Análisis del ECG en monitorización ambulatoria para el diagnóstico cardíaco y la predicción de muerte cardíaca súbita

La muerte cardíaca súbita (SCD) es uno de los desafíos más importantes de la cardiología moderna debido al elevado número de personas que fallecen repentinamente sin presentar síntomas previos. Una de las principales causas de la SCD es el infarto de miocardio(IM) pues se estima que el 75 % de las personas que fallecen súbitamente tienen un IM antiguo. El análisis del ECG superficial puede ayudar a prevenir la SCD porque la isquemia miocárdica, que suele preceder al IM, conlleva cambios en la amplitud, morfología y duración de los potenciales de acción de los miocitos cardíacos, y esto provoca inestabilidad eléctrica en dichas células. En esta tesis se analiza la variabilidad temporal de los intervalos RTm (pico de R a pico de T) y RTe (pico de R a final de T) en condiciones ambulatorias como posibles marcadores de dicha inestabilidad

Pupil Center Detection Approaches: A comparative analysis

In the last decade, the development of technologies and tools for eye tracking has been a constantly growing area. Detecting the center of the pupil, using image processing techniques, has been an essential step in this process. A large number of techniques have been proposed for pupil center detection using both traditional image processing and machine learning-based methods. Despite the large number of methods proposed, no comparative work on their performance was found, using the same images and performance metrics. In this work, we aim at comparing four of the most frequently cited traditional methods for pupil center detection in terms of accuracy, robustness, and computational cost. These methods are based on the circular Hough transform, ellipse fitting, Daugman's integro-differential operator and radial symmetry transform. The comparative analysis was performed with 800 infrared images from the CASIA-IrisV3 and CASIA-IrisV4 databases containing various types of disturbances. The best performance was obtained by the method based on the radial symmetry transform with an accuracy and average robustness higher than 94%. The shortest processing time, obtained with the ellipse fitting method, was 0.06 s.Comment: 15 pages, 9 figures, submitted to the journal "Computaci\'on y Sistemas

Variations in breathing patterns increase low frequency contents in HRV spectra

This paper shows that variations in breathing patterns broaden heart rate variability (HRV) spectral bands and increase the power amplitude of low-frequency bands. Because of these influences, spectral markers for HRV signals, such as the quotient between spectral power at different frequency bands, should be compared only under controlled breathing conditions or after considering the effect of variations in breathing patternsPeer Reviewe

