investigacion sobre monitorizacion de frecuencia cardiaca por telefono movil con uso de tecnologia...

8/19/2019 Investigacion sobre Monitorizacion de Frecuencia Cardiaca Por Telefono Movil Con Uso de Tecnologia Inalambrica B…

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MONITORIZACIÓN MOVIL DE FRECUENCIA CARDIACA YELECTROCARDIOGRAMA CON TECNOLOGIA INALAMBRICA

BLUETOOTHAlan David Ramíre M!rale"

In"#i#$#! Te%n!l&'i%! de Vera%r$RE(UMEN

El objetivo del presente trabajo es exponer y discutir las principales características de un monitor

cardiaco que ha sido concebido para el estudio del ritmo cardiaco en el hogar. El equipo debe constituiruna herramienta para documentar la evolución de pacientes propensos a sufrir arritmias cardiacas o queya la padecen y están sometidos a tratamiento. Su función principal será monitorear la frecuenciacardiaca y transmitir los datos a través de un canal luetooth! hacia un medio de cómputo para su procesamiento y"o almacenamiento #$%.

)ALABRA( CLAVE(* &nalámbrico! luetooth! 'ispositivos (óviles! )recuencia *ardiaca! (onitoreocardiaco.

1. INTRODUCCION

+as enfermedades cardiovasculares representan una de las tres primeras causas de muerte en la mayoríade los países! seg,n los reportes de la -rganiación (undial de la Salud /-(S0 y los datos expuestos en

el *ongreso (undial de *ardiología 1223. 'e hecho! las estadísticas indican que murieron en el 1224 por esta causa alrededor de $4!5 millones de personas! que representó el 617 de todas las muertesregistradas en el mundo e incrementó la tasa de mortalidad! situándola en casi 358 fallecidos por cada$22!222 habitantes #1%. El desarrollo de la &nformática y las comunicaciones ha tenido un impactoimportante en todas las esferas de la vida y los servicios de salud no han sido la excepción #6%. 9ansurgido nuevos servicios como la :elemedicina y ;9ome *are< o *uidados en el 9ogar que vanencaminados a mejorar la variedad y calidad de los servicios de Salud #=%. >demás! la llegada de nuevastecnologías como la comunicación inalámbrica y la telefonía celular! ha abierto la posibilidad delintercambio de información y de transmisión de las se?ales de origen biomédico entre dispositivosmóviles e instituciones hospitalarias sin que se vea limitada la movilidad del paciente. >sí ha surgidouna nueva gama de equipos médicos dedicados a su uso fuera de instalaciones hospitalarias #5%. Esto

lleva a un aumento en los costos de la atención a la salud de este grupo poblacional! por lo que seríaconveniente contar con soluciones tecnológicas con las cuales se pueda dar un seguimiento a este tipo de patologías! por este motivo se hace necesario un automonitoreo fácil y sobre todo confiable. Elmonitoreo de signos vitales mediante sistemas portátiles y su integración a equipos de telefonía móvil ocomputadoras personales! da como resultado una mejor calidad de vida y autocuidado! lo que dependeen gran medida de la habilidad para compartir la información clínica del paciente en tiempo real #@%.*omo se sabe! algunas variables fisiológicas básicas que permiten conocer el estado de salud de unsujeto son la frecuencia cardiaca /)*0 y la se?al del electrocardiograma /E*A0. +a )* se define como eln,mero de veces que el coraón se contrae en un minuto! expresado en latidos por minuto /lpm0 #4%! entanto! el E*A es la representación gráfica de la actividad eléctrica del coraón! lo que constituye uninstrumento principal de la electrofisiología cardíaca y tiene una función relevante en la identificación y

diagnóstico de las enfermedades cardiovasculares #3%. Existen también equipos para monitoreo de la )*mediante telefonía móvil! entre ellos uno creado en conjunto por BoCiaD y olarD! dirigido al modelo BoCia B48D! este monitor se comunica a través de luetooth /:0 y requiere de un equipo deamplificación de la se?al de E*A. +a aplicación desarrollada para el monitoreo es de uso exclusivo paraeste móvil! por ser de gama alta. :ambién >pple *omputersD desarrolló un sistema para monitoreo de)* en teléfono móvil! haciendo uso de su ihoneD y de los elementos internos con los que cuenta estedispositivo! como su acelerómetro. En ambos casos estas aplicaciones sólo funcionan para dichosmóviles. En modelos de investigación también se tienen sistemas capaces de conectarse a través del protocolo de comunicación : y enviar así información sobre la )* al teléfono móvil! teniendoconexión a través del Servicio Aeneral de aquetes vía Fadio /AFS! por sus siglas en &nglés0 paracontactar con el médico! o poder mostrar un E*A de forma continua en el móvil #8%.


