 7.6 litros de sangre.

El corazón se encuentra ubicado entre los pulmones, en el centro del

pecho, detrás y un poco a la derecha del esternón. Véase la figura 1.1

Figura 1.1 Estructura física del corazón

Este músculo está formado por:

Cuatro cavidades (dos atrios y dos ventrículos) que reciben la sangre

que proviene del cuerpo y la bombean nuevamente hacia él.

Los atrios reciben la sangre que regresa al corazón.

Los ventrículos bombean la sangre del corazón hacia el

cuerpo.

Los vasos de la sangre, que forman una red de arterias y venas que

transportan la sangre por todo el cuerpo.

o Las arterias se encargan de transportar la sangre desde el

corazón hacia los tejidos del cuerpo.

o Las venas son la que transportan la sangre de vuelta al

corazón.

Cuatro válvulas que previenen que la sangre vuelva hacia atrás.

o Cada una de estas válvulas permiten el flujo delantero de

sangre y previenen el flujo posterior.

Un sistema eléctrico, cuya función es estimular la contracción del

músculo del corazón. Véase fig. 1.2

7

Figura 1.2 Anatomía del corazón

Las cavidades superiores se denominan <<aurícula izquierda>> y

<<aurícula derecha>> y las cavidades inferiores se denominan <<ventrículo

izquierdo>> y <<ventrículo derecho>>. Hay una pared muscular

denominada <<tabique>> que separa las aurículas izquierda y derecha y

los ventrículos izquierdo y derecho. El ventrículo izquierdo es la cavidad

más grande y fuerte del corazón. Las paredes del ventrículo izquierdo

tienen un grosor de poco más de un centímetro, pero tiene la fuerza

suficiente para impulsar la sangre a través de la válvula aórtica hacia todo

el cuerpo.

Cuatro son las válvulas que controlan el flujo de la sangre por el corazón:

La válvula tricúspide controla el flujo sanguíneo entre la aurícula

derecha y el ventrículo derecho.

La válvula pulmonar controla el flujo sanguíneo del ventrículo

derecho hacia las arterias pulmonares, las cuales tienen la función

de transportar la sangre hacia los pulmones para oxigenarla.

La válvula mitral permite que la sangre oxigenada que proviene de

los pulmones, pase de la aurícula izquierda al ventrículo izquierdo.

La válvula aórtica permite que la sangre ya oxigenada pase del

ventrículo izquierdo a la aorta, que es la arteria más grande del

cuerpo, y que se encarga de transportar la sangre al resto del

organismo.

8

1.4.1 El sistema de conducción

Los impulsos eléctricos que genera el músculo cardiaco denominado

miocardio, estimulan la contracción del corazón. Está señal eléctrica se

origina en el nódulo sinoauricular (SA) que se encuentra ubicado en la

parte superior de la aurícula derecha. A este nódulo también se le ha

denominado como ―marcapasos natural‖ del corazón, esto se debe a que

sus células son las que se despolarizan de forma más rápida. El nodo sinusal

es la estructura del sistema de conducción, con pendiente de

despolarización diastólica más rápida; sus células son las que antes

alcanzan el potencial umbral y por ello, es en el nódulo sinusal donde se

genera el potencial de acción, que se distribuirá por todas las demás

células.

Los impulsos eléctricos del nódulo sinoauricular, se propagan por las fibras

musculares de las aurículas y los ventrículos y estimulan así su contracción.

Si bien el nódulo SA envía impulsos eléctricos a una velocidad

determinada, la frecuencia cardiaca puede variar dependiendo del

esfuerzo del organismo, el nivel de estrés o también a factores hormonales.

La figura 1.3 es una representación cardiaca, donde se pueden apreciar

las cámaras, aurículas y ventrículos y también las válvulas que separan a

las cámaras, y que establecen una comunicación con la arteria aorta y la

arteria pulmonar.

Figura 1.3 Sistema de conducción cardiaco

9

1.4.2 Electrofisiología de las células cardiacas

Tipos de células

Respecto al ámbito eléctrico del corazón, es posible distinguir dos células

importantes:

Células automáticas o de respuesta lenta, éstas forman parte del

sistema de conducción cardiaco.

Células de trabajo o musculares o de respuesta rápida, son

representadas por los miocitos.

Las células de respuesta lenta, cuentan con la característica de conducir

el impulso eléctrico y además tienen la propiedad de generarlo de forma

espontánea. Las células de respuesta rápida necesitan un estímulo externo

que las active.

La siguiente figura (1.4), muestra que las células de respuesta lenta tienen

un potencial de reposo inestable, que automáticamente va

despolarizándose y al alcanzar el potencial umbral, generan un potencial

de acción que se transmite a las células inmediatas.

Figura 1.4 Tipos de células cardiacas

Y por el contrario, las células de respuesta rápida tienen un potencial de

reposos estable, requieren de un estímulo externo que lo sitúe en el

10

potencial umbral para que posteriormente, genere un potencial de acción

que hará que el miocito se contraiga.

En las enfermedades en las que se ve afectado el nódulo sinusal y se ve

alterado su automatismo, el que se encarga de tomar el mando eléctrico

del corazón, es el nodo aurículo-ventricular. Esto se debe, a que la

velocidad de la pendiente de despolarización diastólica espontánea del

nódulo ventricular, es la que sigue al nódulo sinusal (Figura 1.5).

Figura 1.5 Potenciales de acción

1.4.3 Actividad eléctrica de la célula cardiaca

La despolarización y la repolarización de los miocitos, se puede representar

como un vector con diferentes cargas en cabeza (punta del vector), y en

su cola (origen del vector).

La despolarización de las células cardiacas, que es lo que transforma su

interior eléctricamente en positivo, se puede representar como un vector

con la cabeza positiva y la cola negativa.

Cualquier electrodo o derivación que esté situado en un ángulo de 90ª

respecto a la cabeza vectorial, registrará una deflexión positiva, y más si su

coincidencia es mayor con la dirección del vector.

En caso contrario, las derivaciones que se encuentran a más de 90ª de la

cabeza vectorial, registrarán una deflexión negativa. Este suceso es el

responsable del principio del complejo QRS del electrocardiograma. El cual

se puede definir, como una estructura correspondiente en el tiempo con la

11

despolarización de los ventrículos. Cuando el complejo QRS aparece en su

totalidad se conforma de tres vectores:

Onda Q. La despolarización ventricular provoca una deflexión

negativa inicial.

Onda R. Es la primera deflexión positiva durante la despolarización

ventricular, es la onda de mayor tamaño y es la imagen clásica de

un ECG.

Onda S. Es la segunda deflexión negativa que ocurre durante la

despolarización ventricular.

El complejo QRS no necesariamente contiene las tres ondas. Cualquiera

que sea la combinación de estas ondas, se le puede denominar como

complejo QRS.

Figura 1.6 Secuencia de despolarización de los miocitos ventriculares

Una vez que se han recuperado las células, se recuperan hasta alcanzar

las condiciones eléctricas de reposo; a este proceso se le conoce como

12

repolarización, y puede representarse por un vector con polaridad opuesta

a la del vector de despolarización. Este vector de repolarización muestra

la cabeza cargada de manera negativa y la cola de manera positiva, y es

el responsable del principio de la onda T del electrocardiograma.

1.5 Cardiopatías

Aunque existen diferentes cardiopatías, en este trabajo sólo se analizarán

las arritmias cardiacas, las cuales se pueden definir como cualquier ritmo

diferente al sinusal normal. Esto es, el ritmo más común en una persona

adulta, con pulsaciones que varían entre 60 y 100 latidos por minuto. Este

ritmo cardiaco es generado de manera normal por el nodo sinusal. El nodo

sinusal es una estructura pequeña, que se localiza en la parte alta de la

aurícula derecha, y tiene la capacidad de despolarizarse

espontáneamente a una alta frecuencia, en reposo de unas 60 a 80 veces

por minuto. A esta propiedad se le llama automatismo, y debido a esta

frecuencia de despolarización espontánea el nodo sinusal es el que, en

condiciones normales, rige el ritmo cardiaco.

Los estímulos eléctricos generados en el nodo sinusal despolarizan en

primer lugar las aurículas, dando lugar a las ondas P del

electrocardiograma; atraviesan la unión aurículoventricular y el haz de His,

y continúan por el sistema específico de conducción (ramas del haz de His

y fibras de Purkinje), que distribuye el estimulo por ambos ventrículos para

que estos se despolaricen, dando lugar al complejo QRS.

Las células cardíacas tienen la capacidad de generar y conducir los

impulsos eléctricos, que se encargan de la contracción y relajación de las

células miocárdicas. Estos impulsos eléctricos resultan por el flujo de iones

positivos (sodio, potasio y calcio, en pequeña proporción), a través de la

membrana de las células cardiacas.

La automaticidad es una propiedad de algunas células cardiacas para

generar de forma espontánea, estímulos que son capaces de transmitirse a

las células inmediatas. Esta capacidad depende de que exista una

pendiente de despolarización diastólica espontánea, que

automáticamente alcanza el potencial umbral y genera un potencial de

acción. Existen diversas estructuras cardiacas automáticas en el corazón

humano, pero la más rápida en condiciones normales, es la pendiente

diastólica del nódulo sinusal, alcanza el potencial umbral, y genera un

13

potencial de acción que se transmite al resto de las células cardiacas, y

con esto se origina el ritmo sinusal normal (figura 1.7).

Figura 1.7 Automaticidad

Al alterarse el automatismo de las células cardiacas, se explican como

consecuencia, las múltiples arritmias cardiacas que existen. Éstas podrían

originarse, cuando aumenta de manera anormal la pendiente de

despolarización diastólica de las células automáticas no sinusales, cuando

la pendiente sinusal es superada, se determinaría una arritmia rápida.

La conducción, es la capacidad, que tienen los impulsos que se generan

en el nódulo sinusal, de propagarse a las demás células musculares

auriculares y ventriculares. Existen diferentes velocidades de conducción

en las células cardiacas. La estructura con la velocidad de conducción

más lenta, es el nodo auriculoventricular, y el sistema His-Purkinje y las

células musculares auriculares, las que tienen una mayor velocidad de

conducción (Fig. 1.8).

Figura 1.8 Velocidades de conducción de las células cardiacas

14

A continuación se describirá el conjunto de arritmias que se consideran en

este proyecto:

Bradicardia Sinusal

Este ritmo tiene una frecuencia de aproximadamente 60 latidos por minuto.

Bradicardia con más de 50 pulsaciones por minuto, pueden ser toleradas

muy bien en personas saludables. Los atletas tienden a tener bradicardia

con un alto gasto sistólico, que permite un ritmo con una frecuencia

cardiaca más lenta. Y esto produce un gasto cardíaco más elevado en el

atleta.

Figura 1.9 Bradicardia Sinusal

Taquicardia Sinusal

Este ritmo ocurre frecuentemente como resultado de la estimulación

excesiva del sistema nervioso simpático (por ejemplo, dolor, fiebre,

incremento en la demanda de oxígeno o hipovolemia). Esta taquicardia

generalmente presenta un complejo QRS estrecho. Las pulsaciones tienden

a limitarse a menos de 150 latidos por minuto.

Figura 1.10 Taquicardia Sinusal

Arritmia Sinusal

Esta arritmia es un ritmo que se ve frecuentemente en niños y no es tan

común en adultos de edad avanzada. La típica irregularidad de esta

arritmia es asociada con la función respiratoria. Con la inspiración, los

15

latidos incrementan, y con la expiración sufren un decremento. Un

complejo QRS estrecho y una onda P positiva en la derivación-2 es la más

común.

Figura 1.11 Arritmia Sinusal

Bloqueo nodal senoauricular (SA)

Este ritmo patológico ocurre cuando los impulsos del nódulo SA son

bloqueados, y la aurícula no se puede despolarizar. Mientras el nódulo

genera impulsos regularmente, los tejidos alrededor del nódulo SA no

permiten la conducción de estos impulsos. La gravedad de esta arritmia

depende de la frecuencia y la duración del bloqueo. Cabe destacar, que

cada pausa tiene un equivalente a un múltiplo de los intervalos P-P

anteriores.

Figura 1.12 Bloqueo nodal senoauricular (SA)

Pausa Sinusal

Esta arritmia ocurre cuando el nódulo SA no inicia los impulsos eléctricos. El

resultado de esta pausa no produce un múltiplo de los intervalos P-P, como

sucede en el bloqueo nodal SA. En cambio, frecuentemente otra parte del

sistema de conducción del corazón, actúa como marcapaso, por ejemplo

la unión auriculoventricular (AV). Como en el caso del bloqueo nodal SA, el

tratamiento del síndrome del nódulo SA enfermo, depende de la

frecuencia y duración de la pausa del nódulo SA.

16

Figura 1.13 Pausa Sinusal

Contracciones auriculares prematuras (CAP)

Esta arritmia es debida a irritabilidad de la aurícula, resultando en un

aumento en automaticidad. Como la aurícula es la que inicia los impulsos

antes del nódulo SA, esto produce una onda P prematura seguida por un

complejo QRS. La onda P puede tener una configuración aplanada,

bifásica o en forma de pico. El complejo QRS es casi siempre estrecho.

Figura 1.14 Contracciones auriculares prematuras (CAP)

Taquicardia auricular

Es una arritmia fatal cuando las pulsaciones oscilan entre 170 y 230 por

minuto. Dos características principales que ayudan a reconocer esta

arritmia, son su regularidad y los complejos QRS que son estrechos. Este

ritmo se diferencia de la taquicardia sinusal, básicamente por la frecuencia

de los latidos. En individuos en reposo, una taquicardia con pulsaciones de

más de 150 por minuto y complejos QRS estrechos, es considerada una

taquicardia auricular.

Figura 1.15 Taquicardia auricular

17

Fibrilación auricular

Éste es un ritmo caótico con complejos QRS muy reconocibles. La

irregularidad de este ritmo y la ausencia de ondas P, son las características

principales para que se pueda reconocer esta arritmia. El ritmo caótico

auricular produce ondulaciones muy finas—ondas fibrilatorias—que

fácilmente se ven entre los complejos QRS. Un aspecto importante es que

la eficacia de las aurículas como bombas se pierde, y hay un alto riesgo

de que se forme un trombo intracardíaco si esta arritmia dura por más de

48 horas.

