Laboratorio1 ECG

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ECG Mediante amplificadores INA, DAQ 6002 y Procesamiento digital con Matlab 
ECG Mediante amplificadores INA, DAQ 6002 y procesamiento digital 
con Matlab 
 
Giselle Andrea Cruz Vargas 
e-mail: u5600132@unimilitar.edu.co 
Juan Camilo Cediel Farfan 
e-mail: u5600034@unimilitar.edu.co 
Angel Manuel Mantilla Herrera 
e-mail: u5600146@unimilitar.edu.co 
 
RESUMEN: Se realizo una practica experimental 
con el fin de simular un circuito para ECG, 
utilizando amplificadores operacionales dispuestos 
en diferentes configuraciones para realizar cada 
una de las etapas requeridas para obtener una 
emulación de la señal cardiaca dada por las 
derivaciones DII y AV1. Para llevar a cabo lo 
anterior se empleó el software Multisim. 
 
PALABRAS CLAVES: ECG, Filtros, 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
El ECG o electrocardiograma se define 
como el registro de la actividad eléctrica 
del corazón, y generalmente se realiza 
entre dos puntos que se encuentran en la 
superficie del cuerpo; Lo que se obtiene 
mediante este registro es un trazo o grafica 
de la actividad arrítmica del corazón, 
encontrando diferentes tipos de curvas 
para cada uno de los fenómenos que 
ocurren en este órgano. Estas diferentes 
curvas se denominan con las siguientes 
letras: P, Q, R, T, S y U, donde la onda P 
hace referencia a la actividad auricular, las 
ondas Q, R, S forman juntas un complejo 
y proporcionan información de la 
actividad ventricular al igual que la onda 
T, a diferencia que esta ultima muestra un 
momento diferente de la actividad 
cardiaca en el ventrículo. [1], [2] 
 
Este registro grafico proporciona otros tipos de 
información acerca de la actividad cardiaca, 
por ejemplo, permite determinar el ritmo, la 
frecuencia cardiaca, el tamaño y la posición de 
las cavidades cardiacas, patologías o 
anomalías en la función cardiaca y demás. [3] 
 
 
 
2. MARCO TEORICO 
 
El electrocardiograma es el estudio 
realizado para obtener una grafica que 
ilustre el funcionamiento del corazón, en 
esta se pueden observar ciertas ondas que 
corresponden a cada una de las fases del 
ciclo cardiaco, así pues, permite observar 
el funcionamiento de las aurículas y los 
ventrículos, es decir que se puede observar 
los fenómenos de despolarización y 
repolarización de estos. 
Las ondas que se observan son las 
siguientes 
- Onda P: usualmente es la primera 
onda que se observa y hace referencia 
a la despolarización auricular 
- Onda Q: hace referencia a la 
despolarización ventricular y precede 
a la onda R 
- Onda R: Ocurre en la despolarización 
ventricular y es el pico mas alto que se 
observa en el ECG. 
- Onda S: es negativa y otorga 
información acerca de la actividad 
ventricular 
- Onda T: Se produces cuando el 
ventrículo comienza su proceso de 
repolarización. 
En la imagen 1, se observan las ondas en 
un papel de ECG. [4] 
 
mailto:u5600132@unimilitar.edu.co
mailto:u5600034@unimilitar.edu.co
mailto:u5600146@unimilitar.edu.co
ECG Mediante amplificadores INA, DAQ 6002 y Procesamiento digital con Matlab 
 
Imagen 1. Ondas características de un ECG. 
[5] 
 
Ahora, para observar correctamente la 
actividad cardiaca y debido a que este es 
un proceso no invasivo en el cual se 
colocan electrodos superficiales sobre la 
piel, es necesario colocar los electrodos en 
lugares específicos del cuerpo de la 
persona que permitan captar de forma 
eficiente la actividad eléctrica del corazón, 
a esto se le denomina derivaciones. Estas 
hacen referencia a la conexión entre cada 
par de electrodos y usualmente son 12. 
Existen aquellas derivaciones que son 
bipolares que son la DI, DII y DIII; las 
aumentadas aVL, aVR, aVF; y las 
precordiales que van desde V1 a V6. La 
posición de estas se muestra en la imagen 
5. [6] 
 
 
 