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2. METODOLOGIA

A. Diseño del sistema

El sistema de monitoreo remoto propuesto! está basado en la adquisición! acondicionamiento ytransmisión inalámbrica de dos se?ales biomédicas /E*A y )*0 a un sistema de visualiación local oremoto! tal como se muestra en la )igura $.

. >dquisión y procesamiento >nálogo"'igital

Se tienen dos se?ales! una de electrocardiografía y otra frecuencia cardiaca. ara la primera! seimplementó un módulo de tres derivaciones! que consiste en tomar una se?al diferencial medianteelectrodos metálicos colocados en tres puntos del cuerpo! seguido de una etapa de amplificacióny otra de filtrado. Se utilió un amplificador de instrumentación /&B> $130! por sus altas prestaciones y recomendaciones en aplicaciones biomédicas. >dicionalmente se dise?ó una etapa defiltrado! pasa bajo y pasa alto! para cubrir el ancho espectral de la se?al de E*A /2!25 9 y $5290!con el tipo de derivación elegido #$2%.

ara la se?al de frecuencia cardiaca! se utilió un módem :! que se describe a continuaciónG El módem: utiliado es el arani ES'H$2212! éste es compatible con el rotocolo de uerto Serie /S! por sussiglas en inglés0! cuenta con cuatro modos distintos de programación. ara este desarrollo se utilia elmodo tres de operación! el cual es detectable para toda fuente de :. El microcontrolador realia la tareade hacer paquetes de 1=2 datos! los cuales contienen los valores de la se?al del E*A! además de los dela )*. 'ichos valores son enviados del microcontrolador al módem! y estos a su ve son enviados por elmódem : sobre una banda de frecuencia /portadora0 de 1.= A9! que corresponde al protocolo decomunicación :! que tiene además modulación por desplaamiento de frecuencia gaussiana /A)SI! por sus siglas en inglés0 y de acuerdo con la norma : clase &&! se comunica a un máximo de $2 m #8%.


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*. :ransmisión luetooth+os requerimiento en la etapa de transmisión y recepción de la se?al vienen dados por el protocolo &EEE321.$5.$ luetooth! el cual opera en una frecuencia de 1.=A9 y a distancias máximas de hasta $22m!de acuerdo a la clase del dispositivo. Se utilió el dispositivo FBH=$ de Foving BetJorCs! que controlael protocolo estándar bluetooth clase $! permitiendo una potencia máxima de $22mK y distanciasmáximas de $22 metros. +a comunicación se realia por puertos seriales virtuales que son creados en el* durante el proceso de emparejamiento del transmisor y el receptor #$2%.

ara la recepción y despliegue de la se?al del E*A y de la )*! se utilió un teléfono móvil marca BoCiamodelo 5@$2 Lpress(usicD programado en Mava 1 (icro Edition /M1(E0! bajo el compilador (obile 222411. Existen antecedentes de comunicación entre un móvil ydispositivos :! mismos que se tomaron como base para el desarrollo de la aplicación presentada. arala recepción y despliegue de la seNnal del E*A y la )*! la aplicación realia los siguientes procesos através de una máquina de estadosGO &nicialiación de la aplicación y limpiea de la memoria de bucle.O ,squeda de dispositivos : con S.O Sincroniación y conexión.O Envío de orden de operación al microcontrolador.O Fecepción de datos! despliegue y actualiación de E*A y )*.

ruebas de funcionamiento del sistema:omando en consideración las pruebas efectuadas en la aplicación de monitoreo de )* y la deteccióndel complejo PFS! a través de la ejecución del algoritmo de la segunda derivada en el microcontrolador!y aunque tal algoritmo ya estaba previamente validado! se verificó el monitoreo de las se?ales de E*A y)* con un simulador de arritmias! por otro lado se realiaron pruebas con un voluntario que sedesplaaba por un área libre de obstáculos #8%.

