Desarrollo de técnicas de codificación de señal electrocardiográfica para aplicaciones de transmisión

Laburpena

En este trabajo se llevan a cabo dos estudios de investigación complementarios que permiten mejorar la codificación del electrocardiograma (ECG) para aplicaciones de telemedicina. En el primero, se desarrolla una estrategia consistente para controlar a través de métricas directas la calidad de reconstrucción en compresión de ECG. Con este propósito, se analizan las ventajas e inconvenientes del error cuadrático medio porcentual (PRD: percentage root-mean-square difference), que es comúnmente empleado en la bibliografía, y el error cuadrático medio (RMSE: root mean square error), que se propone como alternativa. El estudio teórico revela que el RMSE proporciona una medida más clara y estable de la distorsión que presenta la forma de onda de la señal comprimida con respecto a la original. Para la evaluación práctica, ambas métricas se prueban en una etapa de control de calidad basada en energía retenida que se implementa en varios esquemas de compresión del estado del arte. Los experimentos, que se llevan a cabo con la base de datos MIT-BIH Arrhythmia Database completa, ratifican que el RMSE consigue controlar mejor el error, tanto global como local, de la señal recuperada sin degradar la tasa de compresión, que incluso se mejora. Las conclusiones extraídas respaldan la importancia práctica del análisis de la calidad de reconstrucción, que tiende a dejarse en un segundo plano, en la implementación de compresores de ECG. En el segundo estudio, se propone la descomposición matching pursuit (MP) para el procesado del ECG en el dominio del tiempo, con la que se desarrolla un método de compresión y detección QRS conjunta. La descomposición MP permite extraer los diferentes componentes del ECG de mayor a menor orden de importancia en términos de energía. Para ello, se emplean diccionarios de triángulos, ya que son funciones sencillas que se correlacionan bien con los elementos típicos del ECG, en especial con la onda R, lo que facilita la detección de latidos. Además, los triángulos se definen con pocos parámetros, lo que potencia la compresión al usar la señal modelada en lugar de la original. El algoritmo propuesto se evalúa con toda la base de datos MIT-BIH Arrhythmia Database, dando lugar a buenos resultados tanto de compresión como de detección QRS y mostrándose competitivo frente a métodos del estado de la técnica dedicados exclusivamente a una de las dos funciones. Además, al mantener el tratamiento del ECG en el dominio del tiempo se facilita el entendimiento y la adopción de esta clase de técnicas en telemedicina, ya que la estrategia presentada se puede relacionar con el análisis visual llevado a cabo por los especialistas clínicos sobre los registros de ECG.