Ingeniera Mdica. ECG

Ingeniera Mdica. ECG

Universidad Autnoma de Nuevo LenFacultad de Ingeniera Mecnica y Elctrica

Ingeniera Mdica

ECG

Alumno: Hazael Fernando Mojica Garca

Matrcula:

Grupo:002

Profesor:

Das:

Hora:N2

Fecha de Entrega:13/Febrero/2012

Si no tienes algo, consguelo, si no sabes algo, pregunta, ya que cuanto ms alto coloques tu meta, cuanto ms esta crecer

Tabla de contenidoTabla de contenido2Introduccin3ECG3Cmo funciona?3Cmo se obtiene?4Qu significa?4Algunas generalidades interesantes5Electrnica Usada7Material8Programacin (Arduino y C#)9Mejoras16Conclusiones16Bibliografa16

IntroduccinECG

Imagen 1.- Impresin clsica de un ECGUnelectrocardiograma(ECG) es un procedimiento de diagnstico mdico con el que se obtiene unregistro grficode laactividad elctrica del coraznen funcin del tiempo.

La actividad elctrica son lasvariaciones de potencial elctricogeneradas por el conjunto de clulas cardiacas y que son recibidas en la superficie corporal.

La formacin del impulso cardiaco y su conduccin generan corrientes elctricas dbiles que se diseminan por todo el cuerpo. Al colocar electrodos en diferentes sitios y conectarlos a un instrumento de registro como el electrocardigrafo se obtiene el trazado caracterstico de las ondas.

El electrocardiograma fue inventado por el fisilogoWillen Einthoven, quien gracias a sus aportes recibi el premio Nobel de Medicina en 1924.

Cmo funciona?Las contracciones rtmicas del corazn estn controladas por unaserie ordenada de descargas elctricas.

Imagen 2.- El fisilogo Willen Einthoven.Antes de cada contraccin del msculo cardiaco se genera un impulso elctrico pordespolarizacinen el nodo o ndulo sinoauricularque se propaga concntricamente produciendo laonda Pdel electrocardiograma.Inicialmente se despolariza la aurcula derecha y posteriormente la aurcula izquierda.

De este modo, vemos que, en un ritmo normal, el nodo sinoauricular es elmarcapasos cardiaco(el lugar donde se origina el impulso cardiaco).Despolarizacin, se refiere a la activacin elctrica del corazn, se produce por modificacin de la polaridad de la membrana celular, al ingresar el sodio.Vimos que la despolarizacin ventricular corresponde a la onda P. La despolarizacin ventricular, por su parte, determina la onda QRS del ECG.

Repolarizacin, en tanto, es la recuperacin de la polaridad: la repolarizacin auricular queda oculta en el QRS y la repolarizacin ventricular se refleja en el segmento ST y en la onda T (una onda lenta).Ambos fenmenos, despolarizacin y repolarizacin, ocurren durante lasstole.

Cmo se obtiene?

Imagen 3.- Procedimiento indoloro y rpido.Un electrocardiograma estndar se obtiene poniendo doce pequeos electrodos en determinados puntos del cuerpo del paciente. Luego se enciende la maquina ECG y se realiza el registro en unos pocos minutos.

La prueba es completamente indolora y no tiene ningn riesgo.

Los cambios en el trazado normal de un ECG pueden indicar una o ms condiciones relacionadas con el corazn.

As, un ECG es extremadamente til para el diagnstico y control de lasarritmiascardiacas, de laangina de pecho, delinfarto agudo de miocardioy en general para detectar cualquier irregularidad en la actividad elctrica del corazn.Casi todo el mundo sabe cmo es el trazado bsico de un ECG.Qu significa?

Imagen 4.- El significado de un grfico ECG.La primera ondulacin pequea en la parte superior del trazado de un ECG se denomina "onda P". La onda P indica que las aurculas (las dos cavidades superiores del corazn) son estimuladas en forma elctrica (se despolarizan) para bombear la sangre hacia los ventrculos.

