SISTEMA EMBEBIDO DE ALERTAS TEMPRANAS PARA …

SISTEMA EMBEBIDO DE ALERTAS

TEMPRANAS PARA PACIENTES CON

AFECCIONES CARDIACAS

Valeria Martínez Saavedra, Ivan Camilo Amaya Galindo,

Miguel Ángel Mora Cruz, José Gregorio Valera Gil

Fundación Universitaria Unipanamericana – Compensar

Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Telecomunicaciones, Ingeniería de Software

Bogotá, Colombia

Año 2018

SISTEMA EMBEBIDO DE ALERTAS TEMPRANAS PARA PACIENTES CON

PATOLOGÍAS CARDIACAS

Valeria Martínez Saavedra, Ivan Camilo Amaya Galindo, Miguel Ángel Mora

Cruz y José Gregorio Valera Gil

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de:

Ingeniero de Telecomunicaciones

Director (a):

Ingeniero Andrés Esteban Puerto Lara M. Eng

Línea de Investigación:

Ingeniería de Software - Redes, Telemática y Telecomunicaciones

Fundación Universitaria Unipanamericana – Compensar

Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Telecomunicaciones, Ingeniería de Software

Bogotá, Colombia

Año 2018

Dedicatoria

A Dios y a nuestras familias quienes son la base primordial en nuestro proceso de

formación, inculcándonos los valores, que nos identificaran en nuestras vidas como

las personas integras y profesionales que somos.

A nuestros docentes que, con su sapiencia, nos han brindado las herramientas

necesarias para desarrollarnos intelectualmente y así lograr los objetivos que nos

hemos propuesto.

A el Docente y tutor de este proyecto Andrés Esteban Puerto Lara, por su

dedicación y esfuerzo, creyendo en este proyecto, brindándonos las herramientas

y conocimientos necesarios para poder llevarlo a cabo en su totalidad.

A la Fundación Universitaria Panamericana, por su sistema de implementación

académica por ciclos, donde encontramos las bases necesarias para formarnos

profesionalmente en cada uno de los campos propuestos.

Agradecimientos

Como equipo de trabajo agradecemos primordialmente a nuestro director de tesis,

el Ingeniero Andrés Esteban Puerto Lara M.Eng, quien con sus grandes

conocimientos nos orientó en el proceso de implementación y construcción de esta

investigación.

A los Docentes que estuvieron siempre prestos a colaborarnos, con sus aportes

valiosos, que ayudaron al gran resultado de este proyecto.

A cada uno de nuestros familiares que siempre fueron el apoyo motivacional para

la realización de la investigación realizada.

Resumen

El proyecto está enfocado en desarrollar un sistema embebido que conjuga

hardware y software, esta combinación permite monitorear el ritmo y la frecuencia

cardiaca de forma remota, además permite emitir una alerta cuando dichos

parámetros de ritmo y frecuencia se encuentren fuera del rango normal. Emplea

tecnologías inalámbricas para realizar la comunicación entre el hardware y el

software, centraliza la información en un servidor y permite su acceso desde

cualquier ubicación con una conexión a internet. Actualmente un

electrocardiograma es importante en el área cardiovascular, ya que hace entrega

de información útil acerca del funcionamiento del corazón, lo cual permitirá

basarnos en dicha información para generar alertas cuando este no se encuentre

en el parámetro correcto. Para esto se realizará un prototipo funcional, donde se

realizará la lectura de los pulsos cardiacos, posteriormente en nuestro SW, se

visualizará la información y generará alertas que será enviado, por medio de red

WIFI, al personal idóneo, para brindar el respectivo diagnóstico.

Palabras clave: SISTEMA EMBEBIDO, ALERTAS TEMPRANAS, PACIENTES

CON PATOLOGIAS CARDIACAS, SERVIDOR, TECNOLOGIA WIFI.

Abstract

The project is focused on developing an embedded system that combines

hardware and software, this combination allows to monitor the rhythm and heart

rate remotely, also allows an alert when these parameters of rhythm and frequency

are outside the normal range in patients with heart disease. It uses wireless

technologies for communication between hardware and software, centralizes

information on a server and allows access from any location with an internet

connection. Currently an electrocardiogram is important in the cardiovascular area,

as it provides useful information about the functioning of the heart, which will allow

us to generate alerts when it is not in the correct parameter. For this a functional

prototype will be made, where the cardiac pulses will be read, later in our SW, the

information will be visualized and alerts will be generated that will be sent, through

WIFI network, to the appropriate personnel, to provide the respective diagnosis.

Keywords: EMBEDBID SYSTEM, EARLY ALERTS, PATIENTS WITH CARDIAC

PATHOLOGIES, SERVER, WIFI TECHNOLOGY.

Tabla de contenido

CAPITULO I. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 8

1.1.1Antecedentes ........................................................................................................... 9

1.1.2Justificación .......................................................................................................... 14

1.2Objetivos ................................................................................................................... 16

1.2.1Objetivo General ................................................................................................... 16

1.2.2Objetivos Específicos ............................................................................................ 16

1.3 Alcances y limitaciones............................................................................................ 17

1.3.1Alcances ............................................................................................................... 17

1.3.2Limitaciones ........................................................................................................... 17

CAPITULO II. MARCO REFERENCIAL ....................................................................... 18

2.1 REFERENTE BIBLIOGRÁFICO ........................................................................................ 22

2.2 MARCO TEÓRICO ....................................................................................................... 23

2.2.1 ESTADO DEL ARTE .................................................................................................. 23

2.2.2MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................... 25

2.2.3MARCO LEGAL ......................................................................................................... 31

CAPITULO III. PROPUESTA Y DESARROLLO ........................................................... 35

3.1 DESARROLLO DE LA PROPUESTA ................................................................................. 35

3.1.1 ETAPA NO. 1 IDENTIFICACIÓN ................................................................................... 35

3.2 ETAPA NO 2 EXPLORACIÓN ......................................................................................... 35

3.3 DISEÑO ..................................................................................................................... 35

3.3.1 MATRIZ DOFA WIFI................................................................................................ 36

3.3.2 MATRIZ DOFA ATMEGA ........................................................................................ 36

3.3.3 MATRIZ DOFA ECG AD8232 .................................................................................. 37

3.3.4 MATRIZ DOFA ELECTRODOS .............................................................................. 37

3.3.5 MATRIZ DOFA CABLES DE GIMNASIA PASIVA ................................................... 38

3.3.6 MATRIZ DOFA OMEGA2 ........................................................................................ 38

3.4 DISEÑO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO ...................................................... 40

3.4.1 DISEÑO DEL HARDWARE .......................................................................................... 48

3.5DESARROLLO DE LA PLATAFORMA ................................................................................ 53

3.6 CONCLUSIONES .................................................................................................... 53

CAPITULO IV ANEXOS ............................................................................................... 59

CAPITULO V BIBLIOGRAFIA ...................................................................................... 62

Sistema embebido de alertas tempranas para pacientes con afecciones cardiacas

CAPITULO 1

1. Introducción

El proyecto ¨Sistema embebido de alertas tempranas para pacientes con patologías

cardiacas¨, abarca las áreas de las Telecomunicaciones y Software, a través de los

medios Tecnológicos existentes, destacando la importancia de la tecnología en la

evolución de la medicina, buscando dar viabilidad, alcanzabilidad y aplicabilidad al

proyecto a desarrollar.

El proyecto ¨Sistema embebido de alertas tempranas para pacientes con patologías

cardiacas¨, desarrollará un dispositivo de lectura cardiaca, en conjunto con un sistema

de alertas tempranas para pacientes con patologías cardiacas identificadas, donde de

manera inalámbrica la información será remitida a un servidor donde se realizará la

conversión de las señales análogas a digitales, para poder visualizar la información

obtenida en un servidor web, al cual únicamente se podrá acceder con credenciales

definidas, aquí los parámetros serán visibles únicamente por el personal contratado para

dicha función evitando alteraciones en los resultados.

Para lograrlo tendrán en cuenta los siguientes aspectos (Tabla 1. Introducción)

Enfoque Cuantitativo

Alcance Descriptivo

Diseño Preexperimental

Población Estudio de casos múltiple

Muestra 1 paciente con patología cardiaca diagnosticada 3 pacientes sin patologías cardiacas identificadas

Tabla 1. Introducción.


