Reducción de interferencias en señales ECG mediante filtros digitales IIR

Interferences reduction in ECG signals applying IIR digital filters

Presenta los resultados de la aplicación de filtros digitales IIR en la eliminación total o parcial de interferencias de alta frecuencia que afectan la morfología de las señales del Electrocardiograma (ECG). Se describe un método para el diseño de los filtros IIR en tiempo discreto, a partir de su dinámica en tiempo continuo, y se propone un método que relaciona las frecuencias de corte con las frecuencias de muestreo. Se presentan las recomendaciones y especificaciones básicas para realizar el diseño de los filtros que cumplan los estándares para este tipo de señales.

1. INTRODUCCIÓN

Una señal ECG es una representación gráfica de la actividad eléctrica del corazón; se obtiene midiendo por medio de electrodos los potenciales bioeléctricos en la superficie del cuerpo del paciente (lo que hace que esta prueba sea no invasiva) y convirtiéndolos en señales eléctrica para su tratamiento. La actividad eléctrica del corazón genera una serie consecutiva de ondas que se pueden reconocer de acuerdo con su morfología y que se repiten con el ritmo cardiaco. La onda P, el complejo QRS (compuesto por las ondas Q, R y S), la onda T y la onda U componen un trazo normal de una señal ECG. En la figura 1 se presenta un trazo de una señal ECG con las ondas características que la componen (es de anotar que la morfología de la señal depende de la ubicación de los electrodos, por lo que, por ejemplo, se pueden tener algunas ondas invertidas o más prominentes que las mostradas en la figura 1).

La magnitud en voltaje de la señal ECG es pequeña y está en alto riesgo de ser modificada por señales extemas que se encuentran en el ambiente; por lo tanto, es necesario adecuarla a óptimos niveles de voltaje y evitar que señales ajenas interfieran y modifiquen sus características. Sin embargo, cuando las interferencias se adicionan a las señales ECG (modificando su morfología), pueden aplicarse métodos que permiten recuperar la señal original, total o parcialmente. Dentro de estos métodos se encuentran los filtros en tiempo continuo y en tiempo discreto, así como funciones y métodos matemáticos complejos que pueden ser implementados en una amplia gama de plataformas para el procesamiento digital de este tipo de señales.

2. ETAPAS PARA REGISTRAR UNA SEÑAL ECG

Existen distintos métodos para la obtención de un registro de ECG, como se representa en la figura 2.