El objetivo de la tesis es el desarrollo de métodos para el análisis tanto in vivo como in vitro de la composición y estructura de los tejidos biológicos mediante técnicas basadas en la medida a distintas frecuencias de la impedancia eléctrica, uniendo los campos de la espectroscopia y tomografía de impedancia mediante la representación de las imágenes paramétricas y validando la posibilidad de la aplicación médica de los diversos equipos y métodos de medida empleados.Para conseguir este objetivo se ha dividido la tesis en tres fases diferentes. En la primera fase se han realizado los estudios teóricos de las dos técnicas de medida de impedancia utilizados. En espectroscopia se han estudiado los requerimientos necesarios para realizar las medidas en nuestra banda frecuencial de interés, de 100 Hz a 1 MHz, acotando y reduciendo las principales fuentes de errores, y realizando la modelización de los datos medidos. En tomografía de impedancia eléctrica se han estudiado los problemas directo e inverso. El primer estudio nos ha permitido hallar la estrategia de inyección óptima y comparar los límites teóricos en tomogafía con las diferentes inyecciones, mientras que con el estudio del problema inverso se han presentado los errores que los algoritmos de reconstrucción imponen en la cuantificación de los cambios de impedancia. El último punto ha sido la obtención de los algoritmos a aplicar a las imágenes multifrecuencia para la obtención de las paramétricas.La segunda fase es propiamente la de diseño y validación del sistema de medida. En la fase de diseño, el estudio más profundo se ha realizado sobre la demodulación de la señal.La tercera fase es la aplicación de los sistemas y métodos desarrollados en la obtención de resultados experimentales que permitan su validación. Con las medidas de espectroscopia se han caracterizado diferentes tejidos de un modelo porcino, destacando el estudio realizado sobre el tejido miocárdico. En tomografía el objetivo es obtener imágenes paramétricas in vivo.Como conclusión es posible decir que con los equipos y métodos desarrollados en espectroscopia de impedancia eléctrica se ha podido caracterizar con medidas in-vivo los diferentes tejidos, comprobándose cuál es la velocidad en la evolución de su isquemia, y su influencia en los diferentes parámetros de los modelos aplicados sobre las medidas. Así mismo, estos resultados nos han permitido comprobar las limitaciones de las medidas in-vitro para la caracterización de tejidos in-vivo. Estas medidas, así como las realizadas sobre el tejido miocárdico, nos inducen a pensar en el gran interés de la aplicabilidad de los métodos empleados en el campo de la medicina, ya sea en operaciones de transplantes de órganos, como en el estudio de cardiopatías en pacientes. Las imágenes paramétricas obtenidas han permitido la distinción cualitativa de los tejidos medidos, pero se ha comprobado no cuantificacan correctamente los valores de los parámetros representados. Esta limitación viene dada principalmente por la influencia, en la cuantificación de los cambios de impedancia, de los errores del sistema de adquisición y del algoritmo de reconstrucción. Es por ello que las líneas de trabajo futuro pasan por la solución de estos problemas, y por el estudio de nuevas estrategias de inyección que permitan focalizar las medidas de impedancia en zonas concretas. La solución de estos problemas haría esta técnica atractiva en ámbientes hospitalarios en aplicaciones como puede ser la distinción del tejido miocárdico sano, isquémico y cicatricial.

El análisis de la variabilidad del ritmo cardíaco es una técnica no invasiva que permite la diagnosis y prognosis de cardiopatías y neuropatías. El ritmo cardíaco está modulado por diversos sistemas fisiológicos siendo el nexo de unión el sistema nervioso autónomo o vegetativo (tanto la rama parasimpática como la rama simpática). La degeneración del sistema nervioso autónomo o del tejido cardíaco queda reflejada en el análisis de la serie temporal RR mediante la cual se cuantifica y caracteriza la variabilidad del ritmo cardíaco. La secuencia RR se puede obtener a partir de un electrocardiograma superficial convencional midiendo el tiempo entre complejos QRS consecutivos. El análisis de la señal RR debe ser inmune a la presencia de artefactos (detección defectuosa de complejos QRS) y debe averiguar si hay algún sistema que está degenerado. Algunos métodos de análisis son el estadístico, el espectral, el de osciladores no lineales, etc.Los objetivos principales de esta tesis son el estudio de la relación entre la HRV y los diversos sistemas fisiológicos en sujetos sanos y en pacientes, y la crítica y mejora de los diversos métodos de caracterización de la serie RR. La hipótesis subyacente es la posibilidad de identificar el efecto de los diferentes sistemas y de mejorar la interpretación y caracterización de la HRV para una posterior aplicación a la diagnosis. Se han propuesto nuevos índices para la medida de la secuencia RR, se han realizado experimentos que han demostrado las limitaciones de los métodos espectrales y se han propuesto mejoras para el análisis espectral de la variabilidad del ritmo cardíaco. Se han comparado los métodos espectro-temporales para poder realizar análisis de señales no estacionarias. Por otro lado se han empleado métodos como el biespectro que aportan información útil para el análisis de la señal RR. Se han realizado medidas en sujetos sanos y en modelos animales para la verificación de las herramientas propuestas. Así mismo, se han propuesto aplicaciones nuevas como el uso conjunto de la medida de la variabilidad del ritmo cardíaco y de la pletismografía de impedancias para el análisis de los sistemas reguladores de los fluidos corporales.Se ha desarrollado un equipo para la monitorización ambulatoria de la variabilidad del ritmo cardíaco. Este equipo se ha aplicado a diversas medidas.