Un prototipo de dispositivo portátil mide el electro fetal a través de la piel materna

Fernando Muñoz (izquierda) y Rubén Martín (derecha) junto al electrocardiógrafo y el ordenador que usan para hacer los registros

Un grupo de científicos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla desarrolla una investigación que tiene por objeto la creación de un dispositivo que permita obtener el electrocardiograma fetal (ECGF)  a través de electrodos situados en la piel de la madre. Por el momento, han creado un prototipo portátil, no comercializable, por el que es posible calcular el ritmo cardiaco fetal con exactitud desde la semana 24 de gestación.

El electrocardiograma fetal (ECGF) es un registro de la actividad eléctrica del corazón que se utiliza para evaluar el estado de salud del feto. El corazón fetal late con una frecuencia en torno a los 110-160 latidos por minuto. “Cuando el ritmo fetal no se encuentra entre estos límites, es signo de hipoxia (falta de oxígeno), alteración de la placenta, compresión del cordón umbilical, cardiopatía congénita u otros trastornos”, explica Rubén Martín, responsable del proyecto.

En la actualidad se emplea una técnica invasiva para medirlo. “Consiste en colocar un electrodo, pasando a través del cérvix de la madre, en la cabeza del feto. Además, requiere que se rompa la bolsa amniótica, por lo que sólo puede practicarse en el momento previo al parto”, comenta el ingeniero.

Los investigadores de la Universidad de Sevilla trabajan en la creación de una tecnología nueva que permita tomar esta medida a través de un método no invasivo, por medio de la colocación de  electrodos en diferentes puntos de la piel de la madre. El principal inconveniente que plantea esta tecnología es que los electrodos, además de capturar el electrocardiograma fetal, también captan el materno, cuya amplitud de onda es mucho mayor. Además, existen otros problemas, como la superposición de ruidos, la actividad eléctrica del músculo uterino, la interferencia de la red eléctrica, etc. “Esto implica el empleo de sofisticadas técnicas de procesamiento para eliminar las señales que interfieren”, indica el responsable del estudio.

Figura 2

El equipo de científicos ha logrado obtener el ritmo cardiaco fetal a partir de la identificación de las ondas R, que se corresponden en el dibujo del electro con unos “picos” (ver fig.2). “Queremos seguir con la investigación para poder dejar una onda limpia como la que se obtiene de los electrocardiogramas de los adultos (ver fig.1)”. Otros grupos de científicos consiguen recuperar bien el ritmo cardiaco fetal, pero mientras ellos tienen situaciones en las que fallan, nosotros hemos logrado un procesamiento de señal realmente bueno, y no hemos encontrado fallos en nuestros experimentos. No obstante, es un problema extraordinariamente difícil: las técnicas tradicionales no funcionan y nos vemos obligados a crear una tecnología nueva”, aclara el profesor Rubén Martín.

Tecnología creada

Para el desarrollo de esta tecnología, dentro del área de procesamiento digital de la señal, los científicos sevillanos han creado varios programas de ordenador que van tomando los registros de los electrocardiogramas fetales realizados sobre la madre y van limpiando la señal. “Lo que hacen es devolver un registro que sí se puede identificar con el ECG del niño. Lo sabemos porque el ritmo cardiaco fetal es muy alto. Si el del adulto está en torno a 60 u 80 latidos por minuto, el del niño está en torno a 120. El problema es que este registro es muy débil”.

La innovación de este proyecto, la verdadera investigación, se encuentra en los modelos físicos que los ingenieros están desarrollando. Están creando programas de ordenador inspirados en las funciones cerebrales, en cómo funciona el cerebro, para ser capaces de separar el ruido del electrocardiograma fetal.

Figura 1

Así, lo primero que hacen es captar los datos sobre el vientre materno. Luego eliminan algunos ruidos, como pueden ser los procedentes de la red eléctrica, los que corresponden a movimientos de la madre, la contaminación eléctrica que proviene del útero materno, etc. De este modo, queda una señal que básicamente contiene el electro de la madre y el del niño. Por último, eliminan el electro de la madre para quedarse únicamente con el fetal. “Esto lo conseguimos creando modelos físicos de la propagación de las ondas desde el feto hasta el abdomen de la madre, que es donde se mide el electrocardiograma, y analizando matemáticamente estos modelos para descubrir la forma de extraer ese electro fetal”, aclara el profesor Martín.

