Dispositivo y método para la detección de la alternancia de la repolarización ventricular mediante el enventanado

Un grupo de investigación del Departamento de la Teoría de la señal y Comunicaciones de la Universidad de Alcalá ha diseñado un dispositivo y método para la detección de la alternancia de la repolarización ventricular basado en el análisis en tiempo continuo y en la extracción de la información mediante el enventanado. Como característica principal, el método posee gran robustez frente al ruido y es muy robusto frente a la variabilidad de la frecuencia cardiaca debido a la técnica de normalización empleada. Además, incluye un procedimiento que separa la información de la repolarización de los artefactos. Por las características anteriores, es especialmente idóneo para su implementación en dispositivos de monitorización transportables y dispositivos implantables.

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 El esquema de diseño propuesto en la invención se sucede en cinco etapas secuenciales diferenciadas:

1. Extracción y/o almacenamiento del electrocardiograma (ECG).

    Su función es la de capturar la señal ECG que puede constar de una o varias derivaciones. Este mecanismo de captura está implementado en el propio dispositivo. En caso contrario se encargará de adaptar las señales tomadas por cualquier otro dispositivo capacitado para ello mediante la lectura física de los datos o de su recepción vía cualquier medio de transmisión.

2. Adecuación de la señal y eliminación de ruido y artefactos.

    Su función es la de adecuar la señal de entrada para facilitar su análisis, y eliminar el ruido y artefactos. Puede implementarse mediante cualquier método como puede ser el filtrado lineal, filtrado no lineal o procesamiento multitasa.

3. Extracción de la información de la Alternancia de Onda T (AOT) mediante la síntesis de una ventana periódica y enventanado de la señal.

   Su función es la de procesar el bloque de latidos a la entrada para discriminar la información espectral ajena a la AOT. El esquema de diseño se basa en el promedio de los espectros a través del enventanado en diferentes áreas de la señal. Este esquema, además de aportar mayor robustez frente al ruido, aumenta la resolución de la detección, eliminando el efecto que puede provocar el uso de ventanas con ciclo de trabajo pequeño. Esta etapa está subdividida en los siguientes bloques:

   1. Detección QRS: Su misión es detectar los complejos QRS del bloque de latidos.
   2. Determinación del ritmo cardiaco: Se calcula la frecuencia y la desviación típica de la frecuencia cardiaca.
   3. Síntesis de la ventana: Su función es la de sintetizar la ventana que se utiliza para extraer la información de la AOT.
   4. Retardo: Su función es la de generar una versión desplazada de la ventana periódica. Este bloque se encarga de introducir un retardo de duración arbitraria.
   5. Enventanado: Es un bloque destinado a realizar el producto de la señal con la versión desplazada de la ventana periódica que le corresponda.
4. Post-procesado para la mejora de detección de AOT

    Esta etapa tiene como misión incrementar la significancia de la alternancia sobre el ruido de la señal mediante un procesado de manera que la detección de AOT se ve favorecida. Los bloques a implantar serán uno o varios de los siguientes: eliminación del ECG de fondo, estimación de la tendencia y eliminación del ruido.

5. Detección de AOT a partir del cálculo de RAOT y decisión.
6. Presentación de resultados

    Los resultados mostrados para la estimación de la AOT pueden ser uno o varios de los siguientes:

   1. El valor de la estimación de potencia, que puede darse en unidades de voltaje.
   2. La zona ECG en la que aparece la alternancia de manera superpuesta al ECG en el eje de tiempos. Ya que la amplitud de la onda alternante es despreciable respecto a la potencia de la señal, ésta superposición se representará con un color diferente.
   3. La forma de onda estimada de la onda alterante correspondiente.
7. Interfaz de salida

    Es el interfaz que transmite la información a un usuario, a otra etapa de procesamiento o a un dispositivo, acerca de la existencia o no existencia de AOT en la señal. Los sistemas de diseño propuestos se basan en condiciones del ECG próximas a la periodicidad para la detección de AOT. Con el objetivo de resolver los problemas de detección que se originan por la falta de sincronización entre la ventana y el bloque de señal debidos a la variabilidad de la frecuencia cardiaca, la presente invención incluye una modificación adicional del método mediante la aplicación de un proceso de normalización de periodo de la señal ECG mediante el truncado de periodo, que consiste en la imposición de un periodo constante para el bloque de latidos. Este truncado cambia las componentes frecuenciales de la señal, pero no modifica la información temporal de la alternancia.

La presente invención presenta las siguientes propiedades:

• Procesa el ECG en el dominio del tiempo.
• Se basa en el análisis espectral, utilizando el ECG como señal original en el análisis. -Utiliza un número reducido de latidos en el análisis, 8 a 32.
• Es robusto frente al ruido, siendo el método válido para el análisis de cualquier tipo de señal eléctrica del corazón procedente de cualquier fuente o dispositivo existente, entre los cuales se pueden citar, los registros Holter de larga duración, señales procedentes de pruebas de esfuerzo, dispositivos de monitorización cardiaca o señales intracavitarias procedentes de estudios electrofisiológicos o aparatos implantables.
• Permite recuperar la forma de onda de la alternancia y definir los instantes temporales del ECG sobre los que aparece.