Evaluación de un dispositivo inalámbrico para el registro de la actividad electromiográfica del músculo diafragma M. Ràfols-de-Urquía 1,2 , J. Estévez-Piorno 1,2 , A. Torres 1,2,3 , L. Estrada 1,2,3 , R. Jané 1,2,3 1 Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC), Barcelona, España {mrafols, jestevez, atorres, lestrada, rjane}@ibecbarcelona.eu 2 Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) – Barcelona Tech, Barcelona, España 3 Biomedical Research Networking Center in Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), España Resumen La evaluación clínica y deportiva requiere el desarrollo de sistemas de adquisición de señales biomédicas de alta calidad. Sin embargo, estos sistemas implican una gran limitación: los datos deben ser registrados en laboratorios. En los últimos años se han desarrollado dispositivos inalámbricos multimodales que pueden poner fin a estos problemas. En este proyecto se han evaluado señales electromiográficas de los músculos respiratorios, en especial del diafragma (EMGdi), obtenidas a partir de un dispositivo inalámbrico. De forma simultánea se han adquirido las mismas señales con un sistema estándar de adquisición de señales biomédicas, para realizar un estudio comparativo de parámetros e información fisiológica extraída de dichas señales. Las señales han sido registradas en 9 sujetos sanos que siguieron un protocolo respiratorio. Estas señales han sido filtradas y procesadas usando técnicas basadas en el dominio frecuencial y temporal. El ritmo cardíaco ha sido estimado tanto a partir de la medida directa del registro ECG, como indirectamente a partir de las señales electromiografícas respiratorias, mientras que el ritmo respiratorio y la fuerza del músculo han sido estimados a partir de la amplitud de las señales EMGdi durante la contracción respiratoria. Los resultados obtenidos de los datos registrados por sistemas inalámbricos son muy similares a los obtenidos mediante sistemas convencionales con cables, demostrando ser una alternativa que permite adquisiciones y estudios fuera de los laboratorios en situaciones mucho más reales. 1. Introducción En las últimas décadas, el mundo ha experimentado un avance tecnológico incuestionable, marcado por la aparición y desarrollo de tecnologías basadas en la comunicación sin cables. Hasta hace relativamente poco la monitorización de parámetros fisiológicos quedaba restringida al ámbito clínico, pero la paulatina introducción de la importancia del bienestar en la consciencia social y la necesidad de actividad física para para equilibrar nuestras vidas sedentarias ha coincidido con la evolución de dispositivos capaces de registrar esta actividad ofreciendo información de interés para los sujetos que lo usan. Dentro de este tipo de tecnología se encuentra el dispositivo inalámbrico de estudio: Shimmer™ [1], cuyo uso puede ser de gran utilidad en campos de la salud, medicina y deporte, ya que es capaz de registrar parámetros cinemáticos, como aceleración tri-axial, orientación respecto a la gravedad, orientación geomagnética y altimetría [2], [3], y fisiológicos, como la temperatura y potenciales de acción, [4], [5] ofreciendo además distintas modalidades de registros. El presente estudio se centra en el registro de la actividad del músculo del diafragma, ya que se trata del músculo más importante implicado en el proceso de la respiración, siempre activo durante la inspiración. Realizando una electromiografía del diafragma (EMGdi), cada inspiración queda reflejada por un aumento de la frecuencia y amplitud de la señal. Además, esta señal se encuentra altamente influenciada por la actividad cardíaca y modulada por la respiración, por lo que mediante técnicas de procesado adecuadas se pueden obtener otros parámetros fisiológicos, como son el ritmo cardíaco o Heart Rate (HR), la frecuencia respiratoria o Respiratory Rate (RR) y el impulso neural respiratorio o Neural Respiratory Drive (NRD). Estudios previos han estimado dichos parámetros a partir de la señal EMGdi registrada mediante equipos de adquisición convencionales [4] [6]. El objetivo pues de este trabajo es: La evaluación del dispositivo Shimmer para el registro sin cables de parámetros fisiológicos de la actividad cardíaca y de la musculatura respiratoria, que pueden ser de gran importancia durante la actividad física y práctica del deporte. Estos parámetros son: • El ritmo respiratorio • El ritmo cardíaco • El esfuerzo y fatiga de los músculos que intervienen en la respiración 2. Materiales y Métodos El protocolo experimental, fue aprobado por el Instituto de Bioingeniería de Catalunya y se realizó en 9 sujetos sanos, cuatro mujeres y cinco hombres de edad 22±2 años, 173±8 cm de altura, 67±12 kg de peso y de condición física variable (ninguno sedentario), tras firmar un consentimiento de participación. 2.1. Protocolo respiratorio Los sujetos realizaron 15 ciclos respiratorios a distintas cargas, impuestas mediante un dispositivo desarrollado por Phillips™ llamado Threshold™ IMT (Inspiratory Muscle Trainner), empleado para el entrenamiento de músculos respiratorios [7]. Este dispositivo genera una presión en boca determinada requiriendo un esfuerzo adicional a los músculos que intervienen en la inspiración. Se aplicaron 4