Diseño e implementación de un sistema de registro inalámbrico de alta precisión para la adquisición de señales electrocardiográficas con electrodo multianular

Abstract

[EN] Most countries face high and increasing rates of cardiovascular diseases, resulting in 39% of all deaths each year. The development of a portable continuous monitoring system to record cardiac electrical activity in real time would provide valuable information on early detection of cardiovascular disease. Holter are used nowadays with this purpose. They are monitors based on disk electrodes. However, the information that can be obtained from these records is limited by the inherent drawback associated with this type of electrode which is the low spatial selectivity dipoles due to the blurring effect of the volume conductor. Furthermore, they are wired systems which provokes high patient discomfort Therefore, the objective of this master thesis has been the design, development and validation of a high-precision wireless system for capturing, digitizing and transmitting surface electrocardiographic signals based on multi-ring concentric electrodes. In this design, an ultra low power microcontroller and an external analog-digital high resolution (24 bits) to minimize charge conditioning analog circuitry of the captured signals have been used, together with a microcontroller (MSP430BT5190) and a transmitter bluetooth device (PAN1315) to transmit the digitized data wirelessly to the PC, implementing the necessary firmware. Furthermore a user interface based on Labview that allows reception, graphing and data storage has developed. Finally, the system's ability to capture, digitization and storage of ECG signals captured with multi-ring electrodes has been checked by performing three recording sessions in healthy male and female volunteers. The results show that the developed system can capture, digitize, wirelessly transmit and store ECG signals whose amplitude is of the order of tens of microvolts in amplitude

[ES] La mayoría de países tienen que afrontar altas y crecientes tasas de enfermedades cardiovasculares, constituyendo entorno al 39% de todas las muertes cada año. El desarrollo de un sistema portable de monitorización continua para el registro de la actividad eléctrica cardiaca en tiempo real otorgaría información muy útil en la detección temprana de enfermedades cardiovasculares. Para ello, se suelen utilizar actualmente los monitores holters basados en los electrodos de disco. No obstante, la información que se puede extraer de estos registros está limitada por el inconveniente inherente asociado a este tipo de electrodo, que es la baja selectividad espacial de los dipolos eléctricos debido al efecto de borramiento del volumen conductor. Además, se suele tratar de sistemas cableados lo cual acarrea una elevada incomodidad al paciente Por consiguiente, el objetivo de la presente tesina de máster ha sido el diseño, desarrollo y validación de un sistema inalámbrico de alta precisión para captar, digitalizar y transmitir señales electrocardiográficas en superficie basado en electrodos multianulares concéntricos. En su diseño, se ha empleado un microcontrolador de muy bajo consumo y un convertidor analógico digital externo de alta resolución (24 bits) para minimizar la circuitería analógica encargada del acondicionamiento de las señales captadas. Se ha empleado un microcontrolador (MSP430BT5190) y un dispositivo emisor bluetooth (PAN1315) para transmitir los datos digitalizados de forma inalámbrica al PC, implementándose el firmware necesario. Asimismo se ha desarrollado una interfaz de usuario basado en Labview que permite la recepción, la representación gráfica y el almacenamiento de los datos. Finalmente se ha comprobado la capacidad del sistema para la captación, digitalización y almacenamiento de las señales electrocardiográficas captadas con electrodos multianulares mediante la realización de tres sesiones de registro en voluntarios sanos de ambos sexos. Los resultados obtenidos evidencian que con el sistema desarrollado es posible captar, digitalizar, transmitir de forma inalámbrica y almacenar señales electrocardiográficas cuya amplitud es del orden de decenas de microvoltios.