Simulación de la frecuencia cardíaca humana con un shaker y nuestro generador de funciones

La insuficiencia cardíaca es una de las enfermedades cardíacas más comunes y el diagnóstico tardío significa la pérdida de la vida o la calidad de vida, así como un aumento de los costos sociales. VentriJect ha desarrollado un pequeño dispositivo para la estimación de la aptitud cardiorrespiratoria, una medida que, entre otras, describe la condición del corazón.

Pero para realizar el control de calidad en el dispositivo, necesitaban simular eficazmente los latidos del corazón humano. ¿Es posible simular un latido del corazón humano utilizando los productos de adquisición de datos de Dewesoft?

La Compañía VentriJect

VentriJect es una empresa danesa derivada de dispositivos médicos de la Universidad de Aalborg que se centra en desarrollar una estimación del VO2 máx. fácil de usar y sin ejercicio. El VO2-max, también conocido como consumo máximo de oxígeno, es una medida de la cantidad máxima de oxígeno que puede utilizar una persona. Es una medida bastante común, p. Ej. utilizado para establecer la resistencia aeróbica de un atleta.

El VO2 máx. Es la medida principal de la aptitud cardio-respiratoria (CRF) de un ser humano: la capacidad de los pulmones y el corazón para suministrar oxígeno a los tejidos y órganos y eliminar el dióxido de carbono. El CRF lo determinan principalmente los profesionales médicos que utilizan un ergómetro, un dispositivo que mide el trabajo o la energía gastada durante un período de ejercicio físico.

Medir el VO2-max suele ser caro, requiere mucho tiempo y requiere que el sujeto trabaje hasta el agotamiento. Una tarea que no es posible para, por ejemplo, personas mayores o con sobrepeso y personas con osteoporosis (enfermedad de los huesos porosos).

Sin embargo, esta indicación de la aptitud cardio-respiratoria se puede realizar mediante sismocardiografía, un registro de las vibraciones corporales inducidas por los latidos del corazón. El método VentriJect para la determinación indirecta del VO2-max brinda la oportunidad de determinar individualmente el CRF, en todos los grupos de personas, de forma rápida y sin ejercicio.

El Reto - Sismocardiografía

VentriJect ha desarrollado un pequeño dispositivo, VentriJect Seismofit, que puede registrar las vibraciones causadas por los latidos del corazón midiendo las vibraciones transmitidas al pecho.

Cuando se realiza la grabación, la señal de vibración se analiza en la solución en la nube de VentriJect y se devuelve al usuario un valor estimado de VO2-max, que es visible en un teléfono inteligente.

Cada corazón tiene su propia firma relacionada con la apertura y cierre de válvulas y el llenado y contracción de las cámaras del corazón (ver figura 1 a continuación). Varios estudios han demostrado que los picos y valles (puntos fiduciales) de la señal se correlacionan con eventos en el ciclo cardíaco.

La siguiente figura es una visualización de un latido cardíaco SCG normal de un sujeto sano. La figura ilustra, entre otros, cuando la válvula mitral se cierra (MC), la válvula aórtica se abre (AO), la válvula aórtica se cierra (AC) y la válvula mitral se abre (MO). VentriJect utiliza información sobre la distancia temporal de los puntos fiduciales en la señal, la amplitud de ciertos eventos e información sobre el espectro de frecuencia en un modelo matemático para la estimación individual del VO2-máx.

El sistema VentriJect incluye además un parche adhesivo y comunicación a un teléfono inteligente. Con todo, un método rápido, simple y económico para determinar una posible insuficiencia cardíaca.

Como VentriJect registra pequeñas vibraciones en el rango de 10-50 mg (= 0,001 g-unidad), es importante que puedan realizar un control de calidad exhaustivo de la fuente de sus componentes y asegurarse de que el equipo siempre funcione de acuerdo con las especificaciones.

VentriJect emitió una señal grabada de un corazón humano que mostraba cómo latía el corazón, ¿podría ser posible reproducir esta grabación como una señal de referencia que impulsa un agitador y usar esta señal para el control de calidad de los dispositivos de medición que se utilizarán en el cuerpo humano? .

Dewesoft fue uno de los únicos proveedores con la opción de crear una señal grabada de este tipo en el software y reproducirla en una salida analógica de un sistema de adquisición de datos Sirius para controlar el agitador. Asumimos el desafío para ver si esto realmente se podía hacer.

La Solución de Simulación

Para simular el latido del corazón, el cliente aplicó:

• El software DewesoftX DAQ con generador de funciones

• Sistema de Adquisición de Datos Dewesoft SIRIUS con salidas análogas

• Dewesoft Shaker de Imán Permanente  

El software de adquisición de datos DewesoftX ofrece un generador de funciones completo con una o más salidas analógicas. Permite la definición y configuración de todos los canales de salida analógica que serán utilizados por el hardware de medición instalado.

El primer paso fue importar la señal al generador de funciones DewesoftX; tiene la función “Arbitrario” donde es posible insertar su propia señal por puntos.

Esto se hizo copiando y pegando la señal proporcionada por VintriJect. Dicha copia se puede realizar desde Excel o desde otros editores similares.

Tan pronto como los puntos se copian en la configuración del canal, es posible tener una vista gráfica de la señal.

En el modo de medición, es posible iniciar la salida y controlar la frecuencia, amplitud, etc. mientras el agitador está funcionando.

Conclusión

Las soluciones Dewesoft pudieron simular una señal de latido de un corazón humano en el agitador a través de un software y hardware de adquisición de datos únicos.

Dewesoft nos ha proporcionado una forma de no solo hacer barridos de frecuencia y amplitud con su shaker, sino también de imitar señales fisiológicas reales, una característica del hardware Dewesoft que es absolutamente crucial para nosotros.

VentriJect ahora puede estar seguro de enviar dispositivos de medición que han pasado una prueba de control de calidad con una señal que simula lo más cerca posible del latido de un corazón humano real.

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