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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA.

UNIVERSIDAD AUTONOMA METRPOLITANA

UNIDAD IZTAPALAPA

CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELÉCTRICA

AREA DE INGENIERIA. BIOMÉDICA

TITULO DE PROYECTO TERMINAL

TRANSMISIÓN DE UNA SEÑAL BIOMÉDICA POR RADIOFRECUENCIA

ASESOR: OTÓN GANDARILLA

ALUMNOS: MARTÍN MONTALVO PONCE. JUAN FCO. VOLCANES ARREDONDO


Índice:

1.0 -Introducción.1.1.-La Historia de la Telemedicina.1.2.-Las Aplicaciones de Telemedicina.1.3.-Los beneficios Potenciales.1.4.-La telemedicina inunda la aldea global y contribuye a la salud1.5.-Aprovechando las nuevas herramientas.1.6.-Némesis.1.7.-Telemedicina en boca de todos.1.8.-Espacio conceptual de la telemedicina.

2.0.-Acoplamiento en el sistema de registro.2.1.-Pasta Electrolítica.2.2.-Electrodos más empleados

3.0.-Interferencias.

4.0-Sistemas de registro de señales bioeléctricas.4.1.-Preamplificador y amplificador manejador.4.2.-Amplificador de Instrumentación.4.3.-Amplificador Diferencial Básico.4.4.-Fuente aislada o convertidor de DC-DC.4.5.-Modulador y Demodulador.

5.0.-Electromiografía.5.1-Electro miografía de superficie.5.2.-Estructura funcional del músculo.5.3.-Origen dela EMG.5.4.-Descripción de la señal de EMG.5.5.-Potenciales de acción de una unidad Motora.5.6.-Modelo dela señal EMG.

6.0-Instrumentación6.1.-Ruido.6.3.-Amplificación.6.4.-Filtrado de la señal de EMG.6.5.- Integración y aislamiento de la señal.


6.6.-Análisis de la señal de EMG.6.7.-Aplicaciones.

7.0.-Sistemas de radio frecuencia.7.1.- Modulación de frecuencia.7.2.-Introducción de modulación angular.

8.0-Transmisor y Receptor.8.1.-Medidas del transmisor.8.2.-Medidas del receptor.

9.0.-Planteamiento del problema.

10.-Desarrollo experimental.

11.-Resultados y Comentarios.

12.-Conclusiones.

13.-Bibliografía.


Introducción :

La telemedicina puede ser definida como los cuidados de la salud a través de unacombinación de telecomunicaciones y tecnologías de multimedia dando soluciones paraasistencia médica consulta a larga distancia, administración logística, supervisión decalidad.

Un aporte de esta es la trasmisión de señales biomédicas a una central en dondepueden ser registrados y analizados los signos vitales, sin necesidad de que este unespecialista en el lugar de la exploración.

Existen muchas comunidades rurales que crecen de los servicios básicos como son:Salud, educación, transporte y comunicación, y que para acceder a la atención médicatienen que caminar varios kilómetros para llegar a una población y poderse atenderse conun especialista. Esto a creado la necesidad de implementar sistemas de comunicacionesque permita llegar a estos puntos y brindar servicios médicos de calidad suficiente y quepermita el mayor número de pacientes.

Por lo tanto, la importancia de la transmisión de técnicas de registro de las señalesbiomédicas a creado interés para que la telemedicina llegue a estas comunidades rurales.

Mencionaremos algunas técnicas de registro más importantes como son:

El Electrocardiograma (ECG) es el registro, al nivel de la piel, de la actividad eléctricadel corazón. En dicho registro se representa la diferencia de potencial entre 2 puntos o enuna derivación, en función del tiempo y da información útil sobre el funcionamiento delcorazón.

La Electromiografía (EMG) es una señal eléctrica en la musculatura humana durantesu contracción voluntaria, en los sesentas surgió la inquietud de utilizarla señalelectromiográfica para el control bioeléctrico de prótesis alimentadas externamente.

La Electroencefagrafia (EEG) es una técnica no invasiva de medición de la actividadcerebral, y particularmente la obtención del EEG de la superficie es la técnica clínica másempleada para la valoración del funcionamiento cerebral.

A partir del surgimiento del registro de las señales bioeléctricas, los procedimientostécnicos empleados para adquisición y el análisis han estado supervisados por la tecnologíadisponible en cada época. El despliegue de los fenómenos bioeléctricos en una pantalla sepudo realizar con la aparición del transistor, que permitió la generación de amplificadores debajo ruido y alto desempeño. El reemplazo de galvanómetro por amplificadores de altaimpedancia de entrada facilitó el registro de potenciales de muy pequeña amplitud,empleando electrodos de áreas menor.


En los últimos años, los equipos modulares de propósito específico han sidoreemplazados por sistemas ergonómicos controlados por microprocesadorescomputadoras, donde las señales digitalizan, procesan, almacenan, despliegan ydistribuyen en forma muy flexible.

El primero en estudiar la relación entre la electricidad y la contracción muscular fue elItaliano Luiggi Galván en 1791. Este descubrimiento se acepta como el nacimiento de laneurofisiología, convirtiendo a Galván en padre de dicha ciencia. Posteriormente, en 1849Du Bois Rémond reporta la detección de señales eléctricas voluntarias emanadas demúsculos humano.

La electrofisiología y la biofísica, que estudian la actividad eléctrica a nivel celular,constituyen en la actualidad disciplinas importantes que brindan información acerca de losmecanismos moleculares que dan origen a las señales bioeléctrica, y las respuestascelulares que éstas introducen y regulan. Así mismo, permiten estudiar las basesmoleculares de los trastornos patológicos que sufren los tejidos excitables y losmecanismos de acción de los agentes farmacológicos que se emplean en su tratamiento.

Esto ha sido posible por el desarrollo de nuevas técnicas experimentales y deinstrumentación, así como de sistemas de adquisición y procesamiento de señales.

Por otro lado, los registros bioeléctricos extracelulares son importantes en la clínica yaque representan un complemento importante del examen clínico y de laboratorio paradiagnóstico más preciso de enfermedades. El estudio clínico de las señales bioeléctricasrealizado por personas especializadas ha permitido identificar y extraer características muyimportantes de dichas señales. Paulatinamente ha aparecido un enfoque más cuantitativo, donde característicascomo la duración, la amplitud y el número de cambios de fase en sujetos normales se hanempleado para realizar un análisis comparativo entre señales y establecer criterios deanormalidad. Todos estos estudios son un complemento invaluable en la forma dedecisiones para la detección, clasificación y tratamiento de patologías.

Las señales también se emplean para controlar un fenómeno fisiológico. Cuando unsistema de registro continuo del electrocardiograma detecta una fibrilación,automáticamente este sistema inyecta una corriente de desfibrilación al corazón. En otrocaso, la señal de electro miografía puede controlar los movimientos de una mano artificial,mientras que la señal electroencefalográfica puede usarse para detectar el grado desomnolencia de un sujeto y controlar diversos instrumentos automatizados. (1)


1.1.-La Historia de la Telemedicina

La Telemedicina apareció hace mucho tiempo, y se ha estado practicandocontinuamente por lo tanto no es una técnica nueva. Algunas personas dicen que latelemedicina apareció con la introducción del teléfono. Dr. la Alejandro Graham Bell llamó"Viene aquí, Watson, yo lo necesito" porque él estaba sintiéndose enfermo. Telemedicinaera ciertamente practicada por el telégrafo en los tempranos 1900s. Y la telemedicina erabrevemente practicada por la radio costera. La telemedicina empezó en los años veintecuando varios países ofrecieron consejo médico del hospital a sus flotas de usando elalfabeto Morse es sus naves. “Sahlgrens” el Hospital Universitario en Gothenburg, Suecia,empezó en 1923.

La idea inicial detrás del telemedicina era la de superar las barreras de tiempo ydistancia. Desde el principio, el énfasis ha estado en el diagnóstico. El diagnósticonormalmente requiere de la información visual, y de un equipo que le permite al médico verla situación del paciente.

Entre el esfuerzo de la telemedicina al inicio era la investigación, el trabajo ydesarrollo en telemetría emprendido por las Aeronáutica Nacionales Espacio Administración(NASA) y científicos de la NASA demostraron con éxito que las funciones fisiológicas de unastronauta se supervisen por medio de un médico en la tierra.

Los científicos de NASA estaban originalmente interesados por los efectos de lagravedad para proteger a sus astronautas.

Ellos decidieron constantemente supervisar a sus astronautas las funcionesfisiológicas, como la presión de sangre, respiración, y temperatura del cuerpo NASAdesarrolló unos sistemas de apoyo médicos que con el diagnóstico incluido y tratamiento deen vuelo las emergencias médicas así como un sistema de la entrega médica.

Otros experimentos de la telemedicina tempranos eran basados en el uso detelevisión. Por ejemplo, unos sistemas de telemedicina de paciente-médico se establecieronen 1957 por Dr. Cecil Wittson como la parte de un telecicatría y programa de educaciónmédica en Omaha, Nebraska. El programa involucró el establecimiento de los primerosinteracciones el eslabón video, entre el Nebraska el Instituto psiquiátrico en Omaha y elNorfolk el Hospital Estatal, 112 millas (180 Km) lejos. Otro sistema de la telemedicinatemprano en que había una interacción regular entre médicos y pacientes se instaló enBoston en 1967.

Un radiólogo que trabajó en el Massachussets el Hospital General (MGH) el juego aun diagnóstico en la estación médica de aeropuerto de Logan. Se invitaron médicos quepasan sin embargo a traer los rayos X y los datos de los pacientes a un en el concurso delpasajero. Los Rayos X se iluminaron por una caja ligera ordinaria, examinada por unacámara de la televisión en blanco y negro y él trasfiriendo las imágenes a un amonestadorvideo en la MGHs sección radiología. El médico podría discutir el caso con radiólogos deMGH vía una línea telefónica ordinaria. Estos experimentos han demostrando que eraposible emprender él diagnostico a distancia por la televisión interactiva

Allí sea otras aplicaciones tempranas de telemedicina. Uno involucró el Papago latribu americana nativa en los1950s. La Tecnología espacial aplicó a Papago avanzando


Rural el Cuidado de Salud (STARPAHC) entregó el cuidado de salud a residentes que vivenen las áreas remotas del Papago la reservación india en Arizona.

Éste era un esfuerzo de la juntura entre la cerradura, la NASA y el Servicio de SaludPúblico americano. El proyecto duró aproximadamente 20 años.

La mayoría de estos proyectos usó alguna forma de transmisión del video(la televisión en blanco y negro y de color ) complementar la unidad más básica de equipode la telemedicina y el teléfono.

Algunos experimentos tempranos usaron la comunicación del satélite. Uno de losprimeros proyectos de la telemedicina usando un satélite era él conducido en Canadá. Elsatélite, lanzó en el 1976 de enero, el primer satélite de Comunicaciones.

El Satélite de tecnología, Hermes (Telematic Healthcare-Remoteness and MobilityFactors in Common European Scenarios) después renombrado, y diseñó para servir lasnecesidades de la comunicación de áreas remotas de Canadá.

Se dirigieron tres experimentos de la telemedicina usando a Hermes. El primero enjulio de 1976 y envuelto el Ministerio de Ontario de Salud que usó VHF transmiten por radioy Hernes para probar la viabilidad de supervisar los signos vitales como la proporción delcorazón, respiración, temperatura y la presión de sangre, cuando unos pacientes seevacuaron de una comunidad remota en Ontario norteño.

El segundo experimento empezó en octubre de 1976, cuando la Universidad deOntario Occidental miró fijamente un ensayo del cinco-mes, mientras usando a Hermes paraunirse el Hospital de Universidad en Londres (Ontario), la Fábrica del Alce el HospitalGeneral y la Kashechewan Nuysing Estación en la James Bay. El sistema se usó para laconsultación médica, transmisión de los datos (e.g. ECG, X - los rayos, el corazón) y unpoco de educación. El tercer proyecto, en 1977, la Universidad Conmemorativa envuelta enSt Johns Newfounland. Le permitió al personal médico Conmemorativo que transmitiera latelevisión de St Johns al hospital en Stephenville, St Anthony, Ciudad de Labrador y Bahíadel Ganso. El Hermes fue usado para apoyar un programa de la educación médicoexistente, y proporcionando en las áreas remotas. (2)

1.2.-Las Aplicaciones de Telemedicina

La Telemedicina ha sido la usada por muchos tipos diferentes de usuarios, endiferentes aplicaciones, tecnología. Muchas personas tienen la impresión que el uso de latelemedicina tiene un desarrollo sofisticado, caro, difícil para usar, pero algunasaplicaciones no requieren el uso de sofisticado, aparatos caro, difícil usar.

Algunas aplicaciones requieren más de un teléfono ordinario. Con los recientesadelantos en las comunicaciones y tecnologías de información, el costo del equipo detelemedicina y servicios ha estado cayéndose rápidamente que los medios su potencialpuede extenderse a muchos más personas para mejorar su nivel de vida.


Entre los diferentes tipos de aplicaciones tenemos:

Monitoreo de Señales vitales.Un monitor a través de unos dispositivos conectados al paciente lo supervisa de

manera constante y proporciona registros de electrocardiograma (ECG), pulso, oximetro,presión de sangre, y varios parámetros respiratorios. Un profesional de salud en una árearural puede trasmitir estos parámetros a un doctor en un hospital o a un especialista en otrocentro rural para su interpretación. Pueden usarse las comunicaciones disponibles..

Tele radiologíaSe transmisión de una Radiografía a un radiólogo distante para la interpretación y

diagnóstico. El equipo necesitado para esta aplicación incluye un escáner digital para hacerréplica digital de la película de la Radiografía. La imagen puede digital imprimirse de nuevoen un lugar distante con una copiadora cinematográfica o puede transmitirse vía unacomputadora, por Internet donde el radiólogo puede ver la imagen directamente con unaresolución alta que se usa el solfware del especial-propósito. Algunos software ponen enlínea directa al profesional de cuidados médicos con el especialista en línea directa.

Tele dermatologíaEs el transmisión de un cuadro del primero plano de un parche de piel enfermo para

el diagnóstico remoto. Típicamente, el equipo usado en esta aplicación incluye una cámara,la imagen a examina se envía por Internet en línea directa para que el dermatólogodistante pueda dar su diagnostico.

Tele-endoscopioSe usa para la inspección visual de órganos interiores. Típicamente, un endoscopio

se usa para examinar las orejas, nariz o boca garganta de un paciente. La imagen secaptura, examina y digitaliza y se transmite por medio de Internet en línea directa con unespecialista distante.

Tele consultaciónOcurre cuando un profesional de cuidado de salud consulta a un colega distante para

consejo o segunda opinión. Ellos pueden estar usando software que les permite ver losmismos datos médicos o manipular la misma imagen al mismo tiempo en la pantalla,mientras una porción de la pantalla video se usa para un videoconferencia vivo.

Tele patologíaConsiste en un video microscopio que captura una imagen de tejido de una biopsia

que se digitaliza y transmitió vía PC, por Internet a un patólogo distante para lainterpretación y diagnóstico.