La siguiente parte del trazado es una seccin corta descendente conectada con una seccin alta ascendente. La misma se denomina onda o "complejo QRS".

Esta parte indica que los ventrculos (las dos cavidades inferiores del corazn) se estn estimulado elctricamente (despolarizando) para bombear la sangre hacia fuera.

El siguiente segmento plano corto ascendente se llama "segmento ST".

El segmento ST indica la cantidad de tiempo que transcurre desde el final de una contraccin de los ventrculos hasta el comienzo del perodo de reposo (repolarizacin).

La siguiente curva ascendente se denomina "onda T". La onda T indica el perodo de recuperacin o repolarizacin de los ventrculos.

Algunas generalidades interesantes

Elcorazntienecuatro cmaras: dos aurculas y dos ventrculos. Para que el corazn puede realizar la contraccin se necesita una estimulacin y conduccin elctrica a travs de fibras especiales para transmitir impulsos elctricos. El latido del corazn estotalmente involuntario, por lo tanto el cuerpo no tiene control sobre sus latidos.

El impulso del corazn se origina en elnodo o ndulo sinusal, de ah pasa a las aurculas, luego llega al ndulo auriculoventricular, durante este proceso se disemina en un haz de fibras y acaba dividindose en cuatro ramas. Unciclo cardiacoes representado por una sucesin de ondas en el trazado del ECG: la onda P, la onda o complejo QRS y la onda T.

Imagen 5.-Actividad elctrica del corazn.Estas ondas producen dos intervalos importantes: el intervalo PR y el intervalo QT, y dos segmentos: el segmento PQ y el segmento ST.Durante el ejericico fsico el ciclo cardiaco se acelera y por tanto el intervalo P-T se acorta.El registro del ECG se realiza en un papel milimetrado, con lneas ms gruesas cada 5 mm. Cada mm de trazado horizontal es equivalente a 0,04 segundos del ciclo cardiaco, el espacio entre dos lneas gruesas representa 0,2 segundos (a la velocidad habitual del papel de 25 mm/seg).

En sentido vertical (la ordenada Y) se representa el voltaje de las ondas electrocardiogrficas (en mV), las cuales pueden ser positivas o negativas segn la lnea isoelctrica. La abscisa (X) u ordenada horizontal representa el tiempo.

Imagen 6.- Un ciclo cardiaco completo.Resulta interesante destacar que un trazado electrocardiogrfico no es ms que un grfico de voltaje en funcin del tiempo. De esta manera, en l se reflejan ondas que tienen una determinada amplitud segn la situacin, y una determinada duracin. Entre las ondas muestra pausas que tambin tienen una determinada duracin.

Es importante destacar las particularidades de los tejidos automticos (como son los tejidos del msculo cardiaco), que son capaces de realizar despolarizacin espontnea, generando los estmulos elctricos que derivan en la despolarizacin sincronizada del corazn.A modo de resumen, lo explicado nos permite saber:1) Que el ECG es el registro de la actividad elctrica del corazn.2) Que cuantificamos la actividad elctrica en un papel milimetrado.3) Que dicha cuantificacin en la abscisa (X) es tiempo y en la ordenada (Y) es voltaje en mV4) Que la actividad elctrica se representa morfolgicamente como P, QRS, T.5) Que la despolarizacin y la repolarizacin son fenmenos sistlicos6) Quela onda P coincide con la despolarizacin auricular.7) Quela onda o complejo QRS precede a la contraccin ventricular.8) Quedurante el ejercicio el intervalo P-T se acorta.9) Quela onda T resulta por la repolarizacin ventricular.

Fuente: (http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Electrocardiograma.html)

Electrnica Usada

Un circuito adecuado y simple para un ECG es el que presento a continuacin:

Imagen 7.- Circuito simple para un ECG (fuente)

Pero por alguna razn extraa los filtros paso alto y bajo no nos funcionaron correctamente, por lo tanto omitimos los filtros lo cual hace que nuestras seal este algo catica.