1.1 Antecedentes y justificación

1.1.1 Antecedentes

A continuación, conoceremos la historia y los avances tecnológicos que se

han realizado, en búsqueda de mejorar el tiempo y diagnóstico de las personas con

patología cardiaca a lo largo del tiempo.

Desde los siglos XVII y XVIII se realizaron las primeras observaciones de los

efectos de la electricidad en los tejidos animales y humanos, lo cual sucedió de manera

paralela con el diseño de dispositivos capaces de detectar la actividad eléctrica cardíaca.

Uno de los pioneros fue John Walsh, miembro de la Royal Society y del Parlamento

Británico, quien obtuvo una chispa visible a partir de la anguila Electrophorus electricus

mediante el uso de unas tiras delgadas de estaño. A pesar de haberlo demostrado en

reiteradas ocasiones ante muchos colegas, nunca publicó su experimento, pero esto no

impidió que recibiera la medalla Copley en 1774 por su trabajo. Las observaciones de

Walsh y de Bancroft quien lo precedió, pusieron en escena la existencia de alguna forma

de electricidad en los animales. En 1780 el italiano Luigi Galvani advirtió, de forma

accidental, las sacudidas del anca de una rana cuando se la tocó con un escalpelo de

metal. Esto permitió que lanzara la hipótesis acerca de la contracción muscular,

explicando que el origen era una corriente eléctrica, Galvani afirmó que: “En los músculos

toda desintegración, ya sea por lesión o función, va acompañada de un estado de

negatividad que se transmite por toda la fibra”. Sin embargo, sólo hasta 1842 se pudo

comprobar esta hipótesis gracias a los trabajos sobre el músculo esquelético realizados

por Carlo Matteucci, de los cuales se concluye que una corriente eléctrica precede cada

latido del corazón, y a los trabajos de Heinrich Müller y Rudolph von Koelliker, llevados a

cabo en 1856, en los que al aplicar un galvanómetro a la base y al ápex del ventrículo

expuesto, se observó una contracción muscular fuerte inicial y una más suave después

de la sístole ventricular, lo que más tarde se identificaría como las ondas QRS y T del

electrocardiograma.


• En 1878, los fisiólogos británicos John Burden Sanderson y Frederick Page,

usaron un electrómetro capilar para registrar la actividad eléctrica del corazón de

una rana y demostrar la existencia de dos fases diferentes en la actividad eléctrica.

• En 1887, el fisiólogo Augustus Waller del St. Mary’s Medical School de Londres,

publicó el primer electrocardiograma humano, trazo registrado por su técnico de

laboratorio Thomas Goswell. Fue por lo tanto Waller la primera persona en utilizar

el término “electrocardiograma”, aunque años más tarde Willem Einthoven en un

congreso médico se atribuyó tal honor.

• En 1891, los fisiólogos británicos William Bayliss y Edward Starling del Colegio

Universitario de Londres, mejoraron el electrómetro capilar usado por Sanderson

y Page y demostraron una variación trifásica que precedía cada latido del corazón.

También vieron un retardo de cerca de 0,13 segundos entre la despolarización

atrial y la ventricular (más tarde denominado intervalo PR).

• En 1899 Karel Frederik Wenckebach publicó un trabajo sobre el análisis de pulsos

irregulares que describía, en ranas, la existencia de un deterioro de la conducción

aurículo-ventricular que llevaba a la prolongación y luego a un bloqueo progresivo

de la conducción aurículo-ventricular. Este fenómeno se denominó bloqueo tipo

Wenckebach (o Mobitz I).

• En 1917 y 1920, Herrick y Harold Pardee, respectivamente, publicaron los

primeros registros electrocardiográficos de infartos agudos del miocardio en

humanos y describieron como importante la asociación entre los cambios en la

onda T y la isquemia.

Nuevos aportes

Aparte de Einthoven otras personas colaboraron en el desarrollo de la

electrocardiografía. Entre éstas se destaca Cremer, quien en 1906 registró el primer

electrocardiograma transesofágico, lo cual pudo hacerse gracias a la ayuda de un

“tragasables” profesional. La electrocardiografía esofágica tuvo su desarrollo en el siglo

pasado durante la década de los setenta, y permitió la diferenciación de arritmias

auriculares. Cremer también registró el primer electrocardiograma fetal de la superficie

abdominal de una mujer embarazada.


• En 1928 la empresa Frank Sanborn’s Company (fundada en 1917 y adquirida por

Hewlett-Packard en 1961 y desde 1999, perteneciente a Philips Medical Systems)

convirtió su modelo de mesa de electrocardiógrafo en la primera versión portátil

que pesaba 25 kg y era alimentada por una batería de automóvil de seis voltios.

• En 1930, el doctor Frank N. Wilson, de la Universidad de Minnesota, diseñó las

derivaciones electrocardiográficas precordiales (V1 a V6), junto con las unipolares

de los miembros: miembro superior derecho (VR), miembro superior izquierdo (VL)

y miembro inferior izquierdo (VF). En ese mismo año Wolff, Parkinson y White

describieron un síndrome electrocardiográfico caracterizado por intervalo PR

corto, complejo QRS ancho y aparición paroxística de taquicardias.

• En 1935, McGinn y White describieron los cambios del electrocardiograma durante

el embolismo pulmonar agudo, incluido el patrón S1 Q3 T3.

• En 1942, el doctor Goldberger creó un electrodo indiferente que al compararse

con el registro de los electrodos de las derivaciones unipolares, las “ampliaba”

hasta en 50% permitiendo una mayor definición de estas ondas (aVR, aVL, aVF).

• En 1949, Sokolow y Lyon propusieron los criterios diagnósticos para la hipertrofia

ventricular izquierda utilizando la suma de la onda S en V1 y la onda R en V6.

• En 1957, Norman J. Holter describió una nueva técnica de estudio cardiovascular

denominada “radio-electrocardiografía”, la cual permitía obtener un monitoreo

electrocardiográfico ambulatorio durante 24 horas; esta técnica aún vigente se

conoce como “estudio Holter”.

• En 1963, Robert Bruce y sus colegas describieron una técnica para el desarrollo

de la prueba de esfuerzo en banda sinfín, más tarde conocida como protocolo

Bruce. El parisiense Francois Dessertenne, publicó por primera vez en 1966 un

caso de taquicardia ventricular “Torsade de pointes”.

• En 1974, Gozensky y Thorne introdujeron el término “orejas de conejo” en la

electrocardiografía. Describieron la apariencia del complejo QRS en V1 con un

patrón rSR’ (conejo bueno) siendo típico del bloqueo de rama derecha y el RSr’


(conejo malo) que sugería un origen ventricular (por ejemplo ectopia

ventricular/taquicardia).

• En 1992, Pedro Brugada y Josep Brugada, nativos de Barcelona, publicaron una

serie de ocho casos de muerte súbita, con patrón de bloqueo de rama derecha y

elevación del ST en V1-V3 en individuos aparentemente saludables.

Electrocardiografia. (2008). Sociedad Colombiana de Cardiología y Cirugía Cardiovascular, Bogota

sitio: pdf Primera Edición, 2008

Anteriormente, en los electrocardiógrafos de un solo canal, el estudio se obtenía en

forma secuencial moviendo la perilla de una derivación a la siguiente.

El electrocardiograma, es el registro gráfico de las variaciones de potencial

eléctrico de la actividad del corazón o de sus fibras miocárdicas, en un tiempo

determinado. Estas variaciones se captan con electrodos apropiados a nivel de la

superficie de la piel, y a través de los conductores llega al dispositivo electrónico

(electrocardiógrafo) que mide las señales de acción del corazón en términos de

potenciales eléctricos y lo registra en una pantalla, en una fotografía o en un papel

impreso. Este artículo tiene como objetivo brindarle al lector conocimientos básicos sobre

electro medicina que le permita comprender todo lo necesario para encarar la

construcción de un electrocardiógrafo y comprender su lectura a efectos de poder arrojar

datos concretos útiles para un médico a efectos de diagnóstico y tratamiento. Alos fines

prácticos, realizaremos este trabajo en varias entregas, culminando con la construcción

de una interfase para conectar en una PC y así obtener un electrocardiógrafo de buenas

prestaciones.


