Introducción ECG
Primero la adquisición con los electrodos (sensores eléctricos).
Las bioseñales se registran como potenciales, voltajes y potencias de campo eléctrico generadas por nervios y músculos. Las mediciones involucran voltajes a niveles muy bajos, típicamente entre 1 μV y 100 mV, con impedancias de fuente altas y señales de interferencia y ruido de alto nivel superpuestos. Las señales deben amplificarse para que sean compatibles con dispositivos como pantallas, grabadoras o convertidores A / D para equipos informáticos. Los amplificadores adecuados para medir estas señales deben satisfacer requisitos muy específicos. Deben proporcionar amplificación selectiva a la señal fisiológica, rechazar el ruido superpuesto y las señales de interferencia y garantizar la protección contra daños por voltaje y sobrecargas tanto para el paciente como para los equipos electrónicos. Los amplificadores que presentan estas especificaciones se conocen como amplificadores de biopotencial. Se presentarán los requisitos y características básicos, así como algunos sistemas especializados.
El comportamiento eléctrico de los electrodos puede simularse por el circuito equivalente de la (figura 1), en la que Ehc representa lo que se conoce en química por potencial de media célula, Rd es la resistencia de la interface, Cd es la capacidad de la interface y Rs es la resistencia del electrólito.
(Fig. 1). Circuito equivalente de un electrodo.
Las bioseñales se registran como potenciales, voltajes y potencias de campo eléctrico generadas por nervios y músculos. Las mediciones involucran voltajes a niveles muy bajos, típicamente entre 1 μV y 100 mV, con impedancias de fuente altas y señales de interferencia y ruido de alto nivel superpuestos. Las señales deben amplificarse para que sean compatibles con dispositivos como pantallas, grabadoras o convertidores A / D para equipos informáticos. Los amplificadores adecuados para medir estas señales deben satisfacer requisitos muy específicos. Deben proporcionar amplificación selectiva a la señal fisiológica, rechazar el ruido superpuesto y las señales de interferencia y garantizar la protección contra daños por voltaje y sobrecargas tanto para el paciente como para los equipos electrónicos. Los amplificadores que presentan estas especificaciones se conocen como amplificadores de biopotencial (Figura 2).
(Fig. 2). Configuración típica de la medición de biopotenciales (Bronzino et al 2019).
Posteriormente se requiere de una etapa de filtrado de la señal, utilizando filtros Notch (60 Hz para américa) y filtros pasa bajas y pasa altas para evitar la interferencia de otras señales bioeléctricas, en la Tabla 1 se muestran las intensidades y frecuencias de las diferentes señales bioeléctricas.
Tabla 1). Valores típicos de amplitud de señales bioeléctricas
El proceso de digitalización de la señal electrocardiográfica se lo llevará a cabo mediante una conversión analógico-digital, utilizando un ADC (Analog to Digital Converter) estos conversores vienen integrados en la mayoría de microcontroladores para realizar este proceso, primeramente se debe muestrear la señal analógica es decir realizar un sampling por sus siglas en inglés, el cual consiste en tomar diferentes muestras o valores de voltaje de la señal en distintos puntos de esta, a una frecuencia que por lo general es llamada frecuencia de muestreo y es medida en Hercios (Hz)
Después de haber muestreado la señal, el siguiente paso es la cuantización de la misma, este proceso consiste en definir un valor decimal discreto correspondiente a la amplitud de voltaje de la señal digitalizada, y por último paso se debe codificar la señal este proceso consiste en representar los valores numéricos en códigos y estándares establecidos, el código que se utiliza comúnmente es el código binario, a continuación se muestra una imágen ilustrativa del proceso de conversión analógico digital (Figura 3).
Finalmente ya con los datos en digital, se puede realizar un nuevo procesamiento de la señal (procesado digital de la señal) y esta información en forma digital se puede: enviar a una pantalla, enviar a una impresora, almacenarla, enviarla a algún otro dispositivo o equipo de cómputo o a una red de computadoras para su revisión (Figura 4).
(Fig. 3). Proceso de digitalización de una señal analógica.
(Fig. 4). Ejemplo de ECG con comunicación en red
Referencias
- Joseph D. Bronzino THE BIOMEDICAL ENGINEERING HANDBOOK 3ª Edición 2006.
- Oliveri Marttin ELEMENTOS DE DISEÑO DE CIRCUITOS DE AMPLIFICACIÓN DEL ECG 2004.