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NEURAL NETWORKS... DE REGRESO AL PENSAMIENTO ANALOGO

 

por: José Miguel Varas

 

JUSTIFICACION

La auscultación como método de aproximación diagnóstica ha constituído la herramienta por excelencia en la evaluación de las anormalidades estructurales del corazón y sus válvulas. Se han depurado con el tiempo y la experiencia las técnicas y las tecnologías de la auscultación. Se conocen los focos, las intensidades relativas y las duraciones de los ruidos en el fonendoscopio. Se conocen y se desconocen; llevan a discusiones interminables sobre el grado, la localización, e incluso la presencia o ausencia de un soplo. Es evidente que la máquina auscultatoria ( no nos referimos al fonendoscopio ) es de aquellas que van mejorando con la experiencia, y sin embargo muchas veces es difícil ponerlas de acuerdo, por más experimentadas que sean.

El desarrollo posterior de la fonocardiografía constituyó un refinamiento gráfico de los eventos cardíacos que se traducen en los ruidos que escuchamos; refinamiento que permite en algunas oportunidades conciliar las opiniones; y que actualmente se utiliza poco o nada en la clínica.

Se conoce ya la morfología de los ruidos cardíacos tradicionales dentro de un fonocardiograma normal. Se conoce también la morfología del trazado de fonocardiogramas que corresponden a los ruidos asociados con los defectos valvulares más variados. Se conocen, pero no se utilizan en la práctica diaria tal vez porque no son necesarios. Escasamente se utilizan con fines didácticos pero en general la atención hacia ellos ha sido desplazada por técnicas más coloridas. La fonocardiografía ha sido, de alguna manera, el patito feo de los exámenes diagnósticos en cardiología.

Pero avanza la ciencia, y la tecnología trae elementos nuevos. Actualmente se encuentran nuevas perspectivas en el procesamiento de señales y en el análisis de los sonidos. La acústica es la ciencia que estudia los sonidos, vibraciones o movimientos ondulatorios que son capaces de estimular perceptiblemente el oído, así como las leyes que regulan su propagación y conducción a través de medios sólidos, líquidos o gaseosos. Existe el software y tecnología para el procesamiento de señales por computador que permiten analizar cuantitativamente las características de los sonidos del corazón. Es posible hoy en día hacer una nueva fonocardiografía que permita estudiar el comportamiento del corazón como ente mecánico. Se pueden establecer "mapas" que hablen de la distribución de intensidad del primero o del segundo ruido cardíaco. También es accequible determinar si la frecuencia de los ruidos cardíacos es apropiada o corresponde a alguna anomalía estructural específica. Se pueden elaborar transformadas de Fourier y se puede determinar el espectro de frecuencias que generan las vibraciones de las diferentes porciones del sistema acústico que constituyen el corazón y la caja torácica.

Por lo anterior, entre otras cosas, es posible hacer de la acústica un elemento más en la investigación del corazón, útil en su aplicación como herramienta académica y en la práctica de todos los días.

 

OBJETIVOS

Generales

El presente trabajo constituye una empresa a largo plazo. Se trata, en principio, de diseñar un prototipo cien por ciento colombiano que permita estudiar la acústica del corazón desde sus elementos más básicos. Se pretende elaborar un sistema que permita un análisis gráfico computarizado de los ruidos cardíacos registrados simultáneamente en varias localizaciones diferentes.
Una vez diseñado el prototipo se procederá al estudio de los ruidos cardíacos como tal.

Específicos

Elaborar un "mapa" de intensidades de cada uno de los componentes de los ruidos cardíacos sobre la región precordial y establecer la relación entre dicho mapa y las zonas clásicas que se tienen en cuenta para la auscultación.
Elaborar análisis espectral de los componentes de frecuencia de los ruidos durante cada evento cardíaco y determinar la normalidad en dicho análisis.
Determinar si existen variaciones cuantitativas entre las características de un mismo ruido cardíaco de acuerdo con la localización de los diferentes micrófonos que lo registran.

 

METODOS

Inicialmente el sistema está constituído por un arreglo de 12 a 15 micrófonos especiales que se colocan en la región precordial del paciente bajo una distribución predeterminada. La información obtenida a través de dichos micrófonos es llevada a una tarjeta análogo-digital que permite graficar las señales y llevar a cabo su procesamiento y análisis.

El sistema permite graficar simultáneamente los registros de los 12 diferentes micrófonos y establecer comparaciones directamente entre unos y otros.
Además permite hacer procesamiento de la señal, por ejemplo se pueden elaborar transformadas de Fourier, filtrajes especiales según las necesidades, amplificación y correlación con otras variables.
El análisis se lleva a cabo en tiempo real.

 

INVESTIGACIONES ESPECIFICAS QUE PODRIAN LLEVARSE

A CABO CON ESTE SISTEMA EN SUJETOS NORMALES

 

  1. Mapas de Intensidad de los Ruidos

A. Elaboración de un mapa de las intensidades de los ruidos cardíacos, determinadas cuantitativamente con el arreglo de micrófonos precordiales. Puede elaborarse un mapa tomando los promedios de las intensidades registradas en una muestra estadísticamente significativa de pacientes.

B. Por otro lado, puede establecerse de manera cuantitativa si existen variaciones entre las intensidades de los ruidos cardíacos que se registran en los focos de auscultación tradicionales en relación con la edad de los pacientes.

C. De manera similar pueden establecerse mapas de intensidad de los ruidos por grupos de edad.

2. Análisis Espectral

  1. Determinar el espectro de frecuencia de cada uno de los ruidos cardíacos, y verificar si éste varía de acuerdo a la localización donde haya sido llevado a a cabo el registro.
  2. Establecer asociaciones entre la intensidad de los ruidos cardíacos y las frecuencias predominantes.
  3. Establecer relaciones entre la duración de los eventos eléctricos cardíacos (electrocardiograma) y las variaciones en la intensidad, espectro de frecuencia y duración de los ruidos cardíacos.
  4. Elaborar transformadas de Fourier de los ruidos cardíacos a lo largo del ciclo normal.

 

  1. Comprobación de Hipótesis
A. ¿Existe realmente una variación en las frecuencias predominantes de los ruidos registrados a lo largo de diferentes lugares en la superficie del precordio? ¿Significaría esto que cada porción del aparato acústico cardíaco genera sus propias frecuencias, es decir, que cada parte tiene su patrón acústico?

B. Es posible pensar que los ruidos cardíacos no son producidos únicamente por el cierre de las válvulas, por los cambios de aceleración del flujo sanguíneo a lo largo de las cavidades, sino por las diferentes vibraciones que este tipo de situaciones físicas imponen al sistema acústico constituído por la masa muscular que compone aurículas, ventrículos y conductos de salida y entrada del corazón. ¿Si existe tal componente "intrínseco" a los ruidos cardíacos, y es determinado con claridad, será posible que su estudio arroje luces sobre el estado del miocardio como estructura que vibra? ¿Podemos asociar ciertas características de sonido con el estado estructural miocárdico?Si esto es posible, puede pensarse en la utilidad clínica de un método no-invasivo basado en la acústica como parte de la batería de exámenes cardiológicos que ayudan a determinar el estado de un corazón determinado, en el diagnóstico y pronóstico.