Adquiridas en la forma correcta (A), con inversión de los cables de los brazos (B), intercambio de los cables de las

extremidades derechas (C), intercambio del cable de la pierna derecha con el brazo izquierdo (D), intercambio del

cable de la pierna derecha con el brazo derecho y la pierna izquierda con el brazo izquierdo (E), e inversión de los

cables de las extremidades izquierdas (F).

Wiggers C. Willem Einthoven. Circulation Research 1961; IX:225-234. 2. Pozas G.

A lo largo de los últimos años se ha observado en el mercado diferentes tipos de

dispositivos con funciones de medición del ritmo y la frecuencia cardiaca, tales como el

Electrocardiógrafo BeneHeart R12 de la empresa Mindray Medical Colombia S.A.S., el

EKG SE 1200 Express de la empresa NOVA MEDICA LTDA, el Cardiovit CS-200

Ergospiro de la empresa Quantronics S.A.S., el Electrocardiógrafo EDAN SE-301 de la

empresa Tech - Médica Equipos Médicos S.A.S., entre otros dispositivos, diagramando

la señal pero estos al ser dispositivos robustos no permiten el fácil transporte del

dispositivo, y tampoco permiten el acceso rápido a los resultados de los exámenes, ya

que debe ser impreso el resultado y transportado hasta el médico para su lectura.

Hasta el momento y según las verificaciones realizadas, no se ha evidenciado ningún

dispositivo que brinde un completo sistema de alertas tempranas a personas con

determinadas patologías cardiacas o al médico tratante de manera inmediata sin

necesidad del traslado del paciente hasta el centro médico más cercano.

Estos son algunos de los dispositivos, su principal característica sus precios y que

actualmente existen en el mercado: (Tabla2. marchasyrutas, wiggle, 2018)


Nombre de la solución Características Costos Banda pectoral Detecta la actividad

cardíaca mediante impulso eléctrico y transmite a dispositivos para trabajar y realizar cálculos con la métrica.

$149.970

Pulsera para Fitness Sistema que se monta en la muñeca y que gracias a un sensor óptico LED que se encuentra en contacto a la piel para obtener las métricas (un proceso denominado como fotopletismografía).

$236.370

Pulsómetros y Computadores

Los pulsómetros y ciclo-computadores que puedes ir montados incluso en el manillar o potencia cuentan con capacidad de rastrear tu ubicación y que podrían conectarse incluso a un móvil. Este tipo de dispositivos además se ofrecen con protocolos Bluetooth Smart y ANT+ para trabar con distintos sensores y dispositivos.

$163.470

Relojes Deportivos Este tipo de dispositivos son sencillos de utilizar y se adaptan para diversas actividades deportivas. Aquí, lo que diferencia de una oferta a otra es el rango de precio que es un indicativo de las características adicionales que puedes llegar a obtener.

$142.590


Reloj Polar M600

Con GPS integrado, registro de la frecuencia cardíaca en la muñeca y seguimiento de actividad 24/7

$656.850

Pulsera de actividad TomTom Touch Cardio Fitness

Controla la frecuencia cardíaca a lo largo de todo el día con el pulsómetro integrado en esta pulsera de actividad. calcula la intensidad de un entrenamiento.

$265.800

Sensor de frecuencia cardíaca Polar H10

Compatible con Go Pro Hero 4 y 5, visualiza tu frecuencia cardíaca en tus grabaciones de Go Pro. También es compatible con Polar Beat, equipos de gimnasio y aplicaciones de terceros. El H10 tiene una hora de memoria para registrar datos sin la necesidad de una unidad de pulsera. La nueva correa Pro Chest tiene un electrodo extra para evitar interferencias.

$251.970

Transmisor de ritmo cardíaco Life Line

Este transmisor de ritmo cardíaco retransmite inalámbricamente tus datos de frecuencia cardíaca instantánea a un dispositivo compatible.

$124.470

Sensor de frecuencia cardíaca Cateye Stealth 50 ANT+

Monitor cardíaco cómodo con base en el pecho que se conecta a su computadora Cateye Stealth 50, para un seguimiento preciso de su ritmo cardíaco mientras entrena.

$148.470

Tabla 2. marchasyrutas, wiggle, 2018


1.1.2 Justificación

Con base en las investigaciones efectuadas por los diferentes entes especializados

en la recopilación de datos, referente a la mortalidad generada, por enfermedades

cardiacas y la demora en la atención de las personas con esta patología, por la falta de

elementos tecnológicos que faciliten este proceso.

Es por estas razones, que pensamos en la implementación de un dispositivo tecnológico

que tengas las características elementales para realizar una atención oportuna, en

aquellas personas con patologías cardiacas definidas, que no cuentan con la facilidad de

tener una atención oportuna.

De acuerdo con el estudio realizado por la consultora Deloitte en nueve países de

América Latina, en el año 2015 cerca de 5,6 millones de colombianos padecieron al

menos uno de los trastornos cardíacos identificados, los cuales causaron 24.754 muertes

en el mismo periodo (Deloitte, 2015). En el mismo informe, el 17,4 % de la población de

20 años de edad o más, padeció al menos uno de los trastornos cardiacos incluidos en

el informe (Deloitte, 2015)

En comparación con países de América Latina (también se analizaron datos en México,

Brasil, Chile, Ecuador, Perú, Venezuela, Panamá y El Salvador), Colombia tuvo tasas de

mortandad mayores y ocupó el tercer lugar por los costos más altos en el ámbito de la

salud. (Suárez, R 2015), se evidenció también que Brasil obtuvo un porcentaje del 64%,

Argentina obtuvo un porcentaje del 22% y Colombia obtuvo un porcentaje del 17.4%, en

América del Sur donde se presentaron los mayores índices de población con patologías

cardiacas identificadas. (Revespcardiol, Sociedad Española de Cardiológica, 2016)

Según el informe publicado por el periódico colombiano El Tiempo, "Males cardíacos le

cuestan 6,4 billones de pesos al país", (Suárez, R 2015) se puede observar que la

población que se encuentra en las zonas más alejadas de las ciudades principales no

está recibiendo un diagnóstico oportuno de enfermedades cardiacas, esto se debe a la

falta de disponibilidad de equipos en su región a razón de los elevados costos que

representan. Las tasas de mortalidad por 100 mil habitantes de infarto más elevadas se

registraron en los departamentos de Tolima (84,53), Caldas (81,72), Quindío (74,53),

Risaralda (70,50), Huila (68,17), Cundinamarca (64,74), Antioquia (63,58), Santander

(62,44), Valle del Cauca (59,72), Meta (59,43), Magdalena (58,82), Atlántico (54,83),

Norte de Santander (54,54), Cesar (53,03), Arauca (52,43), Sucre (52,28), Boyacá


(52,18) y Caquetá (49,51), según el Ministerio de Salud, en sus estudios realizados en el

año 2014 (Min Salud ,2014).

De acuerdo con lo anterior y según el artículo "Anualmente, al sistema de salud en

Colombia le cuesta $6.4 billones atender a pacientes con enfermedades de tipo cardiaco

y de cada cuatro pacientes, uno fallece" (Suárez, R. 2015), es por esto, que el proyecto

pretende desarrollar un sistema embebido que conjuga hardware y software. Ya que esta

combinación permite monitorear el ritmo y la frecuencia cardiaca y además emitir una

alerta a través de tecnologías inalámbricas a un servidor cuando dichos parámetros

(ritmo y frecuencia cardiaca) se encuentren fuera del rango normal en pacientes con

cardiopatías. Actualmente un electrocardiograma es importante en el área

cardiovascular, ya que hace entrega de información útil acerca del funcionamiento del

corazón, lo cual permitirá basarse en la generación de alertas cuando éste no se

encuentre en el parámetro correcto. (Webconsultas,2014)

Es por esta razón que se basa en los estudios realizados a las personas que presentan

alguna patología de tipo cardiaco, y que a pesar de que se han diseñado dispositivos que

permiten tener un control de la falla por parte de la persona misma, no es suficiente para

bajar los índices y mitigar la problemática que se está presentando, y en busca de mejorar

las respuestas el proyecto que se realizará busca mejorar esta problemática.