 
Imagen 2. Ubicación de los electrodos 
para precordiales. [1] 
 
 
3. METODOLOGÍA 
Primero, se realizó una búsqueda de 
información sobre los electrocardiogramas, 
donde se identificaron las partes de un ECG, 
su forma, el número de sus derivaciones y sus 
relaciones con la señal adquirida, la posición 
de los electrodos, los rangos de frecuencia y su 
amplitud de voltaje. Seguido a este estudio, se 
procedió a mirar el funcionamiento de un 
electrocardiógrafo, conociendo así sus etapas 
de funcionamiento con el que trata la señal 
adquirida por los electrodos. Ya conociendo 
las etapas y los amplificadores, se procedió a 
realizar el montaje de cada etapa con sus 
amplificadores requeridos en el simulador de 
circuitos Multisim, luego se unieron 
respetando las etapas y realizando la 
simulación del funcionamiento de estos, 
representando la señal cardiaca con el 
generador de señales y ruido el cuál se procesó 
para obtener el ECG final. 
 
Imagen 3. Diagrama de flujo de la 
metodología. (elaboración propia) 
ECG Mediante amplificadores INA, DAQ 6002 y Procesamiento digital con Matlab 
 
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
Para cumplir con el propósito de esta practica 
y lograr obtener la emulación de las 
derivaciones DIII y AV1, fue necesario 
emplear una serie de filtros y amplificaciones 
para acondicionar la señal, así, se utilizo en 
primera instancia un circuito de aislamiento 
eléctrico, el cual se incluye en diseño con la 
finalidad de proteger al paciente contra 
descargas eléctricas, así mismo es adecuado 
generar una protección contra interferencias 
electromagnéticas. Esta etapa se incluyo para 
todos los electrodos empleados con excepción 
del de la pierna derecha ya que este, tiene la 
función de actuar como un polo a tierra. 
A esta etapa se le conectó un analizador de 
espectros el cual permite determinar el 
espectro de frecuencias de señales no 
sinusoidales, para esto se le establecieron 
parámetros de rango e intervalo los cuales 
permitiesen observar el espectro de una forma 
más clara y determinar las variaciones de 
frecuencia y decibeles en dicho intervalo, 
tomando así un intervalo de 50 kHz a un rango 
de 25dB/Div como se observa en la imagen 4, 
así mismo se registraron los picos más 
relevantes generados en dicho intervalo, 
obteniendo así un valor de -70,2 y -139.7. 
 
 
Imagen 4. Respuesta del analizador de 
espectros para la etapa de aislamiento 
eléctrico (elaboración propia) 
 
Acto seguido, se procede a utilizar una 
configuración conocida como red de Wilson, 
esta tiene como objetivo otorgar la terminal 
central de Wilson o WTC, que hará el papel de 
cero de potenciales en el cuerpo, con eso se 
logra realizar medidas unipolares de la 
actividad cardiaca [1]. Al igual que en el caso 
anterior se utilizo el analizador de espectros 
para ver el comportamiento del circuito, con 
una leve variación en el intervalo, el cual se 
tomó de 1 a 100 kHz con el fin que la señal 
tuviese un enfoque más claro y limpio, 
respecto a este espectro es posible determinar 
que las variaciones en decibeles con respecto 
a la frecuencia son menos bruscas en 
comparación con las provenientes de la etapa 
de aislamiento, cuyo pico más bajo se ubicó en 
-124,6; en la imagen 5 se observa la respuesta 
del instrumento junto con dicho resultado y 
parámetro para este caso. 
 
Imagen 5. Respuesta del analizador de 
espectros para la etapa de Red de Wilson 
(elaboración propia) 
 
Continuando se empleo un circuito de 
apantallamiento el cual incluye el electrodo de 
la pierna derecha, que como se menciono antes 
se utiliza como polo a tierra; este circuito 
consta de un seguidor de tensión que iguala el 
voltaje que viene del nodo WTC, reduciendo 
la cantidad de ruido presente en el circuito y 
minimizando las interferencias que puedan 
presentarse. Como se ha hecho por los casos 
anteriores, la respuesta del analizador de 
espectros se observa en la imagen 6. 
 
