Monitorización electrónica de la frecuencia cardíaca fetal: conversión del registro en papel a formato digital

Drs. Xiomara González de Chirivella*,

 José Ortega-Becea**

* Unidad de Perinatología-Puerto Cabello, Departamento Clínico Integral de la Costa, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad de Carabobo.

**Departamento de Matemáticas, Facultad de Ciencias y Tecnología, Universidad de Carabobo.

Fue presentado como trabajo libre en el XXII Congreso Nacional de Obstetricia y Ginecología, celebrado en Caracas, marzo, 2006.

RESUMEN

Objetivo: Presentar la conversión del registro en papel de la monitorización de la frecuencia cardíaca fetal a formato electrónico.

Ambiente: Unidad de Perinatología, Puerto Cabello, Departamento Clínico Integral de la Costa y Departamento de Matemáticas, Facultad de Ciencias y Tecnología, Universidad de Carabobo.

Métodos: El papel de registro es escaneado y el gráfico obtenido es guardado como formato de imagen sin compresión, se procesa usando el programa Engauge Digitizer, el cual, es desarrollado bajo licencia GNU (uso libre). Al final, la imagen es convertida en formato CVS, formato de datos para Microsoft® Excel.

Resultados: Los datos numéricos pueden ser restaurados cuando se necesiten, para graficar, elaborar una base de datos para uso clínico e investigativo, de calidad similar a la original.

Conclusiones: Se presenta una metodología utilizando la tecnología informática para guardar información tanto en forma numérica como en gráfico de los registros de la monitorización electrónica de la frecuencia cardíaca fetal.

Palabras clave: Monitorización fetal. Frecuencia cardíaca fetal. Digitalización de registros médicos,. Conversión a formato digital.

SUMMARY

Objective: To present the conversion of the fetal heart rate paper record into an electronic format.

Setting: Unidad de Perinatologia, Puerto Cabello, Departamento Clinico Integral de la Costa y Departamento de Matematicas, Facultad de Ciencias y Tecnologia, Universidad de Carabobo.

Methods: The paper record is scanned and the extracted graph is stored as an uncompressed image file in the computer. This image is processed using the program Engauge Digitizer, this program is developed under Public License GNU. The image is converted into a CSV format (data format for Microsoft ® Excel).

Results: These numerical data can be retrieved when needed to make graphs as well as to elaborate a data base of clinical and investigative purpose.

Conclusion: This research presents a methodology using computer technology as a means to keep information in a numeric and graphic manner of the electronic monitoring records of fetal cardiac frequency.

Key words: Fetal monitoring. Fetal heart rate. Medical record digitization. Conversion to digital format.

INTRODUCCIÓN

El estudio de la frecuencia cardíaca fetal (FCF) ha sido un baluarte fundamental en la vigilancia antenatal de los embarazos de alto riesgo.

Rutinariamente, esta variable fetal ha sido registrada a través de su inscripción en un papel térmico, el cual, es una cuadrícula cuyas abscisas representa el tiempo y las ordenadas los latidos cardíacos y/o las contracciones uterinas, las divisiones del papel pueden ser de 30 ó 60 segundos dependiendo del fabricante. De esta manera se registra y es el formato de archivo de los datos obtenidos. Tiene el inconveniente de que por sus características la calidad de la inscripción realizada se pierde en el transcurso del tiempo limitando su posterior uso para fines clínicos, docentes y de investigación.

Gracias a la tecnología digital podemos capturar directamente el registro de la FCF en el mismo momento que la estamos obteniendo a través del cardiotocógrafo y se puede guardar esta información en formato digital o en un disco magnético, para reproducirla y analizarla en un futuro. Pero en muchas ocasiones no contamos con tantos avances tecnológicos y aún no disponemos de equipos digitalizados ni siquiera con la opción de una interfase adecuada para una computadora (1-4).

En el concepto de globalización de hoy en día, los médicos no podemos trabajar solos, debido a los avances tecnológicos debemos desarrollar investigaciones multidisciplinarias a fin de conseguir los objetivos propuestos, de ahí, el interés de este estudio donde se conjugó la medicina con la matemática y la computación.

El propósito de esta investigación es presentar una forma de convertir el registro en papel de la frecuencia cardíaca fetal a formato digital para su posterior conservación y análisis, y generar nuevas formas de trabajo a bajo costo y de gran utilidad utilizando las herramientas que nos ofrecen los recursos computacionales.

MÉTODOS

Se trata de un estudio para presentar la conversión del registro de la FCF impreso en papel a formato digital, utilizando herramientas de Software GNU (Software libre) sobre el sistema operativo Windows.

Para la monitorización de la FCF se usó un monitor de la compañía Biosys Co, Ltd, Modelo IFM 500® cuyo papel de registro tiene 8 cm de ancho con divisiones horizontales a una escala de 4 latidos con un rango entre 30 a 240 latidos/minuto y las divisiones verticales representan el tiempo, cada cuadro corresponde a 60 segundos. El computador utilizado contiene un procesador AMD Athlon™ XP 2600 de 2.0Ghz, con 512 MB de memoria RAM. La información original se escanea a través de un escáner a una resolución de 300 dpi, tamaño suficiente para obtener un buen nivel de detalles a la hora de realizar la digitalización. El escáner provee una herramienta de software para cumplir este proceso.