Acceda a la informaciónLos profesionales de cuidado de salud y usuarios pueden acceder a las información

en diferentes sitios especializados, además los bancos de datos bien-establecidos comoMEDLINE que es un servicio de recuperación de literatura médico en línea patrocinado porla Biblioteca Nacional Americana de Medicina, permite acceder al inmenso universo deinformación por Internet.

La Tele-educaciónLa educación Médica es un objetivo importante para los profesionales de cuidado de

salud, sobre todo aquellos en áreas rurales y remotas que no pueden tener el acceso fácil ala última información o entrenando en las nuevas técnicas y pueden proporcionarse la tele-educación vía los varios medios de comunicación, incluso las líneas telefónicas, satélites ocable.(4)

1.3.-Los Beneficios Potenciales.

Entre los beneficios de telemedicina costos en viajes a pacientes que no necesitanviajar aun centro de cuidado de salud distante.

Los mismo aplica a doctores o especialista que no necesitan viajar del lugar paraponer para ver a los pacientes, sobre todo si más pacientes pueden ser "vistos" de unaforma más eficazmente vía una aplicación del telemedicina.

El acceso rápido a los especialitas médicos en desastres o emergencias.El tratamiento oportuno del enfermo reduciendo gastos a futuro por su atención

inmediata.Menos presión en los hospitales, ya que optimiza los recursos (pueden tener

bastantes cama) generando un ahorro para los ministerios de salud y concilios del país.El uso más eficaz de recursos de cuidado de salud, a través del centralización de

especialización y descentralización de cuidado de salud primario.Los escasos recursos pueden ser compartidos por un número mayor de pacientes.Cuidado auxiliado por medio de una segunda opinión de los especialistas distantes.

Las oportunidades de actualizar habilidades y conocimiento, permitiendo a los profesionalesde cuidado de salud en las áreas rurales capaz acceder información y bancos de datos porlos medios electrónicos o beneficiar de tele-educación que llevará a una mejora global en elsistema de cuidado de salud.(4)

Existen oportunidades del crédito por parte de los proveedores del equipo detelemedicina, servicios, software e información. Hay dos tipos de mercados básicamente,aquellos que pueden permitirse el lujo de un poco de equipo del telemedicina o servicios porlo menos y aquellos que no pueden. Los usuarios de productos de telemedicina o serviciosson:


• Los hospitales• Centros Salud• Clínicas• Servicio de ambulancia• Barcos• Aerolíneas• Socorristas de la Cruz Roja, medicina forense, UNHCR, WHUO, UNICEF, ETC.• Las industrias que están en la producción de aceite.• Los turistas y las compañías de seguros que están interesado en bajar el costo de los

servicios de salud.• Compañías farmacéuticas que quieren información de los hospitales rurales o centro

de cuidado de salud en cuanto al suministro de fármacos.• Investigadores como aquellos que exploran las plantas medicinales que se

encuentran en los bosques de lluvia aislados.

La mayoría de las personas que necesitan de la telemedicina están viviendo o estántrabajando en áreas remotas y rurales. Hay interés creciente en los países en vías dedesarrollo por saber mas de la telemedicina. Esta fue la primera conclusión respecto a latelemedicina en el Simposio para los países en vía de desarrollo, emplazados por el ITU-BDT en el Portugal en junio 1997. Hay también interés fuerte por emprender proyectosmodelos apuntados a examinar y demostrar el beneficio de la telemedicina en estos países

1.4.-La telemedicina inunda la aldea global y contribuye a la salud.

Washington, D.C, 22 de junio de 1998- Julio Verne, con su imaginación prodigiosa ysu sentido casi mágico del futuro, quizás no hubiera podido concebir los niveles deperfección y de incesante avance de la telemedicina, que inunda la aldea global, en que lacreación del hombre viene convirtiendo al planeta.

La telemedicina se incorpora a la aldea global es el tema de portada de Perspectivasde Salud, la revista de la organización Panamericana de la Salud (OPS)

La revisa dice” En cierto sentido la telemedicina existe desde hace más de 3décadas, cuando los programas espaciales de USA y la antigua Unión Soviéticapermitieron que equipos médicos controlar desde tierra las condiciones físicas de losastronautas que se hallaban en órbita o que viajaban a la luna”. En el tiempo transcurridodesde entonces, esta tecnología espacial se ha vuelto más accesible para los habitantes dela Tierra, debido al desarrollo de las microcomputadoras y del Internet. En los últimos años,los equipos son más baratos y mejores, mientras que la Supercarretera de la Informaciónalcanza algunos de los rincones más inaccesibles del planeta, indican los autores, elperiodista Daniel Epstein y el escritor Richard L. Vernaci en la edición más reciente dePerspectivas de Salud. (5)


1.5.-Aprovechando las nuevas herramientas

Los mayores éxitos en materia de telemedicina provienen actualmente de CostaRica. En ese país, el Ministerio de Salud, la Caja Costarricense de Seguro Social y otrasinstituciones están poniendo en práctica una red nacional de telemedicina que vinculahospitales, clínicas y centros de investigación y enseñanza.

En Perú, la red Científica Peruana vincula un vasto y creciente número deinvestigadores. En Brasil, la Fundación Oswaldo Cruz y muchas otras difunden informacióntécnica.

El caribe es una región pionera en la educación a distancia. A medida que seexpande el Internet otras partes de las América están convirtiéndose en un verdaderohemisferio virtual en el que no importa donde viven las personas. La difusión de estatecnología al mundo en desarrollo esta siguiendo lo que se ha convertido en un patróntípico, alcanzando primero a los centros urbanos y expandiéndose luego al ámbito rural,como ocurrió con la radio hace medio siglo. El Director de la Organización Panamericana dela Salud, Dr. George A. O. Alleyne, con motivo de la Cumbre de Santiago y las tecnologíasen Salud, dijo que la OPS y otras organizaciones involucradas en la informática en salud “ya han encarado iniciativas destinadas a aprovechar las ventajas de la actual revolución dela información”.

Puede ser que Verne se quedara atrás, pero lo cierto es que su Vuelta al Mundo esperfectamente aplicable a la telemedicina que revoluciona a la Tierra. (5)

1.6.-NEMESISEs el acrónimo de Nueva Estación Médica de Electrocardiografía con Servicios de

información Secundarios. Los objetivos planteados son la concepción y diseño de una redmultinivel de intercambio jerárquico de datos electrocardiograficos, que permitan lamonitorización domiciliaria y la tele diagnóstico.

Además, se ha diseñado y realizado la implementación de la aplicación que gestionauno de los niveles de dicha red, en concreto el nivel dos, que corresponde a las tareas degestión de los ambulatorios. La telemedicina es una disciplina relativamente novedosa, queha experimentado un gran auge en los últimos años, debidos principalmente a los avancestecnológicos y a la disminución de los costos de éstos.

La red definida se encuentra en tres niveles. El primero comprendería a hogares y consultasrurales. Sus funciones serían, principalmente, las de la adquisición de datos, medianteequipamiento preciso, y la de trasmisión de dichos datos al nivel superior.El segundo nivel incluye ambulatorios y centros de especialidades. Sus principales tareasson la revisión de datos recibidos del nivel uno y la adquisición de dato de pacientespresentes físicamente. Posee herramientas para la comunicación con el resto de losniveles. El tercero corresponde a hospitales o grandes servicios, y sus tareas principalesson la gestión de datos y la revisión avanzada. (6)


1.7.-La Telemedicina en Boca de Todos-1/9/97.

En el corriente número de The Lancet se publica una pregunta sugestiva:“¿ La telemedicina es una herramienta para mejorar el desarrollo del cuidado de la salud oun campo comercial para las compañías tecnológicas?”.

Según el comentario de Marilyn Larkin, autor de la nota en la revista inglesa,” esprobable un poco de cada cosa”.

La telemedicina utiliza cadenas ( Internet) para poner en práctica la medicina adistancia, por lo que en breve los doctores y pacientes no necesitan estar en el mismo lugary al mismo tiempo:Jay Sanders, Presidente de la Asociación Americana de Telemedicina, describe a estatecnología como “una expansión de lo que hemos usado desde que se inventó el teléfono”.

Si este permite la transmisión de audio a distancia, la telemedicina utiliza diversosmedios de comunicación para la transferencia de información. La Teleradiología (latransmisión de imágenes radiográficas, tomografía computada, scaneos, etc.) es la formamás antigua de la telemedicina descrita en la literatura.

La tele conferencia y la tele consultas aplicada para el aprendizaje a distancia y parabrindar acceso a servicios especiales en regiones remotas, también han estado disponiblespor muchos años. Recientemente en áreas rurales se utilizaron aparatos de televisiónequipamiento con videocámaras para hacer posible la interacción entre el doctor y elpaciente a través de una “consulta electrónica “.

Están investigando numerosas aplicaciones de la telemedicina, incluyendo elequipamiento de unidades móviles que transmitan los signos vitales e imágenes en videodesde ambulancias que transportan pacientes hacia centros de emergencia, con el objetode tener “todo listo en el momento de arribo “.

Sin embargo, en la actualidad, algunos profesionales están preocupados.Por ejemplo, Richard Wootton, director del Instituto de telemedicina de la Queen’s Universityde Belfast, señala que “las influencias comerciales pueden manejar el desarrollo de estatecnología antes de demostrar el resultado de la fórmula costo-beneficio”.

Mark Goldberg, Presidente electo de la Asociación Americana de Telemedicina,admitió que “muchos sistemas basados en videoconferencias fueron comprados a elevadoscostos instalados sin un estudio sobre los usos requeridos”.

A todo esto, Richy Richardson, Presidente en Inglaterra de WorldCare- una compañíainternacional de telemedicina predice que “ la transformación radical y permanente delservicio de salud británico será un modelo para otras naciones europeas”.

En Asia y Medio Oriente circula algunas preguntas: ¿Por qué copiar sistemasbritánicos o norteamericanos?. ¿Por qué establecer grandes instituciones y preparar aprofesionales por extensos períodos cuando podemos producir un mejor sistema de menorcosto utilizando la telemedicina?


Según The Lancet, la empresa WorldCare ha descubierto que “la mayor demanda entelemedicina internacional es para el manejo de consultas de pacientes”.

No obstante la revista indica que, antes de que la telemedicina se transforme en unatecnología rutinaria, debe ser adoptada formalmente por las organizaciones vinculadas alcuidado de la salud e integradas a los protocolos clínicos.

Richardson dijo que “ para lograr un sistema adecuado hay asegurar una sociedadentre la comunidad médica y los intereses comerciales, donde los clínicos lideren elcamino”.

El empresario indicó además, que “ ve el mundo comercial está interesado en latelemedicina por su potencial lucrativo. Necesitamos tener en cuenta las habilidades paraimplementar aplicaciones prácticas efectivas en costo y que posean un alto valor para lospacientes”. (7)

1.8.-Espacio conceptual de la telemedicina.

El concepto de telemedicina se utiliza con acepciones más o menos amplias.Diversidad que también encontramos en los propios organismos oficiales de la uniónEuropea.

Mientras el programa A M se identificaba la telemedicina con la “utilización desistemas que permiten el inmediato acceso a expertos o a información relevante”, elllamado Libro Blanco de Delors viene a identificar telemedicina con las posibilidades quepermitirán las autopistas de la información.

Es más común la primera acepción y considerar la telemedicina sólo como una partede la telemática (telecomunicaciones más informática) aplicada a la sanidad, para atenciónde pacientes individualmente considerados no en acceso a bases de datos. En la literaturael término telemedicina acostumbra a ir asociado a telecomunicaciones, que pueden serrelativamente simples, en atención a domicilio tele-vigilancia, tele-monitorización y aaplicaciones telemáticas en el sistema sanitario tele-consulta, tele diagnóstico que requierencomunicaciones avanzadas: Banda ancha, sincronización bidireccional, imágenes.

EL elemento común para hablar de telemedicina no se sitúa en el tipo decomunicaciones como en la percepción, por partes de los usuarios, de un salto cuantitativoen determinadas modalidades de atención médica ahora posible gracias a los avancessignificativos en las telecomunicaciones. Desde que existe el teléfono personas aisladashan podido recibir apoyo médico, pero hoy se habla de telemedicina para los trabajadoresde los pozos petrolíferos del mar del Norte, para expedicionarios a la Antártida o el Everesto en el programa Medimar para la marina mercante Italiana, porque el progreso entelecomunicaciones, incluidos los satélites, ha permitido un salto cualitativo en lasrespectivas coberturas asistenciales. (8)


2.0.-Acoplamiento con el sistema de registro

Al realizar un registro con el electrodos de superficie, es deseable que la señalproveniente de la fuente bioeléctrica no se vea afectada por la impedancia electrodo-electrolito-piel, o por lo menos que el componente reactivo sea insignificante. En la mayoríade los registros es necesaria una etapa de amplificación que proporcione un nivel de voltajeadecuado, a fin de visualizar la señal en algún sistema de despliegue. Por consiguiente, laimpedancia de los electrodos debe ser insignificante o la corriente a través de las mismasmuy pequeñas, de esta forma se reproduce fielmente la señalas bioeléctrica en la entradadel amplificador (Fig. 1).

Figura 1 Modelo aproximado para el registro de un evento bioeléctrico con doselectrodos extracelulares, Eb es la fuente bioeléctrica, Ze la impedancia de la piel, Rsla resistencia del electrolito, E1/2 el potencial de media celda t Ze-e la impedancia delos electrodos.

En este análisis se consideró que el generador bioeléctrico está rodeado de unvolumen conductor resistivo. La medición en la salida del sistema de amplificación dependetanto de la cantidad de interferencias presente de la calidad del amplificador,.pero una bajaimpedancia en los electrodos favorecerá el reemplazo de interferencias así se registranseñales bioeléctricas.(1)


2.1.-Pasta electrolítica

El estudio de las pastas gelatinosas se inició cuando se realizo el primerelectrocardiógrafo, el cual registraba potenciales provenientes del corazón con ungalvanómetro. Los electro fisiólogos trataban de eliminar los electrodos de inmersión, loscuales requerían que el sujeto permaneciera sentado con ambas manos y pies dentro decubetas llenas de compuesto salino. Alrededor de 1935,cuando las pastas electrolíticasempezaron registrar a los electrodos de inmersión, se investigaron las características dediversas pastas. Empleando electrodos de 14 * 5 cm sobre sujetos humanos, midieron laresistencia en cd y la impedancia 300 Hz con las siguientes sustancias en contacto con lapiel y los electrodos :

a) 1% se solución salina ;b)Pasta formada por solución salina, glicerina, agua y piedra pómez;c)Jabón suave;d)Pasta electrolítica que contenía cuarzo incrustado.

