Desarrollo de una Aplicación de Software Libre incorporando Técnicas Avanzadas de Procesamiento de la Señal Electrocardiográfica (ECG)
Responsable: Jhosmary Cuadros
Autores: Jhosmary Cuadros, Rubén Medina, Rubén Rojas, Diego Jugo, Tulio Nuñez, Nelsy Gonzáles y Bárbara Das
Introducción
...el uso y desarrollo de técnicas no invasivas como la electrocardiografía abre una perspectiva útil para el diagnóstico y tratamiento de pacientes con enfermedades cardiovasculares.
Las enfermedades cardiovasculares se destacan como una de las principales causas de mortalidad en la población adulta de Venezuela, y también como primer motivo de consulta en los servicios médicos de adultos, de emergencia y electivos. Como consecuencia, se incrementa la demanda de servicios médicos ocasionando severas repercusiones socioeconómicas. De las distintas enfermedades cardiovasculares, las más comunes son: la hipertensión arterial, la diabetes, la cardiopatía isquémica y la isquemia cerebral. La hipertensión es el factor de riesgo más frecuente en los pacientes jóvenes que tienen infarto del miocardio. La forma de muerte prematura más común la constituye la cardiopatía isquémica: el infarto del miocardio y la muerte súbita. Por ello, el uso y desarrollo de técnicas no invasivas como la electrocardiografía abre una perspectiva útil para el diagnóstico y tratamiento en este tipo de pacientes.
Motivación
El desarrollo de una aplicación de software libre incorporando técnicas avanzadas de procesamiento de la señal Electrocardiográfica (ECG) surge, en principio, como una propuesta de tesis de grado, motivada por la necesidad que existe en la Unidad de Cardiología de los centros de salud pública del Estado Mérida.
Los electrocardiógrafos usados en el país funcionan usando un software privativo desarrollado en el exterior, esto trae como consecuencia una gran inversión en la compra de licencias, además del tiempo que requiere la renovación de la licencia para continuar usando los equipos y sin tomar en cuenta el daño que han sufrido algunos equipos en los que se pierde esta inversión.
El número de pacientes atendidos en la Unidad de Cardiología del Hospital Universitario de Los Andes del Estado Mérida es bastante amplio, en comparación con otros estados, presentando las siguientes patologías: mal de chagas, hipertensión, entre otras. Las condiciones geográficas del Estado Mérida complican el acceso de los habitantes de poblaciones alejadas a este servicio; ya que son pueblos remotos y de difícil acceso en donde los ambulatorios no cuentan con equipos de cardiología, obligándolos a trasladarse hasta el Estado Mérida. Incluso llegan personas que han padecido por una o varias décadas de una patología.
Esta problemática motiva el desarrollo de una aplicación de software libre que facilita el acceso a la población de estos recursos, sin necesidad de desplazarse desde localidades lejanas, sin la inversión de tiempo y dinero que esto origina, y que nos libera de la dependencia tecnológica de otros paises.
El proyecto
En particular, las enfermedades arteriales coronarias como la isquemia y el infarto de miocardio producen una lesión ventricular que puede originar arritmias ventriculares graves o una probable muerte súbita, debido principalmente a una taquicardia ventricular que puede derivar en una fibrilación ventricular. En estas condiciones, uno de los cambios que ocurren en el registro electrocardiográfico (ECG) es la variación anormal de las duraciones de sus intervalos como el RR (intervalo comprendido entre dos ondas R consecutivas) y el QT (refleja el período total de los procesos de despolarización y repolarización ventricular). Estas duraciones son importantes en el diagnóstico ya que reflejan procesos electrofisiológicos del corazón y del sistema nervioso autónomo, por lo que son utilizadas para determinar una conducción eléctrica anormal en el corazón, detectar daño en el miocardio y estratificar pacientes con riesgo de arritmias cardíacas malignas.
La medida del intervalo QT es una tarea difícil durante el análisis del registro electrocardiográfico (ECG) y ha conducido a estimaciones inexactas. Es aquí donde se han encontrado dificultades técnicas para desarrollar esquemas automáticos robustos para la determinación de éste. La mayoría de las aplicaciones semiautomáticas existentes para realizar las mediciones del mismo, requieren de interacción por parte del operador para seleccionar el inicio y fin de un intervalo QT inicial, lo que implica consumo de tiempo y recurso humano. La exactitud y la estabilidad en la medición dependen de la precisión que se logre en la identificación del inicio del complejo QRS y del final de la onda T.
En consecuencia, es importante abordar el análisis de las señales de ECG en presencia de dichas patologías con el objetivo de mejorar el diagnóstico, hacer seguimiento y tratamiento en pacientes que padecen de enfermedades cardíacas. Para ello, la presente herramienta realiza el estudio de la variabilidad latido a latido del intervalo QT y el análisis del registro electrocardiográfico utilizando técnicas de procesamiento digital de señales. En la implementación de tales técnicas se utilizan herramientas de software libre y de código abierto, para hacerla económicamente accesible, de manera que pueda ser utilizada en instituciones públicas de salud para la detección de diferentes patologías cardíacas.
...se utilizan herramientas de software libre y de código abierto, para hacerla económicamente accesible, de manera que pueda ser utilizada en instituciones públicas de salud para la detección de diferentes patologías cardíacas.
La confiabilidad de la herramienta se validará utilizando funciones de prueba definidas explícitamente. Adicionalmente se realizará una validación clínica a objeto de estudiar el valor predictivo de la herramienta con respecto al daño cardíaco expresado en términos de re-modelaje ventricular en poblaciones afectadas por cardiopatía isquémica.
Resultados Preliminares
El producto de las primeras etapas de la presente investigación consiste en una aplicación que integra técnicas avanzadas para el procesamiento y análisis de señales electrocardiográficas provenientes de un electrocardiógrafo digital diseñada con la intención de satisfacer las necesidades de sus usuarios mediante el uso de una interfaz sencilla y flexible a sus requerimientos, desarrollada empleando programación modular y herramientas de software libre. Cuenta con una serie de opciones tanto de procesamiento como de visualización, integradas en barras horizontales (menú de opciones y herramientas de acceso rápido) y áreas de graficación donde se muestran los registros originales y los procesados.
Adicionalmente se ha realizado una validación clínica preliminar a objeto de estudiar la significancia estadística de los parámetros determinados para discriminar pacientes isquémicos con respecto a sujetos sanos. La herramienta puede ser ejecutada en computadores personales de relativo bajo costo, debido a que demanda pocos recursos computacionales.
Esta validación se está llevando a cabo actualmente en el Hospital Universitario de Los Andes haciendo las mediciones a pacientes que presentan diversas patologías, como por ejemplo, hipertensión y mal de chagas. Se hacen las mediciones tanto con el software desarrollado como con el software privativo que está instalado en los electrocardiógrafos para comparar el rendimiento. Los médicos participan observando los resultados y haciendo la verificación.
Proyección
Luego de esta fase de validación el software estará disponible en repositorios públicos para que pueda ser descargado por cualquier persona o centro asistencial, acompañado de un manual que facilitará su implementación. Esto permitirá que pueda ser, además de usado para el beneficio de la población, mejorado para ampliar aún más este desarrollo.
Agradecimiento
Los autores agradecen al Centro Nacional de Desarrollo e Investigación en Tecnologías Libres (CENDITEL) y al Consejo de Desarrollo Científico, Humanístico y Tecnológico (CDCHT) de la Universidad de los Andes por el apoyo brindado.
Para mayor información visite http://proyectoecg.site11.com/