Análisis señales eléctricas

El análisis de las señales eléctricas en la contracción de los músculos, a estudio en una tesis defendida en la UPNA

El investigador Iñigo Corera Orzanco señala la  utilidad de esta información para el diagnóstico y seguimiento de enfermedades neuromusculares

27 | 04 | 2022

Texto:UPNA

El ingeniero de Telecomunicación Iñigo Corera Orzanco ha defendido recientemente en la Universidad Pública de Navarra (UPNA) su tesis doctoral, que ha consistido en el diseño e implementación de algoritmos que analizan y procesan las señales electromiográficas, esto es, las producidas por el músculo cuando se contrae. Con ello, el objeto es estimar los parámetros fisiológicos más importantes de la mínima unidad funcional en lo que respecta a la contracción muscular, llamada unidad motora, cuya estructura se ve afectada en ciertas enfermedades neuromusculares o en el envejecimiento. La investigación ha sido dirigida por los profesores de la UPNA Javier Navallas Irujo y Javier Rodríguez Falces.

Iñigo Corera explica la utilidad de su tesis indicando, en primer lugar, que la unidad motora está compuesta por un conjunto de fibras musculares conectadas a una misma neurona motora a través de diferentes ramificaciones axonales. “La estructura de las unidades motoras se ve modificada en presencia de ciertas enfermedades neuromusculares, así como en el proceso de envejecimiento. Así, la estimación de los parámetros fiosológicos más relevantes de las unidades motoras, como lo son el número de fibras musculares, su disposición geométrica o sus grosores, permiten analizar cambios asociados a las patologías. Por este motivo, la estimación de estos parámetros es potencialmente útil en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades neuromusculares”, afirma.

Registro de datos y diseño de algoritmos

Tal y como explica el autor de la tesis, el registro de las señales de electromiografía consiste, básicamente, en detectar mediante el uso de electrodos la actividad eléctrica producida cuando se contrae el músculo, bien mediante la colocación de dichos electrodos en la superficie de la piel, bien a través de la inserción de un electrodo de aguja dentro del músculo del paciente. El grueso de la información obtenida para la elaboración de la tesis se obtuvo, fundamentalmente, a través de esta segunda técnica.

Por su parte, el diseño de algoritmos para la estimación de los parámetros de la unidad motora se basa en la utilización de modelos de simulación de la señal electromiográfica y en la utilización de técnicas de optimización matemática. “Los modelos de simulación permiten predecir como debería de ser teóricamente la forma de onda de la señal registrada, a partir de unos hipotéticos parámetros para la estructura de la unidad motora. De esta forma, en un proceso de optimización se van probando diferentes combinaciones de estos parámetros, hasta llegar a una señal simulada que se aproxime satisfactoriamente a la señal electromiográfica registrada. Esa combinación de parámetros será la estimación final obtenida para la estructura de la unidad motora”, explica íñigo Corera.

Registro de la señal en múltiples posiciones para un resultado más preciso

“Antes del desarrollo de esta tesis ya se habían realizado otros intentos de estimar los parámetros de la unidad motora. Sin embargo, estos intentos partían de registrar la señal electromiográfica en una única posición de registro. En esta tesis se demuestra que en ese escenario no es posible realizar la estimación de forma correcta”, explica el autor de la tesis. “Es algo muy similar a lo que ocurre con la vista del ser humano. El hecho de tener dos ojos nos permite tener visión estereoscópica, esto es, ser capaces de percibir la profundidad de los objetos. Esto sería imposible si tuviéramos un solo ojo”, indica. 

“De manera análoga”, continúa, “para poder estimar satisfactoriamente los parámetros de la unidad motora es necesario registrar la señal en múltiples posiciones dentro del músculo. Esto se hace con una técnica de registro denominada electromiografía de barrido, para la cual, el electrodo de aguja encargado de registrar la señal está conectado a un micromotor que va desplazando la aguja en pequeños pasos a lo largo de un corredor lineal dentro del músculo”, detalla. “Los resultados de esta tesis demuestran que el utilizar esta técnica permite obtener estimaciones mucho más fiables y precisas”, concluye.

Breve curriculum de Iñigo Corera

Íñigo Corera Orzanco es ingeniero de Telecomunicación y Máster en Comunicaciones por la Universidad Pública de Navarra. Su tesis doctoral ha dado lugar a la publicación de tres artículos científicos en revistas internacionales como primer autor, y a la participación en un congreso internacional. 

Actualmente, es miembro del Grupo de Investigación en Comunicaciones Ópticas y Aplicaciones Electrónicas de la UPNA, dentro del proyecto de investigación “Sensores distribuidos de fibra óptica para monitorización de tráfico rodado empleando redes de telecomunicación (FIBRATRAFIC)”, en el cual aplica técnicas de procesado de señal a registros de sensores de fibra óptica.