Procesamiento de señales biomédicas

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  • 1. 1 Procesamiento de señales biomédicas Felipe Ochoa Parra, Estudiante, Universidad Politécnica Salesiana, xochoap@est.ups.edu.ec Abstract—el procesamiento de las señales biomédicas tiene una 2.3 Señales Biomagneticasgran importancia ya que ayuda a comprender las diferentesenfermedades para así obtener resultados útiles para el avance El cerebro, el corazón y otros organos producen cam-tecnológico en la rama de la medicina, estos procesos tratan de pos magnéticos muy pequeños pero aun asi la medición dedar un diagnóstico de los signos vitales del paciente para así estos puede ofrecer información que ninguna otra bioseñalmejorar su calidad de vida. brinda.[3][5] I. I NTRODUCTION 2.4 Señales Bioelectricas El desarrollo de los procesamientos de las señales a ido Provienen del sistema biológico y la fuente es el potencialavanzando con el pasar de los años, tanto para el diagnostico transmembrana que genera una diferencia de potencial bajocomo para investigación medica, dichas señales se originan en ciertas condiciones, que se miden a nivel de células con microel cuerpo. electrodos. un aspecto muy importante es saber identificar los diferentes Estas señales probablemente son las mas importantes portipos de señales, se analizara las señales biomédicas, señales echo de que todo sistema biológico posee células exitables,ECG y señales EEG. otro aspecto importante es que las señales electricas se propa- Para el manejo de las señales Bioeléctricas se requiere de gan con facilidad por el cuerpo y no es necesario un metodouna amplificación de la señal y una conversion analogo digital invasivo para obtener la señal.[3][4]para poder realizar un mejor manejo de las señales con losdiferentes equipos que serviran para el diagnostico del estado III. O BTENCIÓN Y DIGITALIZACIÓN DE LAS BIOSEÑALESdel cuerpo humano.[1][2][7] 3.1 Instrumentos de obtención II. S EÑALES B IOMÉDICAS Segun el tipo de señal se debe elegir el sensor biomedico entre estos estan: Una señal se trata de la descripción de un parametro que esta Sensores de presiónrelacionado con otro, estos dos parámetros corresponden al Acelerómetrosmismo evento. Y a partir de los resultados obtenidos mediante Micrófonosequipos y herramientas se obtendran ciertas hipótesis para asi Sensores electromagnéticos de flujoobtener su clasificación.[8] Termómetros El objetivo de todos estos sensores es convertir la señal recibida en una señal electrica.A. Señales Bioacusticas Ya que las señales que se obtuvo son muy pequeñas y Estos fenómenos acústicos son producidos por el cuerpo algunas contienen ruido es necesario usar equipos sofisticadosya sea el latir del corazón, el fluir de la sangre he incluso y técnicas para adquirir datos, y un aspecto muy importanteel movimiento de los musculos generan sonidos que ayudan es que la señal se preserve a lo largo del proceso.[11][13]al diagnóstico estas señales pueden ser adquiridas desde lasuperficie del cuerpo usando transductores acústicos.[10][11] 3.2 Procesamiento de las Bioseñales 3.2.1 Conversión de la señal: Una vez que se obtuvoB. Señales de Bioimpedancia la señal el sensor convierte la señal fisica en una señal El tejido de la piel tiene impedancia electrica, los tejidos electrica, generando un puente entre el sistema biologico ycontienen información sobre la composición, volumen y dis- el instrumento de registro electrónico.tribución sanguídea, e información sobre el sistema nervioso, 3.2.2 Tratamiento de la señal: Una vez detectada la señal esestas señales se las puede obtener mediante dos tipos de amplificada y filtrada ya que las señales son de bajo potencialelectrodos, uno que inyecta corriente electrica en el tejido y estan en los micro voltios. La amplificación nos permite poderotro que electrodo que se ubica sobre el tejido a estudiar, y tener un mejor manejo de la señal, y el filtrado nos ayuda ase mide la caida de tensión generada por la corriente y la eliminar el ruido generado durante el proceso de la obtenciónimpedancia de la piel.[3][4] y el ruido propio de la señal.