Cuando los electrodos estaban colocados en 1% de solución salina y aplicados ensujetos, la resistencia en cd era la más alta (3080 Ω). Con las otras tres preparaciones encontacto directo con los electrodos y la piel, las resistencias eran de 2010, 2040 y 1100Ωrespectivamente. Analizando estos resultados se encontró que la presencia de un agenteabrasivo reducía considerablemente la resistencia; el mismo efecto se obtenía empleando,cuarzo incrustado en jabón suave. También se demostró que si se frotaba ligeramente lapiel y después se aplica el electrolito., se podían obtener valores de resistencias en Cd eimpedancia muy estables.(1)

2.2.-Electrodos más empleados.

Las técnicas de electrodiagnóstico tienden cada vez más a analizar la información apartir de registros no invasivos en la superficie del volumen conductor. Un electrodo dedefine como el traductor dedicado a la detección de potenciales bioeléctricos extracelulareso de superficie entre los más comunes tenemos:

Electrodo de placa.

El electrodo de placa es uno de los más comunes empleados para el registro de eventos electrocardiográficos, específicamente para las 6 derivaciones frontales.

El electrodo requiere de pasta electrolítica y está formado por una pieza de


metal rectangular semiplana con una gran área efectiva de contacto que facilita el registrode pequeñas corrientes provenientes de la fuente bioeléctricas. Las superficies con las quehace contacto el electrodo generalmente son las extremidades de los miembros inferiores ysuperiores, por lo que la concavidad del electrodo se amolda mejor ala curvatura de losmiembros.(Fig.2)

Figura 2 Electrodos de placa. El electrodo requiere pasta electrolítica y está formadopor una pieza de metal rectangular semiplana con una gran área efectiva de contactoque facilita el registro de pequeñas corrientes provenientes de la fuente bioeléctricas.

Un electrodo típico de placa tiene una dimensión aproximada de 3.0*5.0 cm yestá constituido con plata alemana (aleación níquel-plata), cromo o níquel-acero inoxidable.Cuando este tipo de electrodos se coloca con pasta electrolítica, mantiene un rango deresistencia en dc de 2*10-10 KΩ , y la impedancia en alta frecuencia llaga a ser de unospocos ohms.(1)

Electrodo de disco

En algunas situaciones de registro el electrodo de placa no se amolda la superficiedeseada, y como resultado de ello existen muchos artefactos de movimiento debido al malcontacto con la superficie y a la alta impedancia que se presenta; para otros casos el áreade interés es más puntual y se necesita un electrodo de menor área que el electrodo deplaca.

El electrodo de disco es un electrodo circular de entre 7 y 8 mm de diámetro,generalmente de plata-cloruro de plata (Ag-AgCl), cubierto con un material aislante (Fig.3).

Requiere de pasta electrolítica y se mantiene fijo a la superficie de contacto concinta adhesiva, micropore o colodión. Se emplea para el registro de actividad bioeléctricacerebral a nivel de cuero cabelludo (EEG) o para la detección de actividad eléctricamuscular (EMG).

Debido a su menor área el electrodo de disco presenta mayor impedancia en bajasfrecuencias (0 a 100Hz) comparado con el electrodo de placa, mientras que en altasfrecuencias (alrededor de 100Khz) la impedancia fluctúa entre los cientos de ohms.(5)


Figura 3 Electrodo de disco. Electrodo circular de entre 7 y 8 mm de diámetro,generalmente de plata-cloruro de plata(Ag-AgCl), cubierto con un material aislante.

Electrodo desechable

Este electrodo se diseño con la finalidad de permitir periodos largos de registro,además de que es un electrodo de uso práctico. Se desecha después de empleado, sedistribuye con pasta electrolítica y su costo es económico. En la clínica se utiliza para elmonitoreo de actividad cardiaca; generalmente no se emplea para diagnóstico, por lo que sucolocación puede variar según las condiciones del paciente. Estos electrodos puedenpermitir registros de hasta 10 h siempre y cuando la pasta electrolítica permanezca húmeda.

El electrodo desechable está formado por un material aislante y un componenteadhesivo, comúnmente resina epoxíca, que tiene la función de fijarse firmemente a la piel.El conductor está formado por un disco de plata-cloruro de plata (Ag-AgCl) de 8mmm dediámetro con pasta electrolítica, localizado en la parte central del electrodo. (Fig. 4)

Figura 4.- Electrodos desechables. Está formado por un material aislante y uncomponente adhesivo, comúnmente resina epoxídica, que tiene la función defijarse firmemente a la piel. El conductor está formado por un disco de plata-cloruro de plata (Ag-AgCl) de 8mm de diámetro con pasta electrolítica.


Electrodo de succión.

Se ha empleado específicamente para el registro electrocardiográfico en derivacionesprecordiales, donde se necesita que permanezca firmemente unido al piel del tórax delpaciente. La bombilla de goma le sirve para crear una presión negativa o vacío con respectoa la superficie de contacto, y es solamente un contorno delgado de círculo el que hace laconducción con las superficie. La impedancia del electrodo es muy alta debido a una pobreárea de contacto, pero la señal proveniente del corazón es amplia y es posible obtener unabuena relación señal/ ruido. Este electrodo no puede emplearse por periodos prolongadosya que causará irritación y molestia al paciente, debido a la succión.(Fig.5)

Figura 5 Electrodo de succión. La bombilla de goma le sirve para crear una presiónnegativa o vació con respecto ala superficie de contacto, es solamente un delgadocontorno de círculo el que hace la conducción con la superficie.


3.- Interferencias.

Como su nombre lo indica, las interferencias son señales que interfieren el registro dela actividad eléctrica provenientes del órgano de interés, modificando la morfología de laseñal e impidiendo o dificultando su interpretación.

Las interferencias se pueden clasificar en 3 según la fuente que los produce:

1.-Interferencias Biológicas.2.- Interferencias de Línea o Instalación eléctrica.3.- - Interferencias Externas

En forma general, se puede establecer 2 formas de eliminar la posible distorsión en laseñal de interés:

La primera intenta que el ruido no se introduzca al registro, ya sea alejado de lafuente de interferencias o aislando al paciente y al sistema de registro de ésta.

La segunda consiste en procesar la señal registrada para aumentar la relaciónseñal / ruido.

Cuando se llega la segunda opción, debe tomarse en cuenta que se hizo lo posiblepor impedir que la señal de interés se contaminara; vale la pena comentar que elprocesamiento de señales no es siempre una tarea fácil, sobre todo cuando los anchos debanda en frecuencia del ruido y la señal de interés se encuentra traslapados. Si no es elcaso, el problema se resuelve fácilmente con filtros analógicos.

Las interferencias biológicas son producidas por el mismo paciente por tres diferentesmecánicos:

1. -El electrodo se encuentra cerca de otra fuente eléctrica biológica además de la deinterés.2. -EL electrodo se localiza sobre una vena importante donde la pulsación produce unartefacto de movimiento determinista (Fig.6).3. -La sudoración del paciente produce un mal contacto en la interfaz electrodo-electrolito,atenuando la amplitud en el registro y por tanto reduciendo la razón señal-ruido (Fig.7).

Como por ejemplo para el primer caso considere un registro de la actividad eléctricadel corazón (ECG), donde los electrodos pueden registrar una actividad electromiográficaque podría ser de mucho mayor amplitud, impidiendo la visualización de los cambios devoltaje producidos en el corazón, o dando como resultado una señal que es la suma enfrecuencias de la actividad electrocardiográfica y la actividad electromiográfica. El registrode ECG se observa con mucho ruido de alta frecuencia ( De 20 Hz. a 1 Khz.).


Figura 6.-Interferencias mecánicas debida a la respiración. Existe un artefacto demovimiento debido al movimiento dela pared torácica . Simulación por software.

La dificultad de estas interferencias radica en el traslapamiento de anchos de bandade cada una de las señales bioeléctricas. En la tabla siguiente se representa el rango defrecuencias de las señales más empleadas para electrodiagnóstico de enfermedades.

Figura 7 Efecto de un mal contacto del electrodo con la superficie de registro.Simulación por software.

ACTIVIDAD BIOELÉCTRICA ANCHO DE BANDAECG 0.05 –100Hz.EMG 1 – 10000 hz.EEG 1 –50 hz.Potenciales evocados 10 – 1000 Hz.

Tabla 1. - Ancho de banda en frecuencias de las principales señales bioeléctricas.


La interferencia de la línea o instalación eléctrica se suma a la señal de interés enforma de una senoide de 60Hz, dependiendo de su magnitud, únicamente se sumará alregistro o lo eliminará por completo. Hay 2 formas rápidas de observar el fenómeno si secuenta con un osciloscopio, se selecciona la resolución de la pantalla a 5 ms/cuadro demanera que se visualicen tres crestas de una senoide en la pantalla (Fig. 8). Si se tiene unsistema de adquisición analógico-digital, la señal se digitaliza para después obtener suespectro en frecuencias sobre el cual se visualiza el contenido en energía de lasfrecuencias de 60 hz. (Fig. 9).

Figura 8 Visualización de la interferencia de líneas eléctricas en el osciloscopio con 5ms por cuadro.


Figura 9 Registro electrocardiográfico y su espectro en frecuencias con interferenciasde la línea eléctrica 60Hz. Simulación por software.

La interferencia de la línea eléctrica se introduce al registro principalmente por cuatromedios:

1. -El voltaje de alimentación en corriente directa (dc) de los amplificadores contiene un rizo(corriente alterna) considerablemente alto para percibirse en el registro.

2. -Hay corrientes de fuga por el efecto capacitivo del ambiente que se filtran hacia loscables de pacientes.(Fig.10).

3. -Corrientes de fuga filtradas hacia el paciente, produciendo voltajes en modo común(Vmc) en cada electrodo (Fig.11).

4. -Se crean corrientes entre tierras físicas debido a dos equipos eléctricos conectados a unmismo paciente y con diferentes cables de conexión a la tierra física(Fig.12).

La forma inmediata de eliminar esta frecuencia es empleado un filtro rechaza banda ode ranura a 60 hz. de alta calidad (con un corto ancho de banda) sin embargo, este filtropodría atenuar componentes cercanos a la frecuencia de resonancia del filtro en le registroobtenido.

Cuando se realiza un registro de actividad bioeléctrica, debe considerarse losiguiente:

Emplea cables de pacientes blindados para evitar que la interferencia se introduzcapor cables de paciente(Fig.13).

Cuando el nivel de voltaje de la actividad a registrar es muy pequeña, esrecomendable aislar al paciente de la instalación eléctrica (Fig.14).

Utilizar amplificadores con alta impedancia de entrada y alto rechazo en modocomún.5.- Modular en amplitud con una portadora de frecuencias mayor de 10 Khz. De esta formase obtiene un voltaje de polarización en cd con oscilaciones en ca de alta frecuencia,fácilmente eliminadas con filtros analógicos.6.-Todos los equipos conectados al paciente deberán unirse a una única tierra física(Fig.15).


Figura 10 Corrientes de fuga filtrada hacia los cables de paciente. Id es la corrientefiltrada hacia los cables de paciente, ZT es la impedancia del electrodo de tierra, Z1 yZ2son las impedancias de cada electrodo

Figura 11 Corrientes de fuga filtrada hacia los cables de paciente, Imc es la corrientefiltrada hacia el paciente, ZT es la impedancia del electrodo de tierra, Z1 y Z2 son lasimpedancias de cada electrodo, y Vmc es el voltaje en modo común.


Figura 12 Corriente (i) entre tierras de los equipos eléctricos conectados al paciente.La dirección dela corriente depende del voltaje que presente cada referencia.

Figura 13 Cables de paciente blindados. El conductor que lleva la señal va rodeandode otro conductor que dirige las interferencias hacia la tierra del sistema de registro.


Figura 14 Aislamiento del paciente de las corrientes de fuga provenientes de lainstalación eléctrica.

En la división de interferencias externas se encuentran las transciendes queinterfieren el registro por periodos cortos las interferencias magnética, interferenciaselectromagnéticas y la distorsión de frecuencias y la distorsión por saturación.

Las interferencias por transientes son ocasionadas por corrientes de desfibrilación ode cauterización y por artefactos de movimiento, que en la mayoría de los casos supera pordicha magnitud de la señal de interés y causa así saturación en el amplificador (Fig. 15). Enestos casos se debe esperarse a que termine él transciendes para que la señal serestablezca.

Figura 15 Registro electrocardiográfico con artefactos de movimiento. Artefactosimulado por software.


La interferencia magnética es producida principalmente por los transformadores delas fuentes de energía de los equipos eléctricos y por las balastras de las lámparasfluorescentes. Si el campo magnético atraviesa los cables del paciente como seesquematiza en las (Fig.16), se inducirá un voltaje proporcional al área del lazo creado entreuno o varios conductores. Es por lo anterior que los cables de paciente deben estarenrollados entre sí, minimizando de esta manera el efecto de la interferencia magnética.

Figura 16 interferencias magnética (izq.), campo magnético a través de los cablespaciente (der.). Reducción de la interferencia de los cables enrollados.

Se pueden colocar diodos y capacitores a través de las terminales de los reveladorespara suprimir en lo posible los arcos que se generan durante su operación.

Este tipo de interferencias proviene de las fuentes de voltaje de los equipos debido alas transformadores. Otra posible fuente son los relevadores muy comunes en equiposmédicos. Este ruido tiene un rango de unos 15KHz a varios cientos y se minimiza si estosaparatos se alejan al menos 60 cm del equipo de registro o se encierran en una jaulametálica.(1)

La interferencia electromagnética interfiere el registro cuando los electrodos sirven deantenas en transmisiones de radio, televisión o radar. A su vez, en el medio ambientehospitalario existen generadores de alta frecuencias con equipos de diatermia, electrocirugía, rayos-X, etc. Esta interferencia puede minimizarse colocando un capacitor de 200pFentre las entradas de los electrodos, que por su alta reactancia a bajas frecuencias noafecta la impedancia de entrada del amplificador.

El cable de 300 ohms es inapropiado por su alta inducción de energía deradiofrecuencias (RF). Se deben utilizar cables coaxiales con conectores aterrizados paratransmitir señales de RF y de video. Los televisores estándar generan señales de RF de susantenas a un cuando estos no se encuentren conectados. Esta energía de RF se puedeeliminar usando filtros RF comerciales o utilizando los capacitores adecuados.Ocasionalmente, una estación de radio o televisión cercana puede causar interferenciasmuy severas de RF, en cuyo caso se deben tomar precauciones extras.

La medición del ruido a la salida de un amplificador se puede realizar colocando unaresistencia de carga en la entrada para simular la colocación de los electrodos sobre el


paciente. Generalmente se colocan tres resistencias de 10 Kohms en configuración delta(triangular), con cada vértice del triangulo conectado a una de las entradas del amplificador(entrada inversora, no inversora y tierra). La salida del amplificador se observa en elosciloscopio con puntas de prueba aisladas y ganancia del amplificador muy alta,permitiendo así cuantificar el ruido total introducido a un registro.

La distorsión en frecuencias se causa cuando la respuesta en frecuencias delsistema no es lo suficiente amplia para permitir que los componentes en frecuencia de laseñal de interés permanezcan sin distorsión.

En el mejor de los casos la señal únicamente sufre de atenuación en las formas deonda esperadas (Fig. 18a), aunque mayor de fases en la forma de distorsionarse y provocarun número mayor de fases en la forma de onda.(Fig.19a) (compárese con la Fig.17).