El circuito usado por tanto qued de la siguiente manera:

MaterialEl material usado es el siguiente: 1 Opamp AD620 1 Opamp LM741 Fuente dual o dos conjuntos de bateras que entreguen 6v cada una Electrodos 1 Resistencia 1Kohm 1 Resistencia 1Mohm 1 Potencimetro 1Kohm o una resistencia variable 1 Arduino

Programacin (Arduino y C#)

Arduino

La Programacin del Arduino es la siguiente:

/*Hazael Fernando Mojica GarcaSan Nicols de los Garza, Nuevo Leon Mexico1 de Mayo del 2012Programacion para Arduino.Proyecto: ECG con Arduino y C#*/

void setup(){ Serial.begin(115200); Inicializa();}

void loop(){ Get_Instruccion();}

int Get_Instruccion(){ if(Serial.available()) { switch(Serial.read()) { case 'r'://Leer entrada analogica y mandar dato Analog_Read(); break; case 's': //En espera a nueva inicializacion Salir(); break; } }}

void Salir(){ Inicializa(); //Loop en inicializa esperando nueva inicializacion}

void Analog_Read(){ int resultado = 0; resultado = analogRead(5); //Leemos el pin analogico 0 en 10bits Serial.write(resultado / 4); //Mandamos el resultado en 8bits por Serial}

//Inicializamos la comunicacion serial//Debe mandar una secuencia de caracteres tal que cumplan con el criterio "square"void Inicializa(){ int caracter[6]; int i = 0; caracter[0] = 's'; caracter[1] = 'q'; caracter[2] = 'u'; caracter[3] = 'a'; caracter[4] = 'r'; caracter[5] = 'e'; while(1) {//Mientras no se inicialize no sale del ciclo if(Serial.available()) { if(Serial.read() == caracter[i]) { if(i == 5) {//Si es la ultima iteracion Serial.write('a');//escribimos caracter de confirmacion break; //Salimos del while } i++; } } } //Termina While}Cdigo 1.- Programacin para Arduino

Interfaz C#

Form_Main.cs

using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;using System.IO.Ports;

namespace Practica2_LabDSM{ public partial class Form_Main : Form { Arduino arduino = null; int[] muestreo;

public Form_Main() { InitializeComponent(); muestreo = new int[50]; }

#region METODOS

//Metodo que primero limpia y despues llena la comboBox pasada como //parametro con los puertos serie disponibles private void serial_combo(ComboBox combo) { combo.Items.Clear(); string[] ports = SerialPort.GetPortNames();

foreach (string port in ports) { combo.Items.Add(port); } }

private void Form_Main_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e) { try { this.timer.Stop(); arduino.CierraPuerto(); } catch { ; } }

private void Get_Lectura() { int punto = 0; if (arduino != null) { punto = arduino.GetLectura(); this.textBox_caracter.Text = Convert.ToChar(punto).ToString(); ActualizaGrafica(punto); } }

private void ActualizaGrafica(int punto) { RecorreArray(punto); this.chart_Datos.Series[0].Points.Clear(); for (int i = 0; i < 50; i++) { this.chart_Datos.Series[0].Points.AddY(muestreo[i]); } }

private void RecorreArray(int punto) { int[] muestreoAux = new int[50]; for (int i = 0; i < 49; i++) { muestreoAux[i + 1] = muestreo[i]; } muestreoAux[0] = punto; muestreo = muestreoAux; }

#endregion

#region EVENTOS

private void Form_Main_Load(object sender, EventArgs e) { serial_combo(this.comboBox_Puertos); for (int i = 0; i < 50; i++) { //this.chart_Datos.Series[0].Points.AddY(i); muestreo[i] = 0; }

