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Sistema de Supervisión de Medidas y Toma de Decisiones para Monitorización Domiciliaria en Entornos de e-Salud

J. Escayola1, I. Martínez1, J. Escribano1, E. Viruete1, M. Galarraga2 1 Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain.

2 Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. 31006 - Pamplona, Spain. {jescayola, imr, eviruete}@unizar.es, [email protected]

Resumen Los sistemas basados en Inteligencia Ambiental tienen cada vez más presencia en los servicios de e-Salud. Este trabajo propone una aplicación de supervisión automatizada de medidas y toma de decisiones aplicada a la monitorización domiciliaria. Este servicio está diseñado para integrarse en un equipo central que concentra los datos adquiridos por los diferentes dispositivos médicos y comunicar las alarmas y avisos correspondientes a la base de datos del hospital. Las funcionalidades incorporadas permiten gestión remota y ubicua del sistema, y proporcionan una herramienta versátil para el autocuidado del paciente.

1. Introducción En los últimos tiempos ha surgido un nuevo concepto denominado Inteligencia Ambiental (Ambient Inteligence, AmI) [1]-[3]. Este término hace referencia a la construcción de espacios y entornos donde el usuario pueda interactuar de forma natural y sin esfuerzo con diferentes sistemas que tienen por finalidad facilitar las diversas tareas diarias y simplificar la comunicación con el entorno. Se pretende mejorar así la calidad de vida de los usuarios ofreciendo una nueva variedad de servicios personalizados, además de proporcionar nuevas formas de comunicación sencillas y eficientes que permitan interactuar con otros usuarios y sistemas. Los nuevos servicios basados en AmI han generado un creciente interés por emplear tecnologías de computación en la construcción de sistemas que comparten, entre otras, las siguientes características: • Reconocer a los usuarios y sus circunstancias y obrar

consecuentemente. • Relacionarse con naturalidad con dichos usuarios

mediante interfaces multimodales. • Capturar, mediante monitorización, información

asociada al usuario y su contexto. • Ejercer de guía automática; es decir, proporcionar la

información adecuada según la persona y situación. • Facilitar el aprendizaje y entrenamiento en diversas

actividades. Uno de los principales campos de aplicación de AmI es el ámbito de la e-Salud, concretamente la monitorización domiciliaria. El aumento en esperanza de vida provoca un gran incremento en el número de personas mayores que, presumiblemente, requieren mayor vigilancia médica [4].

Esta vigilancia motiva el desplazamiento de personal médico para realizarla o, más habitualmente, el del propio afectado al centro médico (ocasionando costes y pérdidas de tiempo evitables). Por lo tanto, cualquier avance en este campo que contribuya a reducir estas molestias puede beneficiar a un sector numeroso de la población.

Actualmente se puede controlar un amplio abanico de parámetros del entorno domiciliario del paciente mediante dispositivos sensores avanzados. Localización y reconocimiento de objetos mediante visión o tecnologías RadioFrecuency IDentification (RFID), detección de caídas o posibles desvanecimientos, control de los electrodomésticos, luces y equipamientos de la casa, son sólo algunos ejemplos. Además, estos sistemas permiten una respuesta a tiempo frente a situaciones de peligro o la posibilidad de evitar falsas alarmas que conlleven intervenciones innecesarias por parte del personal sanitario. En definitiva, se dispone de una importante cantidad de información que debe evaluarse con eficacia, seguridad y fiabilidad asegurando privacidad del usuario.

El sistema inteligente propuesto en este trabajo constituye, una aproximación de AmI a este ámbito de la e-Salud. En la Sección 2 se describe el sistema diseñado que incorpora conceptos como interacción intuitiva con el usuario, monitorización, reconocimiento de circunstancias o guiado automático. En la Sección 3 se detallan cada una de las aplicaciones (control, configuración, y adquisición, como muestra Fig. 1) que forman el asistente/supervisor, que facilita al usuario la tarea de automedida. Finalmente, los resultados obtenidos se discuten en la Sección 4.

aplicación de adquisición

equipo concentrador

red

servidor/base datos

hospital

hospital

aplicación de control

aplicación de configuración

datos perfiles configuración

domiciliodel paciente

dispositivos médicos

BBDD

Figura 1. Esquema general del sistema de supervisión diseñado.

XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica, Cartagena, 14 al 16 de noviembre, 2007

ISBN 84-612-0369-7 379

4. Resultados Se muestra a continuación un ejemplo de funcionamiento de los resultados obtenidos (ver Fig. 7). Se ha tomado un identificador de paciente genérico con un dispositivo de medida asociado (tensiómetro). En el formulario se establece un perfil de configuración siguiendo la Guía de Automedida de la presión arterial [5] que indica que hay que “realizar tres medidas por la mañana (entre las 6 y 9 horas) y tres por la tarde (entre las 18 y 21 horas) durante los cinco días laborables”. Para establecer las alarmas se utiliza la clasificación de la hipertensión arterial (HTA) establecida por la Sociedad Europea de Hipertensión [6].

Siguiendo este ejemplo, supongamos que se recibe del tensiómetro los siguientes datos: sistólica = 120mmHg, diastólica = 100mmHg, pulso = 82ppm, fecha = 14/05/07, y hora = 8:55. El resultado obtenido tras una correcta identificación se muestra en Fig. 8. El valor de diastólica obtenido no cumple la sexta regla del perfil de configuración asociado (ver Fig. 7) por lo que se emite el mensaje de alarma correspondiente (“215-Hipertensión grado II”). En este caso, el código de alarma es tipo 2xx lo que implica, según el diseño, informar al hospital; nótese también que la regla incumplida no excede del rango definido como correcto para el dispositivo médico (40-250), por lo que la medida se considera válida.

Figura 7. Ejemplo de perfil de configuración para tensiómetro.

Figura 8. Ejemplo de validación de medidas de tensión arterial.

5. Conclusiones El sistema de supervisión propuesto constituye un asistente válido que facilita la tarea de automedida y monitorización domiciliaria a pacientes que necesitan revisiones médicas frecuentes, disminuyendo así los gastos sanitarios y mejorando la calidad de vida de estas personas. Permite la supervisión de las medidas tomadas por un paciente en su propio domicilio, su evaluación automatizada, y la emisión de alarmas. Además el diseño intuitivo y basado en un entorno gráfico, sencillo y amigable, proporciona usabilidad en entorno domiciliario.

Las funcionalidades incorporadas al sistema permiten trabajar con múltiples dispositivos, cada uno de los cuales puede realizar, a su vez, diferentes tipos de medidas. Además, se permite que varios pacientes puedan compartir el mismo dispositivo médico, y contempla la posibilidad de cifrar los archivos de los pacientes para asegurar la confidencialidad exigible en este tipo de datos.

Como líneas futuras del trabajo, se prevé integrar el sistema en una plataforma completa de telemonitorización domiciliaria basada en estándares, en fase de desarrollo por el grupo de investigación [7]. Además, se avanzará en aspectos de mejora de inteligencia del sistema proponiendo algoritmos para soportar reglas dinámicas y umbrales adaptativos de forma que el sistema “aprenda del propio paciente”, pudiendo establecer patrones de uso.

Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado parcialmente por los proyectos CICYT-FEDER TSI2004-04940-C02-01, y TSI2005-07068-C02-01; MITYC FIT-350300-2007-56; VI Programa Marco Pulsers II IP IST-27142; así como una beca de la Secretaría de Estado de Universidades e Investigación (FPU AP-2004-3568) y otra del Departamento de Salud del Gobierno de Navarra (proyecto 41/2003).

Referencias [1] P. Remagnino, G.L. Foresti, “Ambient Intelligence: A New

Multidisciplinary Paradigm”, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Part A, vol. 35, issue 1, pp. 1-6, 2005.

[2] N. Carretero, A.B. Bermejo, “Inteligencia Ambiental”, Centro de Difusión de Tecnologías, Univ. Politécnica Madrid, 2005.

[3] K. Ducatel et al. Eds. “Scenarios for Ambient Intelligence in 2010”, Final Report. IPTS-Seville, 2001.

[4] J.I. Portillo et al. “El hogar digital como solución a las necesidades de las personas mayores”, Centro de Difusión de Tecnologías (CEDITEC). ETSIT Univ. Politécnica Madrid, 2005. Disponible en: http://www.ceditec.etsit.upm.es/informes_ceditec.php?estudio=7 [Última consulta: 01/09/07].

[5] A. Coca, “Automedida de presión arterial. Documento de consenso español”. Disponible en: http://www.semergen.es/semergen2 /microsites/noticias/ampa.pdf. [Última consulta: 01/09/07].

[6] Sociedades Europeas de Hipertensión y Cardiología, “Guía europea de manejo de la hipertensión arterial”. Disponible en: http://www. seh-lelha.org/eurguide.htm. [Última consulta: 01/09/07].

[7] I. Martínez, J. Fernández, M. Galarraga, L. Serrano, P. de Toledo, J. Escayola, S. Jiménez-Fernández, S. Led, M. Martínez-Espronceda and J. García, “Implementation Experience of a Patient Monitoring Solution based on End-to-End Standards” International Conference IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS) (ISSN: 1557-170X ISBN: 14244-0033-3), pp. 6425-6428, 2007.

XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica

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Sistema de Gestión de Dispositivos para la Adaptación de Equipos Médicos a la Norma ISO/IEEE11073

J. Escayola1, I. Martínez1, D. Sancho1, M. Martínez-Espronceda2 1 Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain.

2 Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. 31006 - Pamplona, Spain. {jescayola, imr}@unizar.es, [email protected]

Resumen El estándar IEEE 11073 se presenta como la solución definitiva al conflicto de protocolos existente en el área de tecnología médica que permitirá la conexión rápida de equipos y la interoperabilidad entre los mismos. En este trabajo se propone el desarrollo de un sistema adaptador que interpreta el protocolo de transmisión de un dispositivo médico y lo reenvía a un manager dentro de una comunicación acorde con la norma X73 El adaptador puede ser actualizado, abarcando un amplio rango de dispositivos, mediante un proceso remoto. El resultado se aplica en un proyecto existente de telemonitorización para la transmisión continua de parámetros de presión arterial.

1. Introducción La entrada de las telecomunicaciones en el campo de la medicina ha dado como resultado un gran número de aplicaciones destinadas a la mejora de la calidad de vida. En la actualidad se encuentran funcionando numerosas aplicaciones que permiten, entre otras cosas, realizar una intervención médica a distancia, seguir la evolución de una enfermedad crónica mientras el paciente está en su propia casa, dar mayor calidad de vida a los discapacitados a través de utilidades que faciliten su vida diaria, etc. Estos sistemas constituyen servicios útiles para el cuidado y seguimiento de pacientes a distancia adquiriendo, procesando y transmitiendo sus constantes vitales y otros parámetros de importancia. En paralelo, se siguen desarrollando nuevas funciones destinadas a mejorar los servicios o asentar las bases de otros nuevos.

Todos estos servicios dependen totalmente de los equipos empleados en la obtención de datos biométricos del paciente. Aspectos lógicamente importantes de estos dispositivos son su fiabilidad, margen de error, robustez frente a los fallos, etc. Además, primarán unas características frente a otras dependiendo del entorno al cual está orientado: atención primaria, domiciliaria o Unidades de Cuidados Intensivos (UCI) [1]. Sin embargo, es el modo de representación de los datos obtenidos y el protocolo empleado para la comunicación con equipos externos uno de los aspectos que más problemas está causando al desarrollo de nuevas aplicaciones. Mientras que en otros campos tecnológicos como la electrónica de consumo (USB) se han conseguido establecer estándares para la asociación y comunicación entre dispositivos, los equipos de biometría siguen siendo desarrollados sobre estándares propietarios.

El protocolo ISO/IEEE11073 (X73) [2] es el intento por resolver este problema, proporcionando una definición estandarizada de la nomenclatura y unidades orientada a cada dispositivo. Establece un modelo de comunicaciones con característica plug-and-play que facilita enormemente la configuración de sistemas, soporte para gestión de alarmas de tipo técnico y reconfiguración de los parámetros de los dispositivos.

El estándar X73 actualmente necesita del desarrollo de ejemplos de implementación dada la considerable complejidad del mismo y su continua revisión, que ayuden a la expansión y progreso del mismo [3]. Dado que en el mercado son muy pocos los equipos que tienen implementado este protocolo, es necesario modificar directamente el sistema para dar una salida acorde con la norma o acoplar un adaptador que sea capaz de interpretar los datos encapsulados en el protocolo propietario y adaptarlo al protocolo X73.

De las dos opciones anteriores, en este trabajo se ha procedido a implementar la segunda, dado que en algunos dispositivos es prácticamente imposible modificar su funcionamiento sin tener que llevar a cabo notables modificaciones hardware. Para ello, es deseable tener información del protocolo propietario evitando la práctica de “ingeniería inversa”. El papel de este adaptador permite la reutilización de equipos en desuso para su incorporación en aplicaciones de telemedicina, dotarle de nuevos medios de transmisión de la señal o nuevas características de tratamiento de los datos.

La Sección 2 detalla el estudio de equipos existentes en el mercado con posibilidad de ser adaptados al estándar X73. En la Sección 3 se describe el proceso de diseño e implementación del repositorio donde son incorporados los nuevos dispositivos o actualizados los drivers existentes, acorde con las diferentes distribuciones de firmware de los fabricantes. La Sección 4 contiene el desarrollo del proceso actualizador encargado de cargar en el adaptador el archivo de configuración necesario en cada caso, el cual es obtenido del repositorio de manera remota. Finalmente se exponen los resultados y conclusiones de la implementación del sistema propuesto de telemonitorización de presión arterial.


ISBN 84-612-0369-7 383

En la siguiente etapa el cliente se pone a la escucha en el puerto serie esperando a que el adaptador le indique que esta listo. Una vez iniciada la comunicación por parte del adaptador, este le envía la versión o versiones (si es que dispone de alguna) del software que tiene actualmente instalado (paso 11) para que el cliente decida si es necesaria o no su actualización. Para ello, el cliente compara la versión que solicitado al servidor y las enviadas por el adaptador, y en el caso de que el adaptador ya posea la versión solicitada finaliza el proceso de comunicación.