Para brindar una solución tecnológica a esta problemática, se presenta un prototipo

funcional de un sistema embebido de alertas tempranas para pacientes con afecciones

cardiacas, que tendrá características de almacenamiento y envió de información

relacionada a la lectura de las pulsaciones a pacientes con patologías definidas, como a

pacientes que no sufran de problemas de afección, que les servirá para llevar un control

del estado de su ritmo cardiaco.

El dispositivo tiene un sistema de alerta temprana que permite identificar el momento en

que el resultado de la toma del pulso cardiaco esta fuera de los parámetros de medición

normales.


1.1 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo General:

Desarrollar un prototipo funcional con un sistema embebido de alertas tempranas para

pacientes con afecciones cardiacas.

1.2.2 Objetivos Específicos:

• Enviar y almacenar información relacionada con la lectura cardiaca en pacientes

con patologías cardiacas identificadas, así como en pacientes sanos.

• Generar un sistema de alertas tempranas que permitan reconocer el momento en

que el pulso cardiaco de un paciente este fuera de los parámetros de medición

normales.

• Desarrollar un dispositivo funcional que permita la lectura del ritmo cardiaco en las

personas.


1.2 Alcances y Limitaciones:

1.2.1 Alcances:

➢ Sistema de información con datos cardiacos.

➢ Sistema de alertas.

➢ Prototipo Funcional.

➢ Envió de información por mensaje.

➢ Comunicación vía WIFI.

➢ SW de implementación para lectura de datos.

1.2.2 Limitaciones:

➢ Costos del diseño.

➢ Tiempo para la ejecución.

➢ Daños de elementos de implementación.

➢ Intensidad Horaria para trabajo de implementación.


CAPITULO 2

Marco referencial

En este marco referencial encontrarán antecedentes y regulaciones, relacionadas

con la investigación del proyecto, encontraremos todos los aspectos que serán referentes

para la validez de esta propuesta que se está llevando a cabo.

Colombia se convirtió en unos de los países con más altos índices de población

con patología cardiaca con un 17.4%. Hasta agosto de 2017, en el país ha habido

132.504 defunciones, según las Estadísticas Vitales que publicó el DANE, las cuales

brindan información sobre nacimientos y defunciones en 2016 y las cifras preliminares

de 2017.

El total de muertes en 2016 fue de 223.078, de las cuales un 40,4% (90.068

defunciones) del total fueron personas entre los 65 y los 84 años. Así mismo, en 2017

ese grupo de edad tiene la mayor proporción de defunciones con un 43,0% (56.999).

El grupo de edad con menor número de defunciones en 2016 fue el de 100

años y más, con un 0,6% (1.397). Mientras que, hasta agosto de 2017, un 0,6% (734

defunciones) corresponde a niños entre 1 y 4 años.

En cuanto al departamento de residencia del fallecido, el mayor número de muertes

en 2016 se presentó en Bogotá, Antioquia y Valle del Cauca con el 39,9%, y para el

acumulado de 2017 han concentrado el 40,7%. Las menores proporciones, en el anterior

año, se presentaron en los departamentos de Guainía, Vaupés y Amazonas con el 0,2%,

regiones que para el lectivo representaron el 0,1%. (EL Espectador, 2017)

Es por eso que el Gobierno colombiano se comprometió hoy a reducir en un 8%

la tasa de mortalidad por enfermedades cardiovasculares, respiratorias, cáncer y

diabetes, lo que supone 14.000 muertes menos para el año 2018, informó el ministro de

Salud, Alejandro Gaviria.

La meta fue anunciada por Gaviria en una de las jornadas de rendición de cuentas

que lidera el presidente colombiano, Juan Manuel Santos. El ministro Gaviria señaló que

esa meta se fijó para personas entre 30 y 70 años de edad, que comprende la mayor


parte de la población. "Lo que buscamos es que estas personas vivan mejor y más

sanas", agregó el jefe de la cartera de Salud, quien señaló que para alcanzar esa meta

se comenzará a trabajar en prevención.

"Para eso hay que cambiar el 'chip' de todos, hay que hablar más de salud y menos de

enfermedad, de eso se trata, de poner más énfasis en la prevención, teniendo como base

estas enfermedades principalmente" apostilló Gaviria.

Por su lado, el presidente dijo que "no solo es evitar la muerte a través de la

prevención, sino mejorar mucho la calidad de vida de las personas". Según Santos,

Colombia hoy tiene más población cubierta y con más beneficios en el sistema de salud

y así lo reconocen organismos internacionales como Organización Mundial de la Salud

(OMS) y la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE).

Para la OMS, el Sistema de Salud de Colombia ocupa el primer lugar en

Latinoamérica y el puesto 22 en el mundo, en tanto que para la OCDE el país tiene un

sistema de salud bien diseñado, con políticas e instituciones eficaces. Santos destacó

también que Colombia tiene el más completo y moderno plan de vacunación de América

Latina que consta de 20 vacunas para combatir 26 enfermedades. (El Tiempo, 2018).

Periódico El Tiempo. (2018). Colombia a reducir 8% tasa de mortalidad de enfermedades prevenibles,

Bogotá Sitio web: https://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-16170853

Se evidencia que en los últimos años se han optado mecanismos para contribuir

con la disminución de la tasa de mortalidad, per se basan en actividades físicas mas no

en equipos tecnológicos que puedan ayudar a la atención oportuna de la población con

patologías cardiacas que no tienen fácil acceso a una detección y atención oportuna

Es por eso que las pruebas que se necesitarán para diagnosticarte una enfermedad

cardíaca dependen de lo que piense el médico acerca de qué trastorno tienes.

Independientemente del tipo de enfermedad cardíaca que tengas, el médico,

probablemente, te realizará una exploración física y te hará preguntas sobre tu historia

clínica y la de tu familia antes de hacer pruebas. Además de los análisis de sangre y una

radiografía de tórax, las pruebas para diagnosticar una enfermedad cardíaca pueden

comprender lo siguiente:


• Electrocardiograma. Un electrocardiograma registra estas señales eléctricas y

puede ayudarle al médico a detectar irregularidades en el ritmo y la estructura del

corazón. Es posible que te hagan un ecocardiograma en reposo o mientras haces

ejercicio (electrocardiograma de esfuerzo).

• Monitoreo Holter. Un monitor Holter es un dispositivo portátil que deberás usar

para registrar un electrocardiograma continuo, por lo general de 24 a 72 horas. El

monitoreo Holter se utiliza para detectar las irregularidades del ritmo cardíaco que

no se encuentran durante un electrocardiograma normal.

• Ecocardiograma. Esta prueba no invasiva, que consiste en una ecografía del tórax,

muestra imágenes detalladas de la estructura y el funcionamiento del corazón.

• Prueba de esfuerzo. Este tipo de prueba implica aumentar la frecuencia cardíaca

con ejercicios o medicamentos mientras se realizan estudios cardíacos y pruebas

de diagnóstico por imágenes para controlar cómo responde el corazón.

• Cateterismo cardíaco. En esta prueba, se inserta un tubo corto (recubrimiento) en

una vena o arteria en la pierna (ingle) o en el brazo. Luego, se inserta un tubo más

largo, hueco y flexible (guía del catéter) en el recubrimiento. Con la ayuda de

imágenes radiográficas en un monitor, el médico pasa la guía del catéter a través

de la arteria hasta llegar al corazón.

• Pueden medirse las presiones en las cavidades cardíacas, y se puede inyectar un

tinte. El tinte puede verse en una radiografía, lo que ayuda al médico a ver el flujo

sanguíneo a través del corazón, los vasos sanguíneos y las válvulas para detectar

anomalías.

• Exploración por tomografía computarizada del corazón. Esta prueba a menudo

se utiliza para detectar problemas cardíacos. En una tomografía computarizada

cardíaca, te recuestas en una camilla dentro de una máquina con forma circular.

Dentro de la máquina, un tubo de rayos X gira alrededor de tu cuerpo y obtiene

imágenes del corazón y del pecho.

• Resonancia magnética del corazón. Para esta prueba, te recuestas en una

camilla dentro de una máquina con forma de tubo largo que produce un campo

magnético. El campo magnético produce imágenes que ayudan al médico a evaluar

el corazón.