Figura 17 (Arriba) Registro ECG y (abajo) espectro de potencia con un filtro pasa-banda de 0.05 a 100Hz.

El efecto de una mala selección de la frecuencia de corte de los filtros se debe muyposiblemente al desconocido de los componentes en frecuencia de la señal por registrar.

Esto puede determinarse en forma relativamente fácil si se obtiene el espectro depotencia de la señal como se muestra en la (Fig.17), donde la señal ECG no presentacomponentes en frecuencia arriba de 50 Hz. Así mismo, puede observarse en forma clara elefecto de la exclusión de los componentes mayores a la frecuencia de corte alta en le


espectro de potencia de la (Fig.18) y de la atenuación de los componentes en bajafrecuencia, donde la onda T se ve disminuida .(Fig.19)

Figura 18 (Arriba) Registro ECG y (Abajo) espectro de potencia con un filtro pasa-banda de 0.05 a 30 Hz.


Figura 19 (Arriba) Registro ECG y (Abajo) espectro de potencia con un filtro pasa-banda de 1.5 hz. a 200Hz.

4.0.-Un sistema de registro de señales bioeléctricas de señales bioeléctricas

Un sistema de registro de señales bioeléctricas (amplificador bioeléctrico) consta delos siguientes módulos : preamplificador y amplificador manejador, fuente aislada o convertirde dc-dc, modulador-de modulador, generador de señales de calibración y protección contratransientes (Fig.20).


Figura 20 Diagrama a bloques de un amplificador de biopotenciales.

4.1.-Preamplificado y amplificador manejador:

Un sistema de registro de señal bioeléctrica requiere de un sistema de amplificacióncon una alta impedancia de entrada, que permitirá visualizar un registro en un tubo derayos catódicos o en papel ,sin distorsión y con un mínimo de ruido . El amplificador quesuele utilizarse es el diferencial al cual se le agregan dos amplificadores no inversores(preamplificadores) en cada entrada para aumentar la impedancia de entrada delamplificador diferencial (Fig.21). Este amplificador se conoce como amplificador deinstrumentación, y el factor de amplificador se puede controlar tanto en la etapa depreamplificación como en la etapa diferencial.(1)

Figura 21 Amplificador de instrumentación (Izq.) Preamplificador (Der)Amplificador diferencial.


4.2.-Amplificador de Instrumentación.

El amplificador de instrumentación, está constituido con tres amplificadoresoperacionales y siete resistores, los cuales dan una ganancia fija, costa de un arreglo deresistencias que permiten dar un ajuste de cero (offset) y un ajuste para reducir el voltaje enmodo común.

Amplificador de instrumentación.

El amplificador de instrumentación se forma conectando un amplificador aislado(preamplificador) y un amplificador diferencial básico.

Analizando cada parte:


Preamplificador (amplificador aislado)

Preamplificador.

Es un amplificador diferencial mejorado. Este circuito esta compuesto por tresresistencias y dos amplificadores . Ya que el voltaje diferencial de entrada de cadaamplificador operacional es 0V, los voltajes en los puntos 1 y 2 (con respecto a tierra) soniguales a V1 y V2. Por lo tanto a través de las resistencias a R es V1-V2.

En la resistencia R1 se coloco un potenciómetro el cual se utiliza para tener unaganancia controlable.

Análisis:

Nodo 1(-V3 + V1)/R2 = (V2-V1)R1V1/R2 + V1/R1 = V3/R2V3 = V1-(V2-V1)R1/R2Nodo 2(-V4+ V2)/R2 =(V2-V1)/R1V2/R2 – V2/R1+V1/R1 = V4/R2V4 = V2 –(V2- V1)/R1Vo’ = V4 –V3 = V2 +(V2-V1)R1 – V1 + (V2-V1)/R1= (V2-V1)(1/R1 + 1/R1 + 1) ==(V2-V1) (1+2/R1) =Por lo tanto la ganancia del amplificador, solo tiene que ajustarse el potenciómetro R1.


4.3.-Amplificador Diferencial Básico.

El amplificador diferencial básico se compone de un amplificador operacionaly cuatro resistencias. Hay 2 terminales de entrada, denominadas entradas(-) y entrada(+).Cuando V3 y V4 están presentes en las entradas (+) y (-).Respectivamente, Vo es V4 – m4V3, o Vo = m4V4 – mV3, o Vo = m4V4 – mV3 = m(V4 – V3).

El voltaje de la salida del amplificador diferencial Vo, es proporcional a la diferenciade voltajes aplicados a las entradas (+) y (- ).La m = R/R = 1 la cual resulta una ganancia unitaria.

Amplificador Diferencial básico.

Análisis:Para nuestro caso queremos que m=1 por lo que mR = R, Av = mR/R = 1

En nuestro caso este amplificador es le que controla el CRM por medio de un potenciómetroque se conecta en serie con la resistencia de la parte no inversora del amplificador y que vaa tierra.

Análisis para calcular los valores de los componentes:

Preamplificador:


G = (V3- V4)/ (V1- V2) 0 (2R2 + R1)/R1 = 1001Si se propone una R2 = 1MΩ y R1 aproximadamente 2 KΩAmplificador:Si se propone todas las resistencia iguales R = 1 KΩG dif = (Vo)/(V4 – V3) = 1k/1k = 1

Cabe mencionar que comercialmente existe un amplificador de instrumentación debajo costo y alto poder, excelente en DC, cuyas características son.

• Ganancia ajustable con una resistencia externa en el rango de (1 - 1000).• Rango de operación (+/- 2,3 Volts +/- 18 Volts).• Tres amplificadores operacionales integrados.• Dispone en encapsulado de 8 dip(patas).• Bajo consumo 1.3 mA como máxima corriente suministrada.• Offset (50 µ Votls) de entrada como máximo.

Entre las muchas aplicaciones de este dispositivo tenemos:

• Escalas de peso.• ECG e instrumentación Médica.• Internase traductora.• Sistemas de adquisición de datos.• Procesos de control Industrial.• Fuente de Poder.• Equipo móvil.

Por el bajo ruido de corriente del AD620 permite su uso en monitoreo ECG dondealtas fuentes de resistencia de un Mega o mayores no son comunes.Este dispositivo se hace la mejor opción debido a su pequeño tamaño ya que viene en unencapsulado de 8 patas y por sus bajos requerimientos de voltaje pide ser alimentado porbaterías entre la patas 8 y 1 se coloca la resistencia cuya relación respecto a la ganancia esRG = (49.4 KΩ)/(G-1)


Circuito de monitoreo medico de ECG. (AD 620).

4.4.-Fuente aislada o convetidor de DC-DC.

La importancia de la fuente aislada radica en la necesidad de realizar registros debiopotenciales en seres humanos bajo condiciones de seguridad eléctrica, ya que doselectrodos con pasta electrolíticas conectados aun sistema eléctrico presentan el riesgo defacilitar el flujo de corriente de la línea (60Hz) hacia el paciente, en caso de una fallaeléctrica en el equipo.Una forma de proteger es aislar su circuito eléctrico del resto del equipo deelectrodiagnóstico, dejando una etapa de preamplificación en el circuito flotante o aislado.La fuente aislada proporciona la corriente necesaria para alimentar el circuito flotante,apartir de una directa rectificada de la línea comercial (127 volts rms).

Las mayoría de las fuentes de potencia actuales trabajan en rangos de 10 a 50 Khz.,donde el núcleo de ferrita para el transformador de aislamiento es el ideal porque sufrecuencia de trabajo es a 50 Khz., además de ser debajo costo. Este rango de frecuenciasproporciona otro factor de seguridad para el paciente, ya que el rizo inherente en las fuentesde voltaje es de alta frecuencias en este caso, reduciendo en gran medida el riesgo de unafibrilación en caso de fallas en le equipo. Este aislamiento puede evitarse si la fuente deenergía del circuito es una batería que distribuye corriente directa.

En la figura 25 se presenta un convertidor DC-DC muy utilizado para esta aplicacióny conocido como amplificador push-pull, el cual proporciona mayor potencia al emplear dostransistores sincronizados para funcionar en fases de 90grados.


Figura 25 Fuente aislada o convertidor dc-dc con amplificador push-pull.

4.5.-Modulador y demodulador.

La señal bioeléctrica registrada en el paciente debe transferirse al circuito físico paraser procesada y amplificada adecuadamente, y de esta forma poder interpretarse. Existendos formas de transferir la información: la primera es por inducción magnética, empleandoun transformador, y la segunda es por luz con optoacopladores. En ambos casos esrecomendable modular en amplitud la señal bioeléctrica de baja frecuencia con una señalportadora de alta frecuencia, generalmente la misma que se emplea en la fuente aislada.

Después de transferida la señal al circuito físico, se demodula para quitar loscomponentes de alta frecuencia con un filtro pasabajas sencillo.

Generador de señal de calibración.

Proporciona un pulso cuadrado de amplitud variable y conocido, a fin de obtener elsistema de despliegue una referencia acerca de la amplitud de la señal bioeléctrica.

Protección contra transientes.

El sistema de aislamiento de tierras proporciona un medio de protección para elpaciente, pero debe existir un medio de protección para el equipo. Con frecuencia otrosequipos intervienen en le paciente, introduciendo altos niveles de voltaje cuando el paciente


tiene conectados los electrodos para registro de actividad bioeléctrica, por ejemplo lasunidades de electro cirugía o de desfibrinación.

Los equipos de electrodiagnóstico deben tener un medio de protección contratransientes que protejan a el equipo de daños serios. En la figura 26 se muestra la curvatípica de corriente-voltaje de los dispositivos de protección, que se colocan antes de laetapa de preamplificación. Los limitadores de voltaje existen en tres categorías:Limitadores de alto voltaje, mediano voltaje y bajo voltaje.(1)

Figura 26 Dispositivo limitadores de voltaje. (a) Bajo voltaje, (b) Medio voltaje, (c) altovoltaje.


5.0.-Electromiografía

La electromiografía tiene sus orígenes en Grecia en donde se usaban las descargasproducidas por la manta rayas para “alejar las enfermedades del cuerpo”, y en 1666Francesco Red asoció dicha actividad con el tejido muscular, en 1849 DuBois-Raymondencontró que podía ser detectada una señal eléctrica en la musculatura humana durante sucontracción voluntaria.

En 1929 los implementos introducidos por Adrián y Brink tubo de rayos catódicos,amplificadores, tomada como herramienta esencial en los procedimientos de diagnóstico.

Las señales bioeléctricas eléctricas el punto de vista elector fisiológico y biofísicopermiten comprender el Origen del potencial bioeléctrico observado a partir del tejidoexcitado (sistemas nerviosos, músculo esquelético y músculo cardiaco).

El movimiento y la posición de las partes del cuerpo humano están controlados porseñales eléctricas que viajan entre el sistema nervioso central y periféricos y los músculoscorrespondientes Estas señales eléctricas musculares, conocida como electromiografía(EMG), cambian sus características habituales cuando se presentan patologías en cualquierparte del sistema neuromotor, como puede ser en :

La médula espinal, las neuronas motoras, el músculo o las uniones neuro -musculares. El estudio cuidadoso del registro de estas señales pueden ser de gran ayudapara el descubrimiento y diagnóstico de anormalidades no sólo en el músculo sino en todoel sistema neuromotor. La señal de EMG se registra con fines de exploración y dediagnostico, pero también y gracias al advenimiento de la tecnología bioeléctrica, esta señalse ha convertido en una herramienta fundamental para lograr el control de movimiento demiembros artificiales, la estimulación eléctrica funcional y la rehabilitación.

La electromiografía es la manifestación eléctrica de la actividades neuromuscularasociado con la contracción muscular. Esta señal se ve afectada por las propiedadesfisiológicas y anatómicas del músculo, por el esquema de control del sistema nervioso y porlas características de la instrumentación que se utiliza para detectarla y observarla.(1)

5.1.-Electro miografía de superficie (SEMG)

Es una técnica de registro de la manifestación eléctrica (potencial de acción) delsistema neuromuscular, asociado a la contracción del músculo. En particular, el músculoestriado esquelético está constituido de un conjunto de fibras musculares unidas por eltejido conectivo. La fibra muscular repartidas de manera aleatoria e inervadas por lasramificaciones de una neurona motora se le denomina unidad motora; la cual es la unidadfuncional de la contracción.

La electro miografía de superficie consiste en la detección no invasiva, la medición, elregistro y el tratamiento de la señal mioeléctrica. El análisis de la señal SEMG permite


conocer las propiedades funcionales y estructurales del sistema neuromuscular y posibilitael diagnóstico y seguimiento de ciertas patologías.

La adquisición de señales electromiográficas de superficie requiere de la utilizaciónde electrodos.

El tipo de electrodos, la distancia entre ellos, su configuración y su localización sobrela piel son variables muy importantes a considerar si se desea una detección y sulocalización sobre la piel son variables muy importantes a considerar sí sé desea unadetección y un registro fiel. Varios autores han mostrado dichas influencias (Lindstrom & Petersen, 1983, Sadoyama & Miyano, 1981, Basmajian & De Luca , 1985).

Generalmente son dos tipos de electrodos utilizados para el registro de la señal SEMG: los electrodos de plata llamados flotantes y los electrodos de acero inoxidable llamadossecos.

La configuración de los electrodos conocida como bipolar permite reducir en buenamedida el nivel de ruido en todo registro, sin embargo, en el estudio de las señaleselectromiográficas se prefiere utilizar una configuración multipolar del tipo conocido comoLaplaciano ya que presenta un nivel de selectividad más grande.

La señal electromiográfica por si mismo es un fenómeno aleatorio y numerosasinvestigaciones dirigidas al estudio de las señales electromiográficas se enfocan adeterminar con exactitud un valor fijo de la VCPA (Velocidad de conducción de lospotenciales de acción musculares) de un músculo dado, ocasionando que en la actualidadal hablar de la VCPA se hable mejor de la estimación de la distribución de la velocidad depropagación del potencial de acción.

La VCPA se determina a partir de las señales electromiográficas registradas, lascuales son consideradas como una superposición de potenciales de acción de diversasunidades motoras. Así cualquier factor que tenga influencias sobre el potencial de acción deuna unidad motora entrara una variable sobre la VCPA. En general, la VCPA depende dediversas variables tanto estructurales como funcionales y metodológicas.

En el registro de la señal de EMG debe tomarse en consideración la influencia quetiene el equipo de amplificación, el laboratorio, la disposición de la computadora y losprocedimientos para optimizar la calidad del registro.(2)


5.2.-Estructura y funcionamiento del músculo.

El músculo se deriva del mesodermo, en donde un grupo de células fusiformesdenominadas mioblastos se reúnen en masas denominadas miotomas. Los mioblastosproliferan hasta formar grandes columnas para después fusionarse, desapareciendo lamembrana que los separa y formándose una célula enorme denominada miotubo.