+a instalación de esta aplicación /librería0 es un requisito para poder gestionar la conexión luetoothentre el dispositivo transmisor y el móvil. En la )igura 6 se muestran los pasos para el registro del equipo luetooth #$2%.


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Qna ve las se?ales se visualicen en la aplicación! contenida en los equipos con los receptores bluetooth!

se envía esta misma para su almacenamiento! a través de la red & hacia un servidor Jeb que se conectaa una base de datos! que contiene los campos necesarios para brindar la información al personal médico!de los pacientes sensados /historia clínica0. El acceso a la base de datos se puede realiar de forma localo remota! el ,nico requisito técnico! consiste en poseer una conexión a internetR esto hace que el sistemasea flexible! desde el punto de vista de que cualquier dispositivo con conexión a la red puede realiarlo#$2%.

3. RESULTADOS

En la tabla $ se presentan los resultados de las valoraciones de las características eléctricas del sistema

físico! donde se aprecia que el ancho de banda del módulo de adecuaciónanalógica de la se?al de E*A cumple con la norma del caso$1! mientras que los consumos encontradosson relativamente altos y por ende! sólo permiten un funcionamiento continuodel sistema durante una hora. >simismo! la ganancia total reportada ajusta la se?al al uso óptimo delrango dinámico del convertidor empleado en esta aplicación.


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Fesultados de la etapa de digitaliación y transmisiónQna ve digitaliada la se?al del E*A! el microcontrolador la almacena en un arreglo de 1=2 datos detipo entero que son enviados al módem :! el cual realia la tarea de cambiar la información recibida detipo serial a una trama de :! que será recibida por el móvil. ara el cálculo de la )* se utilió elalgoritmo del método de la segunda derivada para detección del PFS en tiempo real$6. >unque elalgoritmo ya ha sido validado para probar la efectividad de la implementación de este en dicho sistema!

se introdujeron se?ales con distintas relaciones se?al a ruido/SBF0 medidas en decibeles /d0! desdeSBF 16.= d hasta SBF $3.5 d! condiciones en las cuales el sistema puede realiaradecuadamente las detecciones de los complejos PFS! y por ende puede hacer el cálculo de la )* sinerror apreciable. or otro lado! cuando se realiaron pruebas con se?ales de E*A a distintos latidos porminuto para determinar la cantidad de latidos perdidos en relación a la )* y el porcentaje de error! seobtuvieron los resultados que se concentran en la tabla 1.En ella se aprecia que a muy bajas frecuencias cardiacas se registra un error de cerca del $.57! pero afrecuencias mayores el error respectivo fue inapreciable.

En la figura 1 se muestra la pantalla del osciloscopio donde se observa el trao de un E*A en suderivación '&! registrado simultáneamente en la pantalla del móvil. Se aprecia la alta similitud de ambosregistros. Fesultados obtenidos al programar el teléfono celular. El prototipo opera a una velocidad detransmisión de 54 @22 baudios. En la pantalla del móvil se presenta el trao del E*A! el cual estácompuesto por 1=2 puntos que corresponden a la cantidad de pixeles del ancho de la pantalla! dichotrao se actualia cada $ 122 ms! que es el tiempo de llenado del buffer del microcontrolador. +a )*mostrada en el sistema! se actualia cada ve que se detecta un complejo PFS /fig. 60. +a duración de la batería del móvil con : en operación es de aproximadamente tres horas. (ientras que la batería delequipo desarrollado tiene una duración continua de una hora aproximadamente.


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Fesultados de las pruebas de funcionamiento del sistemaSe eligieron $65 latidos para la evaluación en la detección del complejo! mismos que corresponde a lacantidad máxima de datos que se pueden presentar en pantalla! conel softJare utiliado para dicha evaluación! de esa manera se obtuvieron los latidos reportados en latabla 1. ara verificar el despliegue de las se?ales del E*A! se realiaron pruebas de monitoreo dese?ales de E*A de un simulador de arritmias1=! en un área libre de obstáculos a $ m de distancia!logrando mostrar en pantalla las se?ales de E*A introducidas con el simulador. osteriormente! serealió la misma prueba en idénticas condiciones pero a distancias mayores a $5 m! de tal modo que el


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sistema no logra realiar una conexión por medio de :! debido a que excede los límites máximos deconectividad de acuerdo con la norma de : clase &&! por tanto! es nula la transmisión de datos ydespliegue de la se?al en la pantalla del móvil. +a aplicación desarrollada se probó en equipos BoCiaD B46! B85! @622! 5@$2 Lpress(usic! en Sony EricssonD $! J3$2! J532 y J632! además delSamsungD S6652! siendo estos ,ltimos incompatibles con la aplicación! debido a que no cuenta con el>& MSFH31! que es el encargado del control de acceso del puerto serie virtual a través de :.