Ferramenta de anotação de imagem de olho de código aberto

Introduction: the tracking of the pupil center using videoculography images is widely used for the diagnosis of diseases of the nervous system. The difference between the automatically detected value of the pupil center and the reference value marked by a specialist (annotation) determines the accuracy of the diagnosis. The manual annotation process is very laborious, tedious, and prone to human error. Annotations are essential to develop and evaluate algorithms in the area of artificial vision, mainly those based on supervised learning, however, there are few interactive tools to perform reliable annotation of the center of the pupil.Objective: to develop an open source tool to annotate the center of the pupil. Method: The functional and non-functional requirements of the tool are defined and two algorithms are implemented for the semi-automatic annotation of the center of the pupil based on the ellipse and circle adjustment methods, from several points marked by the specialist.Results: The software application, called PUPILA, was developed in Python, from March 2020 to September 2020, and provides various auxiliary functions that facilitate the annotator's task. Conclusions: The new tool provides an agreeable and interactive environment to record the center of the pupil, guaranteeing comfort, accuracy and reduction of subjectivities in the specialist's work. It is open source and cross-platform, allowing it to be compatible with various devices and free to use. It has made it possible to annotate images from public databases and others acquired experimentally.Introducción: el seguimiento del centro de la pupila usando imágenes de videooculografía se usa ampliamente para el diagnóstico de enfermedades del sistema nervioso. La diferencia entre el valor detectado automáticamente del centro de la pupila y el valor de referencia marcado por un especialista (anotación) determina la exactitud del diagnóstico. El proceso de anotación manual es muy laborioso, tedioso y propenso a errores humanos. Las anotaciones son esenciales para desarrollar y evaluar los algoritmos en el área de visión artificial, principalmente aquellos basados en el aprendizaje supervisado, sin embargo, existen pocas herramientas interactivas para realizar la anotación fiable del centro de la pupila. Objetivo: desarrollar una herramienta de código abierto para anotar el centro de la pupila. Método: se definieron los requisitos funcionales y no funcionales de la herramienta y se implementaron dos algoritmos para la anotación semiautomática del centro de la pupila basados en los métodos de ajuste de elipse y de círculo, a partir de varios puntos marcados por el especialista.Resultados: la aplicación software, denominada PUPILA, fue desarrollada en Python, desde marzo de 2020 a septiembre de 2020, y proporciona varias funciones auxiliares que facilitan la tarea del anotador. Conclusiones: la nueva herramienta proporciona un ambiente agradable e interactivo para anotar el centro de la pupila garantizando comodidad, exactitud y reducción de subjetividades en el trabajo del especialista. Es de código abierto y multiplataforma, lo que permite su compatibilidad con diversos dispositivos y su uso gratuito. Ha permitido anotar imágenes de bases de datos públicas y otras adquiridas experimentalmente.Introdução: o rastreamento do centro pupilar por meio de imagens de vídeo-oculografia é amplamente utilizado para o diagnóstico de doenças do sistema nervoso. A diferença entre o valor detectado automaticamente do centro da pupila e o valor de referência marcado por um especialista (anotação) determina a precisão do diagnóstico. O processo de anotação manual é muito trabalhoso, tedioso e propenso a erros humanos. As anotações são essenciais para desenvolver e avaliar algoritmos na área de visão artificial, principalmente aqueles baseados em aprendizado supervisionado, porém, existem poucas ferramentas interativas para realizar anotação confiável do centro do aluno. Objetivo: desenvolver uma ferramenta de código aberto para anotar o centro da pupila. Método: foram definidos os requisitos funcionais e não funcionais da ferramenta e implementados dois algoritmos para a anotação semiautomática do centro da pupila com base nos métodos de ajuste de elipse e círculo, a partir de vários pontos marcados pelo especialista. Resultados: o aplicativo de software, denominado PUPILA, foi desenvolvido em Python, no período de março de 2020 a setembro de 2020, e disponibiliza diversas funções auxiliares que facilitam a tarefa do anotador.Conclusões: a nova ferramenta proporciona um ambiente legais e interativo para registrar o centro do aluno, garantindo conforto, precisão e redução de subjetividades no trabalho do especialista. É de código aberto e multiplataforma, permitindo que seja compatível com vários dispositivos e de uso gratuito. Tornou possível anotar imagens de bancos de dados públicos e outros adquiridos experimentalmente

Correção do efeito do deslocamento angular horizontal da cabeça em testes de estimulação visual no MATLAB