Prototipo en desarrollo

En la actualidad, para medir el electrocardiograma fetal, los investigadores emplean un electrocardiógrafo comercial, de los que se utilizan en adultos, pero en lugar de situar los electrodos en el pecho, los colocan sobre el vientre materno. El aparato se conecta a un ordenador portátil a través de un puerto USB. El registro proporcionado por el electrocardiograma se almacena de manera automática en el ordenador, como un fichero que se corresponde con las medidas registradas. Los investigadores procesan los datos y obtienen el registro fetal.

“Realmente, hacer un electrocardiógrafo como tal no es ninguna innovación. La innovación está en el procesamiento de los datos. No obstante, de cara al futuro, y para que sea un producto con más aplicaciones, queremos construir un prototipo muy pequeño, portátil y más barato, que incluso podría funcionar con pilas. Además, el ordenador al que se conectaría, podría caber en la palma de una mano”, comenta Rubén Martín. En esta parte del proyecto participa el profesor Fernando Muñoz Chavero, del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Sevilla.

Ventajas del dispositivo en desarrollo

Si se lograra crear un dispositivo portátil comercializable, sus ventajas frente a la tecnología actual serían obvias, ya que no se trataría de un procedimiento invasivo ni peligroso, como el existente hasta ahora y se podría emplear en cualquier momento de la gestación, como una herramienta más de diagnóstico para el médico. Se podría aplicar a cualquier embarazada, con fetos sanos, en embarazos normales, como una monitorización rutinaria que no sólo se empleara en situaciones de peligro.

“Otra ventaja del prototipo que estamos diseñando es su facilidad de manejo. Mientras que el ecógrafo es un aparato que debe ser usado por personal especializado, se trataría de un aparato que la embarazada podría tener atado con un cinturón durante el tiempo necesario para tomar medidas”.

Pero la oportunidad de un equipo portátil para la detección del electrocardiograma fetal debe ser objeto de discusión, ya que existe evidencia cierta de que la monitorización fetal continua en gestantes de bajo riesgo se asocia a un aumento significativo de la tasa de cesáreas y partos instrumentados. “Esto se debe a que, en la práctica, los registros de los parámetros fisiológicos raramente permiten diagnósticos infalibles, por lo que la tasa de falsas alarmas se dispara”, indica el responsable del estudio.

La investigación que desarrollan los ingenieros sevillanos se orienta al desarrollo de un prototipo final susceptible de dar un servicio de utilidad clínica en casos en los que existen factores de riesgo que recomienden la monitorización electrónica fetal continua, como podrían ser una ecografía anormal, un crecimiento intrauterino retardado o una rotura prematura de membranas, entre otros.

Además, el equipo de ingenieros se plantea la monitorización remota del prototipo a la red sanitaria pública. Es decir, está estudiando cómo podría integrar el dispositivo en la red sanitaria, desde el punto de vista de los protocolos a seguir, del tratamiento de datos, la confidencialidad del paciente, etc. También tendría que determinarse el envío de los datos que registra el dispositivo al hospital, y qué tecnología se emplearía para ello.

Explicación de las figuras:

Figura 1

ECG típico de un adulto. Las características de las ondas Q, R, S y T, así como el intervalo R-R, son útiles en la identificación de ciertas patologías cardíacas. En el caso del ECG fetal, los métodos actuales sólo permiten la obtención del intervalo R-R. Fuente: base de datos Daisy (http://homes.esat.kuleuven.be/~smc/daisy/).
Figura 2

En rojo, ECG fetal recuperado con el método que han desarrollado los ingenieros de la Hispalense a partir de una serie de registros abdominales tomados en una embarazada de 36 semanas (algunos de estos registros  se representan en color negro y en ellos puede verse la el ECG fetal). Base de datos empleada: Daisy (http://homes.esat.kuleuven.be/~smc/daisy/).

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