  • 2. 2 3.3.3 Conversión analógico digital: La señal amplificada yfiltrada ingresa a un convertidor análogo digital, que cambiaesta señal analógica continua en una señal digital discreta.Figure 1. Esquema del proceso de una señal biológica [3] Figure 3. Señal de Electrocardiograma con ruido [5] IV. E LECTROCARDIOGRAMA (ECG) Cuando se aplica el procesamiento de las bioseñales en elcardiovascular obtenemos los electrocardiogramas. Un electrocardiograma es un registro de la actividad elec-trica del corazón medida entre dos puntos de la superficiecorporal. Se pueden usar diferentes metodos para la eliminacion del Los equipos usados para recoger las señales bioeléctricas y ruido uno de ellos es la aplicación de un filtro rechaza bandaamplificar a travez de unos transductores que estan conectados de 50hz y 100hz asi una vez aplicado el filtro tenemos laen el pecho, se procesa la información que se recoge y se la siguiente señalgrafica en un electrocardiograma.[14][15]4.1 Transductores Los transductores son los elementos encargados en captar laseñal para que los electrocardiogramas se usan amplificadoresoperacionales es asi que para recibir las señales se usa untransductor con amplificación operacional. Figure 4. Filtrado de ruido mediante filtro rechaza banda [5]Figure 2. Transductor para EGC [9] V. I NTERFERENCIAS EN LAS S EÑALESA. Ruido Electrocardiográfico Ya que se obtienen señales demasiado pequeñas en la B. Algoritmo para obtener un ECGescala de 1 mV o menos, el ruido puede afectar en granmanera para la obtención de resultados, puede originarse dediferentes maneras ya sea generados fisiológicamente o por losequipos que se usan y se deben usar procedimientos y equipospara eliminar lo mas que se puede este ruido sin afectar la El electrocardiógrafo sigue una secuencia para la obtenciónbioseñal.[5][6] un electrocardiograma
  • 3. 3 Figure 7. Algoritmo de obtención de un EEG [1] VII. C ONCLUSIONS Un aspecto muy importante a tomar en cuenta es la elimi- nación de ruido causado por agentes internos o externos comoFigure 5. Algoritmo de obtención de un ECG [1] la red de alimentación, sin afectar a la bioseñal original. Los electrocardiogramas son la forma no invasiva y mas VI. E LECTROENCEFALOGRAMA (EEG) sencilla de obtener información del corazón. Los equipos usados para la obtención y análisis de las Un electroencefalograma consiste en registrar los poten- bioseñales tiene que tener una gran exactitud ya que se trabajaciales bioeléctricos, los transductores usados para la obtención con valores de voltaje muy pequeños.de electroencefalogramas son similares que los que utilizanpara la obtención de electrocardiogramas. Sin la conversión analógico digital no se podrian otener los resultados como ya conocemos, ya que esta conversión nos da Según el tipo de señal que se quiere captar se ubican en una señal discreta.diferentes ubicaciones para los electrodos de los transduc- Si una señal tiene demasiado ruido se le considera como unatores.[7][10] señal no válida ya que no nos dara los resultados necesarios para dar un diagnostico efectivo. R EFERENCES [1] Algoritmos Para La Visualizaci ’o n de Electrocardiogramas y la Detecci ó n de los Complejos QRS Utilizados En Un Monitor de Electrocardiogr ’a fico puerto á til,. [2] Analizador de se n ales en electromedicina,. [3] Aportes y alcances de las t ’e cnicas de procesamiento, clasificaci ó ny descomposici ’o n de se n ales electromiogr á ficas. [4] Discreto de Filtro adaptivo nolineal eliminador de ruido de l ’ i nea en sí n ales BIOM é dicas; Nolineal adaptativa de ruido discreto eliminación del filtro de la línea de señales biomédicas. [5] El libro del ECG. [6] Electrocardiogramas: Trazos e interpretaci ’o n,. [7] Reducci ’o n del ruido en sí n ales electrocardiogr á ficas medianteFigure 6. electrodos uicados en diferentes ubicaciones de la piel [15] transformada wavelet la. [8] Instrumento electromédico,. 1938. [9] Electromedicina,. 1975. [10] E. Diana and G. David. Implementación óptima de un filtro espacialA. Algoritmo para obtener un EEG para mejorar el desempeño de clasificadores de señales cerebrales en De igual forma que para obtener el algoritmos de un interfaces cerebro-computadora. [11] J. E. F. Mora. Adquisición y Análisis de Señales Bioeléctricas. Con laelectroencefalograma se sigue un procedimiento implementado Consola XBOX 360.en el siguiente algoritmo[8][7] [12] A. Santos and E. D. I. E. Lleó. Procesamiento de imágenes biomédicas.
  • 4. 4[13] A. Suárez, J. L. De Armas, T. Aznielle, and M. González. Desarrollo de aplicaciones para el registro de señales biomédicas en tres capas. In Memorias del VI Congreso de la Sociedad Cubana de Bioingeniería Habana, 2005.[14] J. R. R. Suárez, M. C. T. Prieto, and O. C. Betancourt. Adquisición y procesamiento de señales para el análisis de la función respiratoria.[15] J. Vivas and L. M. Torres. Análisis y visualización de señales electro- cardiográficas utilizando la transformada wavelet. El trabajo del comité Curricular permitió re-plantear las líneas de trabajo de I+ D+ i al interior del programa y permitir un formu-lamiento estratégico más contextualizado de las líneas de trabajo de los investigadores., page 29. [7], [1], [3], [5], [2], [8], [9], [6], [4], [10], [11], [12], [14],[13], [15] Xavier Felipe Ochoa Parra Estudiante de inge- niería electronica de la Universidad Politecnica Sale- siana.