Compresión de ECG en tiempo real con el ADSP-TS201 mediante banco de filtros coseno modulado

Abstract

El desarrollo de las nuevas tecnologías de información y comunicación ha permitido mejoras en la atención medica a las comunidades remotas que no disponen de médicos especializados para el tratamiento de las patologías más comunes de sus habitantes, como el caso de las enfermedades del corazón, que en algunos casos requieren del uso de ECG de larga duración, para el diagnóstico y tratamiento de determinadas patologías. Es así que la telemedicina juega un papel importantísimo en estas comunidades, pues permite la atención remota desde centros especializados, que disponen de médicos expertos a estas comunidades aisladas. En telemedicina es importante la compresión de la información a transmitirse, pues muchas veces se tiene el limitante de ancho de banda en el canal de comunicación, especialmente cuando se emplean ECG de larga duración para el diagnóstico remoto de determinadas patologías del corazón. En estos casos, es necesario procesar grandes cantidades de información, principalmente para la transmisión, por lo que la reducción de la tasa de bits se convierte en una necesidad, y se han desarrollado muchas y muy diferentes técnicas de compresión para codificar señales de ECG. En este Proyecto de Fin de Máster se ha realizado un sistema de compresión de ECG, de diseño sencillo y eficiente, que permite obtener buenas tasas de compresión manteniendo la calidad de la señal reconstruida dentro de los márgenes de calidad elegidos. Una contribución novedosa de este trabajo de investigación es la utilización de tarjetas DSP, que utilizan el procesador TigerSHARC ADSP-TS201, y que representan un hito en la integración de tecnología DRAM embebida y en el diseño de una arquitectura que alcance un balance en todos los frentes: velocidad, costo, potencia y ancho de banda. El procesador TigerSHARC ADSP-TS201S es un procesador superescalar estático de muy alto rendimiento, optimizado para tareas de procesamiento de señales largas e infraestructura de comunicaciones. La tarjeta ADSP-TS201 EZ-KIT LITE incorpora dos procesadores TigerSharc ADSP-TS201S, cada uno trabajando a una velocidad de 600Mhz, que comparten las tareas de procesamiento en paralelo, logrando reducir el tiempo de ejecución de algoritmos en línea, y haciéndolo de gran utilidad en aplicaciones de telemedicina como es el caso de la transmisión de señales ECG a largas distancias. Utilizando el software proporcionado por el fabricante de esta tarjeta, la Analog Devices (visual DSP++), se ha desarrollado el código que implementa el algoritmo de compresión de señales ECG, mediante banco de filtros Coseno Modulado. Se ha trabajado con las bases de datos obtenidos de Physionet, para poder validar los resultados con publicaciones presentados por investigadores que han utilizado otras técnicas u otras herramientas de hardware. La aplicación de banco de filtros coseno modulado de reconstrucción aproximada ha logrado reducir la tasa de bits generada por un ECG de larga duración, lográndose una compresión en un factor de 2,75 con un PRD = 5% que garantiza alta calidad en la recuperación de la señal ECG, valores que se han obtenido una vez realizadas las pruebas con la base de datos 16265 de Physionet, en un tiempo de 10seg. El uso de tarjetas de procesamiento DSP de nueva generación permite ejecutar algoritmos de compresión complicados en tiempos muy reducidos, por lo que su uso en tiempo real puede tener muchas aplicaciones como en la telemedicina para la compresión de la tasa de bits en ECGs de larga duración.