Introduction: eye movement disorders are an important indicator for the diagnosis of certain neurodegenerative diseases. Electrooculography is the most widespread technique for measuring such eye movements. During the performance of the eye test, patients may forge unwanted head movements that add disturbances to the electrooculographic signal, modifying its morphological characteristic and, therefore, changing certain diagnostic parameters. Objective: to develop a method for the correction of the effect of the horizontal and angular head displacement by the electrooculographic signal. Method: It is detailed the use of a mathematical model for the correction of two types of artificial electrooculographic signals with different horizontal head movements at the Universidad de Oriente, from March 2021 to December 2021. Results: the behavior of the method used was evaluated qualitatively through its implementation in the signals generated artificially in MATLAB. Finally, the correction effects on the diagnostic parameters of the electrooculographic signal were characterized. Conclusions: the implemented method proved its validity for specific cases, in which it is possible to eliminate the errors caused by head displacement in two types of signals. The correction minimizes the error introduced in the uncorrected electrooculographic signal amplitude and keeps unchanged the other diagnostic parameters in absence of further analyses.Introducción: las irregularidades en los movimientos oculares constituyen un indicador importante para diagnosticar determinadas enfermedades neurodegenerativas. La electrooculografía es la técnica más difundida para medir dichos movimientos oculares. Durante la realización de una prueba visual, el paciente puede realizar movimientos de cabeza indeseados que añaden perturbaciones a la señal electrooculográfica, modificando su morfología y, por tanto, alterando determinados parámetros diagnósticos. Objetivo: desarrollar un método para corregir el efecto del desplazamiento angular horizontal de la cabeza en la señal electrooculográfica. Método: se detalla un modelo matemático utilizado en la Universidad de Oriente desde marzo de 2021 a diciembre de 2021, para la implementación de la corrección en dos tipos de señales electrooculográficas artificiales con diferentes movimientos de cabeza horizontales. Resultados: se evalúo cualitativamente el comportamiento del método utilizado a través de su implementación en señales generadas artificialmente en MATLAB. Finalmente se caracterizaron los efectos de la corrección en los parámetros diagnósticos de la señal electrooculográfica. Conclusiones: el método implementado demostró su validez para casos específicos, en el que se logra para dos tipos de señales eliminar los errores introducidos por el desplazamiento de la cabeza. La corrección mejora el error introducido en la amplitud de la señal electrooculográfica sin corregir y mantiene inalterables, a falta de un análisis más profundo, los demás parámetros diagnósticos.Introdução: as irregularidades nos movimentos oculares são um importante indicador para diagnosticar certas doenças neurodegenerativas. A eletrooculografia é a técnica mais difundida para medir esses movimentos oculares. Durante um teste visual, o paciente pode realizar movimentos involuntários da cabeça que adicionam distúrbios ao sinal eletrooculográfico, modificando sua morfologia e, portanto, alterando alguns parâmetros diagnósticos. Objetivo: desenvolver um método para corrigir o efeito do deslocamento angular horizontal da cabeça no sinal eletrooculográfico. Método: um modelo matemático usado na Universidade de Oriente de março de 2021 a dezembro de 2021 é detalhado para a implementação da correção em dois tipos de sinais eletrooculográficos artificiais com diferentes movimentos horizontais da cabeça. Resultados: o comportamento do método utilizado foi avaliado qualitativamente através de sua implementação em sinais gerados artificialmente no MATLAB. Por fim, foram caracterizados os efeitos da correção sobre os parâmetros diagnósticos do sinal eletrooculográfico. Conclusões: o método implementado demonstrou sua validade para casos específicos, nos quais é possível eliminar os erros introduzidos pelo deslocamento da cabeça para dois tipos de sinais. A correção melhora o erro introduzido na amplitude do sinal eletrooculográfico não corrigido e mantém os demais parâmetros diagnósticos inalterados, na ausência de uma análise mais profunda

New approach for T-wave end detection on electrocardiogram: Performance in noisy conditions

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The detection of T-wave end points on electrocardiogram (ECG) is a basic procedure for ECG processing and analysis. Several methods have been proposed and tested, featuring high accuracy and percentages of correct detection. Nevertheless, their performance in noisy conditions remains an open problem.</p> <p>Methods</p> <p>A new approach and algorithm for T-wave end location based on the computation of Trapezium's areas is proposed and validated (in terms of accuracy and repeatability), using signals from the Physionet QT Database. The performance of the proposed algorithm in noisy conditions has been tested and compared with one of the most used approaches for estimating the T-wave end point: the method based on the threshold on the first derivative.</p> <p>Results</p> <p>The results indicated that the proposed approach based on Trapezium's areas outperformed the baseline method with respect to accuracy and repeatability. Also, the proposed method is more robust to wideband noise.</p> <p>Conclusions</p> <p>The trapezium-based approach has a good performance in noisy conditions and does not rely on any empirical threshold. It is very adequate for use in scenarios where the levels of broadband noise are significant.</p