En caso de que la actualización sea necesaria, el cliente empieza a reenviar al adaptador los datos que le llegan desde el servidor hacia el adaptador (pasos 12 y 15). Finalmente se realiza una comprobación de la correcta transmisión del archivo (paso 17).

Se repite el proceso para el envío del fichero de configuración (pasos 19/22, 20/23, y 25), tras lo que se finaliza la comunicación con el adaptador.

4.3. Adaptador

Esta aplicación se encuentra en el adaptador X73 y es la responsable de configurarlo para su correcto funcionamiento. Puesto que existe la posibilidad de que el mismo adaptador se utilice con varios dispositivos médicos o con distintas versiones del mismo dispositivo, el adaptador cuenta con un fichero de control de versiones en el que se almacenan los equipos y versiones instaladas en el mismo. La aplicación al ser lanzada realiza las siguientes tareas: En primer lugar configura su puerto para iniciar la

comunicación con el cliente [12]. El primer paso es enviar al cliente la información de las versiones que tiene el adaptador instalado y que están contenidas en un fichero de control de versiones (paso 11).

A continuación, queda a la escucha en el puerto serie para comprobar si el cliente le envía el número de la nueva versión, o da por finalizada la comunicación al verificar que no hace falta instalar una nueva versión.

En el caso de recibir una nueva versión (pasos 12 y 15), el adaptador crea las carpetas contenedoras necesarias y guarda el archivo recibido en el lugar apropiado.

Una vez recibidos los datos envía una confirmación al adaptador (paso 17) con el tamaño de los datos correctamente copiados.

A continuación, repite el proceso de recepción de datos para el fichero de configuración (pasos 20/23, y 17).

Por último, configura el adaptador para que utilice la nueva versión recibida a partir de ese instante. Se actualiza el fichero de control de versiones con la nueva versión, y se ejecuta la última versión recibida para que esté operativa a partir de ese instante.

5. Conclusiones

Este trabajo supone una contribución al desarrollo del estándar X73 mediante la aportación de aplicaciones que demuestren su gran potencial. Un usuario sin excesivos conocimientos técnicos podría llevar a cabo la tarea de actualización al hacer uso de tecnologías ampliamente distribuidas y empleadas en el uso habitual. Esta facilidad de reconfiguración, unida a la propiedad plug-and-play, ya inherente en el estándar X73, promete una gran versatilidad en el montaje y mantenimiento de sistemas de monitorización de constantes vitales.

Cabe destacar que con este método, al contrario de lo que pueda suponer el lanzamiento de un nuevo estándar, muchos dispositivos que en teoría quedarían en desuso podrían ser reutilizados con su conveniente adaptación. De esta manera, los costes de implementación pierden protagonismo a la hora de adoptar el estándar X73 en los centros hospitalarios.

En líneas futuras se plantea la implementación del adaptador en sistemas compactos, el uso de tecnologías inalámbricas como Bluetooth y WiMax, al mismo tiempo que la incorporación de funciones adicionales como identificación de pacientes.

Agradecimientos Los autores quieren agradecer al Dr. Fernando Bravo, Jefe de l Servicio de Electromedicina del Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa de Zaragoza, por su experto asesoramiento en el diseño del sistema. Este trabajo ha sido financiado parcialmente por los proyectos CICYT-FEDER TSI2004-04940-C02-01 y TSI2005-07068-C02-01; MITYC FIT-350300-2007-56; VI Programa Marco Pulsers II IP IST-27142; así como una beca del Programa de Ayudas Para la Formación de Personal Investigador de la Universidad Pública de Navarra (Res. 1342/2006).

Referencias [1] UNE-ENV 13734, “Informática sanitaria. Representación de la

información de signos vitales”, 2002. [2] ISO-11073, “Informática sanitaria. Comunicaciones con

dispositivos sanitarios de punto de asistencia. Partes: 10101 (nomenclatura), 10201 (modelo de información de dominio), 20101 (perfiles de aplicación, norma base) y 30200 (perfil de transporte, conexión por cable)”, 2005.

[3] I. Martínez, J. Fernández, M. Galárraga, L. Serrano, P. de Toledo, y J. García, “Implementación Integrada de una Plataforma Telemática Basada en Estándares para Monitorización de Pacientes”, Jornadas Ingeniería Telemática JITEL, in press, 2007.

[4] A. Coca et al., “Automedida de la presión arterial. Documento del Consenso Español”, pp. 15, 2006.

[5] XAMPP distribution, Disponible en: http://www.apachefriends. org/ en/index.html [Último acceso: 01/09/07].

[6] JBuilder Tutorial, Disponible en: http://faculty.washington.edu/ rfish/is579j/lectnote/tutorial/index.html [Último acceso:01/09/07].

[7] Borland Technical Publications, “Building Applications with JBuilder”, Borland Software Corporation, 2005.

[8] K. Arnold, J. Gesling, “El lenguaje de programación Java”, Editorial Addison Wesley Domo, 1997.

[9] J. Jaworski, “Java”, Editorial Prentice Hall 1997. [10] J. García, J. I. Rodríguez, I. Mingo, “Aprenda Java como si

estuviera en primero” ETSIT San Sebastián, Univ. Navarra. [11] Comunicaciones en Java, Disponible en: http://ants.dif.um.es/

~humberto/asignaturas/cursojava/redes/redes.html [01/09/07] [12] J. A. Palos, “Trabajo en Red”, Sun Microsystems, Disponible en:

http://www.programacion.com/java [Último acceso: 01/09/07].


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Aplicación de la Norma ISO/IEEE11073 en un Sistema De Telemonitorización Domiciliaria Basado en Pulsioxímetría

J. Escayola1, I. Martínez1, A. Aragüés1, M. Galarraga2 1 Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain.

2 Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. 31006 - Pamplona, Spain. {jescayola, imr}@unizar.es, [email protected]

Resumen El estándar ISO11073/IEEE1073 (X73) ofrece un modelo de comunicación completo para interoperabilidad de dispositivos médicos. Sin embargo, la alta complejidad de implementación de la norma requiere un estudio intensivo de cada dispositivo y sus casos de uso. Además, la existencia de muy pocos equipos médicos que incorporen X73 y el uso mayoritario de protocolos propietarios en las unidades sanitarias, dificulta aún más la obtención experimental de aplicaciones basadas en X73. Así, en el presente trabajo se propone una implementación completa del estándar en un sistema de telemonitorización domiciliaria basado en pulsioximetría. Los resultados obtenidos de su evaluación permiten constatar su compatibilidad con la norma y los beneficios que implica la interoperabilidad, y sirven de plataforma sobre la que construir una solución global.

