Análisis de Técnicas para la Extracción del Electrocardiograma Fetal en Registros no Invasivos

266 Pages·2014·19 MB·Spanish

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n i v e r i t m a l e n c i a
E s t u d i G e n e r a l
Facultad de C.C. Físicas
Departamento de Ingeniería Electrónica
Análisis de Técnicas para la Extracción
del Electrocardiograma Fetal en
Registros no Invasivos
Directores:
Dr. Juan F° Guerrero Martínez
Dr. Javier Calpe Maravilla
TESIS DOCTORAL
Marcelino Martínez Sober
Valencia, 2000
UMI Number: U607756
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UMI U607756
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Ann Arbor, MI 48106-1346

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Dpto. Ingeniería Electrónica
Facultad de Física
D. JUAN FRANCISCO GUERRERO MARTÍNEZ, Doctor en Física,
Profesor Titular de Universidad del Departamento de Ingeniería Electrónica
de la Facultad de Física de la Universidad de Valencia y D. JAVIER CALPE
MARAVILLA, Doctor en Física, Profesor Titular de Universidad del Depar­
tamento de Ingeniería Electrónica de la Facultad de Física de la Universidad
de Valencia
HACEMOS CONSTAR:
QUE el Licenciado en Física D. Marcelino Martínez Sober ha realizado
bajo nuestra dirección, en los laboratorios del Departamento de Ingeniería
Electrónica, el trabajo titulado "ANÁLISIS DE TÉCNICAS PARA LA OB­
TENCIÓN DEL ELECTROCARDIOGRAMA FETAL EN REGISTROS NO
INVASIVOS", que se presenta en esta memoria para optar al grado de Doctor
en Ingeniería Electrónica.
Y para que así conste a los efectos oportunos, firmamos el presente cer­
tificado, en Valencia, a 23 de Abril de 2000.
Juan Feo. Guerrero Martínez Javier Cálpe Maravilla

Agradecimientos.
Han sido muchas las personas que han intervenido en el desarrollo de la pre­
sente tesis sin las cuales su realización hubiese sido imposible, a todas ellas quiero
expresar mi más sincero agradecimiento.
A mis directores de tesis, los doctores. Juan Francisco Guerrero Martínez y
Javier Calpe Maravilla por haber depositado su confianza en mí estando siempre
dispuestos a ayudar y plantear una solución alternativa en los momentos difíciles.
'Por su metódica revisión de cada uno de los capítulos de la misma que han mejo­
rado notablemente el resultado final.
Al Dr. Emilio Soria y el profesor Gustavo Camps por sus sabios consejos en los
temas relacionados con las redes neuronales y sistemas adoptivos y por la pa­
ciencia mostrada en las múltiples ocasiones que he necesitado su ayuda.
A todos los miembros de Grupo de Procesado Digital de Señales, entre los
cuales tengo el placer de contarme, por el excelente clima de trabajo, compañe­
rismo durante el desarrollo de este trabajo haciéndolo mucho más llevadero.
A los doctores Paimón Jané. Joaquín Poca por haberme recibido en sus labo­
ratorios de investigación y tratarme como si fuese uno de ellos más. Al profesor
Pablo Laguna por sus aclaraciones y consejos en compresión del Impulso correla-
do. A los profesores Steve Horner. Shimon Abboud. Juan Echevarría por facili­
tarme los primeros registros electrocardiográficos reales y a la Dra. Martínez
por haber dedicado parte de su tiempo a la adquisición de registros, sin los cuáles
este trabajo no hubiese sido posible.
Han sido muchos los momentos dolorosos durante el desarrollo de la tesis, con
la pérdida de seres muy queridos para mí por esta razón quiero recordar, con
estas humildes líneas la memoria de mi padre y mi hermano, que nos dejaron du­
rante este tiempo; un abrazo muy fuerte allá donde estéis. No puedo olvidar a mi
madre que ha permanecido siempre al frente, animándonos a todos a continuar
ya que la vida debe seguir.
A la persona que ha hecho llevaderos todos estos momentos, encontrándose
siempre a mi lado en los instantes que más lo necesitaba sin solicitar nada a
cambio. Doy gracias a Dios por haber cruzado nuestros caminos.
A Cati

Indice. '
0. Presentación.
1. Introducción. ....... 1.1
1.1 ¿Por qué Electrocardiografía Fetal?....................................................1.1
1.2Perspectiva histórica de la electrocardiografía fetal no invasiva... 1.11
1.3Modo de conducción de la señal fetal en el abdomen.....................1.14
1.4. Objetivos de la tesis........................................................................1.16
2. Material y Métodos...................................................................................2.1
2.1 Características de la señal cardíaca fetal............................................2.1
2.2Fuentes de interferencia.......................................................................2.3
2.2.1.Oscilaciones de la línea base.......................................................2.3
2.2.2. Ruido de red................................................................................2.3
2.2.3. Electromiograma.........................................................................2.6
2.2.4. Ruido aleatorio...........................................................................2.7
2.3. Señales sintéticas: simulador de señales...........................................2.9
2.4. Señales reales: Sistema de adquisición de datos...........................2.17
2.4.1.Sistema de adquisición..............................................................2.17
2.4.2. Modo de adquisición................................................................2.22
2.4.3. Señales utilizadas......................................................................2.26
3. Preprocesado de la señal cardíaca fetal...................................................3.1
3.1. Introducción..........................................................................................3.1
3.2. Métodos de eliminación de las oscilaciones de la línea base.........3.2
3.2.1. Métodos de interpolación...........................................................3.3
3.2.2. Métodos basados en filtrado adaptativo....................................3.4
3.2.3. Métodos basados en filtrado lineal..........................................3.10
3.3. Métodos de eliminación de la interferencia de red........................3.22
3.4. Eliminación de ruido mediante técnicas de promediado..............3.31
3.4.1.Mejora de la relación señal ruido con el promediado.............3.32
3.4.2 Promediado lineal......................................................................3.35
3.4.3 Promediado exponencial...........................................................3.38
3.4.4 Relación entre el promediado exponencial y el promediado lineal de
ventana móvil.......................................................................................3.42
3.4.5 Otras técnicas de promediado...................................................3.46