Figura 1.16 Fibrilación auricular

Aleteo auricular

Esta arritmia ocurre por el aumento de impulsos eléctricos que continúan

entrando constantemente en las aurículas, y hacen un trayecto circular. El

aleteo tiende a tener una frecuencia de 250 a 350 latidos por minuto. El

aleteo auricular es fácil de reconocer, por las ondulaciones en forma de

dientes de serrucho entre los complejos QRS.

Debido a que las aurículas palpitan muy rápido, disminuye la cantidad de

sangre que es impulsada hacia los ventrículos del corazón. En este caso,

del aleteo auricular, los ventrículos pueden palpitar muy rápido o muy

lento, puede aparecer y desaparecer, durar poco tiempo o toda una vida.

Figura 1.17 Aleteo auricular

18

Síndrome de Wolf-Parkinson-White

Esta arritmia se debe a la existencia de una conexión extraña entre la

aurícula y el ventrículo de modo, que el estímulo eléctrico que se origina

en el nodo sinusal, pasa por el nodo auriculoventricular de la aurícula al

ventrículo, e inmediatamente del ventrículo a la aurícula, esto por la

conexión anómala, y este ciclo se repite ocasionando taquicardias.

Figura 1.18 Síndrome de Wolf-Parkinson-White

Bloqueo AV de primer grado

Este ritmo es el resultado de la transmisión lenta de impulsos a través de la

unión AV (nódulo AV y el Haz de His). La característica principal de este

ritmo es la duración del PR en intervalos de más de 0.20 segundos. Se

identifica el bloqueo de primer grado porque solamente se registra

intervalo PR.

Figura 1.19 Bloqueo AV de primer grado

Bloqueo AV de segundo grado Tipo 1

Este bloqueo (llamado también Wenckebach o Mobitz tipo 1), es debido al

retraso anormal de los impulsos, pasando a través del nódulo AV. Como

resultado de este retraso, hay una prolongación de los intervalos PR, hasta

que de repente desaparece un complejo QRS, y este ciclo se repite. En

esta arritmia el ritmo ventricular es irregular. Este bloqueo puede ser

causado por una excesiva estimulación del nervio vago, isquemia del

miocardio o por el efecto de fármacos, como los calcio antagonistas,

digitales y betabloqueadores.

19

Figura 1.20 Bloqueo AV de segundo grado tipo 1

Bloqueo AV de segundo grado-Tipo 2

Este bloqueo ocurre debajo del nódulo AV, en el sistema de las ramas y

también en el Haz de His, aunque no tan frecuentemente. Se puede notar

que uno o más complejos QRS desaparecen, pero los intervalos PR,

mantienen la misma duración. Este ritmo irregular requiere que se observe

bien de cerca el gasto cardíaco, puede disminuir, y el ritmo se puede

convertir en un bloqueo completo.

Figura 1.21 Bloqueo AV de segundo grado- Tipo 2

Bloqueo cardíaco completo o Bloqueo AV de tercer grado

Es un ritmo fatal que debe prestársele atención, pues el gasto cardíaco

puede decrecer grandemente. Este ritmo puede progresar a un paro

cardiaco u otra arritmia fatal. Las características fundamentales son

regulares R-R intervalos y los intervalos PR son caóticos. Complejos

estrechos QRS indican un bloqueo antes de que los impulsos entren en los

ventrículos (puede responder a la Atropina), mientras que QRS anchos

indican un bloqueo de las ramas.

Figura 1.22 Bloqueo cardíaco completo o Bloqueo AV de tercer grado

20

Contracciones prematuras de la unión (CPU)

Una actividad de disparo o una alteración del automatismo en el haz de

His, provocan ritmos acelerados y taquicardia de la unión. Las

características principales de esta arritmia, son la posible ausencia o una

onda P invertida en la derivación-2, un intervalo PR corto-menos de 0.12

segundos-y los complejos QRS aparecen prematuramente.

Figura 1.23 Contracciones prematuras de la unión (CPU)

Ritmo de la unión AV (Ritmo Nodal)

Este ritmo se origina en la unión AV (nódulo AV y el Haz de His). La

frecuencia del marcapaso de la unión es entre 40 y 60 por minutos. En la

derivación-2, las ondas P pueden aparecer invertidas o no verse, y casi

siempre los complejos QRS son estrechos. Es importante destacar que la

ausencia de la onda P, en ritmos de la unión, es asociada con la pérdida

de la patada auricular.

Figura 1.24 Ritmo de la unión AV

Ritmo acelerado de la unión (Ritmo nodal acelerado)

Este ritmo es debido a un incremento en automaticidad de la unión,

probablemente asociado con un aumento de la actividad del sistema

nervioso simpático (catecolaminas), y/o hipoxia. Las características

principales de este ritmo incluyen latidos de 60 a 100 por minuto, o

ausentes onda invertida (en la derivación-2), intervalo PR corto y muy a

menudo complejos QRS estrechos.

21

Figura 1.25 Ritmo nodal acelerado

Marcapaso errante

Es un ritmo en el que el sitio donde se originan los impulsos eléctricos fluctúa

entre el nódulo SA y la unión AV. Es un ritmo benigno mayormente visto con

complejos QRS estrechos, y pulsaciones de alrededor de 60 por minuto. El

patrón típico de este ritmo, es que los cambios de la onda P unas veces

aparece hacia arriba, otras veces está invertida y otras veces ausente.

Figura 1.26 Marcapaso errante

Taquicardia nodal

Esta arritmia ocurre por un aumento en automaticidad de la unión

posiblemente debido a un incremento en actividad del sistema nervioso

simpático (catecolaminas), y/o hipoxia. Las características fundamentales

en este ritmo, son latidos de más de 100 por minuto, ondas P invertidas o

ausentes (en la derivación-2), intervalos PR cortos y casi siempre complejos

QRS estrechos.

Figura 1.27 Taquicardia nodal

22

Contracciones ventriculares prematuras (CVP)

Esta arritmia es causada por un aumento en automaticidad, o un

fenómeno de re-entrada de impulsos eléctricos en los ventrículos. Debido a

su aparición anticipada, las contracciones ventriculares prematuras tienen

una morfología extraña y son anchas (0.12 segundos o más). Se observa,

que la onda T casi siempre apunta en la dirección opuesta del complejo

QRS prematuro.

Figura 1.28 Contracciones ventriculares prematuras

Ritmo idioventricular

Este ritmo ocurre cuando el nódulo SA o el nódulo AV, no inician o son más

lentos que el marcapaso ventricular en iniciar los impulsos. Esta arritmia

también puede suceder en un bloque cardíaco completo, asumiendo el

ventrículo, la función de marcapaso. La frecuencia del marcapaso

ventricular es entre 20 y 40 latidos por minuto. Este número de latidos no es

suficiente para mantener un gasto cardíaco adecuado.

Figura 1.29 Ritmo idioventricular

Ritmo idioventricular acelerado

Este ritmo no es una taquicardia todavía, pero el ritmo es mucho más

rápido de lo esperado para los ventrículos -40 a 100 latidos por minuto. El

aumento en automaticidad posiblemente debido a hipoxia, o excesiva

estimulación del sistema nervioso, simpático-causa, u incremento en

impulsos de origen ventricular. Este no es un ritmo estable y que

23

rápidamente puede convertirse en taquicardia ventricular, o paro

cardiaco.

Figura 1.30 Ritmo idioventricular acelerado

Taquicardia ventricular (TV)

Es un ritmo casi siempre fatal, debido al gasto cardíaco disminuido que

produce (mínimo tiempo de llenado de los ventrículos y la pérdida de la

patada auricular—contracción de la aurícula—), y tiene una alta

tendencia a convertirse en fibrilación ventricular. Las causas de esta

arritmia incluyen isquemia del miocardio, una contracción ventricular

prematura, cayendo en la onda T (R sobre T), toxicidad de fármacos y

anormalidades de los electrolitos.

Figura 1. 31 Taquicardia ventricular

Fibrilación ventricular (FV)

Es un ritmo caótico iniciado por los ventrículos y su gasto cardíaco es cero.

Una onda fibrilatoria elevada, se reconoce cuando la altura de la onda

tiene 3 mm o más de elevación, indicando menos energía eléctrica en el

miocardio-menos oportunidad para una desfibrilación efectiva.

24

Figura 1.32 FV

Asistolia

Es la ausencia de actividad eléctrica del corazón y no produce gasto

cardíaco-no hay pulso.

La asistolia es muy a menudo la etapa final de una arritmia fatal. En

algunas ocasiones, el paro cardíaco es causado por una excesiva

estimulación del nervio vago, y responde al tratamiento con Atropina y un

marcapaso transcutáneo. Siempre se tiene que palpar el pulso y revisar la

posición de los electrodos, para eliminar la posibilidad de que el paciente

no tenía los electrodos conectados.

Figura 1.33 Asistolia

Capítulo II

Señales Biomédicas

26

2.1 Concepto

Se puede decir que las señales transportan información acerca del sistema

que las produce, esta información está contenida o codificada, en un

patrón de variaciones de alguna magnitud física. Las señales pueden

describirse perfectamente por medio de funciones matemáticas.

Las señales son funciones de una o más variables independientes, que

contienen información acerca de la naturaleza o comportamiento de

algún fenómeno, mientras que los sistemas responden a señales

particulares produciendo otras señales. Aunque las señales se pueden

representar de muchas maneras, en todos los casos la información dentro

de una señal, está contenida en un patrón de variaciones de alguna

forma.1

La palabra señal es proveniente del latín signale, esto es: marca que se

pone o hay en una cosa, para darla a conocer o distinguirla de otras. Otra

forma de definirla puede ser signo, imagen o representación de una cosa.

Una señal es un fenómeno que representa información.

En el ámbito biomédico, las señales que provienen del registro de la

actividad eléctrica del corazón (ECG), son de uso diario. Estas señales al

igual que otras, como la de la presión, establecen parámetros básicos

para el análisis y el control del estado del sistema cardiovascular.

Otro ejemplo de señal biológica puede ser la señal de voz, que es

producida por el aparato fonador humano, a través de un mecanismo en

el que intervienen varios órganos, para lograr modificar las propiedades

acústicas del tracto vocal y de los estímulos sonoros que están implicados.

Es así como se producen los patrones de variación de la presión sonora,

que hacen posible que exista la comunicación humana. En la figura 2.1 se

ilustra el sonograma de una señal de voz. También se pueden apreciar

unas marcas verticales que corresponden a secciones de la señal, que

representan distintas unidades acústico-fonéticas, como los fonemas y las

palabras.

1 Señales y Sistemas, A. V. Oppenheim – A. S. Milsky

27

Figura 2.1 Señal de Voz

Clasificación de las Señales

Las señales se pueden clasificar de acuerdo a los siguientes criterios para

permitir su estudio:

Dimensional: Está basado en el número de las variables

independientes que tenga el modelo de la señal.

Energético: Es decir, si la señal posee o no energía finita.

Espectral: Se basa en la forma de la distribución de las frecuencias

del espectro de la señal.

Fenomenológico: Se basa en el tipo de evolución de la señal, que

puede ser predefinido o aleatorio.

Morfológico: Basado en el tipo de la amplitud de la señal o de la

variable independiente, ya sea continuo o discreto.

Debido a la importancia de los dos últimos criterios, se desarrollan a

continuación más ampliamente. Figura 2.2.

28

Clasificación Fenomenológica

Figura 2.2 Clasificación fenomenológica de las señales

Señales determinísticas

Se puede definir como determinística, una señal cuyas variables son

conocidas con anterioridad o pueden ser predichas exactamente. Por

consecuencia, los valores próximos de una señal pueden ser determinados,

si se conocen todas las condiciones anteriores de la señal. De este modo la

señal puede ser representada por las ecuaciones que la definen.

Las señales determinísticas a su vez se pueden subdividir en periódicas y

aperiódicas. Una señal continua es periódicas si y sólo si:

para todo

Si se cumple la ecuación anterior para el valor positivo más chico de T, a

éste se le llama período de la señal y se denota con el símbolo T.

29

Si una señal no es periódica, entonces se dice que es aperiódica. Algunas

de estas señales tienen propiedades únicas, y se les conoce como

funciones singulares, porque poseen derivadas discontinuas o son

discontinuas ellas mismas. Entre estas señales se pueden mencionar la de

tipo escalón, delta de Dirac, etcétera.

Otro tipo de señales que no poseen las propiedades anteriormente

citadas, son las transitorias. Estas señales son aquellas que agotan su

energía dentro del período de observación. Esta clasificación no depende

tanto de la señal en sí, sino más bien de la escala temporal desde la cual

se observa.

Señales estocásticas

Existen señales en las que hay una incertidumbre acerca de los valores que

puede tomar en los próximos instantes. A estas señales se les llama

estocásticas o aleatorias y se pueden describir solamente desde el punto

de vista estadístico. Las señales aleatorias son más difíciles de manejar que

las determinísticas, una señal con valores al azar, pues es una muestra de

un proceso aleatorio.

Es posible dividir a las señales aleatorias en dos tipos: estacionarias y no

estacionarias.

En un proceso estacionario, las propiedades estadísticas de la señal no

varían con el tiempo. Las señales ergódicas forman parte de las aleatorias

y son aquellas cuyas características estadísticas coinciden si se les

promedia. En caso contrario, se denominan no ergódicas.

Clasificación Morfológica

Señales continuas y discretas

Existen dos tipos de señales desde el punto de vista morfológico, las

continuas y las discretas. Para el caso de las señales continuas la variable

independiente es continua, es decir, que está definida para valores

continuos de la variable independiente. Y por otro lado, las señales

discretas se definen solamente en valores discretos, y para estas señales la

variable tiene un conjunto de valores definido.

30

Si se presenta el caso en el que la amplitud y la variable independiente son

continuas, se dice que la señal es analógica; por otra parte si la amplitud

es discreta y la variable independiente también, entonces la señal es

digital.