1. Introducción El estándar ISO11073/IEEE1073 (X73) [1] es una familia de normas desarrolladas para facilitar una conectividad completa de dispositivos médicos, ya que abarca todos los niveles de la pila de protocolos. Aporta interoperabilidad, funcionalidades plug-and-play, transparencia, y facilidad de uso y configuración. Los estándares X73 posibilitan la comunicación entre dispositivos médicos y sistemas informáticos externos ya sea directamente o a través de nodos de registro, realizando una captura de datos automática de los signos vitales del paciente, y al mismo tiempo de la información asociada al funcionamiento del dispositivo. En definitiva, cubre dos requisitos principales: facilitar el intercambio eficiente de signos vitales e información asociada al dispositivo, y proporcionar interoperabilidad plug-and-play en tiempo real a dispositivos conectados al paciente.

La norma X73 nació orientada a entornos bedside en Unidades de Cuidados Intensivos (UCI). Sin embargo, en los últimos años se constata su extensión a entornos ubicuos (domiciliarios, móviles) donde es conveniente la interoperabilidad para soportar diferentes escenarios de uso [2]. Comprende una familia de estándares que pueden utilizarse conjuntamente a distintos niveles para proporcionar conectividad a los dispositivos implicados (monitores, ventiladores, bombas de infusión, electrocardiógrafos, etc.). Así, proporciona una solución completa desde bajo nivel (cable físico y conector) hasta alto nivel (representación abstracta de la información).

La norma se divide en las siguientes partes principales: • Nomenclatura y datos del dispositivo (por ejemplo,

modelo orientado a objetos, terminología para la representación de los datos, y especializaciones para cada tipo de dispositivo).

• Servicios de aplicación general (por ejemplo, servicios continuos, por eventos, o polling).

• Transporte (por ejemplo, wireless o cableado). • Comunicación en red.

Siguiendo todas estas especificaciones de la norma X73, en este trabajo se ha estudiado e implementado su aplicación a un sistema de telemonitorización domiciliaria basado en pulsioximetría [3]. La pulsioximetría es una parte de la medicina que está experimentando un constante incremento en su utilización, especialmente en el cuidado de la salud de los pacientes desde su propio hogar, ya que proporciona un rápido y conveniente control del nivel de oxígeno en los pacientes. Para ello, los pacientes hacen uso de unos dispositivos llamados pulsioxímetros, diseñados para medir, de forma no invasiva, la saturación de oxígeno en la hemoglobina arterial (SpO2). El principio de funcionamiento se basa en el hecho de que las diversas longitudes de onda que componen la luz, son absorbidas de manera diferente por los componentes de la sangre arterial. En el proceso, se utilizan dos longitudes de onda para determinar el resultado (luz roja de 660nm, y luz infrarroja de 940nm, aunque pueden variar según el fabricante). La luz emitida atraviesa un punto del organismo del paciente, y mide las absorciones relativas por la densidad de oxihemoglobina (HbO2), y por la de hemoglobina reducida (Hb).

En este trabajo, y a partir de resultados previos [4], [5] que proponían una plataforma de telemonitorización basada en estándares, se ha conseguido incorporar a la plataforma un equipo de pulsioximetría conforme a X73. Esta estandarización facilita notablemente la instalación del equipo en el hogar del paciente y su usabilidad, dado que el sistema puede ser trasladado y reconectado sin requerir restablecer la configuración. En la Sección 2 se describe el sistema diseñado y los principales aspectos técnicos tenidos en cuenta en su implementación. La Sección 3 desglosa las particularidades propias del estándar aplicadas a cada uno de los elementos del sistema (pulsioxímetro, adaptador X73, y gateway), y los resultados obtenidos se discuten en la Sección 4.


ISBN 84-612-0369-7 52

4. Resultados A partir del esquema presentado en Fig.1 se implementó la solución completa en un entorno de pruebas de laboratorio para evaluar sus prestaciones reales. Se presentan en esta sección algunas de las capturas de la comunicación (ver Fig. 6 y Fig.7) para mostrar que el proceso de comunicación se da conforme al estándar X73.

En primer lugar, se evaluaron los principales parámetros del sistema. Se modificaron la velocidad de los puertos serie, la frecuencia de envío de datos del pulsioxímetro, los puertos a los que estaban conectados los diferentes elementos del sistema, y la dirección IP del servidor de telemonitorización. En todos los casos se obtuvieron resultados satisfactorios. Fig. 6 muestra un ejemplo de funcionamiento con éxito para 5600bps (la velocidad máxima permitida para la conexión RS-232) y distintas medidas obtenidas en una situación real.

En segundo lugar, se evaluó la compatibilidad con X73. Fig. 7 muestra cómo todas las fases del proceso de comunicación se realizan correctamente y conforme al estándar. Una vez que los elementos están conectados, se produce el intercambio de información X73. Se observa claramente que el valor del tipo de dispositivo médico (Virtual Medical Device, VMD Type) es 4106, lo que corresponde a un pulsioxímetro según X73 [8]:

#define MDC_DEV_ANALY_SAT_O2_VMD 4106

Además, se constata que se han recibido dos métricas dentro de este VMD, correspondientes a sendos números de identificación de 18442 y 19244.

Figura 6. Captura de medidas reales del pulsioxímetro.

Figura 7. Report del contenido del MDS para pulsioxímetro X73.

Estas métricas en X73 [8] pertenecen a medidas del pulso y de la saturación de oxígeno en sangre, respectivamente:

#define MDC_PULS_RATE 18442 //Rate of blood pulse in an artery #define MDC_SAT_O2 19244 //Arterial Oxygen Saturation

Por último, los valores se dividen entre mantisa, m(), y exponente, e(). En esta ocasión, al ser valores enteros la parte del exponente está vacía. En esta comunicación de ejemplo se ha obtenido un valor de 66 de frecuencia cardiaca y un 97% de saturación de oxígeno en sangre, que coinciden con los valores enviados por el adaptador.

5. Conclusiones

Pese a la complejidad que conlleva la implementación de un nuevo estándar como es X73, que además sigue en fase de desarrollo, los resultados presentados demuestran que es perfectamente aplicable en un servicio de e-Salud. El sistema diseñado para pulsioximetría reduce en gran medida la complejidad de conexión de dispositivos médicos, permite interoperabilidad y evita la necesidad de re-configuraciónes. Además, proporciona nuevas funciones de procesado, identificación de pacientes, y plug-and-play. El inconveniente del alto número de equipos con protocolos propietarios se ha superado en esta implementación mediante un software adaptador. Las líneas futuras de este trabajo prevén implementar este diseño en microcontroladores o sistemas de tamaño muy reducido, y extender la solución a conexiones inalámbricas pendientes de incluirse en X73.

Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado parcialmente por los proyectos CICYT-FEDER TSI2004-04940-C02-01 y TSI2005-07068-C02-01; MITYC FIT-350300-2007-56; VI Programa Marco Pulsers II IP IST-27142; así como una beca del Departamento de Salud del Gobierno de Navarra (proyecto 41/2003).

Referencias [1] IEEE1073, “Health informatics. Point-of-Care Medical Device

Communication (PoC-MDC). Overview and framework”. Disponible en: http://www.ieee1073.org.[Última consulta: 01/09/07]

[2] M. Galarraga, I. Martínez, et al., “Proposal of an ISO/IEEE11073 Platform for Healthcare Telemonitoring: Plug-and-Play Solution with new Use Cases” Int Conf IEEE EMBS, pp. 6709-6712, 2007.