Aplicativo Android para aquisição sem fio e visualização de sinais biomédicos

Introduction: technological advances experienced by phones and tablets with Android operating system have enabled the development of countless applications in the field of medicine. As far as we know, there is not reported in our health system the use of a portable device that allows the specialist to wirelessly monitor remotely the biomedical signals associated with the patient. Objective: development of an Android application (as a tool) that can be adapted to multiple wireless monitoring systems in order to capture, visualize and store biomedical signals.Method: the general architecture of the wireless communication system that integrates the tool is shown and the software design of the tool and the interaction diagram of the five activities that compose it are proposed: “Menu”, “Patients”, “Configuration”, “Scanner”, “Graph”. Results: different screens and functionalities of the application were shown, compatibles for two Cuban medical devices (and modes): Biomedical Measurement System for Vestibular Exploration (Reception) and the Wireless Electrocardiographic Monitoring System for Android devices (operates in Transmission/Reception mode). Conclusions: the application provides a simple and intuitive interface, which facilitates interaction with the user. Its qualitative evaluation through rapid tests showed excellent results in both cases.Introducción: los avances tecnológicos experimentados por los teléfonos y tabletas con sistema operativo Android han permitido el desarrollo de innumerables aplicaciones en el área de la medicina. Hasta nuestro conocimiento, en nuestro sistema de salud, no se reporta el uso de un dispositivo portátil que permita al especialista, monitorear a distancia, de forma inalámbrica las señales biomédicas asociadas a un paciente. Objetivo: desarrollar una aplicación Android (herramienta) que permita adaptarse a múltiples sistemas de monitorización inalámbrica con el fin de capturar, visualizar y almacenar señales biomédicas. Método: se muestra la arquitectura general del sistema de comunicación inalámbrico que integra a la herramienta y se propone el diseño software de la herramienta y el diagrama de interacción de las cinco actividades que la componen: “Menú”, “Pacientes”, “Configuración”, “Escáner”, “Graficar”. Resultados: se mostraron las diferentes pantallas y funcionalidades de la aplicación, para dos dispositivos médicos cubanos (y modos): Sistema de Medición Biomédica para la Exploración Vestibular (Recepción) y Sistema de Monitoreo Electrocardiográfico Inalámbrico para dispositivos Android (opera en modo Transmisión/Recepción).Conclusiones: la aplicación proporciona una interfaz sencilla e intuitiva, lo que facilita la interacción con el usuario. Su evaluación cualitativa mediante pruebas pilotos mostró excelentes resultados en ambos casos.Introdução: os avanços tecnológicos vivenciados pelos telefones e tablets com sistema operacional Android permitiram o desenvolvimento de inúmeras aplicações na área da Medicina. Até onde sabemos, em nosso sistema de saúde, não foi relatado o uso de um dispositivo portátil que permita ao especialista monitorar remotamente, sem fio, os sinais biomédicos associados a um paciente. Objetivo: desenvolver um aplicativo Android (ferramenta) que possa ser adaptado a vários sistemas de monitoramento sem fio para capturar, exibir e armazenar sinais biomédicos.Método: apresenta-se a arquitetura geral do sistema de comunicação sem fio que integra a ferramenta e propõe-se o desenho do software da ferramenta e o diagrama de interação das cinco atividades que a compõem: “Menu”, “Pacientes”, “Configuração”, “Scanner”, “Gráfico”. Resultados: foram mostradas as diferentes telas e funcionalidades do aplicativo para dois dispositivos médicos cubanos (e modos): Sistema de Medição Biomédica para Exame Vestibular (Recepção) e Sistema de Monitoramento Eletrocardiográfico Sem Fio para dispositivos Android (opera no modo Transmissão/Transmissão). Conclusões: o aplicativo oferece uma interface simples e intuitiva, o que facilita a interação com o usuário. Sua avaliação qualitativa por meio de testes pilotos apresentou excelentes resultados em ambos os casos

Cuantificación de la variabilidad de la repolarización ventricular en pacientes con cardiopatía isquémica

Se propuso un nuevo indicador que se denomina: Relación de desviaciones estándar (DERI) para cuantificar la variabilidad de la repolarización ventricular (VRV). Este indicador tiene en cuenta la variación de las componentes rápidas y lentas de variación de los intervalos RR, RTm (pico de R a pico de T) y RTe (pico de R a final de T). Se ha evaluado en 20 sujetos sanos, 12 sujetos con cardiopatía isquémica (no infartados) y 13 sujetos que sufrieron infarto de miocardio agudo. El indicador DERI es menor en sujetos sanos que en infartados (p We propose the standard deviation ratio index (DERI) to quantify ventricular repolarization variability (VRV). This new index takes into account the changes in the fast and slow components of the RR, RTm (from R peak to T peak) and RTe (from R peak to T end) cardiac intervals. DERI has been evaluated in 20 healthy subjects, 12 subjects with coronary artery disease (CAD) and 13 subjects with acute myocardial infarction (AMI). The DERI index is lower in healthy subjects than in AMI subjects (p < 1,68 &acute; 10-4 for RTm and p < 4,46 &acute; 10-4 for RTe) and in CAD subjects (p < 3,23 &acute; 10-5 for RTm and p < 0,02 for RTe). Breathing patterns affect the DERI index. In order to reduce that influence, we propose to record signals in periods with uniform breathing patterns, such as during sleep