Señales analógicas y digitales

En la naturaleza, la mayoría de las señales de interés son analógicas. No

obstante, es muy importante analizar las señales digitales también, porque

actualmente la tecnología, hablando de software y hardware, hace

posible que el procesamiento en tiempo discreto, tenga más ventajas que

el procesamiento en tiempo continuo. Tales son las consecuencias, que

actualmente, es conveniente convertir una señal analógica en una digital,

para que se pueda llevar a cabo un procesamiento en tiempo discreto.

Esta conversión se lleva a cabo por medio de sistemas de conversión

analógica digital (A/D), que muestrean, detienen cada muestra por un

instante de tiempo, y cuantizan la señal en valores discretos. De manera

normal el muestreo, se lleva a cabo en instantes de tiempo que son

uniformemente espaciados, aunque también se puede llevar a cabo un

muestreo no uniforme, para tomar ventaja de las propiedades de la señal.

2.2 Origen de las señales biomédicas

Es claro que las señales biomédicas se diferencian de otras señales sólo en

términos de su aplicación—señales que se utilizan en el ámbito biomédico.

Como tales las señales se originan de una variedad de fuentes. A

continuación una breve descripción de estas fuentes:

1. Señales bioeléctricas. La señal bioeléctrica es única para sistemas

biológicos. Su fuente es el potencial transmembrana, que puede variar

ante ciertas condiciones, para generar una diferencia de potencial

(potencial de acción).

En las mediciones sobre células aisladas, en las cuales se utilizan

microelectrodos como transductores, el potencial de acción es en sí mismo

la señal biomédica. En las mediciones que se realizan sobre grandes grupos

celulares, en donde se pueden utilizar electrodos de superficie como

transductores, el campo eléctrico que se genera por la acción de muchas

células distribuidas en las cercanías de los electrodos, constituye la señal

bioeléctrica.

31

Los sistemas biológicos más importantes poseen células que se pueden

estimular, esto hace posible que se puedan usar las señales bioeléctricas,

para estudiar y monitorear las principales funciones de estos sistemas. El

campo eléctrico se propaga a través del medio biológico, de esta manera

puede adquirirse a distancia, desde la superficie del sistema un estudio, y

se elimina la necesidad de invadirlo.

La señal bioeléctrica requiere un transductor relativamente simple para su

adquisición. Se requiere un transductor, porque la conducción eléctrica en

el medio biológico se produce a través de iones, a diferencia de que en el

sistema de medición la conducción es mediante electrones. El

electrocardiograma (ECG), electrogastrograma (EGG),

electroencefalograma (EEG), electromiografía (EMG), todos son ejemplos

de este fenómeno (Fig. 2.3).

Figura 2.3 (a) Electrocardiograma registrado de la superficie del corazón

de un cerdo durante el ritmo sinusal normal. (b) electrocardiograma

registrado del corazón del mismo cerdo durante una fibrilación ventricular

(VF) (1000 muestras /s)

32

2. Señales de Bioimpedancia. La impedancia eléctrica de los tejidos

contiene información relevante acerca de su composición, volumen y

distribución sanguínea, actividad endocrina, actividad del sistema

nervioso, etc.

La señal de bioimpedancia se genera al inyectar en el tejido bajo prueba,

señales senoidales (frecuencias entre 50 KHz y 1 MHz, y corrientes de 20 uA

a 20 mA). Se utiliza este rango de frecuencia para minimizar los problemas

de polarización de los electrodos, de otra manera, se produciría atracción

de iones de carga opuesta hacia éstos. Y asimismo se utilizan bajas

densidades de corriente para evitar daños en los tejidos, esto debido

principalmente a los efectos del calentamiento.

Las mediciones de bioimpedancia se realizan generalmente con 4

electrodos. Dos de ellos van conectados a una fuente de corriente y sirven

para suministrar la corriente eléctrica en el tejido. Los otros dos electrodos

que son de medición se colocan sobre el tejido que se está investigando, y

se utilizan para medir la caída de tensión generada por la corriente, y la

impedancia del tejido.

3. Señales Bioacústicas. Muchos de los fenómenos biomédicos producen

ruido acústico. Es la medición de este ruido la que provee información

acerca del fenómeno que lo produce. Algunos de los sonidos que se

utilizan ampliamente en medicina son el flujo de sangre en el corazón, o a

través de las válvulas cardiacas, el flujo de aire a través de las vías aéreas

superiores e inferiores, todos estos sonidos, algunos conocidos como tos,

ronquidos y sonidos pulmonares.

También la contracción muscular produce sonidos, porque la energía

acústica se propaga a través del medio biológico, esta señal bioacústica

se puede adquirir desde la superficie, utilizando transductores acústicos

como algún micrófono.

4. Señales biomagnéticas. En el cuerpo humano varios órganos, como

puede ser el cerebro, el corazón y los pulmones, producen campos

magnéticos que son demasiado débiles. La medición que se realiza de

estos campos, proporciona información no incluida en otras bioseñales.

Deben de tomarse medidas de precaución en el diseño del sistema de

adquisición de estas señales.

5. Señales Biomecánicas. Este término, incluye todas las señales que se

utilizan en los campos de la biomedicina, que tienen origen de alguna

función mecánica del sistema biológico. En estas señales, se incluyen las

33

que son generadas por la locomoción y el desplazamiento, las señales de

flujo y presión, etc.

Para llevar a cabo las mediciones de las señales biomecánicas, se necesita

una gran variedad de transductores, que no siempre son sencillos ni

económicos. A diferencia de los campos magnéticos y eléctricos y las

ondas acústicas, el fenómeno mecánico no se propaga. Esto requiere que

la medición se lleve a cabo en el lugar exacto donde de produce. Y esto

frecuentemente complica la medición.

Figura 2.4 Forma de onda de la presión arterial registrada del arco aórtico

de un niño de 4 años de edad (200 muestras/s)

6. Señales Bioquímicas. Estas señales resultan de las mediciones químicas

de los tejidos vivos, o de las muestras analizadas en un laboratorio clínico.

Podemos citar como ejemplo, la medición de concentración de iones

dentro y en las cercanías de una célula, por medio de electrodos

específicos para cada ion.

34

Otros ejemplos son la concentración de oxígeno y de bióxido de carbono

en la sangre, o en el sistema respiratorio. Las señales bioquímicas por lo

general son de una frecuencia muy baja.

7. Señales Bioópticas. Estas señales resultan de funciones ópticas de los

sistemas biológicos, que tienen lugar naturalmente o inducidas para la

medición.

La oxigenación sanguínea se puede estimar si se mide la luz transmitida y

reflejada por los tejidos, a distintas longitudes de onda. También se puede

adquirir información importante acerca de un feto, si se mide la

fluorescencia del líquido amniótico. Actualmente el desarrollo de la

tecnología de fibra óptica, ha permitido que se amplíe el campo de

estudios de las señales bioópticas.

Clasificación de Bioseñales

Las bioseñales pueden ser clasificadas de diversas formas. A continuación

se menciona, una breve discusión de algunas de las clasificaciones más

importantes.

1. Clasificación de acuerdo a la fuente. Las bioseñales pueden ser

clasificadas de acuerdo a su fuente o a su naturaleza física. Esta

clasificación puede ser utilizada, cuando las características físicas básicas

del proceso son de interés, por ejemplo, cuando se desea un modelo para

la señal.

2. Clasificación de acuerdo a la aplicación biomédica. La señal biomédica

se adquiere y procesa con algún diagnóstico, seguimiento, u otro objetivo.

La clasificación puede ser dada de acuerdo al campo de aplicación, por

ejemplo, cardiología o neurología. Esta clasificación puede ser de interés

cuando el objetivo es, por ejemplo, el estudio de sistemas fisiológicos.

3. Clasificación de acuerdo a las características de la señal. Desde el

punto de vista de la señal de análisis. Este es el más importante método de

clasificación. Cuando el principal objetivo está en proceso, no es tan

importante cuál es la fuente de la señal, o cuál es el sistema biomédico al

que pertenece; lo que importan son las características de la señal.

Se reconocen dos amplias clases de señales: señales continuas y señales

discretas. Las señales continuas son descritas por una función continua s(t)

35

la cual provee información acerca de la señal en cualquier momento

dado. Las señales discretas son descritas por una secuencia s(m), la cual

proporciona información en un punto dado discreto, sobre el eje del

tiempo. La mayoría de las señales biomédicas son continuas. Ya que la

tecnología actual, proporciona poderosas herramientas para el

procesamiento de señales discretas, a menudo se transforman las señales

continuas en discretas, mediante un proceso conocido como muestreo.

Una señal dada s(t) es muestreada en una secuencia s(m) por

S(m)=s(t)|t=mTs… m=…, -1,0,1,…

Donde Ts, es el periodo de muestreo y fs=2/T, es la frecuencia de

muestreo.

Las señales biológicas pueden ser clasificadas de acuerda a diversas

características de la señal, incluyendo su forma de onda, su estructura

estadística, y sus propiedades temporales. Las señales se dividen dentro de

dos grandes grupos: señales continuas y discretas. Las señales continuas

son definidas en un tiempo o espacio continuo, y son descritas por

funciones variables. La notación X(t) se usa para representar una señal X

continua en el tiempo, que varía en función de la variable t.

Las señales que se producen por fenómenos biológicos son, en la mayoría

de las veces, señales continuas. Algunos ejemplos son: las mediciones de

voltaje del corazón, las mediciones de la presión arterial, y las mediciones

de energía eléctrica de la actividad del cerebro.

Las señales discretas representan otra clase de señales. A diferencia de las

señales continuas, que se definen a lo largo de puntos continuos en el

espacio o en el tiempo, las señales discretas son definidas, sólo por un

subconjunto de puntos espaciados regularmente en tiempo y/o espacio.

Las señales discretas son, por lo tanto, representadas por arreglos o

secuencias de números. La notación X(n) se utiliza para representar una

secuencia discreta X, que existe sólo para un subconjunto de puntos en un

tiempo discreto n. Aquí n=0, 1, 2, 3,… es siempre un entero que representa

el enésimo elemento de la secuencia discreta. Aunque la mayoría de las

señales biológicas no son discretas, éstas juegan un papel muy importante

debido a los grandes avances en la tecnología digital. Sofisticados

instrumentos médicos, son comúnmente utilizados para convertir las señales

continuas del cuerpo humano, a secuencias discretas digitales que

pueden ser analizadas e interpretadas con una computadora.

36

A continuación, se muestra una tabla con los diferentes tipos de señales, su

magnitud, unidad y ancho de banda. Tabla 2.1

Tabla 2.1 Tipos de señales

Señal Magnitud Unidad Ancho de Banda (Hz)

ECG (electrocardiograma) 0.5 a 4 mV 0.01 a 250

EEG (electroencefalograma) 5 a 300 uV Continua a 150

EGG (electrogastrograma) 10 a 1000 uV Continua a 1

EMG (electromiograma) 0.1 a 5 mV Continua a 10000

EOG (electrooculograma) 50 a 3500 uV Continua a 50

ERG (electroretinograma) 0 a 900 uV Continua a 50

2.3 Adquisición y despliegue de señales

Las señales biomédicas son una representación de variables fisiológicas

importantes, de las cuales nos interesa su curso temporal. La variable

puede ser un voltaje pequeño como el electroencefalograma, o de orden

mayor como el electrocardiograma. Toda esta información se registraba

utilizando instrumentos como polígrafos, en los que el papel pasaba a una

velocidad constante, bajo una pluma que era conectada a un voltímetro.

Otros ejemplos de estas variables, pueden ser: una fuerza, un torque, una

longitud o presión, una concentración química de iones, o una variable no

eléctrica como la presión o la temperatura.

En otras palabras, también se puede definir una señal, como un fenómeno

que transmite información. Las señales biomédicas se utilizan dentro de

campos biomédicos. Principalmente para obtener información sobre un

sistema biológico bajo investigación. El proceso completo de extracción

de información, puede ser tan simple como un médico tomándole al

paciente la frecuencia cardiaca, la presión arterial, o tan complejo como

el análisis de la estructura interna de los tejidos, por medio de una

compleja máquina.

37

Regularmente en aplicaciones biomédicas (como en muchas otras

aplicaciones), la adquisición de señales no es suficiente. Esto requiere

procesar la señal adquirida, para obtener la información relevante que se

encuentra ―escondida‖ dentro de la misma.

Esto puede ser debido al hecho de que la señal es ruidosa y debe ser

―limpiada‖ (o en términos más profesionales, la señal tiene que ser

mejorada), o debido a que la información más relevante no es ―visible‖ en

la señal. En el último caso, usualmente se aplica alguna transformación

para mejorar la información requerida.

El procesamiento de señales biomédicas plantea algunos problemas

singulares. La razón de esto, se debe principalmente a la complejidad del

sistema que se analiza, y la necesidad de realizar mediciones no invasivas.

Un largo número de métodos de procesamiento y algoritmos están

disponibles. Con el fin de aplicar algún método, el usuario debe saber el

objetivo de la transformación, las condiciones de prueba, y las

características de dicha señal.

Una vez que se ha obtenido la señal, puede ser leída y procesada por una

computadora personal, utilizando un conversor analógico digital, que es la

interfaz que permite representar un voltaje del mundo real, a un voltaje

dentro de la computadora. La computadora ingresa las señales tomando

muestras sucesivas de ellas, generalmente a una tasa fija, que puede ser

de cientos o miles de muestras por segundo. Existen dos dimensiones que

caracterizan este proceso de conversión análogo digital, son la resolución

temporal y la resolución de amplitud. La primera se refiere a la tasa de

muestreo, y se relaciona con el ancho de banda de la señal de interés. Por

ejemplo, en el caso del electroencefalograma (EEG), lo que interesa es un

rango de frecuencia o ancho de banda de 0.2 a 60 Hz, y en caso del

electrocardiograma (ECG) el ancho de banda es mayor, de 0.15 Hz a por

lo menos 150 Hz (y de preferencia más), pues debe resolverse de forma

nítida la forma del complejo QRS, que tiene componentes muy rápidos. La

resolución de amplitud, se refiere a la capacidad del conversor de separar

dos voltajes como distintos. En los sistemas de análisis de EEG, se considera

que una resolución de 8 bits (1/256 partes), es suficiente para cubrir el

rango de amplitud de entrada, que alcanza unos 600 µV, en el caso del

ECG, se suelen requerir conversores de 12 bits (1/4.096 partes), para cubrir

un rango de unos 10 mV.