Poteriomente, el miotubo madura hasta formar una célula muscular o fibra muscular,la cual constituye la unidad estructural y funcional del tejido muscular esquelético En lamayoría de los músculos, las fibras se encuentran distribuidas paralelamente y se unen ensus extremos a un tendón. Las fibras se encuentran dispuestas en forma de haces ofascículos.

Los músculos representan del 40 al 50 % del peso total del cuerpo. Existe una granvariedad de músculos que van desde el pequeño músculo extraocular que hace girar laglobo ocular, hasta los músculos de los miembros más grandes que produce la locomocióny el control de la postura. La forma de los músculos depende del tipo de movimiento queéstos realizan y de las fuerza que ejercen. En el arreglo más simple (fusiforme), las fibrasmusculares se extienden paralelas a lo largo del músculo, uniéndose a ambos tendones.

Los músculos que producen una gran fuerza tienen una estructura más complicada,en la cual muchas fibras musculares cortas se unen al tendón y se extienden sobre unagran parte del músculo. Este arreglo (unipinado) aumenta el área sección transversal y lafuerza contráctil del músculo. Cuando las fibras de éste se extienden a ambos lados deltendón, la estructura se denomina bipinada.

Las funciones principales del sistema muscular son el desarrollo de fuera, lacontracción y la relajación. Este sistema también es importante para la regulación térmicadel cuerpo: El tejido muscular es un tejido estriado y voluntario.

Los músculos que doblan una extremidad a nivel de una articulación se llamanmúsculos flexores y los que la enderezan, músculos extensores.

Los músculos que mueven las extremidades separándolas de la línea media sellaman músculos abductores, mientras que los aductores los mueven hacia la línea media.

Los músculos que dan rigidez a un hueso estacionario se la dan músculos de fijación,los cuales se encargan de dar la tensión necesaria a los huesos que sirven de soporte parael movimiento de otros. El movimiento corporal voluntario pone en juego una diversidad demúsculos de manera coordinada. Por ejemplo, para mover una extremidad es necesaria lacontracción de algunos grupos musculares y al mismo tiempo la relajación de otros. Losmúsculos que producen el movimiento se llaman agonista y los que se relajan antagonistas.

La integración de un movimiento voluntario es efectuado por el sistema nerviosocentral y depende de una retroalimentación continua de receptores propioceptivos y dereceptores de sentido espacial para producir el grado preciso de excitación o inhibición delas motoneuronas que controlan la contracción o relajación muscular.(1)

Una unidad motora se clasifica en dos tipos: anaeróbica y aeróbica. Las unidadesmotoras anaeróbicas o tónicas son unidades motoras grandes que inervan varias fibrasmusculares, presentan baja excitabilidad y generan movimientos lentos de entre 60 y 120ms. Las unidades motoras aeróbicas o fásicas son unidades con un menor numero de


elementos que inervan pocas fibras musculares, presentan alta excitabilidad, generanmovimientos rápidos y tienen velocidad de propagación entre 10 y 50 ms.

En un movimiento voluntario se activa primero las unidades motoras que contienenun mayor número de fibras y posteriormente las que contienen un mayor número de ellas(principio del tamaño).La fibras musculares presentan las siguientes características (Fig.27)Tiene un diámetro de10 a 100micras.Tienen una longitud de 30 a 40cm.Posee colágeno en los dos extremos que forman los tendones.Tiene una forma celular multinucleada.Está constituido por miofibrillas.


Figura 27.Componentes del músculo.

Las características más importantes de la miofibrilla son las siguientes:

Tienen un diámetro de 1 a 2 micras.Son cilíndricas.Todas se encuentran en la misma posición.Presenta estrías, es decir, zonas claras y zonas oscuras.Están constituidas por miofilamentos.


El miofilamento está constituido por los sarcómeros en serie. El sarcómero estáformado por dos zonas. La zona I (zona oscura) se encuentra en los extremos y estáformada por proteína actina. La zona A, denominada zona clara, se encuentra al centro yestá formada por la proteína miosina. La línea Z forma los límites entre diferentessarcómeros.

En el acortamiento del músculo la actina se desliza sobre la miosina. Cada filamentode miosina está rodeado por 6 filamentos de actina y cada filamento de actina está rodeadopor 3 filamentos de miosina. Para la fijación de la actina-miosina se necesita la presencia decalcio, del ATP y de las proteínas troponina y tropomiosina que actúan como inhibidoresdurante la fijación. Por lo tanto, en presencia de calcio se producirá la fijación de lasproteínas y en su ausencia no se dará. El calcio se almacena en el retículo sarcoplasmáticoy los túbulos T, lo cual permite la propagación del potencial bioeléctrico a través de lamembrana. La liberación de calcio de los túbulos T provoca la despolarización de lamembrana, produciéndose el potencial de acción que dará origen a la contracción. Elproceso que se ha mencionado es un proceso activo por medio del cual se genera fuerzasen el músculo. La respuesta mecánica del músculo a un potencial de acción se llamasacudida simple. Su duración es de150 ms y representa la suma de potenciales de acciónde varias fibras musculares.

Cuando se grafica la fuerza de un músculo contra el alargamiento, se observa que lafuerza aumenta hasta llegar a una longitud L máxima, y que cuando se rebasa estealargamiento L la fuerza comienza a disminuir. Si se grafica la fuerza contra la velocidaddeterminada a partir de la cual la fuerza comienza a disminuir hasta hacerse cero.

La velocidad de contracción está relacionada con la formación del tétanos.El tétanos es la respuesta mecánica del músculo, resultante de una estimulación repetitivade frecuencias suficiente rápidas para producir una acción sostenida. El tétano se presentamás frecuentemente en músculos gruesos. Por otro lado, se presenta fatiga cuando existeuna estimulación prolongada y se produce una caída de tensión.

Un músculo puede tener cinco tipos de contracciones, que a continuación seexplican:

Isométrica: Esta contracción ocurre a una longitud constante, modificándose la tensión. Nose realiza trabajo.

Isotónica: Se mide el acortamiento o el alargamiento de un músculo bajo carga constante.No hay cambio en la tensión pero se ejerce trabajo.

Auxotonica: Hay acortamiento y cambio de tensión.

Poscarga: Primero hay cambio de tensión y luego un cambio de longitud.

Excéntricas: El músculo se alarga por ser grande el paso.(1)


5.3.-ORIGEN DE LA EMG

A diferencia del miocardio, los músculos esqueléticos no contiene célulasmarcapasos de las cuales surja la excitación y se propague. La excitación eléctrica delmúsculo esquelético se inicia en el sistema nervioso central y periférico y es controlada porél. Las neuronas motoras llevan los impulsos nerviosos de las células del asta anterior de lamédula espinal a las terminaciones nerviosas donde los potenciales bioeléctricos produce laliberación, entre otros, del neurotransmisor acetilcolina (Ach) en los espacios que separan lamembrana sarcolema de las terminales del axón. En el momento en que la Ach se une alsarcolema los canales de sodio, sensibles a ésta, se abren, produciendo potencialesminiatura de placa terminal. Si se libera suficiente Ach, la suma de los potenciales miniaturaalcanza el umbral de excitación y el potencial se propaga hacia los tendones.

La excitación se propaga por las fibras y a través de una red transversal muyramificada de los túbulos llamada sistema T(Fig.28). En esta parte, la velocidad deconducción radial (4 cm/s)es alrededor de dos órdenes de magnitud más lenta (2 a 5m/s).

Este hecho se debe a que la mayor parte de la capacitancia total de la membranaestá localizada en el sistema T y a que el lumen del sistema T presenta una resistenciaeléctrica mayor que el mioplama .


Figura 28 Sistemas T y membrana sarcolema (2,3).

Una velocidad de conducción menor implica un potencial de acción que se retrasacon respecto al potencial del sarcómero. Sin embargo, la excitación de la fibra esesencialmente instantánea, de tal manera que asegura la liberación simultánea de calcio delretículo sarcoplasmático al volumen total del músculo. Si, por el contrario, la liberación decalcio se restringe a una sección más pequeña del músculo, entonces sólo en esa regiónlos sarcómeros se contraen.

El efecto combinada de la interacción entre el sistema T y la membrana sarcolemaproduce una corriente neta con una forma de onda bifásica y con amplitud similares en lospicos positivos y negativo. Cuando la fuente de corriente se propaga hacia el tendón, ser


genera un campo de potencial extracelular que da lugar a un potencial de acción. En unpunto de este lugar , dicho fenómeno se observa como un potencial unidimensional en eltiempo; sin embargo se puede retener una idea más completa del fenómeno se observacomo un potencial unidimensional en el tiempo; sin embargó, se puede tener una idea máscompleta de fenómeno si se considera la distribución espacial de los potencial en la seccióntransversal de la unidad motora. En la Fig.29 se observan líneas concéntricas deisopotenciales de las fibras individuales. En la Fig.29a se muestra la distribución de unaunidad motora normal y el la figura 29b se aprecia una unidad motora reinervada. Las fibrasmusculares están representadas por puntos y los anillos representan isopotencialesasimétricos de 2 y 5 veces el radio de la fibra. Debe tomarse en cuenta que la magnitud realde la distribución del potencial dependerá del tamaño y la forma exacta de las fibras.

Figura 29 Sección transversal dela distribución de potenciales en las fibras:a) unidad motora normal, b) unidad motora reinervada.

En la distribución variante en el tiempo de los potenciales musculares que estamosacostumbrados a ver en los registros convencionales se esconde una cantidad considerablede información relativa al estado del músculo. Por desgracia, no es factible clínicamenteobtener muestras tridimensionales de alta resolución de la distribución espacial del potencialporque se requeriría la inserción de cientos de electrodos en le músculo. A fin de minimizarel malestar en el paciente, en los procedimientos rutinarios de EMG generalmente seemplea un solo electrodo o un par de ellos. Tenemos que darnos cuenta de que el electrodoque colocamos está integrando la información espacial del complejo, y que está mostrandosolamente un potencial unidimensional variante en el tiempo. Este potencial se registra yanaliza de acuerdo con sus características de morfología y latencia para explicar lasanormalidades neuromusculares asociados. Si existen condiciones neuropatológias, éstastambién afectan la morfología final del potencial de acción .Una falla parcial o completa enla inervación de la fibra puede afectar las latencias de los potenciales de acción: El aumentoen la dispersión de los potenciales crea una distribución espacial muy irregular. Por ,lo


tanto, la forma de onda está construida por varios picos extra, dejando de ser lospotenciales bifásicos o trifásicos. Se puede dar el caso de que aparezca un potencial(satélite ) separado completamente del complejo principal

5.4.-Descripción de la señal de EMG-

La señal de EMG es una señal estocástica que esta constituida por la sumatoriaespacio-temporal de trenes de potenciales de acción de unidad motora (TPAUM)

La morfología de esta señal depende de la región registrada y del tipo de electrodosque se utilicen. A su vez, los TPAUM están compuestos por los potenciales de acción deunidad motora (PAUM).

5.5.-Potenciales de acción de una unidad motora.

Un potencial de acción se propaga a través de la motoneurona y activa todas lasfibras de la unidad motora. Cuando la membrana postsináptica de la fibra se despolariza,la despolarización se propaga en ambas direcciones, generándose un campoelectromagnético en la vecindad de las fibras. El movimiento iónico que se produce esregistrado por los electrodos como una excursión de voltaje de diferentes magnitudes.

En el tejido muscular humano, la amplitud de los potenciales de acción depende deldiámetro de la fibra muscular, de la distancia entre las fibras musculares activas y el lugarde registro, y de las propiedades de filtrado de la interfaz electrodo-piel.

La amplitud se incrementa por: V = k a1.7 donde a es el radio de la fibra muscular y kes una constante. La amplitud disminuye de manera inversamente proporcional a ladistancia entre las fibras activas y el lugar de registro. Las propiedades de filtrado delelectrodo dependen de su tamaño, de la distancia en sus contactos y de las propiedadesquímicas de la interfaz metal-electrolito. La duración de los potenciales de acción esinversamente proporcional a la velocidad de conducción de la fibra (3.6m/s).

Se denomina potenciales de acción de una unidad motora PAUM aquellos que seforman por la superposición espacio-temporal de los potenciales de acción individuales. Laamplitud de los PAUM varía de unos microvolts a 5 mV cuando se registran con electrodosde aguja. Se pueden encontrar PAUM monofásico, bifásico, trifásico y cuatrifásicos. Es raroencontrar en un músculo sano más de cuatro cambios de fase. La duración puede ser de 1-13 ms o mayor en personas de edad avanzada.

La amplitud y formas del PAUM está determinadas por las propiedades y los arreglosgeométricos de al unidad motora, del tejido muscular, del electrodo de detección, del filtrado


del electrodo y del cable que se usa para la conexión con el preamplificador. Todos estospuede causar que el PAUM observado tenga fases adicionales y duraciones mayores. (Fig.30) se describe esquemáticamente esta situación.(1)

Figura 30 Generación de potenciales de acción de una unidad motora.

5.6.-Trenes de potenciales de acción de una unidad motora

La manifestación eléctrica de un PAUM se acompaña de una contracción de la fibramusculares. A fin de sostener esta contracción, la unidad motora debe activarserepetidamente. La secuencia da como resultado un tren de PAUM.

Las fibras musculares de una unidad motora están distribuidas aleatoriamente através de una sección de músculo normal y se encuentran entremezclados con fibras quepertenecen a otras unidades motoras.

Una porción de músculo puede contener fibras que pertenecen a 20 o hasta 50unidades motoras diferentes.

Durante una contracción leve se puede observar un tren de potenciales motores en lavecindad del electrodo. Cuando las fuerza aumenta, las unidades motoras en la vecindaddel electrodo se activan y en ese caso pueden detectar varios TPAUM.

El TPAUM se puede describir como un proceso aleatorio dado por los intervalosinterpuso (IIP) y la forma de onda del PAUM. La frecuencia de disparo de los impulsos esfunción de tiempo t y la fuerza F, y se denota como L(t,F). Una forma de obtener unaexpresión matemática para L (t;F) es acomodar el histograma de los IIP con una función dedistribución probabilística P(x,t,F). El inverso del valor promedio de P(xt,F)será la frecuenciade disparo, L(t,F) queda expresada como la integral inversa de la distribución deprobabilidad. Otras formas de expresar L(t,F) es mediante un análisis de regresión del, osIIPen función del tiempo y dela fuerza. En teoría, el TPAUM se descompone en una secuenciade impulso delta de dirac que pasan a través de un filtro de respuesta a impulso h(t). El filtropuede tener una respuesta a impulso variante en el tiempo, para reflejar los cambios en laforma de onda del PAUM durante una contracción sostenida.

Es útil tener una representación generalizada de EMG para realizar comparacionesgeneralizadas de EMG para realizar comparaciones entre diferentes músculos e individuos.


En un experimento, EMG puede normalizar con respecto a su valor máximo.También, por ejemplo, en la contracción isométrica se puede normalizar con respecto alque el individuo pudo mantener un nivel de fuerza especifico.

La frecuencia de disparo generalizada se define como el valor medio de lasfrecuencias de disparo individuales de cada TPAUM registradas en una contracción. ElTPAUM se puede expresar como una sumatoria de respuestas a impulso de los potencialesde acción individuales.