[3] UNE-ENV 13734, “Informática sanitaria. Representación de la información de signos vitales”, 2002.

[4] D. Tejada et al., “Evolución de interoperabilidad de dispositivos médicos y adaptación a X73”, XXIV CASEIB, pp. 61-64, 2006.

[5] R. Achig et al., “Implantación de un sistema de información de datos de dispositivos médicos”, XXIV CASEIB, pp. 57-60, 2006.

[6] DATEX-OHMEDA, “Manual de usuario del pulsioxímetro Datex-Ohmeda 3900”, 2003.

[7] I. Martínez et al., “Implementation experience of patient monitoring solution based on end-to-end standards” Int Conf IEEE EMBS, pp. 6425-6428, 2007.

[8] ISO/IEEE Health informatics PoC-MDC, “Part 10304: Device specialization: pulse oximeter”, 2003.

[9] ISO/IEEE Health informatics PoC-MDC, “Part 10201: Domain information model”, 2004.

[10] ISO/IEEE Health informatics PoC-MDC, “Part 20201: Application profiles - Base standard”, 2004.


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Propuesta de una Interfaz de Transporte para Permitir el Uso de ISO/IEEE 11073 con Diferentes Tecnologías de Transmisión

M. Martínez de Espronceda1, M. Galarraga1, L. Serrano1, I. Martínez2, S. Led1, I. Maeztu1 1 Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. E31006 - Pamplona, Spain.

2 Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain. {miguel.martinezdeespronceda, miguel.galarraga, lserrano, santiago.led}@unavarra.es, [email protected]

Resumen El estándar ISO/IEEE 11073 para la interoperabilidad de dispositivos médicos se encuentra en continua evolución. Uno de los obstáculos que ha dificultado hasta ahora la adopción del estándar por parte del fabricante es la falta de alternativas en tecnologías de transmisión. En el presente artículo se propone una interfaz que facilita enormemente la compatibilidad de dichas tecnologías con el estándar y que consigue independizar las capas superiores del estándar de la tecnología de transmisión utilizada. Además, para ilustrar el potencial de la nueva interfaz, se implementa una capa de adaptación para Bluetooth, una de las tecnologías inalámbricas más extendidas en la actualidad.

1. Introducción Se ha constatado que los servicios de telemonitorización mejoran considerablemente la calidad de vida del ciudadano y suponen un alivio a las listas de espera [1]. Sin embargo su implantación está siendo frenada por una serie de barreras entre las que se encuentran la falta de integración, el alto coste y la baja usabilidad. La estandarización puede ayudar a mejorar esta situación [2]. La familia de normas ISO/IEEE 11073 [3] constituyen un estándar en plena evolución que cubre comunicaciones entre dispositivos médicos en el punto de cuidado (Point of Care – Medical Device Communications, PoCMDC). Esta familia define una pila de protocolos para cada uno de los niveles que define el modelo OSI [4] aunque no cubre muchas de las tecnologías de transmisión más interesantes actualmente. Por el momento solo es posible su uso con IrDA y RS-232.

Cada vez más, los dispositivos que antes requerían de un cable pasan a conectarse con alguna tecnología inalámbrica. Además, los que todavía siguen usando cable, en lugar de RS-232, ahora incorporan USB o Ethernet que presentan mayores prestaciones. Por todo ello se hace patente la necesidad de adaptar la norma ISO/IEEE 11073 [5] a las nuevas tecnologías aparecidas en los últimos años. Algunas de las tecnologías de transmisión que más han proliferado son: 1) Bluetooth para redes inalámbricas de área personal y tasas de transmisión medias; 2) USB para conexión de periféricos; 3) 802.11.x en redes inalámbricas de área local (WLAN) y velocidades altas; y 4) TCI/IP para comunicaciones globales. En el presente trabajo se propone una nueva

interfaz de transporte que independiza las capas superiores de la pila de protocolos definido por el estándar y facilita enormemente la incorporación de nuevas tecnologías. La figura 1 presenta el diagrama de dicha pila con la interfaz propuesta en este trabajo. Las capas superiores vienen definidas por el estándar ISO/IEEE 11073 mientras que las inferiores dependen de la tecnología.

Figura 1. Diagrama de la pila de protocolos con la interfaz propuesta en este trabajo.

2. Materiales y método A continuación, en un primer apartado se analiza las capas superiores definidas en el estándar. Posteriormente en un segundo apartado se define una interfaz de transporte que independiza la pila ISO/IEEE 11073 de la tecnología de transporte. Finalmente en un tercer apartado se aplica, define e implementa una capa de adaptación para Bluetooth.

2.1. Análisis de la parte superior de la pila de protocolos definida en ISO/IEEE 11073

La norma ISO/IEEE 11073 define una serie de elementos que intervienen en la comunicación y que se describen a continuación. Para definir la sintaxis, la semántica y los mensajes con la que dos dispositivos se comunican se emplea el lenguaje de datos de dispositivos médicos (Medical Device Data Language, MDDL). Los términos de datos sobre dispositivos y medidas manejados por el MDDL se agrupan en el diccionario de información de


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Figura 3. Diagrama de las pilas ISO/IEEE 11073 – Bluetooth incluyendo la capa de adaptación

Disconnect

Si el dispositivo actúa como servidor, finaliza la piconet y se desconecta. Si lo hace como cliente se desconecta del servidor. Una vez hecho esto, la capa genera una indicación DiscInd tanto en cliente como en el servidor y cesan la actividad del stack de Bluetooth poniendo el dispositivo en modo de bajo consumo (Power down).

ConInd y DiscInd

ConInd tiene lugar cuando los dispositivos involucrados han establecido la conexión Bluetooth. Para que se produzca debe de ejecutarse primero Connect. DiscInd se origina como resultado de la llamada a Disconnect.

DataInd y DataReq

Para transferir un paquete de datos (pasado por la capa superior a través de una llamada a DataReq) de un dispositivo a otro se utilizan llamadas directas a la capa RFCOMM que se encarga de transferir los datos al dispositivo asociado. Cuando llegan los datos al dispositivo asociado la capa de adaptación se los pasa a la capa superior por medio de un DataInd.

3. Resultados y conclusiones Se ha observado que el uso de estándares es de gran interés para la proliferación de servicios de telemonitorización. ISO/IEEE 11073 es el más adecuado a pesar de que está en continuo desarrollo y a que por el

momento se limita a RS-232 e IrDA como tecnologías de transporte. En el presente artículo se demuestra que se puede hacer frente a esa limitación, que se puede definir una capa intermedia que proporcione compatibilidad al estándar con otras nuevas tecnologías de transporte y se propone una interfaz que simplifica la incorporación de dichas tecnologías. Para añadir una nueva lo único necesario es definir una capa de adaptación que implemente las primitivas de servicio definidas por la interfaz. Además para ilustrar el proceso se ha definido una nueva capa de adaptación que utiliza Bluetooth. Se ha visto que incluir una nueva capa de transporte es mucho más sencillo de lo que parece. En este caso se ha implementado la capa como un nuevo perfil de Bluetooth.

Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el proyecto TSI2005-07068-C02-01 así como una beca del Programa de Ayudas Para la Formación de Personal Investigador de la Universidad Pública de Navarra (Res. 1342/2006).