Imagen 7. Respuesta del analizador de 
espectros para la etapa de apantallamiento y 
conexión con el electrodo de la pierna 
derecha. (elaboración propia) 
 
 Paso siguiente, se emplean amplificadoresde 
instrumentación para realizar una etapa de 
amplificación bioeléctrica, sin embargo, las 
ganancias de esta etapa no son muy 
significativas ya que aun no se ha realizado la 
etapa de filtrado y al amplificar la señal, 
ECG Mediante amplificadores INA, DAQ 6002 y Procesamiento digital con Matlab 
también se amplifica el ruido. La imagen 8, 
contiene la respuesta del analizador de 
espectros, el cual demuestra una señal leve que 
no posee gran bajada con respecto a las 
anteriores mostradas, su variación en dB es 
menos marcada, teniendo en cuenta que se 
manejo sobre el mismo intervalo planteado 
con anterioridad. 
 
Imagen 8. Respuesta del analizador de 
espectros para la etapa de amplificación 
bioeléctrica (elaboración propia) 
 
Posteriormente encontramos la etapa de 
filtrado y amplificación final, donde se tiene 
en cuenta que el cuerpo humano cumple la 
función análoga a una antena, la cual, es capas 
de recibir interferencias y en su defecto 
arruinar la señal, por ende, la implementación 
de filtros pasa banda 0.5 a 40 Hz y rechaza 
banda a 60 Hz cumplen la función de eliminar 
dichas interferencias, así mismo con el 
analizador de espectros se identifico la 
respuesta en salida teniendo en cuenta los 
decibeles con respecto al incremento de 
frecuencia, con una variación en el rango, el 
cual se tuvo sobre 15dB/Div y registro que su 
valor pico máximo, rondaba los -36.14 dB para 
una frecuencia de 1kHz como se observa en la 
figura 9. 
 
Imagen 9. Respuesta del analizador de 
espectros para las etapas de filtrado 
(elaboración propia) 
 
Finalmente, con la inclusión del filtro 
antialiasing, se permitió realizar el análisis de 
las señales AV1 y DII, cuya respuesta en salida 
se observa en la figura 10, con su respectivo 
análisis de espectro (Figura 11). 
 
 
Imagen 10. Respuesta en salida AV1 y DII 
(elaboración propia) 
 
Imagen 11. Respuesta del analizador de 
espectros para la etapa de amplificación 
bioeléctrica (elaboración propia) 
 
5. CONCLUSIONES 
 
A partir de un circuito planteado en el software 
Multisim® fue posible emular el 
comportamiento de la señal de un electrodo, 
permitiendo la visualización de dos 
derivaciones ECG, teniendo bases 
consolidadas de ámbitos fisiológicos, 
eléctricos y electrónicos. 
Así mismo mediante el uso del analizador de 
espectros se determinó que la respuesta 
encontrada sobre cada etapa planteada del 
circuito puede ser análoga a las formas de onda 
presenciadas en las derivaciones generadas en 
un ECG normal, las cuales, poseen una subida 
pico y posteriormente una atenuación, acorde 
a una variación de frecuencia. 
 
 
6. REFERENCIAS 
[1] G. E. Vega Picón, “ UNIVERSIDAD 
POLITÉCNICA SALESIANA SEDE 
CUENCA,” Cuenca, 2012. 
[2] “Electrocardiografía.” 
[3] R. Blasco Romeu, “Interpretación 
básica del ECG,” 2015. 
https://es.slideshare.net/MercedesCall
eja/interpretacin-bsica-del-ecg 
(accessed Aug. 13, 2020). 
ECG Mediante amplificadores INA, DAQ 6002 y Procesamiento digital con Matlab 
[4] “Ondas del Electrocardiograma,” 
2020. https://www.my-
ekg.com/generalidades-ekg/ondas-
electrocardiograma.html (accessed 
Aug. 13, 2020). 
[5] L. Azcona, “Estructura del corazón 
Capítulo 4 El electrocardiograma.” 
[6] “Las derivaciones del 
electrocardiograma (I) -.” 
https://www.urgenciasyemergen.com/l
as-derivaciones-del-
electrocardiograma/ (accessed Aug. 
13, 2020). 
 
 
7. ANEXOS 
 
 
Anexo 1. Esquemático del circuito ECG. Realizado en Multisim®