38

Cuando las señales ya se han leído en la computadora, es muy fácil

manipular sus características, como puede ser, amplificar o reducir la

amplitud; expandir o contraer la escala de tiempo, para ver con más

detalle una señal, o para ver un segmento más extenso en una sola

pantalla. También se pueden emplear diferentes colores para señalar el

origen de las señales, etc.

2.3.1 Análisis automatizado de señales

Para la computadora resulta difícil ser capaz de realizar un análisis

automatizado de una señal, tal como lo haría un médico especialista. En

este caso, ya no solamente se requiere que la computadora adquiera y

muestre la señal, ni que la transforme mediante algoritmos matemáticos,

sino que también debe detectar las características y formular significados,

tal y como lo hace el ser humano. Hay muchas razones que hacen

deseable contar con equipo de análisis automatizado. El hecho de poseer

una gran cantidad de datos, o un tiempo prolongado en el cual éstos se

deben adquirir, o por una alta frecuencia de muestreo, no sería factible sin

la computadora.

2.3.2 Etapas en el procesamiento y análisis de señales

Se pueden reconocer cuatro etapas en el procesamiento de señales

bioeléctricas. La adquisición, transformación o pre-procesamiento,

selección de parámetros y la clasificación de la señal.

La adquisición de señales abarca la transducción de señales,

cuando originalmente no son eléctricas, su acondicionamiento, y su

transformación de análoga a digital.

El pre-procesamiento tolera preparar la señal, para poder extraer de

ella los parámetros principales, porque gran parte de la información

es redundante, por ejemplo, en algunos análisis la señal de un Holter,

debe ser reducida a determinar simplemente el instante de

ocurrencia de cada onda R.

La selección o extracción de parámetros, consiste en definir los datos

cuantificables, de la señal, que se creen relevantes.

La clasificación de la señal, consiste en que la computadora aplica

algoritmos que le permiten diagnosticar ciertas situaciones y darles

un significado. La computadora puede cumplir con las tres etapas

39

anteriores y mostrar al médico, los parámetros detectados y sus

valores, pero dejando a éste la parte interpretativa. Claro que

ambas cosas pueden coexistir, la computadora le muestra al médico

lo que encontró, y sugiere su interpretación en su hallazgo.

La primera de las etapas descritas, la adquisición de datos,

necesariamente se hace cuando está ocurriendo la señal. Las etapas

siguientes pueden hacerse simultáneamente, es decir, ―en línea‖, o

pueden efectuarse ―en diferido‖. El monitoreo de pacientes requiere de

análisis en tiempo real. El análisis en diferido requiere de un gran

almacenamiento de la señal. También se puede realizar un análisis

preliminar durante la adquisición, que disminuya la cantidad de

información para almacenar, y después analizar estos datos. Por ejemplo,

un algoritmo trabajando en línea puede detectar la incidencia de

elementos relevantes, y cuantificar su incidencia por unidad de tiempo en

tablas, en donde las líneas sean los intervalos de tiempo, y cuyas columnas

sean los elementos relevantes. Y así se genera una base de datos de varios

órdenes, con una magnitud menor que la secuencia de muestras que

constituían las señales originales. Posteriormente, estas tablas son leídas y

procesadas por programas que trabajan en diferido.

Los sistemas de análisis del electrocardiograma se basan en la subdivisión

del proceso global, en una serie de tareas y subtareas. La primera tarea es

la entrada de datos o muestreo de la señal, y su almacenamiento en

memoria. La segunda tarea consiste, en el reconocimiento de patrones

dentro del flujo de muestras que componen la señal, la localización de

cada complejo QRS y de cada onda, tomando en cuenta que pueden

tener distintas formas. El segundo módulo representa los complejos QRS, y

la secuencia formada por el segmento ST y la onda T, según la forma de

onda, incluyendo la diferenciación entre complejos dominantes, y

extrasístoles prematuros o multifocales. La tercera tarea consiste en la

clasificación de los patrones y el diagnóstico. También consta de diversos

módulos. En primer lugar, la selección y el promedio de los latidos

dominantes, para definir la forma de curva típica. En segundo lugar, la

estimación de todos los parámetros de amplitud, duración y pendiente

máxima para cada onda y segmento en cada derivación. Un tercer

módulo lo constituye la clasificación de la forma de curva, en la que ésta

se compara con la de los prototipos de una serie de categorías

diagnósticas, como son los diversos tipos de infarto, bloqueo de rama o

hipertrofia ventricular. Una cuarta tarea clasifica las arritmias, en función

tanto de las formas de la curva, como de la localización temporal sucesiva

40

de ondas P y complejos QRS. Una quinta tarea consiste en hacer

comparaciones seriales, entre el examen presente y los exámenes

anteriores del mismo paciente. Por último, se generan los informes

incluyendo textos y gráficos. La evaluación de la certeza diagnóstica de

los programas computacionales, comparándola con los cardiólogos,

indica que los mejores programas no son propiamente inferiores a los

especialistas (Figura 2.1).

Figura 2.5 Procesamiento y análisis de señales

2.4 Adquisición y análisis de ECG con Instrumentos Virtuales

La instrumentación virtual, es un concepto que surge a partir de que a la

PC se le da el uso de instrumento de medición de variables físicas, como

son la temperatura, presión, etcétera, que están representadas por señales

analógicas de corriente o voltaje eléctricos. Este concepto es más que una

simple medición de corriente o voltaje, porque también comprende el

procesamiento, análisis, almacenamiento, distribución y despliegue de los

datos que están relacionados con la medición de señales específicas.

El usuario puede definir apariencia y funcionalidad para la PC que se

emplea como instrumento, de ahí surge el término virtual, y así crea una

flexibilidad que no es dependiente del fabricante, como con cualquier

instrumento tradicional.

Se puede dar la definición de instrumento virtual, como el conjunto de

software y hardware que agregado a una PC, permite a los usuarios

interactuar con la computadora, como si se estuviera utilizando un

instrumento electrónico hecho a medida.

41

La importancia del software en un instrumento virtual, radica en que es la

esencia de dicho instrumento, porque otorga la flexibilidad necesaria para

diversas aplicaciones y maneras de operación (termómetros, control de

funcionamiento de motores, análisis de señales biomédicas), que se

pueden seleccionar por programa. El instrumento virtual se completa con

una tarjeta adecuada para capturar, convertir y acondicionar las señales

eléctricas que representan las variables físicas a estudiar.

Los lenguajes de programación gráfica y el diseño de instrumentos

virtuales, facilitan que se puedan implementar sistemas inteligentes para el

análisis y evaluación cuantitativa de bioseñales, y esto contribuye en gran

manera, a lograr una mayor precisión en la detección y análisis

morfológico del electrocardiograma.

2.5 Electrocardiograma

El ciclo cardiaco se compone por una secuencia de contracciones

aurículoventriculares. La actividad eléctrica de las células miocárdicas,

origina corrientes eléctricas que se dispersan por medio de los líquidos del

cuerpo. Estas corrientes son tan largas que producen diferencias de

potenciales, que se pueden detectar en diferentes sitios de la superficie del

cuerpo. La señal que se graba como la diferencia entre dos potenciales

sobre la superficie del cuerpo, se le conoce como electrocardiograma.

Debido a los electrodos que se colocan en las extremidades tanto

superiores como inferiores, y el área precordial, se puede detectar la

manera en la que fluye la actividad eléctrica a través del corazón, esto

implica, la formación de ondas en el electrocardiógrafo.

Las derivaciones que se muestran por los electrodos, pueden ser positivas o

negativas, y esto depende de la posición de los electrodos en el cuerpo.

2.5.1 Análisis de la señal electrocardiográfica

Un aspecto muy importante, en lo que concierne a este trabajo, es

determinar e identificar las características de la señal que se va a adquirir y

a tratar. En este sentido, existen dos perspectivas que nos permiten

obtener información en dos dominios diferentes, que son el Dominio del

Tiempo, el cual es el análisis de la señal contra el tiempo, y el Dominio de la

42

Frecuencia, que es el análisis de las componentes de frecuencia de la

señal. Y todo esto es muy importante desde el punto de vista electrónico,

así como desde el punto de vista computacional.

En lo que respecta del Dominio del Tiempo, en cualquier trazo

electrocardiógrafo, es posible identificar algunas formas de onda

ampliamente conocidas. Se considera importante el complejo QRS

(formado por las ondas Q, R y S y cuya polaridad depende de la

derivación que en ese momento se esté registrando). Véase la figura 2.2.

Figura 2.6 Formas de onda representativas en un registro

electrocardiográfico

También es relevante mencionar, que un parámetro importante a ser

medido en este tipo de estudios electrocardiográficos, es la duración del

ciclo cardiaco, con el que se puede determinar, cual es la frecuencia

cardiaca, dato indispensable en el diagnóstico electrocardiográfico.

Capítulo III

Estudio Holter

44

3.1 Estudio Holter

Principalmente existen dos razones que hacen que el ECG de Holter sea un

método básico de exploración cardiovascular: la primera, la asombrosa y

precisa información que proporciona, que se extrae desde el entorno

propio del hombre en movimiento, y la segunda, y por esto no menos

importante, que no hay ningún riesgo al realizar esta práctica, a diferencia

de otros métodos de diagnóstico invasivos, que al día de hoy se utilizan en

gran manera.

El desarrollo del electrocardiógrafo de Holter, al igual que otras técnicas

para exploración dinámica en movimiento (como EEG, presión arterial,

etcétera), están brindando nuevos caminos a la investigación científica en

el ámbito de la bioingeniería, despejando algunas aspectos confusos que

tenía la medicina desde hace ya algunos años, y viene a revolucionar de

manera positiva, en muchos aspectos inalterables del diagnóstico y la

terapéutica, los cuales han proporcionado durante mucho tiempo

esquemas totalmente erróneos.

3.2 Relato histórico- electrografía de Holter

Debido a que el hombre pasa en movimiento más de la mitad de su vida,

se pensó hace muchos años que el electrocardiograma convencional

tomado en reposo, y que recoge entre 50 y 100 complejos debería, sin

duda, cambiar al variar las circunstancias del paciente. Esta impresión se

fue reforzando, pues algunas personas a quienes se les había practicado

recientemente un electrocardiograma basal con resultado normal, sufrían

un infarto del miocardio o fallecían súbitamente por causa cardíaca. Todo

esto motivó a los científicos, hacia la búsqueda de un sistema que

permitiera registrar el electrocardiograma de una persona en movimiento.

Esto fue posible a partir de 1949, gracias al sistema de radiotelemetría.

En los primeros años de la década de los cincuenta, los doctores Holter y

Gengerelli, de la Universidad de California, lograron captar las ondas del

cerebro de una rata ―ambulante‖, utilizando receptores de

radiofrecuencia que recopilaban las señales de unos electrodos emisores,

conectados al cerebro del animal. Este hecho dio origen a la

biotelemetría. Holter desvió luego su interés hacia las señales

electrocardiográficas, porque éstas parecían más amplias y regulares, por

lo tanto, más fáciles de recoger y almacenar.

45

El primer sistema utilizado, se basó en el ya mencionado principio de la

radiofrecuencia, pero esto presentaba dos grandes inconvenientes: 1) la

imagen se desvanecía cuando el sujeto en estudio se alejaba del equipo

receptor y 2) el sistema transmisor que debía cargar el enfermo pesaba 40

kg, y por esta razón era poco práctico para pacientes cardiovasculares.

Estos inconvenientes fueron superados gracias a una idea aportada por el

Dr. Glasscock. Esta idea consistía en conectar al paciente a un receptor

portátil de poco peso, que grabara en una cinta magnética la señal

electrocardiográfica, para ser analizada posteriormente. Las primeras

cintas usadas duraban aproximadamente diez horas; y una vez retiradas

del paciente, un profesional debía estudiar la información complejo a

complejo, pero esto resultaba una tarea larga y agotadora. Este problema

se superó definitivamente, cuando fue posible pasar los complejos

electrocardiográficos superpuestos, a través de la pantalla de un

osciloscopio, a una velocidad 60 veces mayor a la real. Con esto, el

tiempo para analizar los datos, se redujo considerablemente, y se logró

que una hora de registro tardara sólo un minuto en ser estudiada. Este

sistema dio resultado, y posteriormente se complementó mediante la

adición de una señal acústica, cuya modulación cambiaba de acuerdo a

las variaciones de la frecuencia cardiaca. El desarrollo de una exhibición

ritmográfica representada en una línea continua de tendencias, fue la que

definió el sistema, al cual denominaron AVSEP (audiovisual superimposed

electrocardiographic presentation).

La superposición de los complejos electrocardiográficos (P-QRS-T),

pasando a alta velocidad por la pantalla osciloscópica, da como

resultado la visión de un solo complejo. Cualquier alteración que se

presente cambia la homogeneidad de la señal, y esto debe alertar al

observador para que estudie el segmento anormal en forma detallada.

Fig. 3.1 El Holter en 1947 pesaba 40 Kg

46

Aunque cabe mencionar que en sus inicios, los registros que se hacían

utilizando un ECG de Holter eran de un solo canal, esto hacía difícil su

interpretación, ya que muchas veces se analizaban señales que

correspondían a ruido, pero se interpretaban fácilmente como arritmias. A

partir de este inconveniente, surgió la necesidad de que los registros de

Holter contaran con al menos dos canales de registro, que fueran

simultáneos, y que los registros se pasaran a casetes de cinta, como los que

se usaban para las grabadoras de música.

Figura 3.2 Modelo de grabadora que utiliza un sistema de casete

Y es así como a partir de entonces, el desarrollo de máquinas lectoras tuvo

un gran auge, enfocándose en la posibilidad de que tuvieran la

capacidad de realizar una lectura completamente automatizada, y con el

paso del tiempo, éstas se han ido sofisticando cada vez más.

En la actualidad los sistemas Holter son muy comunes, y ahora se han

dejado atrás las cintas de casetes, para dar paso a los diversos tipos de

memorias que existen en el mercado. Ahora cuentan con el registro de al

menos tres canales, y algunos equipos tienen la posibilidad de desplegar

las doce derivaciones de un electrocardiograma convencional.

