Filtrado Ecg

PRÁCTICA 1: FILTRADO DE SEÑALES ECG

Introducción Un trazo normal de un ciclo cardíaco consta de una onda P, un complejo QRS y una onda T. Además, en más de un 50% de los casos también es posible que sea visible una pequeña onda U. El voltaje de la línea base del ECG también es conocido como línea isoeléctrica o línea basal. Normalmente, la línea isoeléctrica es la porción de trazo que sigue ala onda T y precede a la siguiente onda P. En la práctica, la señal electrocardiográfica capturada es tan débil que se encuentra muy contaminada con un zumbido de 50 Hz acoplado como interferencia y procedente de la red eléctrica, no resultando totalmente eliminado por el amplificador diferencial de instrumentación. Además, la señal resulta mezclada con diversos artefactos de baja frecuenciagenerados como consecuencia de la respiración del paciente y otras causas, que suelen estar comprendidos entre DC y 0.5 Hz. Por último, aparece también una cierta cantidad de ruido blanco que se genera en el propio sistema amplificador.

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Objetivos Se expone un ejemplo de filtrado completo de una señal ECG, que incluye un filtro notch para eliminar la interferencia de red de 50 Hz, un filtropaso alto que atenúa las variaciones de la línea base provocadas por los artefactos de muy baja frecuencia,

Dpto. Electrónica. U.A.

Laboratorio de Instrumentación Biomédica

seguido por un filtrado paso bajo que suaviza la señal al atenuar el ruido de alta frecuencia. Como ampliación se propone diseñar otro tipo y técnicas de filtrado para contrastar resultados con los aquí propuestos.Proceso de trabajo Lectura y visualización del registro original El registro de la señal electrocardiográfica se encuentra en el fichero llamado ecg1ms.dat, que contiene 33707 muestras float convertidas a ASCII y que podemos abrir con el bloc de notas para observar su contenido. Contiene dos columnas: la primera indica el número de muestra y la segunda el voltaje. La velocidad de muestreo con laque se obtuvo la señal fue de 1000 muestras por segundo. Una vez en Matlab y en el directorio donde se encuentran todos los ficheros de esta práctica, podemos cargar el registro de la señal ECG mediante el siguiente comando: >> load ecg1ms.dat; Antes de filtrar esta señal conviene que echemos un vistazo a la misma mediante un ploteo. Podemos observar lo fuertemente contaminada con ruido,especialmente zumbido de 50 Hz, que se encuentra la señal. >>figure(1) >>plot(ecg1ms(:,2)) >>title('Señal ECG capturada'); La señal anterior fue convertida con un ADC de 12 bits de resolución y preamplificada con una ganancia de K=1000. La resolución del ADC es dada por: ADCres = (Vhigh – Vlow) / 212 = 0.002 volts con Vlow = -4.096 volts y Vhigh=4.096 volts. Por lo tanto, para reconstruir la señaloriginal la ecuación es:

ECGsal(n) =

ECGent(n) ⋅ ADCres + Vlow K

El código Matlab sería: figure(2) Fs=1000; %Frecuencia de muestreo 1000Hz Ts=1/Fs; % Suponemos que el ADC convierte a enteros sin signo digitos=12; Dpto. Electrónica. U.A. Laboratorio de Instrumentación Biomédica

Vlow=-4.096; Vhigh=+4.096; ADCres=(Vhigh-Vlow)/(2^digitos); fprintf('La resolución del ADC es %8.2f \n', ADCres);K=1000; %Ganancia del preamplificador % Reconstruimos la señal original ecg=( ecg1ms(:,2).*ADCres+Vlow)./K; % Las muestras están espaciadas por una cantidad Ts en segundos tmax=( ecg1ms(end,1)- ecg1ms(1,1))*Ts tsec=0:Ts:tmax; figure(3) subplot(2,1,1) % Señal formateada ecgformat=ecg(1:length(tsec)); ecgformat=ecg.*1e3; grid on plot(tsec,ecgformat); xlabel('Tiempo (segundos)'); ylabel(' ECG mV');title('Señal original') subplot(2,1,2) fftPlot(tsec,ecg); grid on; title('FFT monolateral'); La función que calcula la FFT monolateral toma como parámetros el tramo de tiempo y la señal a transformar. Para la FFT monolateral sólo son necesarios la mitad de los coeficientes (son simétricos) y hay que escalarlos por un factor de (número de muestras)/2. Como resultado, plotea la magnitud de los...