Luego de capturar la imagen, se corrigen aspectos propios del uso del escáner como la posición de la muestra en sentido horizontal y la selección del área de trabajo, eliminando las partes no relevantes.

También se corrigen los niveles de intensidad del color, para asegurarse que la gráfica impresa por el monitor se aprecie lo más nítido posible y se suaviza la intensidad de la cuadrícula, esto para mejorar el proceso de reconocimiento del software de digitalización a utilizar posteriormente. Para esta corrección se utiliza el Editor de Imágenes GIMP (GNU), en su versión para Windows. Luego de estas correcciones se guarda la imagen en formato BMP (formato de imagen sin compresión) . Figura 1.

Figura 1. Muestra de un archivo en formato BMP del registro de la FCF para ser procesados por el programa Engauge Digitizer.

La conversión de la imagen guardada a un formato digital, la cual se realiza a través del programa Engauge Digitizer 2.12, desarrollado con licencia pública GNU (Software Libre) (5). Puede describirse la secuencia de pasos en la utilización del Engauge Digitizer como sigue:

1. Desde el programa Engauge Digitizer se importa el archivo de la imagen en formato BMP. Se definen los ejes del gráfico, que son las coordenadas correspondientes a los ejes X e Y.  Figura 2. Luego se establece el valor de cada eje horizontal (en este caso 60 segundos).

Figura 2. Definición de los ejes del gráfico.

2. Se recorre la gráfica de izquierda a derecha utilizando la herramienta “relleno de segmentos” (Segment Fill), que identifica los puntos contenidos en la gráfica y los interpola. Figura 3.

Figura 3. Interpolación de los puntos contenidos en la gráfica.

3. Cuando el ajuste automático de la herramienta “relleno de segmentos” (Segment fill) no es capaz de ajustarse a la gráfica en algún sector, se utiliza la herramienta “puntos de la curva” (curve point), que permite agregar un punto en específico y así ajustar la gráfica (Figura 4). Este nuevo punto es ajustado por el software en la interpolación.

Figura 4. Utilización de la herramienta “puntos de la curva” (curve point) para ajustar las curvas del gráfico.

4. Después de obtener todos los puntos de la gráfica, se exportan de manera tabulada como texto plano, en formato CSV, formato de datos para Microsoft® Excel (Figura 5).

Figura 5. Data de la FCF en formato para Microsoft® Excel

RESULTADOS

El resultado corresponde a la obtención de todos los puntos de la gráfica, en los 2 ejes x y y (tiempo x lpm). Esta información se encuentra de manera tabulada, en formato CSV (texto plano), por lo que puede utilizarse para fines de graficar y de cálculo numérico directamente sin necesidad de transformaciones. En la Figura 1 observamos el gráfico de FCF escaneada y en la Figura 6 la gráfica realizada en base a los datos de la FCF guardados en formato de Microsoft® Excel, encontrándose que esta última es semejante a la original y probablemente de mejor visualización, además permite utilizar estos valores en futuros análisis de utilidad clínica y de investigación.

Figura 6. Registro obtenido a partir de la data de Microsoft Excel®

Los datos en formato digital permiten el almacenamiento de las muestras en archivos pequeños (no sobrepasa los 100 Kb), lo que representa un ahorro en espacio de almacenamiento, comparado con la muestra en papel (mayor de 300 Kb). Teniendo la información en formato digital no es necesario el almacenamiento de las muestras en papel, puesto que la conversión de estos datos a su gráfica correspondiente puede realizarse utilizando cualquier visualizador de funciones, obteniendo un gráfico de la FCF similar al original.

DISCUSIÓN

El desarrollo tecnológico, específicamente en el área de las computadoras, ha permitido el progreso de análisis de datos y de información médica. En los últimos años ha adquirido relevancia el estudio de señales biológicas, especialmente lo relacionado al área cardíaca, ya que su registro no sólo representa la frecuencia cardíaca como tal sino también nos brinda abundante información acerca de su dinámica (4). Son pocas las experiencias en esta área pero cada día se hace urgente abocarse en el registro digital de información médica debido al impacto positivo que conlleva, como son (5,6): 1. Los registros son electrónicamente accesibles desde muchos sitios.

2. Simultáneamente, varias personas o proveedores pueden acceder a la información digitalizada.

3. La información siempre estará disponible, en forma casi inmediata, sin gran riesgo de pérdida de la calidad de la misma.