47

3.3 Norman J. ―Jeff‖ Holter – Padre del monitoreo ambulatorio ECG

Norman Holter nació en Helena, Missouri y murió ahí mismo 69 años más

tarde. Fue un biofísico con estudios en física y química. Basándose en sus

tempranos intereses en biotelemetría, desarrolló un electrocardiógrafo

ambulatorio, el cual es uno de los más grandes logros tecnológicos en la

historia de la cardiología moderna. Temprano en su carrera, Holter

comprendió que las tendencias más recientes en la práctica cardiológica,

requerían la documentación ambulatoria ECG.

Fig. 3.3 Norman Jeff Holter

Hacia 1952 el sistema incómodo de 40 Kg. fue reducido.

Con la llegada de los transistores, el equipo fue poco a poco reduciendo

su tamaño, fue auto-impulsado y la transmisión de radio fue sustituida por

un magnetófono magnético.

Holter y sus colaboradores, también diseñaron un sistema de reducción de

datos notable audiovisual (llamado también Presentación audio-visual

sobrepuesta ECG), para mostrar los electrocardiogramas registrados. De

este modo, el ECG registrado podía reproducirse y superponerse uno sobre

otro, a un ritmo acelerado, 60 veces la velocidad de la cinta de

48

grabación. Esto se logró mediante la sincronización del osciloscopio de

barrido horizontal con cada onda R. cuando los cambios transitorios fueron

detectados, un cambio podría ser activado para registrar un ECG a

velocidad convencional, para un análisis detallado. Con esta técnica, una

cinta de 24 horas podría ser escaneada en 20 minutos.

Un día, a principios de los años 50‘s, el renombrado cardiólogo pionero de

la época, Paul Dudley White, visitó a Holter en su laboratorio en Helena.

White quedó impresionado por el trabajo de Holter, y lo alentó a seguir

trabajando en ese proyecto, Holter recibió apoyo financiero de los

Institutos Nacionales de la Salud.

En 1962, Holter envió al brillante ingeniero William Glasscock a trabajar con

Eliot Corday, en el hospital Cedros del Líbano en Los Ángeles, para hacer

una demostración de la versión hecha a mono del sistema de monitor de

Holter, que era el primer prototipo clínico.

Hacia finales de los años 60, se encuentra una relación entre las arritmias

ventriculares de la cardiopatía isquémica, que fueron detectadas por el

sistema electrocardiógrafo ambulatorio de seis horas de duración, y la

muerte súbita, esto incrementó el interés de muchos investigadores,

quienes centraron sus investigaciones en la cardiopatía isquémica,

haciendo uso de la monitorización electrocardiográfica ambulatoria. A

partir de ese entonces, otros trabajos se dedicaron a investigar el

comportamiento de los cambios de la repolarización en los enfermos

coronarios, desde puntos de vista diferentes, y con especial énfasis, en

aquellos que son producidos como consecuencia del estrés.

Continuamente las investigaciones ya no sólo abarcan la cardiopatía

isquémica, sino que lo han dejado atrás, para analizar el comportamiento

electrocardiográfico dinámico de otros procesos cardiovasculares,

además de otras enfermedades que no necesariamente son cardiacas,

afectan en su desarrollo al aparato cardiovascular.

Ahora el cardiólogo dispone de un grandioso sistema de análisis

electrocardiográfico, el cual puede ser mejorado.

A la fecha y después de más de 50 años, estos principios de

electrocardiografía dinámica ideados por Holter, permanecen inalterables,

aunque obviamente, las continuas investigaciones que se han realizado

han perfeccionado la técnica, y por lo tanto, hoy en día los equipos

permiten el registro de más de dos derivaciones electrocardiográficas, por

periodos que superan las 24 horas. Por otra parte, también se ha agilizado

49

mucho el proceso de análisis, mediante el uso de algoritmos de detección

de arritmias y cambios en la repolarización, que han sido implementados

en la computadora, como programas altamente eficientes.

3.4 Necesidad del método

Un sistema de análisis electrocardiográfico ambulatorio, con las

características que nos proporciona el ECG de Holter, era definitivamente

necesario, al tener como objetivo poder obtener información dinámica de

la actividad eléctrica del corazón.

En principio fundamental del ECG de Holter, se basa en la obtención y

almacenamiento de todos los complejos electrocardiográficos, que existen

en un periodo de tiempo, generalmente 24 horas, para que puedan ser

analizados posteriormente en un tiempo considerablemente menor. A

diferencia de la ergometría, este sistema, no persigue la situación límite a la

que es capaz de llegar un corazón sano o enfermo, sino que a partir del

entorno natural de una persona, investiga el comportamiento de su

corazón a lo largo de un día de actividades habituales.

Figura 3.4 Monitor Holter

50

3.5 Monitor Holter

Un monitor Holter, es un aparato que registra continuamente el ritmo del

corazón, es decir, es un registro continuo de una o más derivaciones

electrocardiográficas. El monitor es usado normalmente por 24 - 48 horas

durante la actividad normal. Se trata de un método no invasivo, que le

permite realizar sus actividades cotidianas. Es de gran utilidad en casos de

isquemia silente, ya que permite detectar alteraciones del segmento ST, así

como también en el diagnóstico de arritmias y alteraciones de la

conducción.

Figura 3.5 Monitor Holter

La mayoría de los aparatos cuentan con un ―indicador de alteraciones‖,

esto es, un botón que el paciente presiona cuando nota algún síntoma,

como dolor precordial, síncope o palpitaciones. A este tipo de monitor, se

le denomina registro de acontecimientos anómalos.

El monitor Holter se utiliza principalmente para detectar arritmias de las que

se sospecha, y para relacionar estas alteraciones con ciertos síntomas,

como pueden ser, vértigo, síncope, palpitaciones o dolor precordial.

También tiene un gran uso, para estudiar el funcionamiento de los

marcapasos y la eficacia de medicamentos antiarrítmicos.

51

El equipo básico de ECG de Holter, consta en la mayoría de los casos de

tres partes:

1. Un sistema de electrodos

2. Una microcomputadora

3. Un electrocardioanalizador

1. El sistema de electrodos

La mayoría de los equipos que existen hoy en día, permiten el registro

de dos derivaciones simultáneas. Ambas son bipolares y almacenan

diferencias de potencial entre un electrodo positivo y otro negativo.

Para dos canales de ECG, se requiere utilizar cinco electrodos, esto

es, dos por derivación y el quinto electrodo para referencia a tierra.

Los electrodos deben ser hechos con una aleación que contenga

cloruro de plata, y deben estar completamente aislados para evitar

fugas de corriente, o entradas de corrientes basura. También es

preferible que posean una cierta estructura, que permita que la zona

en que hacen contacto con la piel sea homogénea. Para obtener

un registro de muy buena calidad, dependerá de la correcta

preparación de la piel sobre la que se coloca el electrodo. En

algunos casos se procede de la siguiente manera:

a) Eliminación del vello del pecho por el simple procedimiento del

jabón y el rastrillo. Para pacientes muy velludos, es recomendable

avisarles que asistan ya rasurados, de esta forma se ahorra

tiempo.

b) Después se procede a eliminar el estrato córneo de la epidermis,

ya que actúa como un medio dieléctrico, afectando

considerablemente la transmisión de la señal eléctrica. Esto se

logra, frotando suavemente con goma de borrar sobre la zona de

la piel en la que se colocará el electrodo, en una sola dirección.

Es importante tener en cuenta, las diferencias de sensibilidad

entre la piel de un individuo y otro, ya que en ciertos casos, frotar

excesivamente podría producir abrasión de la piel, o puede

sensibilizarla de manera excesiva a la pasta conductora, que se

aplicará más adelante en el proceso. Posteriormente, se procede

a eliminar los detritus lipídicos, para esto se lava suavemente la

zona, con una solución rebajada al 60%.

52

c) Sobre una superficie ósea (ya sea costilla o esternón), se aplica

una arandela autoadhesiva, sobre la que se coloca el electrodo

impregnado de pasta conductora. La cabeza de dicho

electrodo, se fija fuertemente a la piel con una cinta adhesiva.

d) Los extremos de todos los electrodos, se conectan a un cable

terminal, que será el que introduzca la señal en la grabadora. La

placa terminal del cable-paciente, se sujeta de igual forma a la

piel por medio de cinta adhesiva.

Figura 3.6 Electrodos

El hecho de retirar los electrodos, una vez que ha finalizado el periodo de

monitorización ambulatoria, será menos doloroso si se humedece con

agua la cinta adhesiva. Después de esto, la aplicación de una crema que

contenga vaselina aliviará la irritación de la piel. Los puntos donde se

colocan los electrodos varían, dependiendo de lo que se pretenda

investigar. Por ejemplo, para el estudio de una arritmia supraventricular, es

necesario obtener una onda P amplia, en cambio, para observar los

cambios isquémicos de la repolarización ventricular, se requieren dos

derivaciones que registren las actividades de la cara anterolateral, e

inferior del corazón.

Para el caso en el que se utilizan mínimo dos derivaciones, con la primera

se obtiene información de la repolarización del ventrículo izquierdo, y con

la segunda, un estudio más a detalle y seguro de los trastornos

supraventriculares del ritmo, así como también de posibles trastornos de la

conducción y del automatismo sinusal.

53

En los pacientes que portan marcapasos, se busca la derivación en la cual,

el eje de QRS sea paralelo al del estímulo eléctrico artificial, con el objetivo

de obtener una onda de la máxima amplitud.

2. Microcomputadora

Las microcomputadoras y los circuitos microelectrónicos, que están

incluidos en un sistema electrocardiográfico Holter, muestrean el ritmo

cardiaco en tiempo real mientras se registra, también convierten la señal

analógica en digital, y analizan los datos referentes a frecuencias máxima

o mínima, intervalos RR y también los cambios de éstos. También tienen la

capacidad de almacenar intervalos breves y específicos del

electrocardiograma. En algunos dispositivos, minutos después que el

paciente se ha desconectado, se puede recuperar la información, esto es,

un histograma que abarca todo el periodo de registro, y en un impreso en

tiempo real de segmentos definidos. Incluso se han desarrollado

microcomputadoras, que son capaces de analizar los datos electrónicos

de periodos muy prolongados, incluso días.

3. El cardioanalizador

Los cardioanalizadores para el registro electrocardiográfico ambulatorio,

han experimentado a través de los años, un desarrollo tecnológico

considerable, de manera que ahora es mucho más confiable el análisis de

los trastornos del ritmo o de la conducción, así como de las variaciones de

la repolarización, y en fin, han acelerado a tal grado que ahora se pueden

analizar los datos de 24 horas de duración en menos de una hora.

La mayoría de los aparatos que están disponibles hoy, permiten una rápida

lectura automática.

54

Figura 3.7 Cardioanalizador para registros electrocardiográficos de

bobina

3.6 Tipos Generales de Registro electrocardiográfico ambulatorio

Los registros ambulatorios se obtienen de las siguientes formas generales:

1. Cinta o casete convencional, prácticamente en desuso, que

utilizan grabadoras tradicionales y sistemas playback.

2. Tecnología de estado sólido que utilizan un microprocesador y

almacenamiento en memorias, en los modelos más recientes.

Figura 3.8 Dispositivos de almacenamiento

55

3. Almacenamiento en memorias sólidas con formas de revisión, ya

sea de forma manual o automática, o los sistemas modernos con

capacidad de almacenamiento de hasta 72 horas continuas. Los

registradores implantables (REVEAL de Medtronic, Figura 3.2), es

un ejemplo de esto, pero es más sofisticado, implantable, cuenta

con algoritmos de detección que activan el sistema de memoria,

y al estar colocado de manera subcutánea permanece por un

largo tiempo.

Figura 3.9 Dispositivo implantable (REVEAL de Medtronic)

Técnica de Barrido y Análisis

Los datos guardados por un sistema Holter que utiliza cintas para guardar

la información, pueden analizarse mediante la reproducción de la cinta a

alta velocidad, o actualmente haciendo uso de las microcomputadoras,

se realiza un procesamiento durante el registro e impresión del análisis al

finalizar el muestreo.

Para analizar los datos e interpretar el ritmo cardiaco, mientras se

reproduce en un osciloscopio a alta velocidad, existe un método de

identificación muy usado que sobrepone cada complejo QRS idéntico, de

forma que se observan como una imagen fija. Con este método, si existe

alguna variación, ésta es muy evidente. Al instante, en el osciloscopio se

muestra, para cada ciclo cardiaco, una gráfica de barras verticales, cuya

altura es directamente proporcional a cada uno de los intervalos RR, y a la

morfología del complejo QRS. En algunos equipos, cuando se detecta una

de estas anormalidades, se puede reproducir la cinta en tiempo real, para

su análisis en un electrocardiógrafo normal.

56

Con el objetivo de hacer cada vez más pequeños los errores humanos, y

obtener datos que se puedan cuantificar de forma precisa, se puede

utilizar un analizador electrónico semiautomático de cintas, el cual

cuantifica el número de anormalidades reconocidas. El sistema será

preciso, dependiendo de su capacidad para diferenciar entre lo que es

normal y lo anormal.

La velocidad de reproducción para el análisis de la información, puede ser

de hasta 240 veces más que la de tiempo real. Asimismo, ahora es posible

que los analizadores electrónicos y las computadoras, así como también el

osciloscopio, ―aprendan‖ a reconocer complejos QRS normales del

paciente, y después puedan identificar cualquier alteración.

Figura 3.10 Monitor Holter

El propósito de un monitor Holter, es registrar el funcionamiento del

corazón, mientras el paciente realiza sus actividades diarias habituales. Un

monitor Holter, puede detectar problemas que se producen en el corazón.

Un monitor Holter, es útil en la detección de problemas de corazón que se

producen de manera intermitente, y por lo tanto no se pueden detectar,

estando por un corto periodo de tiempo en el consultorio del médico,

figura 3.3.

Normalmente un Holter, es útil en las siguientes situaciones:

Si se experimentan mareos o palpitaciones, el monitor Holter puede

detectar cualquier alteración asociada con el ritmo cardiaco.

57

Si el paciente tiene dolor en el pecho, fatiga o le falta el aliento, un

monitor Holter, puede determinar si el corazón está recibiendo la

cantidad adecuada de sangre.