Referencias [1] Louis AA, Turner T, Gretton M, Baksh A, Cleland JGF. A

systematic review of telemonitoring for the management of heart failure. European Journal of Heart Failure 2003; 5(5):583-90.

[2] M. Galarraga, L. Serrano, The Need for Standards in Medical Device Interoperability: Why and Where?, 5th European Symposium on Biomedical Engineering, 2006

[3] M. Galarraga, L. Serrano, I. Martínez, P. De Toledo. Standards for Medical Device Communication: X73 PoC-MDC, Medical and Care Compunetics 3 (pp. 242-256), IOS Press - "Studies in Health Technology and Informatics", 2006

[4] H. Zimmermann, OSI Reference Model-The ISO Model of Architecture for Open Systems Interconnection, Communications, IEEE Transactions on legacy, pre – 1988J.

[5] Yao and S. Warren, Applying the ISO/IEEE 11073 standards to wearable home health monitoring systems, Journal of Clinical Monitoring and Computing, vol. 19, 2005, pp. 427-436

[6] I. Martínez, J. Fernández, M. Galarraga, L. Serrano, P. de Toledo, S. Jiménez-Fernández, S. Led, M. Martínez-Espronceda and J. García, Implementation of an End-to-End Standards-based Patient Monitoring Solution, IEE Proceedings Communications - Special Issue on Telemedicina and e-Health Communication Systems, 2007

[7] Sairam, K. V. S. S. S., Gunasekaran, N., & RamaReddy, S. Bluetooth in wireless communication. IEEE Communications Magazine, 40(6), 90-96. 2002

[8] Página web del SIG de Bluetooth: http://www.bluetooth.com/Bluetooth/SIG/ (Consultado Septiembre 2007)

[9] Página web del forum de Wibree: http://www.wibree.com (Consultado Septiembre 2007)


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Implementación de la norma ISO/IEEE 11073 en una báscula dotada de Bluetooth para la telemonitorización de peso

M. Martínez de Espronceda1, M. Galarraga1, L. Serrano1, J. Escayola2, I. Maeztu1, S. Led1 1 Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. E31006 - Pamplona, Spain.

2 Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain. {miguel.martinezdeespronceda, miguel.galarraga, lserrano, santiago.led}@unavarra.es, [email protected]

Resumen La expansión de servicios de e-Salud se ve frenada por el alto coste de los dispositivos y la escasa flexibilidad. La introducción de estándares de interoperabilidad entre dispositivos puede mejorar la situación. En esta línea la familia de normas ISO/IEEE 11073 para interoperabilidad de dispositivos médicos ampliamente extendida en entornos de Unidades de Cuidados Intensivos (UCI) puede extenderse para los entornos de telemonitorización aunque para ello es necesario salvar una serie de obstáculos. Por otro lado se ha visto que el control del peso resulta de especial interés en la monitorización de pacientes con problemas cardíacos y sobrepeso. El objetivo de este trabajo consiste en aplicar dicho estándar a una báscula dotada con Bluetooth. Para ello ha sido necesario definir la terminología para el nuevo dispositivo así como adaptar el estándar a Bluetooth.

1. Introducción Se ha comprobado que la estandarización es una pieza clave para la proliferación de los servicios de e-Salud [1]. En la actualidad, la familia de normas ISO/IEEE 11073 [2] cubre las comunicaciones entre dispositivos en el punto de cuidado (Point of Care – Medical Device Communications, PoCMDC) para entornos de Unidad de Cuidados Intensivos (UCI), e incluye tecnologías IrDA para transmisión inalámbrica y RS-232 para comunicaciones cableadas. Por el momento no cubre muchas de las tecnologías de transmisión cableada (como USB o TCP/IP) e inalámbrica (como Bluetooth/Wibree, ZigBee, o WiFi). Además se han desarrollado pocos demostradores conformes a la norma [3]. Conscientes de la situación se ha desarrollado una plataforma de acuerdo al estándar (Figura 1, [4]). Esta resulta interesante no solo

cómo guía y demostrador para futuros desarrollos, sino también como probador de nuevas propuestas.

Por otro lado, el control de peso es necesario en el tratamiento de algunas enfermedades, como pueden ser: Insuficiencia cardiaca, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), hipertensión arterial, (uno de los principales factores de riesgo de cardiopatías, ictus y es una de las principales causas de insuficiencia renal), o la obesidad, que incrementa las posibilidades de padecer otras enfermedades como diabetes, colesterol, hipertensión, enfermedades articulares, de la vesícula biliar, coronarias y respiratorias, entre otras [5].

En el caso propuesto, un profesional médico prescribe una monitorización del peso al paciente porque esta afectando a su salud, porque sigue un programa de nutrición o bien por guiar un deportista profesional en sus decisiones sobre dietas, tratamiento, nutrición y control de peso. Un documento describiría el tratamiento personal del paciente (límites tolerables de peso, frecuencia de pesado, etc.), que serviría para configurar los dispositivos que forman su sistema: frecuencia de pesado, límites de peso, alarmas, etc.

El parámetro peso puede ser de interés por si solo o ser una variable más en el seguimiento a pacientes crónicos que padezcan enfermedades tales como las comentadas anteriormente. Un servicio que ha proliferado en los últimos años es el de monitorización cardiovascular. Esta se realiza por medio de la visualización del ECG y el control del peso. En [6] se están desarrollando dos dispositivos personalizables que permiten incorporar el estándar de forma nativa. Estos son una báscula y un holter inteligente ambos con tecnología inalámbrica Bluetooth.

Figura 1. Esquema general de la plataforma propuesta basada en el estándar ISO/IEEE 11073


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Consumo de potencia

Radio de cobertura

Costo económico Penetración en el mercado

Capacidad de transmisión

IrDA Bajo Visión directa Bajo Alta Media

Wifi Alto 100 Alto Alta Alta

ZigBee Muy bajo 100 Bajo Baja Baja

Bluetooth Bajo 10-100 Bajo Alta Media

Tabla 2. Comparativa de algunas tecnologías inalámbricas más interesantes

• El agente envía el resto de la estructura del DIM y el manager confirma su recepción. De esta manera el manager tiene información sobre qué objetos puede sondear.

• El manager solicita el dato peso del objeto numérico simple con el nuevo método de sondeo del objeto MDS que utiliza el servicio ACTION de CMDISE. El agente contesta con la información requerida. El manager confirma la recepción de los datos.

• El manager solicita la desasociación y la báscula la acepta. Los programas deben parar su ejecución. El programa del manager terminará su ejecución en el caso de haber finalizado también sus comunicaciones con el servidor de telemonitorización.

2.4. Adaptación de la pila a Bluetooth

Las tecnologías inalámbricas permiten liberar de cables las comunicaciones, permitiendo una mayor comodidad del paciente al interactuar con el sistema. Se realizó una evaluación con el objetivo de seleccionar la tecnología más adecuada. Los requerimientos de consumo de potencia, rango de cobertura, calidad, capacidad, coste económico e integración hacen a la tecnología Bluetooth [7] la más adecuada de entre las populares. La tabla 2 muestra una comparativa de dichas tecnologías. Una vez seleccionada la tecnología se procedió al diseño de una capa intermedia que proporciona una adaptación de las capas superiores de la pila de protocolos definida en la norma ISO/IEEE 11073 y la pila de protocolos definida por Bluetooth [8].

