Para qué sirve
Genera señales fisiológicas sintéticas con modelos publicados y te deja procesarlas como en el laboratorio: filtrarlas, detectar latidos, medir la frecuencia cardiaca y su variabilidad, y exportarlas a CSV o EDF para usarlas en MATLAB, Python o EDFbrowser. También puedes abrir tus propios registros CSV o EDF.
ECG de 12 derivaciones
El corazón se modela como un dipolo cuyo vector (X, Y, Z) recorre cada latido como suma de gaussianas: el modelo dinámico de McSharry y colaboradores (2003) en su versión vectorial (Sayadi, Shamsollahi y Clifford, 2010).
V(t) = Σᵢ aᵢ · exp(−(t − tᵢ)² / 2σᵢ²), i ∈ {P, Q, R, S, T}
Las derivaciones I, II y V1–V6 salen de la matriz de Dower (1980); III, aVR, aVL y aVF, de las leyes de Einthoven y Goldberger. El intervalo RR sigue un espectro con un pico de baja frecuencia (0.1 Hz, ondas de Mayer) y otro de alta frecuencia (0.25 Hz, respiración).
Ritmos y patologías
- Taquicardia y bradicardia sinusal: solo cambia la frecuencia; el QT se ajusta con √RR (Bazett).
- Fibrilación auricular: sin ondas P, ondas f de 5 a 7 Hz y RR irregular sin patrón.
- Bloqueos AV: PR largo (1.er grado), PR creciente hasta perder un QRS (Mobitz I), P no conducidas con PR fijo (Mobitz II) y disociación completa con escape ventricular (3.er grado).
- Bloqueos de rama: QRS ≥ 120 ms con R′ en V1 (derecha) o QS en V1 y R ancha en V6 (izquierda).
- Infarto con elevación del ST: un vector de lesión hacia la pared afectada; los cambios recíprocos aparecen solos en las derivaciones opuestas.
Filtros y detección de QRS
Los filtros son Butterworth (pasa-altas y pasa-bajas) y un notch de segundo orden en 60 Hz (o 50 Hz), aplicados hacia adelante y hacia atrás para no desplazar las ondas. La detección usa el algoritmo de Pan y Tompkins (1985): pasa-banda de 5 a 15 Hz, derivada, cuadrado, integración en 150 ms y dos umbrales adaptativos con búsqueda hacia atrás.
SPKI = 0.125·PEAKI + 0.875·SPKI UMBRAL = NPKI + 0.25·(SPKI − NPKI)
Variabilidad de la frecuencia cardiaca
Según el Task Force de la ESC y la NASPE (1996): SDNN, RMSSD y pNN50 en el tiempo; LF (0.04–0.15 Hz), HF (0.15–0.4 Hz) y LF/HF en frecuencia, con el tacograma remuestreado a 4 Hz y el método de Welch. Para la frecuencia usa registros de al menos 2 minutos (lo recomendado son 5).
EMG, EEG y oximetría
- EMG de superficie: ruido con el espectro de Shwedyk (1977) modulado por la fuerza; la fatiga baja la frecuencia mediana. Inicio de la contracción por umbral (media + 3 DE de la línea base, Hodges y Bui, 1996).
- EEG: suma de ruido en las bandas δ (0.5–4 Hz), θ (4–8), α (8–13), β (13–30) y γ (30–45) con la potencia que eliges; al abrir los ojos el alfa se atenúa (efecto Berger).
- Oximetría: el cociente R = (AC/DC)rojo / (AC/DC)infrarrojo se convierte con la curva empírica SpO₂ = 110 − 25·R (Webster, 1997). La curva de Beer-Lambert se muestra para comparar.
Qué simplifica
Un solo dipolo cardiaco con la misma geometría para todas las personas, ruidos estacionarios, EEG de un solo canal sin montaje 10-20, y un oxímetro sin dispersión de la luz ni efecto de la carboxihemoglobina. Los resultados se validan contra valores de libro (Guyton y Hall, Webster, Enderle) en las pruebas automáticas, pero no sustituyen un equipo certificado.
Referencias
- McSharry PE, Clifford GD, Tarassenko L, Smith LA. A dynamical model for generating synthetic electrocardiogram signals. IEEE Trans Biomed Eng. 2003;50(3):289–294.
- Sayadi O, Shamsollahi MB, Clifford GD. Synthetic ECG generation and Bayesian filtering using a Gaussian wave-based dynamical model. Physiol Meas. 2010;31:1309–1329.
- Dower GE, Machado HB, Osborne JA. On deriving the electrocardiogram from vectorcardiographic leads. Clin Cardiol. 1980;3:87–95.
- Pan J, Tompkins WJ. A real-time QRS detection algorithm. IEEE Trans Biomed Eng. 1985;32(3):230–236.
- Task Force of the ESC and NASPE. Heart rate variability: standards of measurement. Circulation. 1996;93:1043–1065.
- Webster JG (ed.). Medical Instrumentation: Application and Design, 4.ª ed. Wiley, 2010. · Design of Pulse Oximeters. IOP, 1997.
- Hall JE, Hall ME. Guyton y Hall. Tratado de fisiología médica, 14.ª ed. Elsevier, 2021.
- Enderle JD, Bronzino JD. Introduction to Biomedical Engineering, 3.ª ed. Academic Press, 2012.
- Kemp B, Värri A, Rosa AC, Nielsen KD, Gade J. A simple format for exchange of digitized polygraphic recordings. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1992;82:391–393.