Si el paciente tiene un marcapasos, el monitor Holter puede

determinar si su marcapasos funciona correctamente.

Si el paciente ha tenido un ataque al corazón o una cirugía a

corazón abierto, un monitor Holter, puede utilizarse para evaluar el

actual funcionamiento del corazón,

Si el paciente está tomando medicamentos para el tratamiento de

un problema, relacionado con el ritmo de su corazón, un monitor

Holter puede evaluar la eficacia de esos medicamentos. Al registrar

el nuevo estado del ritmo cardiaco del paciente, se podrá observar

si el paciente tuvo una mejoría.

Figura 3.11 Monitorización con Holter

Los electrodos del Holter van colocados en el pecho, y a su vez, se

conectan al dispositivo de grabación. Toda la información obtenida, se

guarda en un dispositivo de almacenamiento en el interior del aparato de

grabación. El dispositivo de grabación se puede utilizar alrededor de la

cintura o por encima del hombro, mediante una correa.

Una vez que los electrodos, cables y dispositivo de grabación están

conectados, el técnico pondrá a prueba el equipo para asegurarse de

que todo funciona correctamente, e inmediatamente después comienza

la grabación, y se le pedirá al paciente que porte el ECG Holter durante 24

o 48 horas, y tendrá que regresar al centro médico después de ese

58

periodo. El Holter se debe usar las 24 horas continuas, para poder obtener

la máxima cantidad de información de la prueba.

La tarea más importante para el paciente mientras porta el

electrocardiógrafo Holter, es anotar en un diario todas las actividades que

realiza. En ese diario el paciente debe incluir la siguiente información:

Cualquier síntoma que experimente mientras usa el monitor Holter,

incluyendo fatiga, falta de aliento, mareos, dolor de pecho,

palpitaciones, debilidad o entumecimiento.

Cualquier actividad física que realice mientras esté usando el

monitor (por ejemplo, cuando se encuentre corriendo, caminando,

haciendo aerobics o subiendo escaleras, debe anotar la hora en la

que comenzó y terminó cada una de estas actividades)

Registrar la hora de sus comidas

Registrar cualquier evento estresante (incluyendo eventos como

quedarse en medio del tráfico o irritaciones con su familia)

Tabla 3.1 Ejemplo de un diario

Ejemplo de Diario:

Día y hora de los

síntomas Martes 8:30 a.m. Martes 2:15 p.m.

Miércoles 9:30

a.m.

Actividad en el

momento

Conduciendo

hacia el trabajo Subir escaleras Sesión en reunión

Dolor de pecho

Palpitaciones x

Mareos x x

Nauseas x

Falta de aliento

Dolor de brazo x x

Otro dolor

(dónde sufrió el

59

dolor)

Más información

Tratamiento de

los síntomas

Casi golpeado

por otro coche

Parado fuera de

la carretera por

5 minutos hasta

que el dolor

desapareció

Ninguno

Reunión acerca

de problemas

financieros en la

empresa

Ninguno

Además de esto, el paciente debe realizar sus actividades de manera

habitual, aunque esté usando el monitor Holter. El paciente no debe limitar

sus actividades sólo porque está usando el monitor Holter.

Si el paciente piensa que ciertas actividades provocan sus síntomas, debe

procurar realizar estas actividades mientras está usando el monitor Holter. Si

sus síntomas no se producen, debe asegurarse de repetir varias veces estas

actividades.

3.7 Restricciones mientras está usando el monitor Holter

El paciente debe evitar bañarse o nadar. El dispositivo de grabación no

debe mojarse. Tampoco debe usar mantas eléctricas, afeitador eléctrico,

algún dispositivo de calentamiento para una cama de agua, o cualquier

equipo electromagnético, porque todas estas cosas interfieren con la

habilidad del disco de la computadora, para almacenar información. Por

razones similares no debe tomarse rayos X mientras usa el monitor.

El paciente debe asegurarse en todo momento que los electrodos estén

bien conectados, para asegurarse que no se suelten ni se caigan, si esto

sucede, debe sustituirlo lo antes posible con un parche extra, que se le

debió proporcionar antes. Y tiene que anotar en su diario, que sustituyó el

parche del electrodo. El paciente debe tener especial cuidado al

cambiarse la ropa, para que no se caiga ningún electrodo.

No existe ningún riesgo con esta prueba.

Capítulo IV

Diseño e implementación del sistema de análisis

61

4.1 Hardware

La solución propuesta para este trabajo, fue implementar un sistema de

adquisición de señales bioeléctricas, que principalmente consta de tres

etapas importantes. La etapa de la alimentación, que es elemental para el

funcionamiento del sistema, la etapa para la adquisición de la señal, y la

etapa para la digitalización de dicha señal adquirida. Este sistema se

elaboró, a partir del diagrama de bloques que se detalla a continuación

en la figura 4.1:

Figura 4.1 Diagrama de bloques del sistema de adquisición de señales

Adquisición de la

Señal

Filtros (Pasa-banda -

Notch)

Interfa

z

Convertidor A/D

Amplificador

Graficación

Lector de Archivo de Datos

Análisis de la Señal

62

4.1.1Etapa para la adquisición de la señal

En la figura 4.2 se muestra el circuito que se implementó para adquirir la

señal cardiaca.

Este circuito es un amplificador de instrumentación, y está constituido por

dos seguidores de voltaje y un amplificador diferencial. Al momento de

adquirir las pequeñas señales que provienen del corazón, pasan por este

circuito, en donde son amplificadas y al mismo tiempo se disminuyen las

señales de ruido, esto es posible porque el amplificador diferencial cuenta

con una característica especial, tiene una muy baja ganancia en modo

común, debido a su configuración. Los amplificadores operacionales que

se utilizaron son de tecnología JFET, y presentan una alta impedancia de

entrada y una corriente mínima de polarización, lo cual brinda un margen

de seguridad eléctrica para el paciente.

En la figura 4.2 se muestra el circuito amplificador de voltaje, las entradas

VRA y VLA, son los potenciales eléctricos de la mano derecha e izquierda

respectivamente, y VRL es el potencial eléctrico que se mide en la pierna

derecha, y se le utiliza como una referencia de los potenciales

bioeléctricos.

Figura 4.2 Amplificador de Instrumentación

63

Para cada una de las etapas de este sistema de adquisición de señales, se

realizó la simulación en el programa MULTISIM, para comprobar su buen

funcionamiento y su modo de operación, antes de implementar el circuito

físicamente. La figura 4.3 muestra la simulación de la etapa del

amplificador de instrumentación.

Figura 4.3 Simulación de la etapa del amplificador de Instrumentación

Este circuito, se alimentó a la entrada con dos señales de 1 y 2 mV y a una

frecuencia de 1 Hz, para que la frecuencia no salga de los límites normales,

para frecuencias cardiológicas. El circuito funcionó de manera correcta, y

la figura 4.4 muestra lo que se obtuvo en la pantalla del osciloscopio.

Figura 4.4 Señal de entrada en color azul, señal de salida amplificada en

color verde.

64

Para la implementación del amplificador de instrumentación, tanto R1

como R2 deben de ser de igual valor, porque haciendo esto se puede

controlar la ganancia para esta parte del circuito, en conjunto con las

resistencias R3 y R1 o R2. Para que se logre eliminar la señal de ruido

también R6 y R7 deben ser iguales, de igual manera R5 y R4.

4.1.2 Etapa de filtro pasa banda

La señal que se obtiene de la etapa anterior, debe pasar al filtro pasa

banda, para asegurar que se encuentre dentro de la banda especificada

por las normas médicas, que es entre 0.05 Hz y 100 Hz.

Se han realizado estudios que demuestran que las señales que tienen una

frecuencia arriba de 100 Hz no son cardiológicas, y también, al filtrar las

frecuencias que son menores de 0.05 Hz, se elimina una diferencia de

potencial existente entre los electrodos y la superficie de la piel, que llegan

a alcanzar niveles de hasta 300 mV, y esto puede ocasionar que se saturen

los circuitos del amplificador. Al eliminar estas frecuencias, se puede

asegurar una ganancia alta de la señal electrocardiográfica.

El circuito del filtro pasa banda se puede apreciar en la figura 4.2, en este

circuito la resistencia R3 y el capacitor C2, funcionan como un filtro pasa

altas y el valor de estos componentes, es lo que determina la frecuencia

de corte inferior (fL), que es de 0.05 Hz.

Se empleó la siguiente expresión para calcular los valores de los

componentes.

De modo contrario la resistencia R2 y el capacitor C1, son los que forman el

filtro pasa bajas que en este caso se necesita, este filtro define la

frecuencia de corte superior (fH) de 100 Hz. A partir de la siguiente

expresión, se encuentran los valores correspondientes a R2 y C1.

65

En esta etapa de filtrado, la señal obtiene una amplificación que es posible

calcularla, si se eliminan los capacitores implicados. Esta operación se

puede realizar solamente, debido a que en las frecuencias en las que

opera el capacitor C2, funciona como un cortocircuito, y asimismo el

capacitor C1 trabaja como un circuito abierto.

De esta manera el circuito se puede reducir a un amplificador no inversor,

y su señal de salida se puede definir con la siguiente ecuación.

Empleando este circuito se logra amplificar la señal obtenida, y además se

delimita la banda de frecuencia entre 0.05 Hz y hasta 100 Hz.

Figura 4.5 Filtro pasa banda

66

Aquí se muestra el circuito simulado con el programa MULTISIM

Figura 4.6 Simulación Filtro pasa bajas

4.1.3 Etapa filtro rechaza banda (Notch)

Ya que se determinó el rango de frecuencias para la señal que se ha

adquirido, lo que viene a continuación es implementar un filtro Notch e

ingresar dicha señal. Esto se realiza porque la presencia del ruido en el

registro de biopotenciales, no se puede evitar, y este tipo de filtro tiene la

característica de eliminar señales de alguna frecuencia específica. El

objetivo de realizar este filtro en este proyecto, es para eliminar ruido

inducido a través de la red eléctrica, y demás aparatos como lámparas,

computadoras, impresoras, y otros dispositivos que se alimentan de la red

eléctrica doméstica de 60 Hz. Con esta información, se implementa el filtro

Notch para la frecuencia de 60 Hz, eliminando así las señales de ruido que

se producen a partir de esta frecuencia, y que distorsionan la señal

electrocardiográfica.

Figura 4.7 Filtro rechaza banda (Notch)

67

Simulación en MULTISIM del filtro rechaza banda o Notch.

Figura 4.8 filtro rechaza banda

En la figura 4.3 se aprecia el filtro que se utilizó, en el cual el valor de R1 es

igual a R2, al mismo tiempo que el valor de R3 es la mitad de éstos. Por otro

lado los valores para los capacitores C1 y C2 es el mismo, y el de C3 es la

suma de C1 y C2. El valor de la frecuencia que se desea eliminar se

determina con la siguiente ecuación.

4.1.4 Etapa de amplificación

Ahora bien, ya que la señal ha pasado por todos los circuitos anteriores,

necesita ser manipulada, para que pueda alcanzar una amplitud que se

encuentre entre 0v y 5 v, esto es para poder digitalizarla con el ADC0809,

que solamente acepta señales que estén comprendidas en este rango.

68

4.2 Diseño del Software

En el diseño de software, un punto importante a considerar es el puerto de

comunicación que se utilizará, en este proyecto es el puerto paralelo de la

computadora, por lo que a continuación se hace una breve descripción

de las características más importantes, en cuanto respecta a este puerto

de comunicación.

4.2.1 Registros del puerto paralelo

Este puerto recibe el nombre de paralelo porque tiene un bus de datos de

8 líneas, y además es posible escribir en él 8 bits al mismo tiempo. En las

computadoras de escritorio, este puerto se encuentra en la parte posterior

y es un conector DB25 hembra generalmente.

Se podría profundizar de forma detallada, el uso específico de cada

terminal del puerto paralelo, pero para este trabajo sólo es de interés

conocer las terminales, en las que podemos escribir datos hacia el

dispositivo, y en qué terminales podemos leer datos desde el hardware.

Figura 4.9 Puerto Paralelo

En la figura 4.4 se especifican principalmente tres registros:

Datos (D0-D7) – tiene 8 terminales de salida

Estado (S2-S7) – tiene 5 terminales de entrada

Control (C0-C5) – tiene 4 terminales de salida

Tierra (18-25) – tiene 8 terminales aterrizadas

69

Gracias a esta información, se observa que se puede utilizar el registro de

Datos para escribir hacia el hardware, y el registro de Estado se utiliza para

leer datos desde el hardware. Y las cuatro líneas de control, usualmente

son salidas pero también se pueden utilizar como entradas, esto quiere

decir que son modificables tanto por medio de software como por

hardware.

4. 3 Implementación Física del Hardware

Las imágenes a continuación, muestran la implementación física del

sistema de adquisición de señales bioeléctricas del corazón (figuras 4.10,

4.11, 4.12), el cual se montó sobre una tablilla de pruebas (protoboard), y

posteriormente se evaluaron los resultados, siendo éstos favorables.

Figura 4.10 Sistema de adquisición de señales biomédicas (1)

70

Figura 4.11 Sistema de adquisición de señales biomédicas (2)

71

Figura 4.12 Sistema de adquisición de señales biomédicas (3)

Figura 4.13 Sistema de adquisición de señales biomédicas (4)

4. 4 Software

El lenguaje de programación que se eligió para desarrollar este proyecto

de una manera visual amigable, fue Visual Basic 6.0. Las razones por la cual

se eligió este entorno se mencionan brevemente:

Es un leguaje sencillo y es fácil de aprender

Es un lenguaje popular

Existen diversos recursos para implementarlos en Visual Basic

Herramientas disponibles en Internet, como las librerías DLL o archivo

OCX

Para la implementación en código de este proyecto, es necesario contar

con una librearía que trabaje con el puerto paralelo, las razones se

explicarán a continuación.