Los tratamientos para las enfermedades cardíacas varían según la afección. Por ejemplo,

si tienes una infección cardíaca, probablemente te administrarán antibióticos. En general,

el tratamiento para las enfermedades cardíacas a menudo comprende lo siguiente:

• Cambios en el estilo de vida. Entre ellos, seguir una dieta con bajo contenido de

grasa y bajo contenido de sodio, hacer por lo menos 30 minutos de ejercicio

moderado la mayoría de los días de la semana, dejar de fumar y limitar el consumo

de alcohol.

• Medicamentos. Si los cambios en el estilo de vida no son suficientes, es posible

que el médico te recete medicamentos para controlar la enfermedad cardíaca. El

tipo de medicamentos dependerá del tipo de enfermedad cardíaca.

• Procedimientos médicos o cirugía. Si los medicamentos no son suficientes, es

posible que el médico te recomiende procedimientos específicos o una cirugía. El

tipo de procedimiento dependerá del tipo de enfermedad cardíaca y del grado de

daño al corazón.

MAYO CLINIC. (2018). Enfermedad cardiaca, Arizona Estados Unidos Sitio web:

https://www.mayoclinic.org/es-es/diseases-conditions/heart-disease/diagnosis-treatment/drc-20353124

Todas estas pruebas se realizan cuando los pacientes patológicos se acercan a

realizarlas, a muchos de ellos no se les facilita el acercamiento a estos centros y no tienen

el diagnostico oportuno, es por esto que se busca implementar el dispositivo de alertas

que pueda ayudar con el diagnostico oportuna y mejorara en cierta medida la calidad de

vida de la población con patología cardiaca.


2.1 Referente Bibliográfico.

A continuación relacionamos unos estudios que se realizaron referentes a la

población con patología cardiaca, realizados por la Universidad del Rosario ,grupo de

trabajo de Insuficiencia Cardiaca y Universidad Pontifica Bolivariana, donde encontramos

las diferentes herramientas tecnológicas que pueden llegar a ser utilizadas con el fin de

mitigar tiempos de atención con ayuda de la tecnología.

UNIVERSIDAD PROYECTO REALIZADO

UNIVERSIDAD DEL ROSARIO

Centro de Estudios en Medición de la Actividad Física CEMA

Determinar la relación entre los niveles de fuerza prensil con manifestaciones tempranas de riesgo cardiovascular como presión arterial, índice de adiposidad, peso corporal, índice de masa corporal, nivel nutricional, circunferencia de cintura, lípidos y glicemia en una muestra de niños, adolescentes y jóvenes colombianos. (U. DEL ROSARIO,2017)

GRUPO DE TRABAJO INSUFICIENCIA CARDIACA Y FIBRILACIÓN AURICULAR

Estudio EPICTER: Encuesta Epidemiológica hospitalaria sobre Insuficiencia Cardiaca avanzada-Terminal

Aunque con frecuencia el clínico se enfrenta a la insuficiencia cardiaca (IC) avanzada en situación de terminalita, el concepto sigue siendo ambiguo y las recomendaciones de las guías de práctica clínica son escasas más allá del tratamiento con opioides para la disnea refractaria. Del mismo modo las herramientas para medir el grado de control de algunos de los síntomas más frecuentes en la IC terminal son prácticamente inexistentes. El grupo de trabajo de Insuficiencia Cardiaca y Fibrilación Auricular de la SEMI se ha planteado profundizar en este problema diseñando un estudio para conocer la prevalencia de la IC terminal en diferentes hospitales españoles, conocer cómo se reconoce y se explicita esta condición y como se aborda de forma global su atención. (SEMI,2018)

Sistema de tele-vigilancia domiciliaria para la promoción de la salud de pacientes con Insuficiencia Cardiaca


UNIVERSIDAD PONTIFICA BOLIVARIANA

La principal característica de dicho sistema es la interoperabilidad, es decir, los equipos biomédicos y los sistemas de información que se utilizan, tienen la capacidad de interactuar entre ellos, garantizando un flujo continuo y seguro de información. La interoperabilidad de este sistema se logra a partir del uso de estándares de comunicación contenidos en las guías de continua, las cuales son publicadas por la organización internacional Personal Connected Health Alliance (PCHA), de la cual la Universidad Pontificia Bolivariana es miembro. (U PONTIFICA BOLIVARIANA,2016)

2.2 Marco Teórico

En este documento se citan los conceptos básicos de los procedimientos y las

tecnologías que se utilizaran para el desarrollo del proyecto, tomando como inicio el

estado del arte, como el antecedente que recopilara el proceso realizado en otras

investigaciones sobre el avance que se ha tenido en la implementación de equipos para

alertas de lecturas cardiacas.

2.2.1 Estado del arte

En Colombia se han ido realizando diferentes estudios respecto a las diferentes patologías cardiacas que afectan a la población, en los cuales se busca esclarecer por qué la principal causa de muerte sean las enfermedades de tipo cardiaco, siendo las poblaciones más alejadas de las ciudades principales las mayormente afectadas, esto debido a la falta de atención oportuna y diagnóstico de la enfermedad. Cuando se está implementando una solución médica cualquiera que sea su fin, que involucren otras áreas como por ejemplo la telemática o las telecomunicaciones, se debe tener en cuenta la población a la cual se le ofertará la solución, estudiar su viabilidad, estudiar el mercado, realizar pruebas y por último estudiar en los pacientes la reacción que se tenga de la solución. Existen diferentes programas gubernamentales que incentivan al cuidado de la salud, especialmente en los niños, ya que son ellos los que principalmente se ven


afectados si algo le llegase a ocurrir a uno de sus padres o tutores, programas en los cuales se enseña métodos de cuidado, prevención y posterior a un diagnóstico, como hacer más llevadera la vida luego de diagnosticarles la patología cardiaca. Se encuentran también nuevas metodologías para brindar soluciones al problema de la patología cardiaca encontrando una caracterización a nivel fidiologico, diseñando una aplicación llamada geometría fractal en pacientes después de haber sufrido un infarto con el fin de brindar un diagnóstico más exacto, sin utilizar un dispositivo convencional. (Rodríguez, J., Prieto, S., Bernal, P., Soracipa, Y., Salazar, G., Isaza, D., ... & Correa, C. (2011). En la actualidad se tienen diseñados un elemento, que es una Banda pectoral y Sensor Óptico, que permite a la persona llevar un control de su ritmo cardiaco, l funciona de dos maneras, tiene una medición bajo sensor óptico y la otra con medición de la banda pectoral, esta ultima de coloca en el tórax generando un poco de incomodidad, pero estos elementos son netamente de control, donde si la persona está alejada de una ciudad no podrá tener una atención oportuna en caso de que el ritmo sobresalga de sus parámetros. (Laukkanen, R & Virtanen, P.(2011).

magen 1. Pulsómetro con banda pectoral.

Actualmente se tiene en los teléfonos móviles de alta gama un sensor que realiza la función de medir, los pulsos cardiacos, donde se busca generar un apoyo al especialista por medio de la toma de datos cardiacas, estos dispositivos permiten la conexión por medio de Bluetooth. (Jorge Alaniz, José Manuel Valencia, Cristián Castillo, Bereniz Castañeda}1 , Arturo Serrrano,2009).


Estudios realizados por otras universidades.

2.2.2 Marco Conceptual

Características Generales de integrado AD8232

En este campo se aclararán en general, aspectos, conceptos y referentes, relacionados con esta investigación.

El AD8232 es un bloque de acondicionamiento de señal integrado para ECG. y

otras aplicaciones de medición de biopotenciales. Está diseñado para extraer, amplificar

y filtrar pequeñas señales biopotenciales en el presencia de condiciones ruidosas, como

las creadas por el movimiento o colocación remota de electrodos. Este diseño permite un

ultralow. convertidor de analógico a digital de potencia (ADC) o un dispositivo integrado

Microcontrolador para adquirir fácilmente la señal de salida.


