Reconstrucción de ECG de cuatro electrodos mediante derivaciones sintéticas anatómicamente fundamentadas: un marco de...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Biomédica
• Cardiología
• Procesamiento de Señales

Sus antecedentes:

• El electrocardiograma (ECG) estándar de 12 derivaciones es crucial para el diagnóstico cardíaco, pero su requisito de múltiples electrodos dificulta las aplicaciones portátiles.
• El desarrollo de sistemas de ECG compactos es esencial para la monitorización cardíaca continua y ambulatoria.

Objetivo del estudio:

• Crear un marco anatómicamente fundamentado para la reconstrucción de un ECG de 12 derivaciones a partir de cuatro electrodos sintéticos.
• Permitir la monitorización de ECG fisiológicamente interpretable y de alta fidelidad utilizando menos electrodos.

Principales métodos:

• Partición de las 12 derivaciones en cuatro grupos fisiológicos basados en los vectores de despolarización cardíaca.
• Construcción de electrodos sintéticos utilizando principios de vectores geométricos y anatomía cardíaca.
• Empleo de una arquitectura híbrida de red neuronal convolucional-transformador para la reconstrucción de la forma de onda.
• Entrenamiento y validación del modelo en grandes conjuntos de datos de ECG (PTB-XL y Chapman-Shaoxing).

Principales resultados:

• Se alcanzaron métricas de alto rendimiento: R² = 0.878, correlación de Pearson ρ = 0.939, RMSE = 0.071 mV en datos internos.
• La validación externa mostró una degradación mínima del rendimiento (5%).
• Se conservó más del 94 % de los componentes de la forma de onda y el 88 % de la información diagnóstica con alta correlación del segmento ST (0.964).
• Se demostró robustez al ruido (SNR ≥ 10 dB).

Conclusiones:

• El marco propuesto permite la viabilidad algorítmica para sistemas compactos de ECG de cuatro electrodos.
• El enfoque anatómicamente explicable proporciona una base para futuros dispositivos de ECG portátiles y ambulatorios.
• Se mantiene una alta fidelidad diagnóstica, estableciendo un punto de referencia para el desarrollo de hardware.