3. Resultados y conclusiones La báscula es un dispositivo de interés para la telemonitorización de pacientes con problemas cardíacos y de sobrepeso. Su uso habitual en la rutina clínica sería muy interesante; sin embargo, no se está llevando a cabo debido a ciertas carencias. El presente artículo contribuye a paliar alguna de estas carencias mediante la propuesta planteada de estandarización. Con ese objetivo se ha implementado un dispositivo báscula con Bluetooth basándose en la familia de normas ISO/IEEE 11073. Esta es una familia de normas en constante evolución lo que ha obligado a abordar dos problemas diferentes. Por un lado, la incorporación de un nuevo dispositivo a la norma. Por otro, la incorporación de una nueva tecnología de transporte. Los resultados han sido satisfactorios ya que

se ha definido el modelo de referencia de ISO/IEEE 11073 para la báscula y asimismo se ha comprobado que la incorporación de una nueva tecnología de transporte inalámbrica como Bluetooth al estándar no resulta en absoluto compleja.

Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el proyecto TSI2005-07068-C02-01 así como una beca del Programa de Ayudas Para la Formación de Personal Investigador de la Universidad Pública de Navarra (Res. 1342/2006).

Referencias [1] M. Galarraga, L. Serrano, The Need for Standards in

Medical Device Interoperability: Why and Where?, 5th European Symposium on Biomedical Engineering, 2006

[2] M. Galarraga, L. Serrano, I. Martínez, P. De Toledo. Standards for Medical Device Communication: X73 PoC-MDC, Medical and Care Compunetics 3 (pp. 242-256), IOS Press - "Studies in Health Technology and Informatics", 2006

[3] J. Yao and S. Warren, Applying the ISO/IEEE 11073 standards to wearable home health monitoring systems. Journal of Clinical Monitoring and Computing, vol. 19, 2005, pp. 427-436

[4] I. Martínez, J. Fernández, M. Galarraga, L. Serrano, P. de Toledo, S. Jiménez-Fernández, S. Led, M. Martínez-Espronceda and J. García, Implementation of an End-to-End Standards-based Patient Monitoring Solution, IEE Proceedings Communications - Special Issue on Telemedicina and e-Health Communication Systems, 2007

[5] Organización Mundial de la Salud. Obesity: preventing and managing the global epidemia. Report of a WHO consultation on obesity. Ginebra: World Health Organization, 1998

[6] S. Led, L. Serrano, M. Galarraga. Intelligent Holter: A new Wearable Device for ECG Monitoring using Bluetooth Technology. 3rd EMBEC, Prague, IFMBE Proceedings, Volume 11, 2005

[7] Lebold, M. S., Murphy, B., Boylan, D., & Reichard, K. Wireless technology study and the use of smart sensors for intelligent control and automation. Aerospace, 2005 IEEE Conference 5-12 March 200, pp. 1 - 15

[8] M. Martínez de Espronceda, M. Galarraga, L. Serrano, I. Martínez, Propuesta de una Interfaz de Transporte para Permitir el Uso de ISO/IEEE 11073 con Diferentes Tecnologías de Transmisión, enviado al CASEIB 2007


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Propuesta de una plataforma de telemonitorización según la norma ISO/IEEE 11073 y su adecuación a casos de uso

habituales

I. Martínez1, M. Galarraga2, S. Jiménez-Fernández3, P. de Toledo4, L. Serrano2, J. Escayola1, J. Fernández2, S. Led2, M. Martínez-Espronceda2, E. Viruete1, J. García1 y F. del Pozo3

1 Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) – c/ María de Luna, 3. 50018 – Zaragoza, España 2 Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) – Campus de Arrosadía s/n. 31006 – Pamplona, España 3 Grupo de Bioingeniería y Telemedicina (Univ. Politécnica Madrid) – Ciudad Universitaria s/n. 28040 – Madrid, España

4 Departamento de Informática (Univ. Carlos III Madrid) - Av. Universidad, 30. 28911 –Leganés, Madrid, España

Resumen La monitorización remota de pacientes está cada vez más cerca de convertirse en una tecnología madura. En cualquier caso, sigue faltando empuje en áreas tales como la estandarización de interfaces de comunicación, la integración con la Historia Clínica Electrónica (HCE) o la incorporación a escenarios de inteligencia ambiental. El presente trabajo está enfocado al desarrollo de soluciones de monitorización a distancia basadas, extremo a extremo, en estándares. También se identifica un conjunto de casos de uso relacionados con dicha monitorización, resaltándose sus características y funcionalidades, así como los problemas de integración con los que se han encontrado los autores durante la implementación del sistema realizado basado en el estándar ISO/IEEE11073 (X73). Hoy por hoy, los comités de estandarización están trabajando en la adaptación del estándar X73 al mercado emergente de dispositivos de salud personal y en la identificación de casos de uso, tareas esenciales a la hora de presentar nuevas revisiones del mencionado estándar.

1. Introducción La e-salud ofrece un amplio rango de escenarios basados en la monitorización de pacientes surgiendo, cada uno, a partir de la combinación de diferentes dispositivos de medida [1]. Las Redes de Área Personal (PAN) son una posible solución a las comunicaciones inalámbricas, sin embargo no terminan de resultar útiles si no se emplean protocolos de comunicación estándar [2]-[4].

El estándar ISO/IEEE11073 (X73) fue diseñado para un escenario específico: la Unidad de Cuidados Intensivo (UCI) [5]. No obstante, los autores sugieren que X73 se puede adaptar a entornos de monitorización personales [6] y para ello, y partiendo de trabajos previos, se analiza un conjunto de casos de uso (UC) como punto de partida para la identificación de nuevos requisitos que contribuyan al avance del estándar.

Al contrario que en las UCIs, los nuevos escenarios planteados suponen la aparición de restricciones debido a ciertas características particulares como la necesidad de procesadores embebidos en dispositivos médicos (MD) vestibles (wearable), bajos consumos de potencia y comunicaciones inalámbricas (esta última opción aún no

ha sido recogida por el estándar X73). Esto conlleva la utilización de protocolos más ligeros, que eviten largas cadenas y que sean eficientes en términos de cabeceras, ancho de banda y uso de la unidad central de proceso [7]. Con la tecnología existente, esto supone que la mayor parte de la inteligencia no puede recaer en los sensores o MD con los que se monitoriza al paciente. En este sentido, las nuevas características de los escenarios de e-salud conducen a la necesidad de una profunda revisión del estándar X73, haciéndose necesario proyectar un nuevo perfil especializado en las comunicaciones entre Dispositivos de Salud Personal (Personal Health Devices – PHD) [8].