CARACTERISTICAS

Parte frontal de ECG de un solo cable completamente integrada con baja corriente de

alimentación: 170 µA (típica)Proporción de rechazo en modo común: 80 dB (dc a 60 Hz)

Dos o tres configuraciones de electrodos. Alta ganancia de señal (G = 100) con

capacidades de bloqueo de CC Filtro de paso alto ajustable de 2 polos, Acepta hasta ±

300 mV de potencial de media celda. La función de restauración rápida mejora la

sedimentación del filtro, Amplificador operacional no comprometido, Filtro de paso bajo

ajustable de 3 polos con ganancia ajustable Conduce a la detección: opciones ac o dc

Amplificador de unidad de pierna derecha (RLD) integrado Operación de suministro

único: 2.0 V a 3.5 VEl buffer de referencia integrado genera un terreno virtual, Salida

carril a carril, Filtro RFI interno, Clasificación de 8 kV HBM ESDPin de cierre, Paquete de

20 derivaciones de 4 mm x 4 mm de LFCSP.

APLICACIONES

Monitoreo de actividad física y ritmo cardíaco. ECG portátil con monitores de salud

remotos periféricos de juego con adquisición de señales biopotenciales.

Datasheet. (2013). analog devices,Single-Lead, Heart Rate Monitor Front End


Características Generales del Arduino

El Arduino Uno es un tablero para microcontroladores basado en el ATmega328 (hoja de

datos). Tiene 14 pines de entrada / salida digitales (de los cuales 6 se pueden usar como

salidas PWM), 6 entradas analógicas, un cristal de 16 MHz Oscilador, una conexión USB,

un conector de alimentación, un encabezado ICSP y un botón de reinicio. Contiene todo

lo necesario para soportar el microcontrolador; simplemente conéctelo a una

computadora con un cable USB o enciéndalo con un adaptador de CA a CC o una batería

para comenzar.

Característica Descripción

Microcontroller ATmega328

Operating Voltage 5V

Input Voltage (recommended) 7-9V

Input Voltage (limits) 6-20V

Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)

Analog Input Pins 6

DC Current per I/O Pin 40 mA

DC Current for 3.3V Pin 50 mA

Flash Memory 32 KB (ATmega328) (0.5 KB used by bootloader)

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Clock Speed 16 MHz

TABLA DESCRIPTIVA DEL ARDUINO

Características Generales del Software.

DESCRIPCIÓN DEL CASO DE USO

Permitir la administración de los usuarios dentro del sistema (Consulta, creación,

modificación, eliminación)


REFERENCIAS

Se pueden registrar capturas sin estar registrados dentro del sistema

ESPECIFICACIÓN FUNCIONAL DE CASO DE USO

Entrada

/Salida

Requeri

do Características del Dato

«Salida/Siste

ma»

SI Nombre en Pantalla: id usuario

Tipo de dato: Numérico

Longitud (Min - Max): 10

Descripción: Consecutivo auto numérico que

generará internamente y automáticamente el sistema

«Entrada/Sist

ema»

SI Nombre en Pantalla: Roles

Tipo de dato: Numérico


Descripción: Listado de roles definidos. Valores

ejemplo:

Administrador

Medico

Paciente

«Entrada/

Salida»

SI Nombre en Pantalla: Nombre

Tipo de dato: Alfanumérico



Descripción: Nombre del usuario dentro del sistema.

«Entrada/

Salida»

SI Nombre en Pantalla: Apellido



Descripción: Nombre del usuario dentro del

sistema.

«Entrada/Sist

ema»

SI Nombre en Pantalla: Tipo de Documento



Descripción: Listado de tipos de documentos

definidos. Valores ejemplo:

RC - Registro Civil

TI - Tarjeta de Identidad

CC - Cedula de Ciudadanía

PA - Pasaporte

«Entrada/

Salida»

SI Nombre en Pantalla: Documento



Descripción: Número de identificación del usuario

dentro del sistema.

«Entrada/Sist

ema»

SI Nombre en Pantalla: Sexo




Descripción: Listado de géneros. Valores ejemplo:

M - Masculino

F - Femenino

«Entrada/Sist

ema»

SI Nombre en Pantalla: Estado

Tipo de dato: Binario


Descripción: Listado de estados. Valores ejemplo:

1 - Activo

0 - Inactivo

«Entrada/Sali

da»

SI Nombre en Pantalla: Fecha Nacimiento

Tipo de dato: Fecha (dd/mm/yyyy)


Descripción: Fecha de nacimiento del usuario

«Entrada/Sist

ema»

SI Nombre en Pantalla: Peso

Tipo de dato: Decimal


Descripción: Valor numérico del peso

correspondiente al usuario

«Entrada/Sist

ema»

SI Nombre en Pantalla: Talla

Tipo de dato: Decimal


Descripción: Valor numérico de la talla

correspondiente al usuario


«Entrada/Sali

da»

SI Nombre en Pantalla: Email



Descripción: Email del usuario, para notificaciones y

acceso al sistema.

Validación: Debe tener la estructura de un correo

electrónico, dese ser único dentro del sistema.

«Entrada/Sali

da»

SI Nombre en Pantalla: Clave



Descripción: Clave de usuario, permite el ingreso al

sistema junto con el email.

Validación: Debe tener mínimo 8 caracteres

2.2.3 Marco Legal

• RESOLUCION 5039 DE 1994: Evitar la adquisición de tecnología que no

responda con efectividad, calidad y seguridad a las necesidades sanitarias del

país. Propender porque las especificaciones técnicas y funcionales de la

tecnología biomédica correspondan a las reguladas por las sociedades científicas

nacionales o internacionales, los laboratorios de investigación y entidades

reconocidas en este campo. Contribuir al control eficiente en los costos de los

servicios de salud. Propender por el desarrollo armónico y coordinación de los

servicios de salud del país.


• Así mismo y de acuerdo al Decreto 4725 de 2005, Cuando el fabricante informe

los “aspectos relacionados con la calibración necesaria para que el dispositivo

funcione correctamente y con seguridad durante su vida útil” 2 , establecerá el

procedimiento para la realización de la calibración, el personal adecuado para

realizarlas así como la periodicidad recomendada, entre otros aspectos. Es así

como el tenedor del equipo biomédico, podrá solicitar el procedimiento para la

calibración al fabricante y en consecuencia evidenciar el cumplimiento de éste, en

concordancia con la normatividad vigente para habilitación. Cabe aclarar que en

este caso no es obligatorio la realización de la actividad por un laboratorio

acreditado ante el Organismo Nacional de Acreditación - ONAC, ya que este es

un requisito del control metrológico legal. La única forma en que sea obligatorio la

calibración por este tipo de laboratorios, es que el fabricante lo estipule en sus

recomendaciones o indicaciones. (MINSALUD,2014)

• RESOLUCIÓN NÚMERO 00002003 DE 2014 28 MAY 2014 HOJA Nº 68

establece el servicio que utiliza métodos y procedimientos para el diagnóstico y

tratamiento de enfermedades o disfunciones del sistema cardiovascular o de sus

órganos o de demostración de sus procesos fisiológicos. Diagnóstico y tratamiento

cardiovascular:

• Diagnóstico No Invasivo: electrocardiograma, ecocardiograma, prueba de

esfuerzo, test de holter, Doppler venoso y arterial, pletismografia, tilt test.

• Diagnóstico Invasivo: Cateterismos cardiacos y vasculares extra cardíacos,

estudios electrofisiológicos.

• Tratamiento Invasivo: Angioplastias cardiacas y extra cardiacas, implante de stent

vascular cardiaco y extra cardiaco, valvuloplastia con balón, embolizaciones

vasculares, terapia endovascular, corrección de malformaciones cardiovasculares

con dispositivos, implante de marcapasos, cardio desfibrilador y Re sincronizador,

mapeo y ablación.


Cuenta con médico especialista en cardiología intervencionista (hemo dinamista) o

radiología intervencionista o neuro radiología intervencionista o cirugía vascular,

dentro del ámbito de su competencia, encargado de la realización e interpretación de

los estudios.

Es preciso reiterar que de acuerdo con el Decreto 1595 de 2015, es la

Superintendencia de Industria y Comercio la entidad competente para instruir, expedir

reglamentos técnicos metrológicos y definir los instrumentos de medición sujetos a

control metrológico legal. Así mismo, esta entidad y las alcaldías municipales

ejercerán control metrológico en el territorio de su jurisdicción. Al respecto, se debe

advertir que el Ministerio de Salud y Protección Social no emite directrices en relación

al control metrológico legal, ya que este se encuentra fuera de sus competencias.