4.2.2 Lectura y Escritura de datos en el puerto paralelo utilizando Visual

Basic 6.0

Para realizar las operaciones de escritura y lectura en el puerto paralelo,

utilizando el entorno de programación Visual Basic 6.0, es necesario

72

controlar el puerto a través de una librería DLL, esto es, una librería de

enlace dinámico, ya que Visual Basic 6.0 no cuenta con instrucciones

propias para escribir o leer datos del puerto. Las librerías de enlace

dinámico, forman parte de uno de los elementos primordiales del sistema

operativo Windows. Básicamente las librerías DLL son archivos ejecutables

independientes, que incluyen funciones y recursos para que puedan ser

llamados por otros programas, e incluso por otras DLL, para llevar a cabo

ciertos trabajos. No es posible ejecutar una DLL de manera independiente,

sino que sólo se puede utilizar hasta que un programa u otra DLL, llamen a

alguna de las funciones de la librería. El hecho de que sea una librería de

―enlace dinámico‖, hace referencia al código que contiene la DLL, es

decir, al hecho de que el código que contiene la DLL se incorpora al

programa ejecutable, y ésta es llamada sólo al momento en que es

solicitada, esto es, en tiempo de ejecución.

Dentro de la librería DLL existen funciones para controlar el puerto paralelo,

y desde Visual Basic pueden ser fácilmente llamadas.

En este proyecto se trabajó con la librería NTPort.dll, la cual permite tener

acceso a los puertos de entrada y salida de una computadora, sin la

necesidad de utilizar el paquete Windows Drivers Development Kit (DDK).

Además la libería NTPort, brinda un soporte para los sistemas operativos

Windows 95/98/Me y Windows NT/2000/XP/Server 2003.

4.4.1 Interfaz gráfica

Para resolver de forma rápida y sencilla la estructura de esta aplicación, se

desarrolló un diagrama de flujo, en el que se contemplan cada una de las

etapas de adquisición de datos, y el proceso que conllevan. El diagrama

de flujo, fue una herramienta de gran utilidad en este proyecto, para

plantear los resultados que se deseaban obtener y cómo se alcanzarían.

Principalmente se desarrollaron tres etapas importantes, dos para la

adquisición de datos—éstas se describen más adelante—, y una para la

base de datos, que servirá como punto de referencia, para el análisis de la

señal electrocardiográfica adquirida, en cualquiera de las etapas

anteriores. Se puede observar el diagrama de flujo en la figura 4.14

73

Figura 4.14 Diagrama de Flujo

74

La adquisición de las señales biomédicas a través del puerto paralelo en

tiempo real, haciendo uso de la librería NTPort y el hardware del sistema de

adquisición de datos, con el cual, el médico puede realizar una revisión al

paciente que así lo requiera. Esto se muestra en la figura 4. 14

Figura 4.14a

Figura 4.14b

Figura 4.14 a) Adquisición de datos por el puerto paralelo; b) Datos en

pantalla principal para su análisis

75

Por otra parte, se realizó la etapa de análisis de datos adquiridos, mediante

archivos portables en algún dispositivo de almacenamiento, como una

memoria USB o una ‗memory card‘.

Para este caso la aplicación realizada, tiene la opción para buscar el

archivo creado por el dispositivo Holter, y cargarlo en una ventana para su

graficación, con esto el médico puede identificar el tipo de anormalidad

en el ritmo cardiaco del paciente.

Figura 4.15 Ritmo Sinusal Normal

76

Figura 4.16 alteración cardiaca - Arritmia

Para la ventana principal, se presenta una pantalla con las gráficas que

muestran, según el caso, las señales para el análisis del médico, ya sea que

la información se haya obtenido por medio de un archivo, o por el puerto

paralelo.

Figura 4.17 Interfaz Holter

77

También es posible, contar con los datos necesarios del paciente que se

realiza el estudio Holter.

Figura 4.18 Datos del paciente

Antes de adquirir la señal a través del puerto paralelo, la aplicación lanza una

advertencia, para verificar que el paciente tenga colocados los electrodos de

manera correcta, como se muestra en la figura 4.19

Figura 4.19 Colocación de electrodos

78

Se pueden observar tanto los datos adquiridos por el puerto paralelo, como los

que se obtienen a través del dispositivo Holter, y al mismo tiempo tener una

referencia, que sería la base de datos, para permitir al médico realizar un análisis

de manera detallada. Comparando de manera visual las señales

electrocardiográficas. Esto se puede apreciar en la ventana principal de la

aplicación, la cual se muestra en la figura 4.20

Se puede hacer uso de la base de datos, por medio del panel derecho, al

seleccionar algún tipo de arritmia, ésta se visualizará en el gráfico superior. La

figura 4.20, muestra lo que se ha descrito.

Figura 4.20 Pantalla principal para realizar comparaciones

La aplicación ofrece otra opción, que es la de guardar el gráfico de los datos

adquiridos, en un archivo de imagen, esto facilitará que cualquier señal

electrocardiográfica guardada, pueda ser analizada posteriormente, si no es

necesario hacerlo en el momento. Figura 4.21

Figura 4.21 gráfica guardada como archivo de imagen

Para consultar el código de la aplicación, favor de consultar el anexo A.

79

4.5 Estudio Económico

La viabilidad de este proyecto se puede obtener a partir de realizar un

estudio económico, que nos indique cuales serían las ventajas y

desventajas respecto a utilidades económicas, para desarrollar este

producto.

Se clasifican los costos en fijos y variables, en un periodo de seis meses, que

es el tiempo en el que se desarrolló este proyecto. Esto se muestra en la

tala 4.1

Tabla 4.1 Costos Fijos y Variables

Costos Fijos (6 meses) Costos Variables (6 meses)

Gastos de Administración Gastos de Fabricación

Equipo de cómputo $7,000.00 Mano de obra (Ingeniería) $48,000.00

Luz $600.00 Material (pieza) $300.00

Hojas Blancas $160.00

Cartuchos de tinta $1,117.00

Copias $160.00

Total $9,037.00 Total $48,300.00

Ya que se han clasificado estos costos, y se ha estimado el total de cada

uno, podemos obtener cual será el costo total, para esto, aplicaremos la

siguiente fórmula.

Costo Total = Costos Fijos Totales + Costos Variables Totales

Costo Total = $9,037.00 + $48,300.00 = $57,337.00

Contemplando que se podrían producir 8 dispositivos Holter al mes, en un

período de seis meses, se pueden construir 48 dispositivos.

80

Con esta estimación podemos deducir el Costo Unitario:

n: número de unidades producidas

Para calcular el precio de venta, es necesario obtener el margen de

utilidad, si se desea obtener, por ejemplo, el 20% de ganancia sobre el

costo unitario, el precio de venta se puede determinar de la siguiente

forma:

Margen de Ganancia= $238.90

Precio de Venta=Costo Unitario + Margen de Utilidad

Sustituyendo:

Precio de Venta=1194.52+238.90= $1433.42 precio de venta dispositivo Holter

En base a estos datos podemos determinar el punto de equilibrio, que

entre más bajo sea, las probabilidades de que el proyecto obtenga

utilidades es mayor, y a su vez el riesgo de que haya pérdidas es menor.

La gráfica del punto de equilibrio se obtiene de la siguiente manera:

Donde:

PV=precio de venta unitario=$1433.42

CVU=costo de venta unitario=$1194.52

81

Los ingresos con los que es necesario contar, para estar en equilibrio, se

encuentran utilizando la siguiente fórmula:

Sustituyendo:

El punto de Equilibrio se representa de la siguiente forma:

Capítulo V

Resultados

83

5.1 Comparaciones

Actualmente existen en el mercado, muchas marcas de renombre que se

dedican a la fabricación de quipos médicos, entre ellos el

electrocardiógrafo Holter. Sin duda el rendimiento y las opciones que

ofrecen cada uno de los fabricantes en estos equipos, difieren una de la

otra, y vale la pena mencionar que existen aparatos, cuyo software cuenta

con una amplia gama de opciones, para explotar al máximo toda la

funcionalidad del dispositivo Holter. Sin embargo, este proyecto resuelve en

gran medida un problema relacionado con el costo tan elevado, que

puede llegar a tener un dispositivo de éstos, para que un consultorio clínico

lo pueda adquirir.

Tomando en cuenta toda esta información, se buscó realizar una

aplicación práctica y fácil de usar, que se adecuara a las necesidades del

usuario, es así como se implementó un electrocardiógrafo Holter para una

computadora, y resultó de muy bajo costo, si se le compara con otros

equipos similares. La interfaz realizada, es fácil de entender y manejar,

prácticamente cualquier personal médico familiarizado y capacitado con

este tipo de aplicaciones, puede hacer uso de ella. Es flexible en cuanto a

las opciones que brinda, independientemente del equipo físico del que se

haga uso.

La señal biomédica que se adquiere, independientemente si es por archivo

o por el puerto paralelo, cuenta con una nitidez de muy buena calidad,

que permite al médico profesional, llevar a cabo el análisis detallado de las

arritmias que se presenten. Además se presenta una señal limpia de ruido,

y esta característica da lugar, a que se pueda observar la señal con buena

fidelidad.

En general, las comparaciones realizadas presentaron una buena

impresión del dispositivo implementado, así como de la interfaz, teniendo

un rendimiento óptimo de acuerdo a la magnitud del proyecto, y tomando

en cuenta los recursos y las cualidades del proyecto.

Para lograr la competencia con dispositivos de venta en el mercado,

obviamente se tiene que realizar una inversión mayor, tanto de recursos,

como de tiempo y de un amplio personal capacitado en el área.

84

5.2 Conclusiones

En la realización de este proyecto se presentaron diferentes situaciones, y

cada una implicaba resolver un conflicto, algunos más complejos que

otros, en algunas etapas se tuvo que invertir un tiempo mayor del que

estaba estipulado.

El hecho de recabar la información y ordenarla, de modo que tuviera la

estructura adecuada, también fue un proceso un tanto complicado,

porque para algunos temas, existe mucha información disponible, y para

otros es muy escasa.

Al implementar el dispositivo, prácticamente no existieron problemas

relevantes que impidieran el avance de este proyecto.

En cuanto al manejo del lenguaje Visual Basic 6.0, los problemas que se

presentaron fueron en el manejo de ciertos controles, lo que implicó

conocer a fondo todas sus características, y hacer pruebas aislándolos del

proyecto para observar su comportamiento.

El software que se desarrolló, se llevó a cabo por etapas, de acuerdo a la

planeación inicial y conforme se obtenían resultados exitosos. Como se

mencionó al principio, uno de los objetivos fue realizar una aplicación que

fuera amigable con el usuario, es decir, fácil de usar. Por esto se trabajó

con muchos elementos visuales, para un mejor y más rápido aprendizaje

acerca de la interfaz, por parte del personal que estará trabajando con

ella.

Al finalizar este trabajo se han logrado los objetivos, tanto particulares

como generales, que se plantearon antes de iniciar la realización de este

proyecto. Ya que al concluir se obtuvo un sistema de interpretación de

datos, que está basado en un analizador de cardiopatías, mejor conocido

como electrocardiógrafo Holter, y que cumple la función de ser una

herramienta de apoyo médico.

En cuanto a los objetivos particulares, se obtuvo la interfaz con el

dispositivo analizador Holter, como se pretendía. Además se diseñó el

software que fuera capaz de interpretar los datos, a través de cualquier

dispositivo de almacenamiento, como lo es un dispositivo USB Flash

Memory.

85

Se aplicó la metodología médica, y se obtuvo la interfaz gráfica amigable

con el usuario.

Con esto al finalizar este proyecto, se cuenta con una interfaz accesible y

de bajo costo. Es un sistema confiable y muestra la respuesta de la

actividad eléctrica del corazón, de manera fiel como lo haría cualquier

electrocardiógrafo convencional.

5.3 Trabajo a futuro

Respecto a las mejoras que se le pueden hacer a este proyecto a futuro, la

ciencia y la tecnología van en aumento, y cada vez más se desarrollan

infinidad de aplicaciones, para cubrir las necesidades de los seres

humanos, por lo tanto las modificaciones y mejoras que se puedan

implementar en este proyecto, dependerán de las necesidades del usuario

y de la imaginación del ingeniero a cargo del proyecto, y de esta forma se

obtendrá la mejora de este software.

Una característica por mencionar, puede ser que el sistema de adquisición

de datos, ya no trabaje utilizando el puerto paralelo, ya que cada vez más

está en desuso, y está siendo reemplazado por nuevos dispositivos de

comunicación con la computadora, de los cuales se puede echar mano.

Y en lugar de esto, realizar las modificaciones pertinentes para que pueda

transmitir datos por vía USB, incluso se puede trabajar para que la

transmisión de información sea posible, a través de infrarrojo o incluso

utilizando la tecnología Bluetooth, con estas mejoras, sin lugar a dudas esta

aplicación tendría una mayor aceptación, una mayor aplicación y

grandes posibilidades de que se utilice, ya sea para innovar en nuevas

aplicaciones, o para que el sistema tenga una mejora considerable en su

rendimiento, y se adapte a las nuevas tecnologías.

Otra de las mejoras que se le podrían hacer a este proyecto, podría ser

que transmitiera los datos o un informe detallado del paciente vía internet,

o también se podría implementar en un móvil o incluso en un dispositivo

PDA.

86

Glosario de términos

Antropina. Droga natural.

Aparato fonador. Conjunto de los diferentes órganos que intervienen en la

articulación del lenguaje en el ser humano.

Arco aórtico. Es un segmento de la arteria aorta situado entre la aorta

ascendente y descendente.

Biotelemetría. Es una técnica que se fundamenta en la captación y

seguimiento de señales emitidas por un transmisor fijado externamente o

implantado en el cuerpo de un animal.

Catecolaminas. Son un grupo de sustancias que incluye la adrenalina, la

noradrenalina y la dopamina.

Complejo QRS. Es una estructura en el electrocardiograma que

corresponde en el tiempo, con la despolarización de los ventrículos.

Derivaciones. Son las combinaciones de puntos corporales desde los

cuales se registra rutinariamente el ECG.

Despolarización. Proceso electrofisiológico mediante el que se neutraliza la

polarización de una célula, habitualmente muscular o nerviosa, que

generalmente da lugar a un potencial de acción y a una excitación de la

célula.

Dolor Precordial. Dolor sentido en el centro del tórax, este generalmente es

de tipo opresivo (sensación de opresión en el pecho) y que puede tener

irradiación a cuello, cabeza y brazos.