4. La disponibilidad de espacio para guardar los registros médicos se reducen considerablemente.

5. Se reduce el uso de papel para guardar la información médica lo que trae beneficios económicos y de espacio.

6. Pueden utilizarse a futuro estos datos electrónicos para actividades académicas o de investigación.

7. Útil en cuestiones médico-legales. A pesar de que los equipos médicos de hoy día tienen la capacidad para guardar información de señales biológicas: respiración, frecuencia cardíaca, actividad cerebral, etc., estos son costosos y en nuestro medio difícil de adquirir, lo que limita al médico en sus actividades usuales profesionales, académicas y de investigación.

En un modo general, el resultado obtenido es satisfactorio, podemos elaborar una base de datos de utilidad clínica, obtener información útil que es imposible con el simple análisis visual. Entre las limitaciones encontradas estarían relacionadas al tiempo para llevar a cabo el proceso, pero que se aligera a medida que se adquiere entrenamiento, igualmente el proceso debe ser cumplido por personal experimentado en materia de computación.

Nuestra intención fue presentar este método en la aplicación de los registros de la FCF, que ya ha sido aplicada en la conversión de los electrocardiogramas.

Tenemos la experiencia de Gutiérrez y col. (4) desarrollaron el procesamiento de electrocardiogramas del adulto por medio de filtros digitales, los cuales originan cambios en los electrocardiogramas originales no detectados visualmente pero que tienen un gran potencial en el diagnóstico precoz de patologías cardíacas, principalmente al aplicarse métodos matemáticos no lineales; igualmente existen otros autores con similares experiencias, inclusive digitalizando imágenes de la estructura arterial coronaria con resultados interesantes. En general, concluyen que la digitalización de las señales electrocardiográficas por medio de escáner son equivalentes a las adquiridas usando convertidores analógicosdigitales (1,3,7-10).

En la bibliografía consultada no se encontró la aplicación de esta técnica descrita en relación con los registros en papel de la FCF.

En esta investigación se presenta una metodología utilizando la tecnología informática a modo de guardar información tanto en forma numérica como en gráfico de los registros de la monitorización electrónica de la FCF y mostrar en forma sencilla el desarrollo de esta técnica sugiriendo que en la búsqueda de pormenores recurrir al manual del programa disponible en la pagina Web respectiva (5) o en el trabajo de Wang y Mital (3) donde desarrolla y explica la técnica en forma detallada la conversión del registro del electrocardiograma a formato digital.

Todavía queda mucho por desarrollar acerca de este tema, pero lo exitoso es que son investigaciones multidisciplinarias y es de tal interés que a nivel de Internet podemos encontrar páginas Web que ofrecen software de uso libre con explicaciones detalladas para su ejecución (11,12).

REFERENCIAS

1. Widman LE, Freeman GL. A-to-D conversion from paper records with a desktop scanner and microcomputer. Comp Biomed Res. 1989;22:393-404.        [ Links ]

2. Tompkins W. Biomedical digital signal processing. New Jersey: Prentice Hall; 1995.        [ Links ]

3. Wang JT, Mital DP. A microcomputer-based prototype for ECG paper record conversion. J Network and Comput Appl. 1996;119:295-307.        [ Links ]

4. Gutiérrez R, Cerquera A. Electrocardiogramas procesados digitalmente para la investigación de nuevas medidas de diagnóstico cardíaco. Rev Colomb Cardiol. 2003;10(7):400-407.        [ Links ]

5. Wikipedia contributors. Electronic health record. Wikipedia, The free encyclopedia. Disponible en: htto//en.Wikipedia.org/w/index.php?title=Electronic health record & oldid=29177852) (gratuito).        [ Links ]

6. Eichelberg M, Aden T, Riesmeier J, Dogac A, Laleci G. A survey and analysis of electronic healthcare record standards. ACM Computing Survey 2005;37:277-315. Disponible en: http://portal.acm.org (gratuito).         [ Links ]

7. Lobodzinski S, Teppner U, Laks M. New development in creation, preservation and reuse of ECG knowledge bases. IJBEM 2003;5(1):114-115.        [ Links ]

8. Widman LE, Hines LS. Digitization of electrocardiograms by desktop optical scanner. J Electrocardiol. 1991;24(4):325-338.        [ Links ]

9. Badilini F, Erdem T, Zareba W, Moss AJ. ECGScan: A method for conversion of paper electrocardiographic printouts to digital electrocardiography file. J Electrocardiol. 2005;38(4):310-318.        [ Links ]

10. Rodríguez J, Mariño ME, Avilan N, Echeverri D. Medidas fractales de arterias coronarias en un modelo experimental de reestenosis. Armonía matemática intrínseca de la estructura arterial. Rev Colomb Cardiol. 2002;10(2):65-72.        [ Links ]

11. Engauge Digitizer-digitizing software (versión 2.12), disponible en línea en: http://digitizer.sourceforge.net/ (gratuito).        [ Links ]

12. Goldberger AL, Amaral LAN, Glass L, Hausdorff JM, Ivanov PCh, Mark RG, et al. PhysioBank, PhysioToolkit and PhysioNet: Components of a New Research Resource for Complex Physiologic Signals. Circulation 101(23):215-220.        [ Links ]

Dirección:

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