(MINSALUD,2014)

MINISTERIO DE SALUD Y PROTECCIÓN SOCIAL (2014). RESOLUCIÓN NÚMERO 00002003 DE

2014 28 MAY 2014

• El Decreto 1595 de 2015, establece la condición de la realización de los servicios

de calibración por laboratorios acreditados por el Organismo Nacional de

Acreditación-ONAC, para instrumentos de medición sujetos a control metrológico

legal, por lo que se recomienda consultar con la entidad competente en el tema,

ya sea la Superintendencia de Industria y Comercio o el Organismo Nacional de

Acreditación-ONAC.

Electrocardiografia. (2017). abece mediciones en equipos medicos Bogota sitio:

https://www.minsalud.gov.co/sites/rid/Lists/BibliotecaDigital/RIDE/VS/MET/abece-medicion-equipos-

biomedicos.pdF


CAPITULO 3

METODOLOGIA

3.1 Desarrollo de la propuesta:

En el desarrollo de esta propuesta se tienen en cuenta las tres etapas fundamentales

para el desarrollo de la investigación, los cuales se representan en la identificación,

exploración y diseño, que nos permitirán llevar un cause para llevar a cabo este proyecto.


3.1.1 Etapa No. 1 Identificación:

Se realizaron las respectivas validaciones, con la recopilación de diferentes datos

relacionados con el estudio de las personas con patología cardiaca definida, por la falta

de elementos tecnológicos para una atención oportuna, partiendo de los datos y de la

identificación del problema que genera no tener los implementos tecnológicos necesarios

para un diagnostico oportuno nace la idea de generar un prototipo funcional de alertas

tempranas para pacientes con patología cardiacas definidas.

3.1.2 Etapa No. 2 Exploración:

De acuerdo a la información recopilada en los estudios realizados por los diferentes

entes, se determina la necesidad de la generar un prototipo de sistema embebido para

alertas tempranas, cuando los parámetros del ritmo cardiaco estén fuera del

correspondiente, el cual se realizará de la siguiente manera.

3.3 Etapa No. 3 Diseño:

El desarrollo Tecnológico utilizado en la consecución de este proyecto comienza a

partir de la matriz DOFA de los siguientes elementos, evidenciados en las tablas con las

características (debilidades, oportunidades, fortalezas y amenazas) de la Tecnología

WIFI, Arduino, electrocardiógrafo ECG ad8232, Electrodos y cables de gimnasia pasiva.


3.3.1 Matriz DOFA de la Tecnología WIFI

Fortalezas

Conectividad inalámbrica No uso de cableado Menor gasto de infraestructura

Debilidades

Falla en la conexión Distancia limitada para la recepción de la señal Consumo de electricidad alto Menor velocidad en comparación con la red cableada

Oportunidades

Comodidad para las personas que tengan acceso a la red dependiendo el rango de espacio Elección entre señales libres o con seguridad

Amenazas Facilidad de hackeo en la red Interferencias y pérdidas de la señal

Tabla matriz dofa

3.3.2 Matriz DOFA ATMEGA

FORTALEZAS

•Simplificación del proceso de trabajo con microcontroladores.

•Accesibilidad en el mercado (bajo costo).

•Placa multi -plataforma. •Software de código abierto. •Hardware ampliable.

DEBILIDADES

•Tiempos de retraso por el uso de librerías e instrucciones

•Bajo rendimiento en aplicaciones con frecuencias de trabajo altas

ORTUNIDADES

•Forma de programación sencilla.


•Código de programación gratuito.

•Facilidad para el desarrollo de una lógica creativa y crítica.

•Plataforma para aplicar en diversas áreas del conocimiento

•Menor flexibilidad en los proyectos dedicados o aplicaciones específicas

Tabla matriz dofa

3.3.3 Matriz DOFA Electrocardiógrafo ECG AD8232

FORTALEZAS

•Representación del proceso de estimulación eléctrica del corazón

•ECG portátil que obtiene una señal clara a través de un amplificador operacional de los intervalos cardiacos

•Brinda conexión para brazo derecho, brazo izquierdo y pierna derecha

DEBILIDADES

•El ECG puede ser extremadamente ruidoso

•No es un producto médico •Este dispositivo no permiten

tratar cualquier condición cardiaca detectada

OPORTUNIDADES

•Proceso para el paciente completamente indoloro

•Procedimiento efectuado en pocos minutos

•Monitoreo de la frecuencia fitness y deportes

AMENAZAS

•Degradación de la señal en presencia de otros ruidos como movimiento

Tabla matriz dofa

3.3.4 Matriz DOFA ELECTRODOS


FORTALEZAS

•“Convierte” la variable física en eléctrica permitiendo visualizar el comportamiento del corazón

•Lectura de la intensidad de corriente que los atraviesa teniendo en cuenta que la señal leída es de características bajas

DEBILIDADES

•Alta sensibilidad a los ruidos o factores externos provocando alteraciones en los resultados del ECG

OPORTUNIDADES

•Capacidad de modelamiento eléctrico para reducir el porcentaje de error entre el electrodo – gel – dermis y epidermis

AMENAZAS

•Ubicación de los electrodos puede incidir en graves errores en los diagnósticos del ritmo cardiaco

Tabla matriz dofa

3.3.5 Matriz DOFA CABLES DE GIMNASIA PASIVA

FORTALEZAS

•Uso de sistema de electrodos de bajo voltaje

•Trabajo sobre diferentes grupos musculares

•Estimulación eléctrica sin producción de agotamiento en el individuo

DEBILIDADES

•Falta de desarrollo de habilidades como concentración

•No se estimula de manera adecuada el metabolismo

OPORTUNIDADES

•No representa riesgo para la salud

•Creación de programas y relevancia de factores como tipo de onda,

AMENAZAS

•Sin adaptaciones cardiovasculares

•No permite trabajar el musculo cardiaco


amplitud y frecuencia según las características de cada persona

Tabla matriz dofa

3.3.6 Matriz DOFA OMEGA2

FORTALEZA

•Ayuda a mantener el corazón sano y protegido contra un accidente cerebrovascular

•Reduce los triglicéridos •Reduce el riesgo de arritmias

cardíacas •Reduce la presión arterial •Reduce los niveles del

colesterol malo

DEBILIDADES

•Cantidades excesivas pueden alterar la función inmune

OPORTUNIDADES

•Se recomienda el consumo de al menos dos raciones semanales de pescado rico en omega 3

•Propiedades antiinflamatorias

AMENAZAS

•Su consumo en grandes cantidades puede aumentar el riesgo de colitis

•Consumo en grandes cantidades relacionado con el cáncer de próstata

Tabla matriz dofa

De acuerdo con lo anterior, representado en la matriz DOFA, emplearemos tecnología

GSM que nos permitirá remitir las alertas generadas y los datos tomados hacia el

especialista que tomará la decisión final.


3.4 Diseño para la Implementación del Prototipo:

3.4.1 Diseño del Hardware:

Para el diseño del proyecto utilizaremos un integrado AD8232 el cual realizara la

conexión con un Arduino ATMEGA y un Omega2, para este proceso iniciamos realizando

la conexión de los elementos de la siguiente manera:

La conexión del Ad 8232 el ping GND, conectado a tierra, el ping de 3.3 v a la

alimentación 3.3 v del Arduino, el ping OUTPUT al ping analógico A0, El ping LO- al ping

11 del Arduino, él LO+ al Ping 10 y por último el ping SDN no lo utilizaremos , como lo

observaremos en la tablita de las conexiones y en la imagen a continuación.

Board Label Funciones del Ping Conexión en el Arduino

GND Tierra GND

3.3 Voltios Alimentación AD8232 3.3 Voltios

OUTPUT Salida A0

LO- Leads-off-Detect 11

LO+ Leads-off-Detect 10

SND Shutdwon No se Utiliza

Tabla Conexión con Arduino


Una vez realizada la conexión del dispositivo procedemos a realizar la adecuación de la

conexión con el Omega2, dado que el microcontrolador funciona a 5 V y el Omega a 3,3

V, el Arduino UNO cuenta con un convertidor de nivel lógico de 3,3 V a 5 V para todas

las conexiones entre el microcontrolador y el Omega. Esto permite que cada dispositivo

funcione a su propio voltaje, pero aún así les da la capacidad de entenderse entre sí.

