CARDIOTACÓMETRO PORTÁTIL

 

 INTRODUCCION

Las patologías cardiacas son unas de las principales causas de deceso en la población de edad adulta en la región, pudiendo evitarse muchas de estas muertes si se detectaran a tiempo dichos problemas cardiacos. Según investigaciones realizadas en la Universidad de Boston, Massachusetts, el intervalo R-R sería suficiente como medida para notar la presencia de fallas cardiacas, sin necesidad del electrocardiograma completo. Esta secuencia de tiempos entre latidos humanos (Intervalos R-R) es un prototipo de series de tiempo no estacionarios que contienen información acerca del estado de salud cardiovascular en un paciente.

Proyectando esta secuencia en un espacio Wavelet, se obtiene un nuevo juego de variables, cuyas estadísticas podrían permitir clasificar a un paciente como sano o como una persona con problemas cardiacos.

Diversos estudios se han dedicado a monitorear individuos con el fin de registrar los tiempos entre cada Intervalo R-R, pero se han hecho a pacientes ingresados en hospitales, es decir, estas personas tenían otras enfermedades. Nosotros realizaremos mediciones a personas que están llevando a cabo sus actividades de manera normal, de manera que el individuo a estudiar no tendrá que estar conectado a un electrocardiógrafo durante el tiempo que dure la toma de datos (aproximadamente 24 horas, en estudios anteriores), lo que evitara interrumpir sus actividades cotidianas.

 

 DESCRIPCION DEL CARDIOTACOMETRO PORTATIL

En la Figura se muestra un diagrama a bloques del cardiotacómetro el cual se compone de tres secciones:

· Sensores y amplificadores

· Sistema de adquisición, almacenamiento y transmisión de datos

· Programa de captura y manipulación de datos

 

SENSORES Y AMPLIFICADORES

Se utilizan tres electrodos para electrocardiograma conectados a un amplificador de instrumentación comercial (AD624), para acondicionamiento de la señal cardiaca. Los sensores están colocados para obtener el intervalo PQRS de la señal ECG. En esta etapa estamos tratando de evaluar otros tipos de sensores, en particular los sensores ópticos, los cuales se pueden acoplar al mismo amplificador.

Esta etapa cuenta además del amplificador de instrumentación de entrada con un circuito para  eliminar los niveles de offset que le introduce el mismo amplificador de instrumentación a la señal cardiaca, posteriormente la señal es aislada ópticamente con fines de evitar alguna retroalimentación eléctrica hacia el individuo a estudiar. Se obtienen dos señales en una tenemos el intervalo PQRS y en la otra el pulso con el cual se controla el contador para determinar el nuero de latidos en el microcontrolador. En la Fig. 2 se puede apreciar un diagrama a bloques de esta etapa.

 

SISTEMA DE ADQUISICIÓN, ALMACENAMIENTO Y TRANSMISIÓN DE DATOS

En esta etapa se utilizo el microcontrolador MC68HC11E1 de Motorola, ya que este tiene integrados la mayor parte de los sistemas utilizados en el proyecto, como son: el ADC, la Interfaz Serial, Los timers y puertos de I/O para conectar el teclado. Otra ventaja adicional que proporcionó el uso de este microcontrolador fue que maneja un modo de bajo consumo de energía controlado por software, lo cual es de importancia en este proyecto, ya que el circuito obtiene su alimentación de pilas, por lo que hay que cuidar el consumo para que estas no se descarguen demasiado rápido.

El principal problema que dio este circuito, fue la cantidad de memoria direccionable, ya que su mapa de memoria es de 64Kb, incluyendo las memorias internas y registros especiales, pero dicho problema se resolvió utilizando 5 bits de un puerto de salida como líneas de direcciones adicionales.

La adquisición de datos se hace por medio del timer del sistema. Este sistema está conformado de un contador de 16 bits conectado a la señal de reloj del sistema (2MHz), por lo que cada cuenta equivale a 5E-7 Segundos (500nS). Este timer no se puede controlar por software, simplemente cuenta libremente los pulsos del reloj que le llegan, pero puede generar una interrupción cada vez que se desborda, esta interrupción se utilizó para poder medir tiempos mayores al rango de este contador.

Aparte del contador, el sistema del timer consta de 3 registros de captura y 5 de salida de 16 bits. Para la aplicación deseada se utilizó uno de los registros de captura. Estos registros funcionan de la siguiente manera: Cuando hay una transición en la terminal que tienen asignada como entrada, cargan automáticamente el valor que tiene el contador en el momento de ocurrir la transición y generan una interrupción en caso de encontrarse habilitada.

El tiempo máximo que puede registrar este sistema es de 0.0327675 Segundos, por lo cual es necesario extender la cuenta un byte más de modo que el resultado sea de 24 bits, con lo cual el rango de tiempo que se puede medir entre latidos se alarga a 8.3886075 Segundos, con una resolución de 500nS por bit menos significativo.

La extensión a 24 bits se efectúa utilizando la interrupción de sobreflujo, en la cual se incrementa una variable que lleva la cuenta de cuantas veces ha hecho una cuenta completa el contador.

De esta manera se tienen 3 variables: una de 16 bits, en la que se guarda la cuenta anterior del timer(T1), una de 8 bits en la que se guardan el número de sobreflujos del contador (NumOV)y otra de 16 bits en la que se guarda la captura actual de la cuenta del timer(T2), se juntan la variable de sobreflujos con la de la captura actual para formar una sola variable de 24 bits , y se le resta la variable de la captura anterior, con lo cual se obtiene un resultado de 24 bits que representa el tiempo transcurrido entre dos capturas consecutivas, expresado en cuentas del timer, este resultado se guarda en tres variables de 8 bits para su posterior manipulación. El cálculo se efectúa de la siguiente manera:

El resultado obtenido de esta manera se almacena en memoria, de acuerdo a las preferencias del usuario, estas preferencias son: numero de bits y resolución del dato, los tamaños de datos manejados en este proyecto fueron tres: 24 bits, 16 bits y 8 bits. Las resoluciones manejadas para los datos dependen del tamaño elegido del dato, y son de 500nS para datos de 24 bits; 16mS y 32ms para datos de 16 bits; y finalmente 4mS y 8mS para datos de 8 bits. Para obtener estos tamaños y resoluciones, se redondea el resultado de 24 bits, para ajustarlo a la resolución y tamaño de dato deseado. La selección del tamaño de los datos y su resolución en tiempo, se efectúa por medio de un menú en el LCD, y tres teclas que sirven para moverse a la izquierda y la derecha en el menú, y una tecla que sirve para seleccionar la opción deseada. Se cuenta también con un switch tipo llave para iniciar y detener la toma de datos.

La transmisión de datos a la PC se realiza por medio de un cable seria de 3 hilos (RX, TX y GND) con niveles RS-232.

PROGRAMA DE CAPTURA Y  MANIPULACION DE DATOS:

El programa de captura y manipulación de datos fue hecho en Visual Basic 5.0. Por los propios requerimientos del lenguaje, se recomienda que la máquina sea una Pentium con 16Mb en RAM, y Windows 95, sin embargo también funciona en una 486DX66 con 32Mb en RAM Este programa permite recibir los datos almacenados en el cardiotacómetro, y almacenarlos en un archivo de tipo binario. Este programa permite también adquirir los datos del cardiotacómetro al mismo tiempo que son adquiridos, sin almacenarlos en memoria almacenándolos directamente en un archivo de la PC.

Otras de las funciones de este programa son: graficar los datos que se encuentran almacenados en un archivo, visualizar la señal del sensor y reinicializar el cardiotacómetro

 

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