Diseño de un ECG implementado en LabviewUchima León Iván David, Cod. 1801950 Suarez Cristiano Fabián Leonardo, Cod. 1801945

Universidad Militar Nueva Granada, Facultad de ingeniería Mecatrónica

20-Feb-2013 Grupo C5

Resumen – Este documento presenta el desarrollo de un electrocardiograma (ECG), usando una etapa de acondicionamiento y luego ingresando la señal al PC, para que sea mostrada y medida utilizando el software Labview.

Abstract – This paper presents the development of an electrocardiogram (ECG), using a stage of conditioning and then entering the signal to the PC, so it is shown and measure using Labview software.

I. MARCO TEÓRICO

A) Electrocardiograma:

El electrocardiograma (ECG/EKG, del alemán

Elektrokardiogramm) es la representación gráfica de la

actividad eléctrica del corazón, que se obtiene con un

electrocardiógrafo en forma de cinta continua. Es el

instrumento principal de la electrofisiología cardíaca y

tiene una función relevante en el cribado y diagnóstico

de las enfermedades cardiovasculares, alteraciones

metabólicas y la predisposición a una muerte súbita

cardíaca. También es útil para saber la duración del

ciclo cardíaco.

Un ECG registra la actividad eléctrica cardíaca, las

diferencia de potenciales eléctricos producidos por en

diferentes puntos de la superficie corporal. Esta señal es

registrada normalmente por electrodos ubicados en el

cuerpo del paciente; y los potenciales eléctricos

generados en ellos, son medidos con amplificadores de

instrumentación que luego son procesados y enviados a

algún dispositivo de visualización.

El ECG es entonces un conjunto de ondas que

Einthoven denominó P, Q, R, S, T y U de acuerdo a su

secuencia. La onda P representa la despolarización de

las aurículas, el complejo QRS, la despolarización de

los ventrículos y la onda T la repolarización de los

ventrículos. La repolarización auricular no tiene

expresión en el electrocardiograma, ocupa parte del

segmento PR y del complejo QRS, quedando

enmascarada por la alta magnitud del voltaje de los

complejos QRS.

Un ECG típico consta de doce derivaciones, tres de ellas

bipolares DI, DII y DIII, como se pueden ver en la

figura 3 y que forman el triángulo de Einthoven. Las

derivaciones aVR, aVL y aVF, denominadas

derivaciones monopolares de las extremidades, pueden

ser calculadas computacionalmente como se explica en

[10]. Las seis derivaciones restantes se conocen como

las derivaciones del plano horizontal o precordiales (V1,

V2, V3, V4, V5 y V6), en la figura 4 se muestra la

ubicación de los electrodos para la medida de estas

derivaciones.

II. Marco practico

A) Acondicionamiento para adquisición de datos por entrada de micrófono de PC:

Ya es bien conocido que los voltajes característicos de las señales están entre los 10μV y los 5mV, donde un pico normal puede ser de 1mV dentro de un ancho de banda de 100Hz. Para estas señales es necesaria una etapa de amplificación que debe cumplir algunos requerimientos para adquirir biopotenciales, entre ellos tener un alto CMRR y un lazo de realimentación de pie derecho que ayuda a eliminar interferencias provenientes del paciente y que además mejora el CMRR del sistema de instrumentación. Primero implementamos unos amplificadores operacionales seguidores de voltaje que nos ayudan a aislar al paciente y acoplar impedancias, estas señales entran al amplificador de instrumentación (INA128) y finalmente implementamos un filtro para limitar la entrada de ruido al sistema.

Calculo de RG para ajustar la ganancia del amplificador de instrumentacion.

En el caso del INA 129 en su datasheet nos proporciona la ecuación para hallar la resistencia que ajusta la ganancia del amplificador:

G=1+ 50 KΩRG

Para obtener una señal fácilmente mostrable en el PC seleccionamos una ganancia de 250.

RG= 50 KΩ(250)−1

=200.8032 Ω

Diseño del filtro pasa banda en el software Filterpro.

Teniendo en cuenta que normalmente un paciente puede tener de 60 a 120 pulsaciones por minuto, calculamos la frecuencia de pasa banda para el filtro.

f =(Pulsaciones por minuto)/60 sf P=60[ puls /min]/60 s=1 Hzf s=120 [ puls /min] /60 s=2 Hz

Se selecciono una ganancia de 1, con un riple admisible de 1dB, de orden 4 de dos etapas.

Simulación en proteus del filtro:

Señal a 0.7 Hz:

Señal a 1.5 Hz:

Señal a 2.7 Hz:

Simulación en proteus de la etapa de acondicionamiento.

Seguidores de voltaje y amplificador de instrumentación:

B) Sistema de control en Labview:

Debido a las limitaciones de la entrada de sonido del PC hay que limitar el voltaje y la frecuencia de entrada. Por esa razón se uso una ganancia para obtener picos máximos de 250mV.

Debido a que el filtro pasa banda usado por el orden tiene una frecuencia de corte muy grande, hacemos otro filtro igual en el sistema para mejorar la respuesta a ese rango de frecuencias. También hay que tener en cuenta que la propia red tiene una frecuencia de 60 Hz, entonces implementamos también un filtro rechaza banda entre las 58 Hz y 62 Hz.

Entonces medimos los picos de la señal y procesamos para mostrar las pulsaciones por minuto.

C) Resultados de la practica:

D) BIBLIOGRAFÍA

Sistema para el Registro y Visualización de Doce (12) Derivaciones de un Electrocardiograma (ECG) (http://www.uniquindio.edu.co/uniquindio/revistadyp/backup20121214/archivo/edicion_4/Articulos/Articulo.pdf)

“Sensores y acondicionador de señal” – Ramon Pallas Areny