Electrodo. Instrumento que se coloca sobre la superficie cutánea para

registrar actividad eléctrica en el tejido subyacente.

Ergometría. Prueba electrocardiográfica que se realiza con el fin de valorar

posibles alteraciones en la actividad eléctrica del corazón durante una

situación de estrés físico.

87

Extrasístole. Contracciones anticipadas del corazón o de una parte del

mismo

Fibras de Purkinje. Fibras miocardiales que conducen un estímulo o impulso

eléctrico que interviene en el impulso nervioso del corazón haciendo que

éste se contraiga de manera coordinada.

Haz de His. Es una formación intracardíaca consistente en un fino cordón

de naturaleza muscular, de aproximadamente 1 cm de longitud, que

forma parte del sistema de conducción del corazón, por medio del cual la

excitación de las aurículas se trasmite a los ventrículos.

Hipoxia. Trastorno en el cual el cuerpo por completo (hipoxia

generalizada), o una región del cuerpo (hipoxia de tejido), se ve privado

del suministro adecuado de oxígeno.

Radiotelemetría. Es la detección a distancia de animales y su aplicación al

estudio del comportamiento.

Repolarización. Tiene lugar cuando la célula regresa a su estado de

reposo; en esta fase en la que se efectúa la producción de energía.

Cuanto más se prolonga la fase de repolarización, más se reposa la célula.

Síncope. Es una pérdida temporal del conocimiento y del tono muscular

ocasionada por un suministro sanguíneo inadecuado al cerebro.

88

ANEXO A

Código de la aplicación para Form1

********************************************************************************

‘Declaración de variables

Dim Start_Pos

Dim End_Pos

Dim Dato As Double

Dim x

Dim A, B

Dim c

Dim archivo

Dim y

Dim archivo1

Private Sub Command1_Click()

If archivo1 = "" Then

MsgBox "Abra primero el archivo", vbInformation, "Error de ejecución"

Else

Open archivo1 For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

89

Private Sub Command2_Click()

Form3.Show

'Form1.Hide

End Sub

Private Sub Command3_Click()

Form4.Show

End Sub

Private Sub Command4_Click()

CD.InitDir = App.Path

CD.DialogTitle = "Archivos Holter"

CD.Filter = "*.hol;*.txt;*.ecg;*.dat"

CD.ShowOpen

archivo = CD.FileName

Open archivo For Input As #1

While Not EOF(1)

Input #1, A

MSChart1.Data = A

MSChart1.Row = y

y = y + 1

If y > 10 Then y = 1

Wend

Close #1

End Sub

Private Sub Command5_Click()

Form2.Show

End Sub

Private Sub Command6_Click()

Forma1.Show

End Sub

Private Sub Form_Load()

Start_Pos = 40

End_Pos = 0

90

B = 88

Randomize

'Picture1.FillColor = &HFF&

y = 1

x = 1

MSChart1.Data = 0

MSChart2.Data = 0

End Sub

Private Sub guarda_Click()

'SavePicture MSChart1.Plot, CD.FileName & ".bmp"

Dim strArchivoGuardar As String

strArchivoGuardar = App.Path & "\" & App.EXEName & ".bmp"

MSChart2.EditCopy

SavePicture Clipboard.GetData, strArchivoGuardar

MsgBox "El gráfico ha sido guardado en " & strArchivoGuardar, vbInformation, "Guardar

Gráfico"

End Sub

Private Sub Imprimir_Click()

Call Imprimir_MsChart("Gráfico de ejemplo", MSChart1, 1.5)

End Sub

Private Sub Imprimir_MsChart(titulo As String, MsChart As MsChart, escala As Single)

With MsChart

'borra los datos del clipboard

Clipboard.Clear

'copia la imagen del mschart en el portapapeles

.EditCopy

'verifica si la imagen es válida

If Clipboard.GetFormat(vbCFBitmap) Then

'scale mode

Printer.ScaleMode = vbTwips

.Parent.ScaleMode = vbTwips

' titulo

Printer.Font.Size = 10

Printer.FontName = "Verdana"

Printer.Print vbNullString

Printer.Print titulo

Printer.Print vbNullString

91

' dibuja la imagen

Printer.PaintPicture Clipboard.GetData(), 100, 500, .Width * escala, .Height * escala, 0, 0

Printer.EndDoc 'se envía a la impresora

End If

End With

End Sub

Private Sub mnuabrir_Click()

CD.InitDir = App.Path

CD.DialogTitle = "Archivos Holter"

CD.Filter = "*.hol;*.txt;*.ecg;*.dat"

CD.ShowOpen

archivo1 = CD.FileName

Label8.Caption = Mid(CD.FileTitle, 1, Len(CD.FileTitle) - 4)

End Sub

Private Sub mnuNuevo_Click()

Form2.Show

End Sub

Private Sub Op1_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Ritmo sinusal normal.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

92

Private Sub Op10_Click()

If Op10.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\FV.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op11_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Aleteo auricular.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op12_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

93

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Fibrilacion auricular.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op13_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Taquicardia ventricular.txt" For Input As

#1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op2_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Bradicardia Sinusal.txt" For Input As #1

94

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op3_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Taquicardia sinusal.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op4_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Arritmia sinusal.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

95

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op5_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\bloqueo nodal SA.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op6_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\Pausa Sinusal.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

96

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op7_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\CPU.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op8_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\RN Acelerado.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

97

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub Op9_Click()

If Op1.CausesValidation = True Then

Open "D:\Proyecto de Tesis\Intento1\Base de Datos\IVR Acelerado.txt" For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub salir_Click()

Unload Me

End Sub

Form2

Dim nombre As String

Dim APaterno As String

Dim edad As Integer

Dim AMaterno As String

Dim peso As String

98

Dim estatura As String

Dim nomarch As String

Private Sub Command1_Click()

If Text1.Text = "" Or Text2.Text = "" Or Text3.Text = "" Or Text4.Text = "" Or Text5.Text = "" Or

Text6.Text = "" Then

MsgBox "Escriba todos los datos", vbInformation + vbOKOnly, "Advertencia"

Exit Sub

End If

nombre = Text1.Text

APaterno = Text2.Text

AMaterno = Text3.Text

edad = Text4.Text

peso = Text5.Text

estatura = Text6.Text

nomarch = nombre + APaterno

Open App.Path & "\Paciente.txt" For Append As #1

Print #1, "Nombre : "; nombre, APaterno, AMaterno

Print #1, "Edad : "; edad; " años"

Print #1, "Peso : "; peso; " Kg"

Print #1, "Estatura: "; estatura; " m"

Close #1

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Form2.Hide

Form1.Show

End Sub

Private Sub Command3_Click()

Form2.Hide

Form1.Show

End Sub

Form3

Option Explicit

Private Sub Command1_Click()

frmMain.Show

Form3.Hide

99

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Form3.Hide

Form1.Show

End Sub

Form4

Dim mivariable As String

Dim x As Integer

Dim y As Integer

Dim archivo1

Private Sub carga_Click()

CD1.InitDir = App.Path

CD1.DialogTitle = "Archivos Holter"

CD1.Filter = "*.hol;*.txt;*.ecg;*.dat"

CD1.ShowOpen

archivo1 = CD1.FileName

End Sub

Private Sub Command1_Click()

If archivo1 = "" Then

MsgBox "Abra primero el archivo", vbInformation, "Error de ejecución"

Else

Open archivo1 For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

100

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Forma1.Hide

Form1.Show

End Sub

Private Sub Form_Load()

x = 1

y = 1

End Sub

Private Sub guardar_Click()

Dim strArchivoGuardar As String

strArchivoGuardar = App.Path & "\" & App.EXEName & ".bmp"

MSChart1.EditCopy

SavePicture Clipboard.GetData, strArchivoGuardar

MsgBox "El gráfico ha sido guardado en " & strArchivoGuardar, vbInformation, "Guardar

Gráfico"

End Sub

Form5

' PortTest sample

' Copyright © 1997-2001 Hai Li, Zeal SoftStudio.

' EMail: haili@public.bta.net.cn

' Web: http://www.zealsoftstudio.com

' This sample illustrates how to use NTPort

' Library to read or write PC I/O ports.

Option Explicit

Dim suma As Integer

Dim Dato

Dim y As Integer

Dim x As Integer

Dim archivo1

Dim mivariable

Dim t

Dim xx

Private Sub btnExit_Click()

Unload Me

End Sub

Private Sub abrir_Click()

101

CD.InitDir = App.Path

CD.DialogTitle = "Archivos Holter"

CD.Filter = "*.hol;*.txt;*.ecg;*.dat"

CD.ShowOpen

archivo1 = CD.FileName

If archivo1 = "" Then

MsgBox "Abra primero el archivo", vbInformation, "Error de ejecución"

Else

Open archivo1 For Input As #1

While Not EOF(1)

Line Input #1, mivariable

If x > 500 Then x = 1

MSChart1.Row = x

MSChart1.Data = Val(mivariable)

x = x + 1

y = y + 1

If y = 100 Then

y = 1

Me.Refresh

For t = 1 To 5000000

xx = t

Next t

End If

Wend

Close #1

End If

End Sub

Private Sub btnRead_Click()

Dim inNum As Long, portID As Integer

Dim s As String

portID = Val("&H" + Text1.Text)

If optByte.Value Then

inNum = Inport(portID)

Text3.Text = inNum

ElseIf optWord.Value Then

inNum = InportW(portID)

Text3.Text = inNum

Else

inNum = InportD(portID)

Text3.Text = inNum

102

End If

s = Space(30)

GetLastState s

Text3.Text = inNum

Timer1.Enabled = True

End Sub

Private Sub btnWrite_Click()

Dim outNum As Long, portID As Integer

Dim s As String

portID = Val("&H" + Text1.Text)

outNum = Val("&H" + Text2.Text)

If optByte.Value Then

' Byte

Outport portID, outNum

ElseIf optWord.Value Then

' Word

OutportW portID, outNum

Else

' DWord

OutportD portID, outNum

End If

' Get Error Information

s = Space(30)

GetLastState s

End Sub

Private Sub Command1_Click()

Form1.Show

frmMain.Hide

End Sub

Private Sub Command2_Click()

MSChart1.Row = 1

MSChart1.RowCount = 500

For x = Val(MSChart1.Row) To Val(MSChart1.RowCount) Step 1

Form1.MSChart2.Data = MSChart1.Data

If MSChart1.Row = Val(MSChart1.RowCount) Or MSChart1.Data = "" Then

103

Exit For

End If

MSChart1.Row = MSChart1.Row + 1

Form1.MSChart2.Row = Form1.MSChart2.Row + 1

Next x

End Sub

Private Sub Form_Load()

' After register NTPort Library,

' place your registration information here.

LicenseInfo "Your Name", 0

Outport &H37A, &H20

Outport &H379, &H20

suma = 1

x = 1

End Sub

Private Sub guardar_Click()

Dim x

Open "c:\paciente1.txt" For Output As #1

For x = Val(MSChart1.Row) To Val(MSChart1.RowCount) Step 1

Print #1, MSChart1.Data

If MSChart1.Row = Val(MSChart1.RowCount) Then

Exit For

End If

MSChart1.Row = MSChart1.Row + 1

Next x

Close #1

End Sub

Private Sub Text4_Change()

Timer1.Enabled = False

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Dim inNum As Long, portID As Integer

Dim s As String

portID = Val("&H" + Text1.Text)

If optByte.Value Then

inNum = Inport(portID)

104

ElseIf optWord.Value Then

inNum = InportW(portID)

Else

inNum = InportD(portID)

End If

s = Space(30)

GetLastState s

If inNum <> 255 And inNum <> 0 Then

Text3.Text = inNum

End If

If suma > Val(Text4.Text) Then

suma = 1

End If

MSChart1.Row = suma

MSChart1.RowCount = Val(Text4.Text)

MSChart1.Data = inNum

suma = suma + 1

End Sub

105

Referencias

[1] Tutorial de electrocardiograma, Dr. José Ramón González Juanetey; Complejo

hospitalaria Universitario de Santiago de Compostela

[2] Electrocardiograma por PC, Fernando Gómez Márquez; Universidad de Guadalajara

[3] Manual Software del sistema Holter para consulta PCH100

[4] Adquisición y procesamiento de la señal Electrocardiográfica, basado en la extracción

de potenciales intra-QRS e índices de variabilidad del intervalo QT, N. Dugarte, R. Medina

y R. Rojas

[5] Diseño de un Generador-simulador digital de señales electrocardiográficas normales y

patológicas para calibración, Andreé Decurt Alayo

[6] Diseño de un prototipo de Holter Digital, Héctor Fabio Restrepo

[7] Analizador de un sistema de Monitoreo Holter de 3 canales: Excorde 3C, G. Montes de

Oca, G. Rodríguez, R. Almeida, R. González, N. Pina

[8] Adquisición y Análisis de ECG con Instrumentos Virtuales, Kleisinger Gretchen H., Socías,

José A., Monzón, Jorge E.

[9] Salud: México 2006 Información para la rendición de cuentas

[10] Introduction to Biomedical Engineering, Second Edition, John Enderle, Susan

Blanchard, Joseph Bronzino.

[11] The Biomedical Engineering Handbook, Joseph D. Bronzino

[12] Electrocardiografía de Holter, José Luis Palma

[13] Arritmias, Robert J. Huszar

[14] http://library.med.utah.edu/kw/ecg/

[15] Arritmias Cardiacas: Temas selectos, Arango Escobar Juan José

[16] Arritmias Cardiacas, Pedro Iturralde Torres

[17] Interpretación del ecg: Su dominio rápido y exacto, Mecroff Nora Graciela Tr.

[18] Electrocardiogramas: Trazos e interpretación, Hampton, John R.

[19] Cardiología Clínica, Antoni Bayés de Luna

[20] Aprendiendo Visual Basic 6 en 21 días

[21] http://www.codeproject.com/

[22] http://www.physionet.org/

[23] http://www.texasheartinstitute.org/HIC/anatomy_Esp/anato_sp.cfm

[24] http://www.healthsystem.virginia.edu/UVAHealth/adult_cardiac_sp/anatomy.cfm

[25] http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0034-98872001000800016&script=sci_arttext