Parece lógico pensar que la mejor forma de detectar discrepancias entre el estándar X73 y las necesidades de los escenarios de e-salud es a través de la propuesta e implementación de casos de uso, lo que permite prever soluciones potenciales. La principal característica identificada es la necesidad de implementar sistemas basados en protocolos estándar, donde cada módulo pueda ser reemplazado fácil y rápidamente por otro similar gracias a características plug-and-play (P&P). Otra característica es que los datos enviados por los sensores que el paciente tiene en su domicilio deben llegar al hospital, para integrarse posteriormente en la HCE. Todo esto supondrá, en breve, una reducción de costes y una mejora debido a la interoperabilidad, la comodidad y la usabilidad de los sistemas. En este artículo también se describe una plataforma prototipo donde se han implementado las funcionalidades descritas anteriormente y que cumple con los estándares X73 y EN13606. Está también preparada para soportar (introduciendo únicamente pequeñas modificaciones) características aún no soportadas por X73, como las comunicaciones inalámbricas y para adoptar los cambios que supondrá la incorporación del perfil PHD en X73.

Este grupo de investigación se ha centrado en desarrollar una implementación X73 centrada en dispositivos médicos (MD) conectados por cable en entornos domiciliarios: un pulsioxímetro y un tensiómetro con conectores RS-232/USB y un prototipo para redes personales de sensores basado en MD inalámbricos: peso, ECG y pulsioxímetro con tecnologías Bluetooth/RFID.


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saturación de oxígeno en sangre, ritmo cardiaco y forma de onda pletismográfica, y que tiene interfaz RS-232. Para formar el VMD X73 se añade un módulo basado en un microcontrolador y con interfaz de radiofrecuencia. Este dispositivo satisface los requisitos del caso de uso UC3. Por defecto el modo de funcionamiento es el básico (UC3), aunque se podría añadir la funcionalidad propia del perfil sondeo añadiendo un microcontrolador adicional. De esta forma se cumplirían los requisitos del UC4.

• VMD4. Basado en el tensiómetro OMRON 705IT, que mide pulso y presión arterial y puede almacenar 28 medidas. Originalmente tiene una interfaz USB, por lo que requiere un adaptador a RS-232 para ser totalmente compatible con X73.

• VMD5. Utiliza el pulsioxímetro DATEX-Ohmeda 3900 que tiene una salida RS-232 (contemplada en X73), y mide SpO2 y ritmo cardiaco en intervalos de 2s. Proporciona también alarmas. Su funcionalidad es la adecuada para el UC5.

4. Funcionalidades de inteligencia ambiental

Se han estudiado una serie de funcionalidades relacionadas con el paradigma de inteligencia ambiental, para su inclusión en la plataforma X73 propuesta.

• Módulo analizador de la Calidad de Servicio, para evaluar el estado del medio de transmisión. Esta funcionalidad permitiría un manejo más eficiente de la comunicación con los MDs, adaptándola a los requisitos de calidad de cada dispositivo y los recursos disponibles.

• Gestión de alarmas. El estándar X73 contempla la gestión de las alarmas generadas por cada MD, asignando prioridades en función de los dispositivos y pacientes involucrados. Esto permitiría establecer qué alarmas pueden ser manejadas por el paciente, gestionándolas a nivel de cada pasarela y establecer diferentes protocolos en caso de ausencia de respuesta por parte del paciente o detección de una tendencia al deterioro de los signos vitales.

• Interfaz gráfica y sensorial personalizada, que mejore la usabilidad para el paciente y le guíe en el proceso de monitorización. Esta personalización se basaría en dos tipos de características, tanto las características técnicas de los dispositivos que usa cada paciente como las características propias del paciente (capacidad, tipo de monitorización, frecuencia,...)

5. Conclusiones Consideramos que la falta en el mercado de dispositivos de telemonitorización que estén basados en un estándar que los haga interoperables es una barrera fundamental para las soluciones de e-salud, tanto desde el punto de vista de los costes como de la independencia frente a un vendedor concreto. Este trabajo describe los casos de uso más típicos de los sistemas de telemonitorización y presenta una plataforma técnica que permite realizar todos esos casos de uso y que incluye una serie de dispositivos

de monitorización a los que se ha dotado de una interfaz conforme a la norma X73. Dicha plataforma se ha especificado conjugando las perspectivas de tres grupos de investigación diferentes, con lo que se ha logrado poner de manifiesto de manera más evidente los problemas que surgen en un escenario de verdadera interoperabilidad. En el futuro la plataforma descrita debe ser mejorada para adaptarla al paradigma de inteligencia ambiental, dotándola de interfaces más amigables, mayor inteligencia en la gestión de fallos y alarmas, así como de mayor capacidad de adaptación a los recursos de red disponibles.

Agradecimientos Los autores quieren agradecer a Melvin Reynolds, coordinador del CEN TC251 WGIV, por sus sugerencias a la hora de enfocar esta investigación. Este trabajo ha sido financiado parcialmente por los proyectos CICYT-FEDER TSI2004-04940-C02-01, TSI 2005-07068-C02-01yTSI2007-65219-C02-01;FIT-50300-2007-56; VI FP Pulsers II IP IST-27142; así como una beca de la Secr. de Estado de Univ e Inv (FPU AP-2004-3568) y otra del Dpto. de Salud del Gobierno de Navarra (proyecto 41/2003).

Referencias [1] R. Wooton, J. Craig, “Introduction to Telemedicine”,

ISBN-10: 1853156779, Rittenhouse Book Distributors, 2nd Ed, 2006.

[2] P. de Toledo, M. Galarraga, I. Martinez, L. Serrano, J. Fernández, F. del Pozo, "Towards e-Health Device Interoperability: The Spanish Experience in the Telemedicine Research Network", Int Conf IEEE Eng in Medicine and Biology Society, EMBS, pp. 3258-59, 2006.

[3] J. Yao, R. Schmitz, S. Warren, "A Wearable Point-of-Care System for Home Use That Incorporates Plug-and-Play and Wireless Standards". IEEE Trans Inf Technol Biomed, 9(3):363-371, 2005.

[4] S. Warren, J. Yao, R. Schmitz and J. Lebak, "Reconfigurable point-of-care systems designed with interoperability standards," Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings, 26(V):3270-3273, 2004.

[5] IEEE1073. Health informatics. Point-of-care Medical Device communication. Standard for Medical Device Comm -Overview & Framework. http://www.ieee1073.org.

[6] M. Galarraga, L. Serrano, I. Martinez and P. de Toledo, "Standards for medical device communication: X73 PoC-MDC" Stud Health Tech Inform,vol.121,pp.242-256, 2006.

[7] J. Yao and S. Warren, "Applying the ISO/IEEE 11073 standards to wearable home health monitoring systems" Jour Clinical Monit and Comp, vol. 19, pp. 427-436, 2005.

[8] Personal Health Devices PHD. IEEE Standards Association webpage: http://standards.ieee.org/. Last access: 21/06/07.

[9] S. Led, L. Serrano, M. Galarraga. "Intelligent Holter: a new wearable device for ECG", pp. 1527-1530 Europ Med and Biol Eng Conf, 2005.

[10] P. De Toledo et al., "A telemedicine experience for chronic care in COPD", IEEE Trans Inf Techn Biomed, 2006.


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sistema de supervisión de medidas y toma de decisiones para...

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