}

private void button_Iniciar_Click(object sender, EventArgs e) { if (this.comboBox_Puertos.Items.Count > 0) { if (this.comboBox_Puertos.SelectedIndex > -1) {//Si esta seleccionado algun puerto arduino = new Arduino(this.comboBox_Puertos.Text, 115200);//Inicializamos arduino a 115200 bauds arduino.Inicializa_Comunicacion(); this.button_Iniciar.Enabled = false; this.button_Stop.Enabled = true; timer.Enabled = true; timer.Start(); } } }

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e) { Get_Lectura(); }

private void button_Stop_Click(object sender, EventArgs e) { try { arduino.Stop(); arduino.CierraPuerto(); arduino = null; this.button_Stop.Enabled = false; this.button_Iniciar.Enabled = true; this.timer.Stop(); this.timer.Enabled = false; } catch { arduino = null; } }

private void button_Refresh_Click(object sender, EventArgs e) { serial_combo(this.comboBox_Puertos); }

#endregion}}Cdigo 2.- Form_Main.csClase Arduino

Arduino.cs

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.IO.Ports;using System.Windows.Forms;

namespace Practica2_LabDSM{ class Arduino { SerialPort serialPort; bool ok;

public Arduino(string portname, int bauds) { try { serialPort = new SerialPort(portname, bauds); ok = true; } catch (Exception ex) { MessageBox.Show("Error en la asignacion del puerto del arduino. " + ex, "Error de Inicializacion de Puerto", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); ok = false; } }

public bool Inicializa_Comunicacion() { if (ok) { try { if (!serialPort.IsOpen) //Si el puerto esta cerrado serialPort.Open(); serialPort.ReadTimeout = 95; serialPort.Write("square"); if (serialPort.ReadChar() == 'a') { MessageBox.Show("Comunicacion Establecida", "Correcto", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information); } return true; } catch (Exception ex) { MessageBox.Show("Error en la asignacion del puerto del arduino. " + ex, "Error de Inicializacion de Puerto", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); return false; } } else { return false; } }

public void CierraPuerto() { if (serialPort.IsOpen) serialPort.Close(); }

public void Stop() { if (ok) { serialPort.Write("s"); } }

public int GetLectura() { int lectura = -1; try {

if (ok) { serialPort.Write("r"); lectura = serialPort.ReadChar(); } } catch { MessageBox.Show("Error Interno al obtener Lectura, la aplicacion se cerrara", "Error", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); Application.Exit(); } return lectura; }

}}Cdigo 3.- Arduino.cs

Mejoras

Este proyecto tiene mucho en donde mejorar, la interfaz se puede hacer ms robusta y que permita ms opciones, entre estas podran ser opciones de calibracin y de alerta.

En lo que respecta al circuito las mejoras son imprescindibles, se necesitan filtros para eliminar todo el ruido y obtener una seal ms limpia, a la vez que una amplificacin ms adecuada dara mejores resultado al momento de convertirla en digital.

Conclusiones

Un electrocardiograma es una herramienta necesaria para el diagnstico mdico y crear una herramienta adecuada para realizar este trabajo es una ardua tarea, y se requieren de amplios conocimientos de todo tipo, por tanto la creacin de esta herramienta desde cero es un trabajo que puede durar aos, para aprender y perfeccionar nuestra propia tcnica y circuitera.

Bibliografa http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Electrocardiograma.html http://www.monografias.com/trabajos54/electro-cardiograma/electro-cardiograma2.shtml http://www.superreino.blogspot.mx/ http://datasheetoo.com/datasheet-application/medical-ecg-monitors-using-the-ad620-instrumentation-amplifier.html http://www.cs.wright.edu/~phe/EGR199/Lab_4/ http://www.electronica-electronics.com/fuentes/Fuente-Dual-7805.htmlHazael. F. Mojica. G.Dorian L. Rodriguez V.David Carrillo C.Page 16