Rediseño del Prototipo Cardio One V1.0 y Desarrollo de Algoritmos Confiables que Permiten la Identificación de Bio-marcadores a partir de las Señales ECG y PPG

La mortalidad por enfermedades propias del sistema cardiovascular representa un gran número de fallecimientos a nivel mundial cada año, en Colombia las enfermedades cardiacas poseen el porcentaje más alto de decesos anual. Si se acompaña este dato con la baja implementación de sistemas de prevención y supervisión temprana se observa una oportunidad para la innovación. El proyecto actual busca crear una alternativa de estrategia ambulatoria y no invasiva para el seguimiento del sistema cardiovascular, un dispositivo wearable capaz de monitorear variables propias del corazón haciendo uso de la señal de Electrocardiograma (ECG) y la variación del volumen sanguíneo por medio de la técnica de Fotopletismografía (PPG) que proporcione bio-marcadores como la frecuencia cardiaca, su variabilidad y el porcentaje de oxígeno en sangre con el objetivo de brindar a los usuarios una herramienta de seguimiento de variables cardiacas en actividades cotidianas y ámbitos deportivos. Inicialmente se validó el resultado del proyecto precedente, el dispositivo Cardio One V1.0, para asegurar que su instrumentación y funcionamiento para el rediseño y miniaturización cumplen ciertos estándares mínimos de precisión y exactitud en el contexto de las variables biológicas que se propone medir. Luego, se realizaron entrevistas a usuarios potenciales con el objetivo de extraer los criterios funcionales para el diseño y construcción del futuro prototipo Cardio OneV2.0. El hardware de la versión 1.0 del dispositivo se compone de dos placas, la primera contiene el sensor MAX86150 con su instrumentación y la segunda proporciona la interfaz de interacción con el sensor, conectores para electrodos, módulos de alimentación, módulos de comunicación, el SoC principal y otros sensores. En la etapa de rediseño se determinó que el dispositivo estaría conformado igualmente por dos placas PCB, pero adoptando el concepto de modularidad, lo que da al dispositivo la capacidad de mejora. Se recurrió a PCB de dos y cuatro capas, separando los módulos de alimentación, comunicación y el SoC principal de los sensores para optimizar espacio y reducir las dimensiones del dispositivo con el objeto de facilitar su acople al cuerpo humano en base a conceptos de ergonomía y diseño del detalle. En el desarrollo de software, se investigó qué algoritmos y metodologías permiten la eliminación satisfactoria del ruido en las señales que se manejan. Se determinó que los filtros Chebyshev dos y Butterworth junto con la transformada Wavelet tipo tres y la eliminación del valor medio, resultan en una señal definida y con bajo nivel de ruido. De la señal obtenida en la etapa de filtrado se extraen los bio-marcadores. Esta etapa facilita la extracción de la información útil debido a que se elimina la necesidad de usar técnicas y algoritmos complejos que representan mayor tiempo de cómputo. Con el dispositivo Cardio One V2.0 y haciendo buen uso de los algoritmos desarrollados se alcanza una medición confiable del electrocardiograma, la frecuencia y variabilidad cardiaca y el porcentaje de oxígeno en sangre brindando al usuario la oportunidad del seguimiento ambulatorio a su salud cardiovascular.

• Autores: Vasquez Saavedra, Santiago; Estacio Quiroz, David Fernando
• Tipo de recurso: Trabajo de grado de pregrado
• Fecha de publicación: 2022
• Institución: Universidad Santo Tomás
• Repositorio: Repositorio Institucional USTA
• OAI Identifier: oai:repository.usta.edu.co:11634/46945
• Acceso en línea: http://hdl.handle.net/11634/46945
• Palabra clave: Electrocardiography; Photoplethysmography; Embedded systems; Detection algorithms; anormalidades del corazón; equipos de cuidados de salud; medicina - aparatos e instrumentos; Electrocardiografía; Fotopletismografía; Sistemas embebidos; Algoritmos de detección
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• License: Acceso cerrado