Rgonometria

ERGÓMETRO CON DETECCIÓN DE ARRITMIAS
EMPLEANDO REDES NEURONALES

G. Messineo, R. A. Gonzalez
Directores: Mr Ing I. Passoni, Ing. F. Clara
Ingeniería Electrónica
2004

Resumen

El trabajo realizado consistió en el diseño y construcción de un ergómetro basado en PC, y en el desarrollo de un software basado en redes neuronales que permite detectar patrones anómalos en las señalesregistradas. Este equipo adquiere y muestra en pantalla y en tiempo real cuatro señales que corresponden a las derivaciones cardíacas DII, V2 y V5, utilizándose el cuarto canal como explorador. Las señales pueden ser vistas simultáneamente o en forma individual. A medida que las señales son adquiridas se almacenan en un registro, que contiene además los datos del paciente, al que podrá accederseposteriormente para realizar el análisis.

Para efectuar el análisis mencionado se utiliza una red neuronal de tipo competitivo.

Introducción

El electrocardiograma estándar (ECG) es la prueba que se realiza con mayor frecuencia para estudiar la actividad cardiaca por ser económico, no invasivo, sencillo y poseer una utilidad diagnóstica significativa.
La prueba de esfuerzo oergometría consiste en registrar la actividad eléctrica del corazón mediante un electrocardiógrafo y la presión sanguínea mediante un esfigmomanómetro, mientras el paciente camina en un tapiz rodante o pedalea en una bicicleta fija. La prueba de esfuerzo se usa para:
Determinar si existe una enfermedad del corazón
Determinar si el tratamiento para la enfermedad del corazón esefectivo.
La interpretación del ECG es realizada generalmente por un especialista, quien mediante la observación visual del trazado electrocardiográfico y basándose en su conocimiento, llega a una conclusión acerca de la existencia o no de trastornos en la actividad cardiaca. Como toda observación subjetiva, y debido a factores tales como fatiga, experiencia y capacidad visual, la interpretación espropensa a imprecisiones. Debido a lo anteriormente dicho es que en las últimas décadas ha cobrado gran auge la interpretación automática del ECG y ya es común que los electrocardiógrafos actuales incluyan esta posibilidad. Todo esto ha sido posible debido al grado de miniaturización, bajo consumo y potencia de cómputo alcanzado por las componentes electrónicos actuales, así como por los avancesen los métodos para el procesamiento digital de bioseñales.
El objetivo de este trabajo es el armado de un equipo de adquisición de señales cardiacas y el hallazgo de algún tipo de parámetro que permita que la red neuronal realice una clasificación de los ciclos cardíacos en latidos de duración normal y latidos cortos o anticipados, ya sea por contracción ventricular o auricular prematura. Lared utilizada contiene a su vez dos tipos de arquitectura: SOM y LVQ (con aprendizaje no supervisado y supervisado respectivamente), que utilizan una clasificación competitiva.

Metodología

1. Sistema de adquisición

Este sistema puede dividirse en cuatro bloques principales:
• amplificador de la señal analógica (cardiaca);
• sistema de conversión de datos analógicos a datosdigitales;
• sistema de interfase a través del puerto paralelo;
• sistema de gráfica en pantalla y almacenamiento de los datos en memoria.

La máxima amplitud de la señal cardiaca es del orden del mV, y la misma toma valores positivos y negativos de tensión, dependiendo de la derivación que se esté observando. El conversor A/D que se utilizó acepta señales de hasta 5 V y no trabaja con nivelesde tensión negativos. Es por eso que, una vez amplificada, a la señal se le agrega un nivel de continua que se extrae por software en un paso posterior. Se tomó como nivel de continua la mitad de la máxima tensión admisible por el conversor A/D (2.5V) y se amplificó la señal unas 600 veces.
La amplificación se realiza en dos etapas, una etapa diferencial y la otra en modo común. La primera...