PROYECTO FINAL BIOMEDICA:

ELECTROCARDIOGRAFO (ECG)

PRESENTADO POR:

JORGE ANDRES PEÑA AGUIRRE

COD. 2007164787

DIEGO CAMACHO PARDO

COD. 2007266178

PRESENTADO A:

Msc. JOSE DE JESUS SALGADO PATRON

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA ELECTRONICA

NEIVA

2011

OBJETIVOS

Implementar un sistema ECG utilizando los conocimientos adquiridos en clase.

Adquirir, filtrar, amplificar y procesar potenciales bioelectricos (señal del corazón)

aplicando correctamente las etapas de un ECG.

El sistema deberá presentar muy poco ruido para obtener claramente la señal

electrocardiográfica.

INTRODUCCION

El electrocardiograma estándar (ECG) es la prueba más común que se realiza al corazón

para estudiar la actividad cardiaca, porque es una prueba barata, no invasiva y eficaz a la

hora de diagnosticar posibles irregularidades o enfermedades en este órgano.

El proceso de diagnostico del ECG se ha realizado tradicionalmente haciendo una

inspección visual por parte de un especialista que basado en su criterio, experiencia y

estudio si se presentan o no trastornos en la actividad cardiaca. Este trabajo se hace más

fácil debido al avance de la electrónica ya que con la evolución de esta se da un mejor

trato de las señales y se obtiene asi mejores resultados (mas exactos y libres de ruido).

Todo esto ha sido posible por la miniaturización de los componentes, bajo consumo de

potencia y mayor velocidad computacional aumentando el grado de integración de los

componentes, del mismo modo que a el avance en nuevas técnicas y conocimientos en el

tratamiento adecuado de las bioseñales.

MARCO TEORICO

ELECTROCARDIOGRAFÍA

Es el campo de la medicina encargada del estudio del registro de la actividad eléctrica cardiaca. Se muestra como una línea delgada que presenta distintas inflexiones, que corresponden a parámetros de información del estímulo eléctrico del corazón. Dicho estímulo, es originado por el nodo sinusal llegando hasta los ventrículos a través del SEC (Sistema específico de conducción). Éste, está compuesto por el nodo sinusal, las vías de conducción internodal e interauricular, el nodo auricoventricular (AV), el haz de His, las dos ramas del haz de His junto a sus divisiones y sus respectivas células de Purkinje. En el momento en el que el estímulo llega a dichas células es cuando se produce el acoplamiento de excitación-contracción.

ADQUISICIÓN SEÑALES BIOELÉCTRICAS

El principal objetivo, es conseguir un sistema con muy poco ruido, para la adquisición de la señal electrocardiográfica. La presencia de ruido en el registro de este tipo de señales, es prácticamente inevitable. Ya sea por causas ajenas, o propias del sistema. El conocimiento acerca del ruido, y las causas que lo propician, ayudarán al procesado y eliminación de éste. En primer lugar, citamos el concepto de ruido, que se define como una señal ajena a la señal de estudio, provocando errores en el sistema de medida. El termino interferencia, también es utilizado en este documento, para referirse a las señales externas a nuestro sistema, que pueden seguir una evolución temporal en el tiempo y espacio. Podemos destacar: la red eléctrica; y apartáramos como luces, fluorescentes, motores. Destacamos, el problema que conlleva la amplitud tan pequeña de las señales bioeléctricas. Los potenciales bioeléctricos del ser humano son magnitudes que varían con el tiempo. Los valores de dicha medida pueden variar entre distintos individuos por diversos factores. Por ejemplo, en un ECG la magnitud de un paciente, puede variar entre 0'5mV-4mV, nivel estimado para el ECG.

Señal del corazón

Esta señal nos servirá para ver si la señal que estamos obteniendo si se parece a la de la grafica

DESARROLLO DEL PROYECTO

ADQUISICION

Para la adquisición analógica, se ha procedido del siguiente modo: tomamos la señal electrocardiográfica del usuario a través de los electrodos, y estos a su vez se encuentran conectados al circuito, los electrodos que se utilizaran serán de los de tipo superficial por su facilidad de manejo y economía. La derivación que se utilizara será la siguiente: un electrodo ira a la altura del corazón (encima), el otro electrodo ira en la parte derecha a la altura intercostal y un último electrodo que servirá como referencia y va a la altura de la cintura en la parte izquierda.

AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACION

Esta parte la haremos con un INA 101 ya que nos brinda una alta impedancia de entrada produciéndose el efecto del acople de impedancias, por otro lado tiene un amplificador diferencial el cual amplifica la diferencia de la señal proveniente de los electrodos 1 y 2. El amplificador de instrumentación se compone de tres amplificadores operacionales y tiene la siguiente estructura

Como las amplitudes de la señal eléctrica del corazón son muy pequeñas en rangos que

van desde 1milivoltio a 5milivoltios la ganancia de nuestro amplificador debe ser alta al

menos de 10 a 1.

FILTRADO

Una de las partes más importantes en el acondicionamiento de las señales es el filtrado el

cual nos determinara el ancho de banda del circuito. Como sabemos la señal de ECG

tiene componentes relevantes solo entre 0.05 hz y 100 hz por lo tanto nuestro circuito solo

debe dejar pasar las señales que se encuentren en este rango. Para este propósito

diseñamos un filtro pasabanda que se compone por dos filtros individuales conectados en

cascada, un filtro pasa-altos de 0.05 Hz y un filtro pasa-bajos de 100 Hz. Ambos filtros son

de 4 orden y de estructura sallen-key.

En la grafica se ilustra lo explicado anteriormente mostrando en los 2 puntos de interés

una atenuación de -3dB que es la deseada.

ADQUISICION DE DATOS

En esta etapa vamos a realizar una adquisición USB por medio del PIC 18F4550 para

comunicarnos con la interfaz grafica del computador. Lo primero que debemos tomar en

cuenta es que hay que diseñar un sumador para elevar el voltaje de la señal y asi desplazar

la parte negativa de la señal análoga que obtenemos de el tratamiento anterior, esto para

que el PIC pueda hacer el respectivo procesamiento y transmisión de los datos. El pic toma

la señal y la somete a una conversión análoga / digital, y luego lo lleva a la salida usb que

este posee, de esta manera es transmitida al pc donde se mostrara la señal mediante un

aplicativo desarrollado en el paquete LabWiev.

CIRCUITO ESQUEMATICO ECG

Nótese que la etapa de la adquisición y procesamiento de la señal se dejo independiente de la etapa de visualización esto con el fin de flexibilizar el diseño haciéndolo capaz de funcionar tanto con la DAQ como con la etapa de procesamiento del PIC que lo acompaña dentro de la baquela.

CONCLUSIONES

Se hace imprescindible que los operacionales de entrada que funcionan como buffers tengan un alto cmrr para disminuir el ruido a su mínima expresión.

El sistema se caracteriza por su bajo precio y tiene la posibilidad de conectarse a un PC por puerto USB.

Se obtiene una señal electrocardiográfica bastante limpia, permitiendo su visualización a través de la interfaz gráfica o VI.

La señal de ECG es muy susceptible y es necesario filtrar y amplificar la señal de la manera más fiel y limpia posible para una correcta visualización de la salida.

Para la protección del usuario se decidió utilizar baterías y evitarse el inconveniente de implementar un filtro rechazabanda y la etapa del amplificador de aislamiento.

El sistema de adquisición de datos se puede extender fácilmente para aumentar el número de canales del ECG para mejorar el diagnostico

Se analizaron e implementaron distintos tipos de filtros y topologías para encontrar las idóneas de la aplicación.