5.7.-Modelo de la Señal de EMG.

Un modelo que describe a la señal de EMG sintetiza la suma lineal de varios TPAUMfigura. A esta señal sintética mp (T, F) debe incorporarse toda clase de ruidos externos yartefactos, con el fin de modelar una señal más real.

Figura 31 Representación esquemática del modelo de la generación de la señal deEMG.


6.0.-Instrumentación

En el registro de la señal de EMG debe tomarse en consideración influencia quetienen el, equipo de amplificación, el laboratorio, la disposición de la computadora y losprocedimientos para optimizar la calidad del registro.

6.1.-Ruido

La señal de EMG, como se ha mencionado, consiste en un tren aleatorio depotenciales de acción unitarios que acompañan la contracción del tejido muscular estriado.Esta señal, tipo tren, está caracterizada por un rango de frecuencias que van de unoscuantos HZ a un poco más de 2 Khz, y sus amplitudes varían, registrándolas en lasuperficie de la piel, de fracciones de microvolts a varios cientos de milivolts. Dadas estascaracterísticas de frecuencia y , se necesitan prácticas adecuadas de reducción para unadetección de alta calidad de la señal.

La señal de EMG, como se ha mencionado, consiste en un tren aleatorio depotenciales de acción unitarios que acompañan la contracción del tejido muscular estriado.

Esta señal, tipo tren, está caracterizada por un rango de frecuencias que va de unoscuantos hz. A un poco más de 2KHZ, y sus amplitudes varían, registrándolas en lasuperficie de la piel, de fracciones de microvolts a varios cientos de milivolt. Dada estascaracterísticas de frecuencia y amplitud, se necesitan prácticas adecuadas de reducción deruido para una detección de alta calidad de la señal.

6.2.-Electrodos.

Con los electrodos de superficie se tiene una detección amplia del conjunto deunidades motoras que se correlacionan con el nivel global de contracción de los gruposmusculares que se encuentran cerca de los electrodos. La pobre selectividad de loselectrodos de superficie puede hacer difícil señalar exactamente cuáles músculos secontraen. Cuando se utiliza electrodos de superficie, es inapropiado atribuir la señal deEMG resultante a ciertos músculos específicos. Por ejemplo, los electrodos que se colocanen la frente para medir la acción del músculo frontal lateral (el músculo que elevaexteriormente la ceja) también detectan la acción de muchos otros músculos faciales tantoproximales (p.ej., el músculo frontal medio que eleva el interior de la ceja y el corrugadorsupercili que produce el funcionamiento de ésta) como dístales (p.ej., el músculo maceteroque mueve la quijada).

Por esta razón, los estudios que usan electrodos de superficie deben referirse a lasseñales de EMG como aquellas que reflejan la actividad de un área muscular determinada.

Los electrodos de superficie son fáciles de colocar y se catalogan como no invasivos,por desgracia su colocación con cintas adhesivas puede obstaculizar el movimiento, comocuando se usa para medir las acciones de los músculos faciales o en EMG del ejercicio. La


acción de colgar los cables de los electrodos sobre el individuo puede distraer o incomodarsi no se sujetan adecuadamente. Los electrodos sobre las caras o cuerpos de losparticipantes pueden alterar los datos experimentales durante una sesión de registro.

El tamaño de la superficie de los electrodos de Ag-AgCl afecta la detección de lasseñales de EMG. Las superficie pequeñas son mas selectiva y permiten acercar el espaciointerelectrodo, lo cual redunda en una mayor selectividad. Los estudios que se hanrealizado sobre las diferencias en la respuesta en frecuencia de los electrodos con respectoa sus tamaños indican que éstas suelen ser muy pequeñas.

El parámetro mas importante en los electrodos es el área que hace contacto con lapiel. Los electrodos de medio centímetro de diámetro de utilizan más para el tronco y lasextremidades. Los electrodos miniatura de un cuarto de centímetro se usan generalmentepara sitios de EMG facial. Se recomienda que el espacio interelectrodo sea de 1cm para loselectrodos de 0.25 cm de diámetro, y de 1.5 cm para los electrodos de 0.5cm. Otro tipo deelectrodos empleados en el registro de EMG son electrodos secos.

Los electrodos de alambre y de aguja se usan con frecuencia en medicina derehabilitación y para el diagnostico de la función muscular y la conducción nerviosa. Senecesita experiencia par la colocación de los electrodos de aguja. Los electrodos dealambre son muy sensitivos a niveles bajos de contracción muscular y se han usado porejemplo para registrar el movimiento de la laringe (en investigación del lenguaje) y en elestudio de expresiones faciales de emociones. En el registro de EMG facial los electrodosde alambre no obstruyen los movimientos finos tanto como lo hacen los de superficie. Si seutiliza una cámara para monitorear los gestos del sujeto se pueden usar muchos electrodosde este tipo, lo cual permite observar las áreas faciales. Con estos electrodos se realiza unadetección selectiva, lo cual permite seleccionar grupos musculares particulares.

Los electrodos de alambre también tienen sus ventajas. Los movimientos de losmúsculos adyacentes pueden hacer que los electrodos se muevan. Su selectividad limitadapuede provocar que la señal de EMG no represente suficientemente la actividad muscularcompleta para el propósito deseado. Se puede requerir asesoría medica para suimplantación. Ocasionalmente se puede presentar una infección como resultado de unaesterilización inadecuada.

Para la colocación de electrodos se proporcionan la s siguientes recomendaciones:

1. Aproximar el sitio de registro ala masa muscular subyacentes, tratando deno registrar señales de interferencias (como el ECG).

2. La colocación de los electrodos debe hacerse paralela a las fibrasmusculares para maximizar las selectividad de la señal.

3. Tratar de no colocar los electrodos en la región de la placa terminal.4. Poner marcas anatómicas para señalar la localización de los electrodos.5. Colocar los electrodos en los sitios de registro, evitando las obstrucciones

de los huesos y el doblez de la piel.6. Minimizar la interferencia de sitios adyacentes.

La colocación del electrodo de tierra en el paciente también afecta el ruido y elrechazo de 60 Hz en la señal de EMG. Como se mencionó sólo se debe usar un electrodo


de tierra para que los otros sitios activos compartan este punto común. En general,60 Hz seminimizan colocando el electrodo de tierra cerca de los sitios de registro de la señal deEMG. En el registro de EMG facial, se coloca un electrodo en el centro dela frente cerca dela zona de registro.

Hay dos situaciones en las cuales la reducción delas impedancias ínter electrodospuede ser importante, independiente delas características del amplificador.La primera es en el registro monopolar.Una impedancia alta en el contacto puede redundar en una susceptibilidad mayor alasinterferencias eléctricas y los ambientes ruidosos.La segunda es en un registro diferencial con electrodos muy separados, para el casoespecial en el cual existe en una fuente de ruido eléctrico cercana más fuerte en unelectrodo que en el otro. Por ejemplo, en estudios de conducción nerviosa la estimulacióndel nervio cerca de un electrodo de EMG hace que la detección de las señal sea másvulnerable a la impedancia interelectrodo debido a la interferencia eléctrica.

La pasta conductora en el registro de EMG sirve para estabilizar la hidratación y laconductividad de la piel. También atenúa los artefactos por movimiento de los electrodos,formando un buen contacto entre la piel y la superficie de éstos.

6.3.-AMPLIFICACIÓN

Las señales de EMG se amplifican utilizando dos métodos.El primero, llamado monopolar, emplea un electrodo activo referenciado al electrodo

de tierra (que en contacto con un punto eléctrico neutro en el cuerpo del sujeto)El segundo y generalmente el más usado es le método de registro bipolar o

diferencial, en el cual la señal diferencial entre un par de electrodos(con respecto a untercero, el electrodo de tierra) se amplifica. Cualquier presente en el sitio de contacto de loselectrodos se considera común a ambos (señal de modo común) y por lo tanto se elimina. Elregistro bipolar es también más selectivo.

Los registros monopolares son útiles para registrar una región más amplia,ofreciendo una medición lineal a niveles intensos de contracción muscular.

Las especificaciones técnicas para los amplificadores de EMG son las siguientes:

1. -Impedancia de entrada. Al menos 100 mega-ohms en modo diferencial y común, conuna capacitancia en paralelo de 5 picofarads.

2.-Rechazo a modo común. Al menos 90 DB con una carga desbalanceada de 10 Kilo-ohms.

3.-Ruido No mayor que 1 microvolt (RMS) referido a las entradas del amplificador y medioscon cargas de entrada de 10 kilo-ohms y a través de un filtro pasabandas de 10-1000 hz.(12 dB por octava).


4.-Entradas protegidas. Los amplificadores deben estar contra daño debido a un transitoriode alto voltaje en sus entradas. Estas deben soportar 150 v en modo diferencial y común,amplificadores durante un segundo.

5.-Baja impedancia de salida, no más de 10 ohms.

6.-Respuesta en frecuencia. Al menos 5-10000 hz., con no más de 5% de distorsiónarmónica. El pasa banda de detección se realiza posteriormente con un filtro subsiguiente.

7.- Ganancia. Variable de 10-100000. La ganancia actual no debe desviarse más de 5% delvalor al que se ajusta inicialmente.(1)

6.4.-El filtrado de la señal de EMG.

1.- Aumentar la relación señal ruido.2.- Reducir los artefactos de 60 hz. y EEG/ECG Y EMG.3.- Reducir la interferencia intersitios.

Los estudios han demostrado que la energía primaria de la señal de EMG desuperficie se encuentra entre 10 y 200Hz. La potencia contenida entre 10 y 30 hz. se debeen gran parte a las relaciones de disparo de unidades motoras. Puesto que la piel y otrostejidos actúan como filtros pasa bajas, la frecuencia varía dependiendo del espaciointerelectrodo y la distancia del electrodo al músculo registrado

Generalmente, cuando se atenúa las frecuencias por arriba de 1000 o aun de 500 0250 HZ, se reduce el ruido de los amplificadores pero se redondean los picos de lospotenciales de unidad motora. Por otro lado, cuando se atenúa las frecuencias debajo de70-100 hz. se reducen los 60Hz, EEG y ECG y la interferencia intersitios, pero también sebloque una parte de la señal de EMG.

Un contenido de frecuencias altas es útil cuando se llevan a cabo estimacionesglobales de la tensión muscular. El uso de una banda muy restringida puede provocar unaapreciación inexacta de la tensión en los músculos con fatiga (puesto que se han observadocambios en el espectro de EMG con fatiga). También puede tener consecuenciasdesfavorables al tratar de discriminar las unidades motoras rápidas de las lentas y paradetectar las unidades motoras dístales de las proximales.

Una variable adicional es que la pendiente de los filtros pasa bandas puede serdiferente y por lo tanto atenuar de manera distinta las frecuencias fuera de su rango.

Así, la selección del pasa bandas debe basarse en la susceptibilidad a artefactos, enla presencia de ruido en el amplificador, en consideraciones de amplitud de la señal deEMG y en la necesidad de minimizar la interferencia intersitios. Se sugiere un pasa bandade 10 a 500 o 1000 hz. para un registro amplio. Si los artefactos de baja frecuencias einterferencias intersitios son problemáticos, entonces se recomienda un filtrado de las


frecuencias menores que 100 Hz. Si la señal de EMG que se detecta es débil y se tolera lano-linealidad, entonces se recomienda atenuar las frecuencias arriba de 250 hz. 0 500Hz.Las pendientes de filtrado pronunciadas no son necesarias en EMG.

Generalmente los filtros pasivos (RC) con pendientes de 6 dB por octava son suficientes.Si las señales de EMG se analizan en el tiempo o en la frecuencia, entonces los cambios enfase que introduce los filtros analógicos complican la interpretación del espectro de fase ylas estimaciones de coherencia. En estos casos se recomienda el uso de filtrado digital dela señal o el uso de filtros analógicos que corrigen la fase.

6.5.- Integración y alisamiento de la señalLa señal de EMG espontánea filtrada se escucha en una bocina suena como cuando sehacen palomitas de maíz. Exceptuando algunos casos, en estas condiciones la señal no esadecuada par escucharse.Generalmente, en estos casos la señal se rectifica (onda completa o media onda ) se pasaa través de un integrador, o aislador, y se modula dando el acondicionamiento necesario paruna aplicación especial.(Fig.32)


Figura 32 Técnicas de reducción de datos, a) Señal espontánea b)señal rectificada eintegrada, c)señal promediada, d)RMS, e)señal alisada.

El la integración se realiza una suma temporal o acumulación del la señal de EMG, mientrasque en el aislamiento se efectúa un filtrado pasabajas, una detección de la envolvente y lapremediación de la señal. Hay varias formas de integración aislamiento. En la integraciónusando un reset, la señal rectificada se acumula hasta que ha transcurrido un intervalo detiempo especificado con anterioridad o hasta que se ha alcanzado cierto voltaje deintegración. En la integración por tiempo, al término del tiempo fijado el voltaje d4elintegrador se usa como un índice de la actividad. En la indicador de la actividad. Elseguidor de contorno o envolvente es un rectificador de precisión conect6ado a un filtropasa bajas. Actúa como premediador de la actividades de EMG; proporcionando un voltaje


variable que es proporcional al contorno de la señal de EMG. Se trata en realidad de unaislador más que un integrador.

6.6.-Análisis de la señal de EMG.

Al igual que otras respuestas electrofisiológicas, la señal espontánea de EMG es demasiadocompleja, por lo que para analizarla se extraen parámetros o características de ellas, conlos cuales se realizan diferentes tipos de análisis en el tiempo y en la frecuencia.Muchos experimentos se enfocan a las variaciones de la amplitud dela señal de EMG comouna medida dependiente. La señal espontánea es dependiente del tiempo de la fuerza, yvaría en una forma aleatoria alrededor del cero eléctrico.El criterio o promediación de los picos de la señal o el conteo delos cambios de dirección ocruces por cero son métodos relativamente fáciles deponer en practica. Estos métodos sonutiles para evaluar las diferencias gruesas de la actividad de EMG: Estos parámetros novarían linealmente con la contracción y no son confiables con rangos altos de contracción yno son confiables con rangos altos de contracción muscular. En algunos la no linealidad conniveles altos de contracción es irrelevante. Por ejemplo, en los experimentos sobre reflejosde toma normalmente la amplitud pico-pico. En este caso se sugiere usar los picos de laseñal espontánea o los cambios de dirección o cruces por cero. Existen cuatro técnicas de procesamiento para la señal de EMG que se usan regularmentey son: 1) El promedio de la señal rectificada de onda completa;2) el promedio de la señalrectificada y alisada usando un seguidor de contorno; 3) la señal rectificada, acumulada porun integrador ( con reset por tiempo o por voltaje; 4) la raíz cuadrada media.

En el dominio del tiempo.

