Técnicas de Adquisición y Procesamiento de Señales Electrocardiográficas en la Detección de Arritmias Cardíacas

The development of ambulatory monitoring systems and its electrocardiographic (ECG) signal processing techniques has become an important field of investigation, due to its relevance in the early detection of cardiovascular diseases such as the arrhythmias. The current trend of this technology is oriented to the use of portable equipment and mobile devices such as Smartphones, which have been widely accepted due to the technical characteristics and common integration in daily life. A fundamental characteristic of these systems is their ability to reduce the most common types of noise by means of digital signal processing techniques.  Among the most used techniques are the adaptive filters and the Discrete Wavelet Transform (DWT) which have been successfully implemented in several studies. There are systems that integrate classification stages based on artificial intelligence, which increases the performance in the process of arrhythmias detection. These techniques are not only evaluated for their functionality but for their computational cost, since they will be used in real-time applications, and implemented in embedded systems. This paper shows a review of each of the stages in the construction of a standard ambulatory monitoring system, for the contextualization of the reader in this type of technology.El desarrollo de sistemas de  monitoreo  ambulatorio  y  sus  técnicas  de  procesamiento  de  la  señal  electrocardiográfica (ECG) se han convertido en un importante campo de investigación, debido a su relevancia en la detección temprana de enfermedades cardiovasculares, tales como arritmias. La tendencia actual de esta tecnología está orientada al uso de equipos portátiles y dispositivos móviles como los Smartphones, que han sido ampliamente aceptados debido a sus características técnicas y a su integración, cada vez más común, en la vida diaria. Una característica fundamental de estos sistemas es su capacidad de reducir los tipos más comunes de ruido mediante técnicas de procesamiento de señales digitales. Entre las técnicas más utilizadas se encuentran los filtros adaptativos y la Transformada Discreta Wavelet (DWT, por sus siglas en inglés), los cuales han sido implementados exitosamente en diversos estudios. Así mismo, se reportan sistemas que integran etapas de clasificación basadas en inteligencia artificial, con lo cual se aumenta el rendimiento en el proceso de detección de arritmias. En este sentido, estas técnicas no solo son evaluadas por su funcionalidad, sino por su costo computacional, debido a que deben ser utilizadas en aplicaciones en tiempo real, e implementadas en sistemas embebidos. Este documento presenta una revisión del estado del arte de cada una de las etapas en la construcción de un sistema de monitoreo ambulatorio estándar, para la contextualización del lector en este tipo de tecnologías

Home healthcare telemonitoring system for "medication titration" in the treatment of heart failure: Architecture for an interoperable solution

Heart failure is a common condition in which the heart is unable to keep up with its workload. Therefore, oxygen and nutrients are no longer able to reach the cardiac cells, which worsens the situation of the whole heart. Treating an HF patient is challenging due to the co-morbidities and the numerous medications associated with the treatment. Medical dosage through titration of ACE inhibitors (ACEIs), Angiotensin receptor blockers (ARBs), beta-blockers and other drugs is a recommended procedure to reduce morbidity and mortality in HF patients. However, the procedure is performed under medical supervision at the hospital, lasting from one to four weeks. We propose a telemonitoring system to help clinicians to follow the patient through the Medication Titration procedure at home. We used commercial medical devices, certified on international communication standards to assure interoperability. Independently of the producer or brand, they can operate properly in the designed architecture. So far, we are able to connect two medical devices, blood pressure meter and weight scale, to a data hub. Then the data is rerouted to the cloud, where information is stored in a database. We use a commercial application to visualize the data through a friendly graphical interface.A insuficiência cardíaca é uma condição comum na que o coração é incapaz de fornecer os volumes de sangue suficiente ao organismo. Portanto, o oxigénio e os nutrientes já não são capazes de chegar às células cardíacas, o que piora a situação de todo o coração. Tratar a um paciente com IC é um desafio devido às morbidades e os numerosos medicamentos associados com o tratamento. Dose médica através da titulação dos inibidores da ECA (IECA), bloqueadores dos receptores da angiotensina (ARA), beta bloqueadores e outros fármacos é um procedimento recomendado para reduzir a morbidade e a mortalidade nos pacientes com IC. No entanto, o procedimento realiza-se baixo supervisão médica no hospital, com uma duração de uma a quatro semanas. Propomos um sistema de telemonitoreo para ajudar aos médicos a seguir ao paciente através do processo de titulação de medicamentos em casa. Utilizamos dispositivos médicos comerciais, certificados em padrões internacionais de comunicação para assegurar a interoperabilidade. Independentemente do produtor ou a marca, eles podem funcionar corretamente na arquitetura desenhada. Até o momento, somos capazes de ligar dois dispositivos médicos, um medidor de pressão arterial e uma balança, a um concentrador de dados. A seguir, os dados são dirigidos à nuvem, onde a informação se aloja num banco de dados. Utilizamos um aplicativo comercial para visualizar os dados através de uma interface gráfica amigável.La insuficiencia cardíaca es una condición común en la que el corazón es incapaz de suministrar los volúmenes de sangre suficiente al organismo. Por lo tanto, el oxígeno y los nutrientes ya no son capaces de llegar a las células cardíacas, lo que empeora la situación de todo el corazón. Tratar a un paciente con IC es un desafío debido a las comorbilidades y los numerosos medicamentos asociados con el tratamiento. Dosis médica a través de la titulación de los inhibidores de la ECA (IECA), bloqueadores de los receptores de la angiotensina (ARA), beta bloqueadores y otros fármacos es un procedimiento recomendado para reducir la morbilidad y la mortalidad en los pacientes con IC. Sin embargo, el procedimiento se realiza bajo supervisión médica en el hospital, con una duración de una a cuatro semanas. Proponemos un sistema de telemonitoreo para ayudar a los médicos a seguir al paciente a través del proceso de titulación de medicamentos en casa. Utilizamos dispositivos médicos comerciales, certificados con estándares internacionales de comunicación para asegurar la interoperabilidad. Independientemente del productor o la marca, ellos pueden funcionar correctamente en la arquitectura diseñada. Hasta el momento, somos capaces de conectar dos dispositivos médicos, un medidor de presión arterial y una balanza, a un concentrador de datos. A continuación, los datos son redirigidos a la nube, donde la información se almacena en una base de datos. Utilizamos una aplicación comercial para visualizar los datos a través de una interfaz gráfica amigable

Techniques of Acquisition and Processing of Electrocardiographic Signals in the Detection of Cardiac Arrhythmias

The development of ambulatory monitoring systems and its electrocardiographic (ECG) signal processing techniques has become an important field of investigation, due to its relevance in the early detection of cardiovascular diseases such as the arrhythmias. The current trend of this technology is oriented to the use of portable equipment and mobile devices such as Smartphones, which have been widely accepted due to the technical characteristics and common integration in daily life. A fundamental characteristic of these systems is their ability to reduce the most common types of noise by means of digital signal processing techniques.  Among the most used techniques are the adaptive filters and the Discrete Wavelet Transform (DWT) which have been successfully implemented in several studies. There are systems that integrate classification stages based on artificial intelligence, which increases the performance in the process of arrhythmias detection. These techniques are not only evaluated for their functionality but for their computational cost, since they will be used in real-time applications, and implemented in embedded systems. This paper shows a review of each of the stages in the construction of a standard ambulatory monitoring system, for the contextualization of the reader in this type of technology