4. DISCUSION Y CONCLUSIONES

>ctualmente! el desarrollo de los sistemas operativos >ndroid y KindoJs hone ha crecidoaceleradamente y siguiendo la tendencia de este mercado! queda a discusión la posibilidad de desarrollarnuevas aplicaciones médicas! basadas en estos sistemas operativos o de migrar las ya existentes sobreMava Tirtual (achine.

Se vislumbra la posibilidad de poder enviar el trao de E*A y la )* a un médico o centro de monitoreoen donde! además de la evaluación realiada por el especialista! se podría elaborar una base de datos para generar conocimientos a partir de ella #$$%.

El sistema que aquí se describe muestra una alternativa versátil de monitoreo móvil del E*A y de la )*!gracias a la comunicación mediante : y la programación en M1(E! de manera que es posible registrarvariables fisiológicas en la pantalla de un teléfono móvil! además se tiene la capacidad de implementarseen distintos teléfonos móviles! debido a la plataforma de programación! volviéndolo compatible con más

modelos de teléfonos móviles.+as características del sistema son las siguientesG un sistema electrónico portátil capa de operar con una batería de 8 volts! amplificación del E*A con A total A: 82@.=1 y un ancho de banda de 2.=1 9hasta =1.1 9. &dentificación del complejo PFS! mediante el algoritmo de la segunda derivada! programado en un &*$3)1552! que hace posible comunicarse con un módem :! que envíainformación de la )* y del E*A! lo que permite visualiarlos en la pantalla del móvil! dando la posibilidad de tener monitoreo a distancia con un alcance máximo de $5 m! en espacio libre #8%.

FINANCIAMIENTO Bo se recibió patrocinio de ning,n tipo para llevar a cabo este estudio.


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5. REFERENCIAS

#$% U. +oreno! F. Auardarrama! F. Aonále! (onitoriación cardiaca en el hogar con comunicacióninalámbrica

#1% Korld 9eart -rganiationG :he Korld 9eart Feport 1223. >ccesible enGhttpG""JJJ.Jho.int"research"es"! consultado en octubre! 1223

#6% S. Eaton! ;9andbooC for ersonal *aregivers of the Elderly. loomington

#=% F. Fice! ;9ome *are Bursing racticeG *oncepts and >pplication

#5% (. *onti! ;:he 9andbooC of >d 9oc Kireless BetJorCs

#@% *onsultado el $1 de junio de 12$1. httpG""JJJ.cenetec.salud.gob.mx"descargas"comite eHSalud"'raTillareal11(ayo23.pdf

#4% Togel *Q! Kolpert *! Kehling (. 9oJ to measure heart rateV Eur M *lin harmacol 122=R@2G=@$HHH@.

#3% 9arrison F):! raunJald >! Iasper E. Electrocardiografía. EnG )auci >S! raunJald E! Iasper '+!et al.! editores. rincipios de (edicina &nterna. $4.a ed. (éxicoG (cAraJH9ill &nteramericana EditoresR122@. p. 153.

#8% rayans ecerraH+una! Fodrigo 'ávilaHAarcía! aola SalgadoHFodrígue! Fa,l (artíneH(emije yWscar &nfanteHTáque! (onitor de se?ales de electrocardiografía y frecuencia cardiaca mediante unteléfono móvil con el protocolo de comunicación luetooth

#$2% Sistema de (onitoreo Femoto de Se?ales de E*A y :emperatura *orporal! >ccesible enGhttpG""JJJ.argencon.org.ar"sites"default"files"$26.pdf

#$$% *onsultado el $1 de junio de 12$1. >ccesible enGhttpG""JJJ.cenetec.salud. gob.mx"descargas"comite eHSalud"'raTillareal11(ayo23.pdf

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