Las mediciones de las amplitudes de la señales integrada, aunque son representativas de lacontracción muscular global, son insensibles a la distribución de la amplitud en el tiempo.Un procedimiento alternativo para calcular el promedio de la amplitud se basa en obtenermomentos estadísticos relacionados con las características de amplitud de la señalintegrada o rectificada, y los patrones asociados de la contracción muscular.Una extensión del método de momentos es el análisis topográfico, con el cual se representala amplitudes y las característica temporales y frecuencias de la señal (espontánea,rectificada e integrad, o espectros de potencia). En el análisis topográfico las señales serepresentan clasificándolas por sus momentos. Los momentos pares proporcionan unaindicación multidimensional de la dispersión alrededor de un punto de referencia espesificoy los momentos nones indican asimetría en la forma de onda. Por ejemplo, el primermomento de la amplitud alrededor de cero equivalente a una estimación del voltajepromedio de la señal y el segundo momento equivalente al valor RMS. El análisistopográfico puede combinar información con los valores RMS y estimaciones promedio, locual permite una comparación de la morfología de las señales.Otro procesamiento de las señal que se realiza en el tiempo es lo que se conoce comodescomposición d la señal en TPAUM.(Fig.33).


Figura 33 Descomposición de la señal original en TPAUM.

Este proceso consiste en encontrar los trenes de potenciales de la señal espontánea. Elalgoritmo de descomposición utiliza una muestra de trenes para extraer estos de la señaloriginal. Este procesamiento es importante para entender las propiedades y elcomportamiento de la unidad motora y se utiliza para evaluar la severidad de unaenfermedad neuromuscular.

6.7.-Aplicaciones.

Además del uso de la EMG en neurodiagnostico y medicina de rehabilitación, se tiene laevaluación de la función muscular y nerviosa.La EMG se usa como una medida dependiente al evaluar o tratar ciertas patologías. Lostipos de patologías estudiadas con EMG incluyen depresión, ansiedad, contracciónmuscular, migraña e hipertensión.La electro miografía se ha utilizado exitosamente en la técnica de realimentación.Considerese por ejemplo que la actividad elevad de EMG en la frente toma como unproblema de ansiedad, tensión, estrés o miedo. La reducción de actividad en este sitio setom como un signo de mejora o se supone que indica una relajación de todo el cuerpo. Deestas consideraciones se puede deducir lo siguiente:

a) La actividad de EMG de un músculo puede indicar una tensión muscular general.b) La reducción de la tensión en un músculo evocará una reducción en los otros

músculos.c) La relajación es dependiente de la disminución de tensión en un músculo clave.


d) La actividad de EMG de un músculo clave o de grupos de músculos se correlacionacon la actividad del sistema nervioso autónomo.

Otro uso de la actividad mioeléctrica es como señal de control, por ejemplo, existenprótesis mioeléctricas de miembro superior de dos funciones que son controladas pordos señales mioeléctricas independientes (estas señales manejan un motor bidireccionalpara la apertura y el cierre de mano). En muchos casos las señales interfieren y losmovimientos protésicos no se ejecutan adecuadamente. Una forma de reducir esteproblema es que la diferencia de las dos señales determine una función y la suma deellas otra.Después de un entrenamiento con realimentación visual o auditiva, las personas puedencontrolar hasta tres y en algunos casos hasta más unidades motoras. El inconvenientede este método es que necesita un entrenamiento intensivo y mucha voluntad por partedel paciente.(1)

7.0-Sistema de Radiofrecuencia.

Aunque las señales trasmitidas difieren eléctricamente según los tipos de circuito, elcontenido armónico de la señal, las relaciones de banda lateral, las amplitudes demodulación y otros factores, coinciden con los de las señales presentes en las etapasfinales del transmisor.

Para transmitir una información esta se hace por medio de una portadora en lossistemas de comunicación una portadora es generada por un oscilador de R.F. Lafrecuencia fundamental de la señal portadora puede ser establecida por el oscilador, o bien,la salida de señal del oscilador puede tener una frecuencia inferior a la de la portadoratransmitida, y entonces la frecuencia de la señal del oscilador es elevada por multiplicadoresde frecuencia.

También se utiliza osciladores de alta frecuencia en las etapas de sintonía de losreceptores de AM, FM, y TV. Un receptor puede utilizar un oscilador para generar lafrecuencia de señal portadora necesaria en los sistemas de modulación del tipo bandalateral única.

Los osciladores de alta frecuencia proyectados para generar señales de ondasenoidal, son del tipo resonante, y se denominan así a causa de que se ponen enresonancia con la frecuencia deseada por medio de combinaciones serie o paralelo decondensador y bobina.

Después deque ha sido generada la señal portadora en los sistemas de trasmisiónes necesario proveer etapas amplificadores de RF para elevar el nivel de las señalportadora hasta el valor deseado en su aplicación a los sistemas de antenas. Estas etapasde RF son usualmente tipos de circuitos resonante que reciben un alto grado de excitaciónde potencia de la señal desde la etapa anterior. Los amplificadores deben estar


sintonizados a la frecuencia de la señal recibida, o puede estar sintonizados a unafrecuencia múltiple de la señal de entrada.

También son necesarios amplificadores de RF en los receptores a fin de quelasamp0litudes de las señales débiles obtenidas del sistema sintonizador puedan seraumentada hasta el valor correcto para su aplicación en los sistemas de demodulacion. Aestaos amplificadores se les denomina de frecuencia intermedia (FI) ya que funcionan conuna frecuencia que es resultado de la heterodinacion de la señal portadora y de lososcilador local.

Modular significa algún parámetro de una señal llamada portadora, para ello seemplea otra señal llamada información o moduladora y que el objeto de la modulacionespoder trasmitir una información de baja frecuencias a través del espacio, que como vehículoutiliza una señal portadora.Básicamente existen tres tipos demodulación analógica:Modulación en amplitud(AM).Modulación en fase (PM).Modulación en frecuencia (FM)

7.1.-Modulación en frecuencia.

Modular en FM significa variar la frecuencia de la portadora al ritmo de la información,lo que significa que la señal de FM, la amplitud y la fase de la señal permanecen constantesy la frecuencia cambia en función de los cambios de amplitud y frecuencia de la señal quese desea transmitir.Se ha hablado de los inicios y la evolución de los sistemas de comunicación, sin estos elhombre no sería lo que hoy es en cuestión de tecnología. Gracias a ellos el hombreestablece comunicación diariamente, desde sus inicios con las señales de humo, tambores,posteriormente escritura, música, telégrafo, teléfono, código Morse, televisión,computadoras, satélite, telefonía celular.

7.2.-Introducción de modulación angular.

En una señal analógica puede variar tres de sus propiedades: la amplitud, lafrecuencia y la fase. Cuando se hace variar su amplitud se llama modulación en amplitud,conocida como AM, cuando se hace variar la frecuencia se llama modulación en frecuenciaconocida como FM, cuando se hace variar la fase de la señal se llama modulación en fase.

La modulación en frecuencia y en fase, son dos formas de modulación angular.Desafortunadamente ambas formas de modulación angular se llama simplemente FMcuando, en realidad, existe una diferencia clara (aunque sutil), entre las dos. Existen variasventajas en utilizar la modulación angular en vez de la modulación en amplitud, tal como lareducción de ruido, la fidelidad mejorada del sistema y el uso más eficiente de la potencia.


Sin embargo, FM y PM, tienen varias desventajas importantes, las cuales incluyenrequerir un ancho de banda extendida y circuitos más complejos, tanto en el transmisorcomo en el receptor.

La modulación angular fue introducida primero en 1931, como una alternativa a lamodulación en amplitud. Se sugirió que la onda con modulación angular era menossusceptible al ruido AM y, consecuentemente, podía mejorar el rendimiento de lascomunicaciones de radio.(10)

La modulación en frecuencia y en fase pude definirse como:

Modulación en frecuencia directa (FM): variando la frecuencia de la señal portadorade amplitud constante es directamente proporcional, a la amplitud de la señal modulantecon una relación igual a la frecuencia de la señal modulante. Modulación en fase directa (PM): variando la fase de una señal portadora con amplitudconstante es directamente proporcional, a la amplitud de la señal modulante.

En la figura 36 muestra la forma de onda para una portadora sinusoidal para lamodulación angular está ocurriendo. La frecuencia y la fase de la portadora estáncambiando proporcionalmente, con la amplitud de la señal (Vm). El cambio de frecuencia(∇f) e llama desviación de frecuencia y el cambio de fase (∇θ) se llama desviación defrecuencia y el cambio de fase.

La desviación de frecuencia es el desplazamiento angular relativo a la frecuencia deportadora en hertz.

La desviación en fase es el desplazamiento angular relativo (en radianes), de laportadora, con respecto a una fase de referencia.La magnitud de la desviación de la frecuencia y en fase es proporcional a la amplitud de ñaseñal modulante (VM) y al relación en que la desviación ocurre es igual a la frecuencia de laseñal modulante(fm). Siempre que el periodo (T) de una portadora sinusoidal cambia,también cambia su frecuencia y si los cambios son continuos, la onda ya no es una señal defrecuencia sencilla. Se muestra que la forma de onda resultante abarca la frecuencia de la portadoraoriginal ( a veces llamada frecuencia de repos de la portadora) y un número infinito de paresde frecuencias laterales desplazadas en ambos lados de la portadora como un númeroentero como múltiplo de la frecuencia de la señal modulante.(10)


Figura 36 Frecuencia variante con el tiempo

8.0.-Transmisor Receptor.

Transmisor.


Proponemos utilizar un sistema de Frecuencia Modulada eficiente, sencillo yeconómico.

Para el transistor ocupamos el siguiente modelo.

Figura 38 Transmisor de FM.

Este transmisor es un transmisor de salida push pull transistorizado, posee una salidacerca de ½ de watt.

Este sistema funciona como se puede ver con un voltaje de alimentación de 12V, yfunciona con una pequeña antena telescópica.

El oscilador para generar la portadora está determinado por el circuito tanque Cv1 yL1. Este se encuentra en el colector del Q1, que a su vez tiene un capacitor entre el emisory el colector que es el que proporciona las retroalimentación para mantener oscilando elcircuito tanque. Las resistencias R1 y R2 proporcionan la polarización de la base de Q1 y lade R3 es la que determina la corriente máxima de colector.

La etapa amplificadora de este sistema está compuesta por 2 transistores Q2 y Q3, yestos conforman una configuración en push pull. En esta configuración cada transistoramplifica la mitad de los hemiciclos, así se obtiene un excelente rendimiento para elsistema.


El segundo circuito tanque que lo conforma L3 y Cv2 debe de ser sintonizado a lamisma frecuencia del primer circuito tanque , así , de este modo se trasferirá el máximorendimiento de la señal a la bobina L45 que sé la que hace él acoplo a la antena.

Las bobinas son los elementos difíciles de este transmisor, él, primero cuidado quedebemos tener es que al montarlo los conjuntos de bobinas L1/L2 deben de estar enángulo recto con respecto a L3/L4, por así no interferirán los campos magnéticos de cadaconjunto de bobinas.

El segundo cuidado que debemos tener es en el número de espiras de cada bobina,se pueden hacer alteraciones a estás para desplazar la frecuencia de oscilación fuera de labanda comercial. El capacitor C3 puede ser variado en el rango de 4.7pF a 47 Pf paraseleccionar en parte de la banda de FM se quiere trabajar, sí el capacitor C3 se aumenta espara trabajar en frecuencias alrededor de 60 Mhz y así se disminuye es para trabajar enfrecuencias alrededor de 110 Mhz.

La bobina de acoplo a la antena debe tener menos espiras que L3.

Las bobinas que realizamos para este transmisor fueron de la siguiente manera:

L1 = 4 espirasL2 0 5 espiras con toma central e intercalada a L1.L3 = 8 espiras con toma central.L4 = 4 espiras intercaladas a L3.Con alambre de calibre 20 AWG.

Los trimmers son comunes, con base de porcelana. Las resistencias deben de ser de1/8 W ó ¼ W. Para poder ajustar este transistor primero se tiene que variar Cv1 para captarla señal y después Cv2 para una señal de mayor intensidad.(9)

RECEPTOR

Para el receptor se utilizó un circuito integrado, el cual es el TDA 7000 que lo fabricala compañía PHILIPS.

El diagrama del receptor es el siguiente:


FIGURA 39 RECEPTOR.

El TDA 7000 es un circuito integrado monolítico, el cual requiere un mínimo decomponentes, como se pude ver en la figura.

Para este sistema de recepción se implemento de la siguiente manera.En donde está indicada una pequeña fuente, solo se le agrego una bobina de choque

y una antena telescópica. Y en la parte donde está indicado la salida de frecuencias deaudio . Con estos pocos componentes y los que se indican en la figura del receptor se logroestablecer el sistema de Recepción.

Para lograr sintonizar a la frecuencias de trasmisión, solo se obtuvo que variar eltrimmer que está indicado como Cv en la figura del receptor, dependiendo de los valores deCp y Cs se puede hacer una variación un poco más precisa para la sintonización.

El amplificador de audio que se utilizo fue el MC34119, que lo fabrica MOTOROLA.

El amplificador de audio es el siguiente:

FIGURA 40: AMPLIFICADOR DE AUDIO.


Este circuito integrado es un amplificador de audio de baja potencia.En la entrada de audio solo se conecta la salida del TDA 7000. Para controlar el volumendel amplificador es a través de la relación de Ri Y Rf.Con la ayuda de 2 integrados se puede construir un sistema de recepción eficiente y debuena calidad. (Referencia) .(9)

MEDIDAS DEL TRANSMISOR.

Medidas generales.

Medida Símbolo

Valor

Voltaje de alimentación Vcc 12VCorriente consumida Icc 160 mAFrecuencia del primeroscilador.

Fc1 61 Mhz

Frecuencia del segundoOscilador

Fc2 63 Mhz

Frecuencia en la antena Fantena

59Mhz

Voltaje en la Antena Vantena

4.6V pp

Potencia P 0.5 WattAlcance D 55mtsVoltaje del primer Oscilador Vfc1 4.96

VppVoltaje del segundo Oscilador Vfc2 5.3 VppMedidas de los elementos.

Componentes Medida Símbolo ValorRo Voltaje VR0 600mVpp

Corriente IR0 127.6µApp

R1 Voltaje VR1 800mV ppCorriente IR1 97.56µA

ppR2 Voltaje VR2 1.38 Vpp


Corriente IR2R3 Voltaje

CorrienteR4 Voltaje

CorrienteR5 Voltaje

CorrienteQ1 Voltaje VCEQ2 Voltaje VCEQ3 Voltaje VCE

Como se puede ver en la tabla de medidas generales las frecuencias de lososciladores no son iguales: Esto se debe a que no se pudo igualar las señales porque losinductores no los construimos de las mismas espiras.

8.2.-Medidas del receptor.

Medida Símbolo ValorVoltaje de alimentación Vcc 6VCorriente de alimentación. Icc 8mAFrecuencia fc 59 MHzCorriente de salida out 60µA

En el receptor, el voltaje de alimentación, corriente consumida, la frecuencia deoscilación y corriente de salida, son las únicas mediciones que se pueden obtener porque elreceptor es un circuito integrado. En las hojas de especificaciones del circuito integrado semuestran todas sus medidas y especificaciones del circuito se muestran todas sus medidasy especificaciones del circuito TDA 7000.


