Procesamiento Digital de Señales

Procesamiento Digital de Señales
La instrumentación médica tuvo grandes avances, principalmente a lo largo del
siglo XX. Sin embargo, alrededor de la década de los 80s, los avances en esta rama de la
ingeniería biomédica sufrieron un estancamiento debido a que el desarrollo de la
microelectrónica había permitido llegar a la construcción de amplificadores operacionales
con muy buen desempeñoy los avances en los sensores también se habían dado en
mejorar las características de respuesta de los mismos. Por consiguiente el desarrollo se
estancó y no se buscaron mayores avances que pudieran ser cualitativamente diferentes
(Estos llegarían con la nanotecnología en el siglo siguiente).
Afortunadamente en la misma época se produjo un auge en el desarrollo y el
desempeño de losmicroprocesadores que permitieron emplear técnicas de procesamiento
de señales que anteriormente solo se podían llevar a cabo por laboratorios que contaban
con minicomputadoras que costaban decenas de miles de dólares. El desarrollo de las
computadoras personales facilitó aun mas la aplicación de estas técnicas en diversos
campos.
En el caso de la ingeniería biomédica fue posible analizar lascaracterísticas de las
distintas señales electrofisiológicas para poder obtener mayor información de la que
estaba visible anteriormente y esto llevó a nuevos avances en la fisiología y la biofísica
con sus subsecuentes repercusiones en la calidad de la atención médica, de tal manera
que no se concibe prácticamente ningún equipo o sistema de adquisición de parámetros
fisiológicos que no estéacoplado a una microcomputadora. Estos cambios han llevado a
una nueva etapa en el desarrollo de la instrumentación donde se pueden construir
sensores y hasta ropa “inteligentes”.
Antecedentes
Las señales comúnmente encontradas en el ambiente hospitalario son
representaciones de fenómenos electrofisiológicos del cuerpo humano, como el
electrocardiograma (EEG) y el electroencefalograna (ECG). Estetipo de señales se
denominan señales analógicas porque son similares al fenómeno que representan. El
ejemplo mas claro de este tipo de señales son los discos antiguos de música en vinyl. En
este caso, la información está grabada en un surco en el disco que es leída por una aguja y
convertida a una señal eléctrica por la “pastilla“ que en realidad es un trandsuctor que
convierte a una señalmecánica en una eléctrica. Finalmente esta señal eléctrica se
amplifica antes de recuperarse como una señal acústica (mecánica) por medio de las
bocinas. La forma del surco es la misma que la forma de onda reproducida por los
altavoces.
Las señales en general y las electrofisiológicas en particular están inmersas en un
ambiente lleno de interferencias y ruido eléctrico que degrada la calidad dela señal.
Aunque es posible mejorar algunas características de la señal por medios electrónicos
convencionales, el diseño y construcción de sistemas de muy alta sensibilidad y de una
buena relación señal a ruido depende de una selección muy cuidadosa de los
componentes, que además varían sus características conforme envejece el equipo, lo cual
vuelve caros a los sistemas analógicos complejos.Por otra parte, la aplicación de las
computadoras facilita la extracción de la señal de interés, se basa en las operaciones de
sumas y multiplicaciones únicamente y permite la modificación de los parámetros de la
señal fácilmente al requerir únicamente cambiar la programación. Esto facilita las

mejoras contínuas (upgrades) en un equipo y lo que es más, la cuantificación de variascaracterísticas de la señal que en el entorno clínico no son detectables a simple vista.
En términos generales las familias de aplicaciones del procesamiento digital se
pueden separar en Análisis de señales, que trata sobre la medición de las señales y de sus
propiedades. Frecuentemente se hace esto en el dominio de la frecuencia, analizando el
espectro de la misma (Fourier en 1822 demostró que una...