9.0.-Planteamiento del problema.

El propósito de este proyecto de trasmitir una señal bioeléctrica (EMG),promedio de un sistema de transmisión analógica económica de fácil construcción ytrasportación.

Se trata de utilizar un sistema de comunicación inalámbrica para trasmitir una señalanalógica de EMG por trasmisión de radio frecuencia en FM (frecuencia modulada ).

Este sistema lo queremos construir para una situación en la que se necesite unconstante monitoreo del EMG y por alguna razón la comunicación entre el especialista y elpaciente tenga que darse en habitaciones distintas, edificios, central de enfermeras.

El transmisor tiene un alcance de 500 mts solo se podrá transmitir la señal de unedificio a otro pero la finalidad de esta es que más adelante se le de un mayor alcance.

Para que en las comunidades mas necesitadas rancherías, pueblos donde no secuente con los servicios Médicos adecuados se mantenga una comunicación con losespecialistas y se les proporcione las situación medica del paciente ,pudiendo prestar unservicio rápido y eficiente.

Se cuenta con un sistema transmisor receptor (Tx-Rx) inalámbrico para voz, el cualdeberá tener buen alcance, portátil y económico. Se eligió la frecuencia modulada (FM)porque posee mayor fidelidad que es uno de los requisitos que se persiguen.

Las distintas que componen a los transmisores y receptores de FM, como es elmodulador, el oscilador, la etapa de potencia del transistor, etc. Así mismo se hace unestudio delos tipos de antenas describiendo la forma de propagación de las ondas de radio,su alcance, etc.

Además se determinará lamas adecuada para la banda de frecuencias en la que seva a trabajar.

Una vez hecho se propondrá un transmisor y un receptor que sean sencillos perorespetando los requisitos antes mencionados, de preferencia usando lo que ya este hecho,es decir, si existe en mercado un circuito integrado que sea un amplificador de audio, unVCO, etc., utilizarlos. La frecuencia escogida esta por debajo de la banda comercial de FM,sin embargo, dependerá de los circuitos integrados utilizados es necesario se pruebanvarios circuitos integrados y además se trabaja con componentes discretos para ponervarias opciones.


10.-Desarrollo Experimental

Para la realización de esta practica se utilizo la mano derecha de los paciente, yobtener los registros superficiales de la actividad eléctrica muscular del mismo haciendo usode un instrumento para registro.

1. Se limpia con alcohol las zonas donde se llevara a cabo la estimulación y el registro de laactividad eléctrica muscular, esto para mejorar el contacto de los electrodos.

2. Se colocan los electrodos de disco en la superficie previamente seleccionada, con laaplicación de gel conductor para mejorar el contacto piel-electrodo y obtener así un mejorregistro; los puntos donde se colocan los electrodos son los siguientes (ver figuras 1 y 2):A la altura de la muñeca, se conecta el electrodo de referencia

En la cara frontal y zona inferior del dedo pulgar, se coloca el electrodo de registronegativoEn la cara posterior y zona superior del mismo, se coloca el electrodo de registro positivo.

3. Se puso un peso en la mano del paciente de tal forma que se efectuara una fuerzamuscular del brazo o mano donde se pudo ver la contribución muscular de los máscercanos y poder ser registrada .

Comentario:


4.Una vez colocados los electrodos de registro, se puso en actividad el músculo pararegistrar las formas de onda de la actividad eléctrica muscular, a esto se le denomina comoELECTROMIOGRAFIA (EMG).

Observar el registro de la actividad eléctrica del músculo en reposo sin estimulaciónvoluntaria ni inducida.Se pone en actividad voluntaria el músculo seleccionado y se trasmite la señal por eltransmisor para recibirla en forma audible en el receptor.

11.-RESULTADOS Y COMENTARIOS.

Se consiguió construir el sistema de adquisición, transmisor – receptor de FM deseñales bioeléctricas que sé tenia contemplado y con este se logro:

Trasmitir la señal Electromiografica con éxito y para esto se utilizaron 2 electrodosdesechables tomando uno como polo positivo y el otro como negativo los que electrodos yatenían un material adherente con una sustancia electrolítica. Se aseguró de tener un buencontacto de los electrodos con la superficie de la piel.

Se logro Interpretar el sistema para la transmisión de datos biomédicos,en un sistema de comunicaciones

El alcance de transmisión se lleva acabo fue poco debido a que la etapa de potenciano fue muy buena, sin embargo se logró apreciar en el espectro de frecuencias la forma enque la señal transmitida cambiaba y entonces se decidió realizar ciertas pruebas.Se realizaron 2 mediciones:

La primera se lleva acabo con una posición isotónica, esto se realizo pidiendo alsujeto de medición que estira el brazo (sin ningún peso) durante 5 segundos, y después(con el brazo en la misma posición) durante 5 segundos más que sostuviera un determinadopeso que en este caso fue una serie de libros apilados.

La segunda medición se realizó con el brazo sin eso realizando un movimiento decontracción y relajación durante 5 segundos, y después durante 5 segundos mas con elmismo movimiento pero con peso(mochilas)

En el osciloscopio pudimos darnos cuenta como existió una marcada diferencia entrelos intervalos de reposo y de acción. Notamos claramente que existía una muy cortaamplitud de voltaje en comparación con el de acción. En cuanto al reposo del isométrico nologramos observar alguna referencia de ruido o forma de onda definida de la señal,aparentemente indicando que no existe un tipo de actividad eléctrica en la zona medida. Porsu parte el isotónico de reposo si observa claramente una componente de ruido sobre lacual la señal esta modulada.

Por otro lado, la señal crece significativamente en amplitud en el tiempo de acción.En el isométrico se puede notar como la señal en el momento de comenzar la tensión al


agregar peso inmediatamente aumenta la amplitud, indicando una actividad eléctrica en lazona.

Notamos que el músculo resentía una fatiga que se refleja como un acortamiento enamplitud al mismo estimulo.

Comparando la respuesta entre isotónico e isométrico observamos que lasamplitudes en el isométrico son más grandes que el isotónico, esto puede deberse a que lageneración de potenciales que permitan la contracción constante de las fibras muscularesproduce mayores potenciales que en estado dinámico. También hay señalar que la señalde isométrico es más estable en sus amplitudes que la isotónica. Esto es lógicoconsiderando que se realiza una acción de movimiento (isotónica) y en la otra no(isométrica) se mantiene sin movimiento por lo que no es necesario activar y desactivarcontracciones musculares. Al parecer es más preponderante, en cuanto a amplitud, elmantener una posición que él realiza una acción considerando que el peso en elexperimento isométrico era bastante menor que el realizar una acción considerando que elpeso en el experimento isométrico era bastante menor que el isotónico y vemos mayoresamplitudes en el isométrico.

Las amplitudes en el tiempo menores provocan que las amplitudes en la frecuenciatambién lo sean. Se logro un sistema de transmisión de señales bioeléctricas económico, debuena calidad de trasmisión de fácil transporte y que podría implementarse a una etapa deprocesamiento de señales que lograra eliminar interferencias que ser filtran en la trasmisióndando como ventajas que la parte de la transmisión no fueran un equipo tan complicado ygrande evitando cables y dando la opción de desplazamiento.

En el registro se presenta la actividad eléctrica muscular característica en donde seobserva la actividad en reposo del músculo (zona 1) y posterior a está la actividad voluntariadel mismo; se comprueba que si un músculo esta relajado no significa que no tengaactividad, puesto que si esto sucediera el registro seria una línea recta, lo cual se descartacon nuestro registro; también se observa que las fibras musculares son estimuladas endistintos tiempos, debido a las distintas velocidades de conducción de los nerviosresponsables de producir movimiento del dedo, y por eso el registro presenta muchos picos(positivos y negativos) en cada estimulo voluntario; se observa también el ciclo contracción -relajación muscular, dado en este y todos los registros posteriores ilustrado como:Contracción zona de grandes picos (positivos y negativos), relajación partes donde elregistro se observa como cuando el músculo esta en reposo o relajado.

En el registro se observa la actividad eléctrica muscular cuando él estimulo esinducido, esté registro se asemeja más a la actividad de una sola fibra muscular; puesto queél estimulo llega simultáneamente a todas las fibras musculares; en nuestros registros elaumento corresponde a la despolarización muscular y los descensos a la repolarización delmismo, cabe mencionar que en estos dos casos no significa que no se da uno dentro delotro sino que como lo que se hizo fue un registro superficial o extracelular, lo obtenido es lasuma temporal-espacial de todos los potenciales simultáneos y es obvio que primeropredominen las despolarizaciones y luego las repolarizaciones. También se observan dos


distintas frecuencias de estimulación 1 y 2 hertz, para los cuales el registro no cambiamucho las amplitudes de la actividad.

En el registro se observa solo la actividad eléctrica muscular con una frecuencia deestimulación de dos hertz, ya fue descrito en el registro anterior, se manifiesta unaestimulación al parecer voluntaria dada su morfología (zona 2)

En el registro se observa la actividad eléctrica muscular en dos distintas frecuencias11 y 13 hertz aproximadamente, la morfología del registro no varia mucho de una a otrafrecuencia, pero de manera general se observa que la amplitud del registro es menor quecuando la estimulación era a menor frecuencia, esto por que las comenzaron a anularse lasdespolarizaciones con las repolarizaciones, además a la fatiga muscular.

Las contracciones musculares se visualizaron hasta la frecuencia de 15 hertzposteriormente solo se veía el dedo contraído.

En el registro se observa la actividad eléctrica voluntaria de otro paciente, lo cual sedescribió y al igual que en ese se observa la actividad del músculo en reposo; cabe hacernotar que en este registro la frecuencia de estimulación voluntaria es mayor que en elprimer registro, debido quizá por que la magnitud de la fuerza es proporcional a lafrecuencia de estimulación voluntaria.

En el registro se observan grandes variaciones en la amplitud del registro, cuando lafrecuencia de estimulación es de 7 hertz se comienzan a traslapar algunas con anulándoseen parte despolarizaciones con repolarizaciones; cuando la frecuencia es de 8 hertz esteecho es más notable por ello la menor amplitud en el registro.

En el registro se observa la actividad eléctrica muscular con una frecuencia deestimulación de 13, 15 y 17 hertz la amplitud es menor que en los registros anteriores porlas razones ya explicadas.

De manera visual en este paciente las contracciones y relajaciones dejaron de aobservarse cuando la frecuencia de estimulación era de 15 hertz.

Se ha dicho que muchas son las causas que impulsaron la creación de un sistema decomunicación que permitiera la trasmisión de información a distancia sin demasiadascomplicaciones.

En una comunicación telefónica, al hablar una persona, la señal de onda generadascircula a través de conductores hacia el otro abonado, pero ¿por qué son necesarios loscables?. La respuesta es que las señales de audio (baja frecuencia) no pueden irradiarse através del espacio con costos accesibles, razón por laque se intenta”montar” dichainformación sobre la portadora de RF mas fácil de propagar por el aire.


La necesidad que existe en nuestro país es cada día mas grande la demanda deservicios médicos, en las comunidades que van creciendo rápidamente y que seencuentran a larga distancia de los servicios médicos y hospitales. Siempre asido un retovencer donde en la actualidad lo que se necesita es trasmitir señales de un lejano donde nose encuentre el especialista a un hospital donde se pueda diagnosticar la situación delpaciente.

12.-Conclusiones.

Tenemos la seguridad de que este sistema pude ayudar a solucionar un problemamédico respecto a gastos de equipo ya que en un área especifica del hospital se puedetener el receptor de señales bioeléctricas y varios transmisores de señal bioeléctrica dandola opción de aminorar costos ya que se compraría uno o dos equipos costosos de recepcióny procesamiento de la señal bioeléctrica y varios transmisores de bajo costo y de fáciltrasporte y reparación, el sistema de comunicación utilizado fue de tipo SIMPLE, adecuadopara nuestro propósitos y aunque una mejora en la etapa de potencia, ocasionaría un mayoralcance para poder transmitir en lugar mas alejados incrementaría el costo del transmisoreste se podría compensar según la cantidad de pacientes que requirieran ser monitoreadosa grandes distancias de una Institución de salud.

Las telecomunicaciones deberían de superar problemas reales generados por lasdistancias (paciente-médico o médico-médico) o el aislamiento insular.Lo ideal seria realizar el primer grupo de diagnósticos a distancia

Se deben desarrollar estrategias de telemedicina en las áreas remotas y rurales.


Cabe mencionar que la propuesta no se reduce o limita a transmisores como eldiseñado en este proyecto, ya que existe la posibilidad de utilizar equipo de banda civil otelefonía celular.

Las posibilidades interferencias que pueden ocasionarse cuando se quiera trasmitir lainformación de varias personas en formas simultanea por distintas emisora (posiblesmezcladas por se todas estas señale de audio) se controlan modulando a diferentesportadoras (cada una de distintas frecuencias) con lo que el receptor podrpía reconocer a laportadora deseada y una vez logrado esto se le extraería la información con lo que elreceptor podrá separar cada señal una de otra.


13.-.BIBLIOGRAFÍA.(1) Electrofisiología humana.Un enfoque para ingenieros.Pilar Castellanos Ábrego / Rafael Godínez Fernández / Joel Jiménez Cruz /Verónica MedinaBañuelosUNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANALibros de texto, manuales de práctica y antologías

(2) Dpto. Genius de Systemes d´Information et de Decisión(3) http://www.comsatsys.com/narrow.htm

(4)TELEMEDICINE VIA INMARSAThttp://www.inmarsat.org./inmarsat/htm/topics/telemed/index.htm

(5) The Midjan Group.European Association for the promotion of telemedicine in developing countriesPágina 1 a 6.http://www.inmarsat.org/inmarsat/html/topics/telemed/midjan.html

(6)Tema: PERSPECTIVAS DE SALUD,La revista de la ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD (OPS))

(7) Internet: Nueva Estación Médica de Electrocardiografía con Servicio de InformaciónSecundarios.

(8)Internet 1/9/97.La telemedicina en boca de todos

(9)Perspectiva y condicionantes desde una ópita de equidad15/9/97. La presente comunicación fue presentada por Santiago Marimón, Consorcio Hospitalario deCatalunya. Barcelona, al VII Congreso de la asociación Latina para el Análisis de losSistemas de Salud (ALASS) sobre Telemedicina, llevada a cabo en Ginebra en Junio de1996.

(10) Departamento de Ingeniería EléctricaTitulo del proyecto terminalIMPLEMENTACIÓN DE UN TRANSMISOR-RECEPTOR DE RADIOFRECUENCIAALUMNOS: ANDRADE FERNÁNDEZ JOSÉ RODRIGO GIL MARTINEZ ROMÁNASESOR: GANDARILLA CARRILLO OTÓNJulio del 2000.

http://www.comsatsys.com/narrow.htm

http://www.inmarsat.org./inmarsat/htm/topics/telemed/index.htm

http://www.inmarsat.org/inmarsat/html/topics/telemed/midjan.html

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