Ya teniendo estas conexiones realizamos la configuración de los dispositivos en los

cuales emplearemos el siguiente código, donde nombraremos las variables que

utilizaremos para el proceso de la toma de los datos.

CODIGO

#include <SoftwareSerial.h> SoftwareSerial data(2,3); //Rx TX void setup() { // initialize the serial communication: Serial.begin(9600); pinMode(10, INPUT); // Setup for leads off detection LO +


pinMode(11, INPUT); // Setup for leads off detection LO - data.begin(9600); } void loop() { if((digitalRead(10) == 1)||(digitalRead(11) == 1)){ Serial.println('!'); //nanodata.println('!'); } else{ // send the value of analog input 0: Serial.println(analogRead(A0)); data.println(analogRead(A0)); } //Wait for a bit to keep serial data from saturating delay(1); }


También configuraremos el Omega2 para que se compacte con el Arduino atmega y

puedan realizar la toma de los datos recopilados en el arduino y un archivo que será

creado por el Omega2 donde se guardara los datos que servirán para determinar en qué

casos se generara la alerta temprana.

Después de configurar los dispositivos se procede a realizar la conexión a la persona que

se realizara el electro y la toma de los datos como lo observamos en la imagen, donde R

(Rojo) va en la parte de arriba del pecho junto al corazón hacia el lado derecho, V (Verde)

es la tierra y va debajo del pecho hacia la costilla derecha y A (Amarillo) va en forma

diagonal a r hacia el lado de la costilla izquierda.

Como lo podemos observar en la siguiente imagen representativa, en caso de no

realizar la conexión correcta, se generaría en problema de que no tomaría ninguna

lectura de datos de un electrocardiograma si no tomaría una señal completamente llena

de ruido.


Una vez tenemos listas todas la conexiones procedemos a realizar las respectivas

pruebas del electro y toma de datos para nuestro sistema de alertas tempranas,

obteniendo como se ve en la imagen la lectura de las pulsaciones del corazón de

nuestro sujeto de prueba.

Después de realizar la prueba del funcionamiento de las configuraciones y de los

elementos comenzamos a realizar el empalme con el SW que no generara la alerta y que

también permitirá él envió de los archivos hacia el especialista para su diagnóstico

oportuno.

3.5 Diseño del Software:

Uhttp + Python + SqlLite + Ajax


CODIGO PARA TOMA DE DATOS

#!/usr/bin/env python

import cgi

import urllib

import ssl

import serial

import time

import sqlite3 as sqll

import sys

import json

fs = cgi.FieldStorage()

sys.stdout.write("Content-Type: application/json")

sys.stdout.write("\n")


rslCapt = {}

rslJson = {}

intTiempo = 20

intMin = 0

intSeg = 0

rslJson['success'] = True

rslJson['message'] = "Se creo el paquete satisfactoriamente"

rslJson['keys'] = ",".join(fs.keys())

puerto=serial.Serial('/dev/ttyS1',baudrate=19200,timeout=1.0)

start=time.time()

if fs.getvalue("intLimite"): intTiempo = fs.getvalue("intLimite")

d = {}

e = {}

for k in fs.keys():

e[k] = fs.getvalue(k)

for i in range(intTiempo):

strDatLin = puerto.readline()

if strDatLin != "":

strDatLin = strDatLin.replace("\n", "")

strDatLin = strDatLin.replace("!", "")

if unicode(strDatLin).isnumeric():


if strDatLin < 9:

d[i] = ["00.0" + str(intTiempo),str(strDatLin)]

else:

d[i] = ["00." + str(intTiempo), str(strDatLin)]

time.sleep(1)

rslJson['Paciente'] = e

rslJson['Captura'] = d

sys.stdout.write(json.dumps(rslJson,indent=1))


sys.stdout.close()

PAGINA PRINCIPAL DEL OMEGA <!doctype html><html style="height:100%;"> <head> <title id="title">Alert-Car</title> <meta charset="utf-8" /> <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge" /> <meta name="description" content="Alertas Cardiacas" /> <meta name="author" content="ComSoft" /> <meta name="viewport" content="width=device-width, minimum-scale=1.0, initial-scale=1.0, user-scalable=yes"> <link href="css/style_min.css" rel="stylesheet" type="text/css" /> <script src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.11.0/jquery.min.js"></script>  <script> function initCaptura() { var intLimite = $("#txtTiempo").val(); var strIdentificacion = $("#txtIdentificacion").val(); console.log(intLimite); var wait = parseFloat(intLimite) * 1000; var date = new Date(); var startDate = date.getTime(); var a = 1; var b = 0; var strGetDat = ''; var x = new Array(10);


$("#btnCaptura").val("Un momento por favor..."); $('#loading_spinner').show(); if( intLimite == "" ){ alert("Por favor establesca un tiempo de captura, Gracias"); $('#loading_spinner').hide(); $("#btnCaptura").val(" Iniciar Captura "); return; } if( strIdentificacion == "" ){ alert("Por favor ingrese una identificacion, Gracias"); $('#loading_spinner').hide(); $("#btnCaptura").val(" Iniciar Captura "); return; } while (a !== 0) { var strGetDat = setInterval(getDato(), 500); $("#txtDato").val("[" + ((date.getTime() - startDate) / 1000) + "," + strGetDat + "]"); b++; } $('#loading_spinner').hide(); $("#btnCaptura").val(" Iniciar Captura "); $('#btnCaptura').hide(); $('#btnSendCaptura').show(); } function getDato() { var intLimite = $("#txtTiempo").val(); var strIdentificacion = $("#txtIdentificacion").val(); var params = { "intLimite" : intLimite, "strIdentificacion" : strIdentificacion }; $.ajax({ data: params, url: 'action.py', dataType: 'json', type: 'post', beforeSend: function () { console.log("Se realizo la peticion"); }, success: function (response) { console.log(response); return response;


} }); } function sendCaptura() { var txtModulo = $("#txtModulo").val(); var txtDato = $("#txtDato").val(); var txtTiempo = $("#txtTiempo").val(); var txtIdentificacion = $("#txtIdentificacion").val(); var params = { "txtModulo" : txtModulo, "txtDato" : txtDato, "txtTiempo" : txtTiempo, "txtIdentificacion" : txtIdentificacion }; $.ajax({ data: params, url: 'http://192.168.3.223:8080/tesis/include/action_cap.php', dataType: 'json', type: 'post', beforeSend: function () { console.log("Se realizo la peticion"); }, success: function (response) { console.log(response); $("#rslCOntenedo").val(response); } }); } </script> </head><body style="height:100%;margin:0;"> <div class="contenedor-div"> <form method="post" name="frmDatos"> <input type="hidden" name="txtModulo" id="txtModulo" value="CAPTURA_ONLINE" /> <input type="hidden" name="txtDato" id="txtDato" value="" /> <center> <div id="resultado"></div> <div class="gifCarga"><img id="loading_spinner" src="img/cargando.gif"></div> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"> <tr><td> <input type="text" placeholder="Documento" id="txtIdentificacion" name="txtIdentificacion" value="" /></td> <td> <input type="number" placeholder="Tiempo / segundos" id="txtTiempo" name="txtTiempo" value="" /></td> <td> <input class="cls-color" onClick="Javascript:initCaptura()" type="button" id="btnCaptura" value=" Iniciar Captura " />


<input class="cls-color" onClick="Javascript:sendCaptura()" style="display: none" type="button" id="btnSendCaptura" value=" Enviar Captura " /></td></tr></table><br><div id="rslCOntenedor"></div></center> </form> </div> </body></html>


action_cap.php

<?php

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Content-Type, Accept, Access-Control-Request-Method");

header("Access-Control-Allow-Methods: GET, POST, OPTIONS, PUT,

DELETE");

header("Allow: GET, POST, OPTIONS, PUT, DELETE");

include_once("../class/usuario.php");

include_once("../class/captura.php");

$strModulo = '';

$intAccion = 0;

$intId = 0;

$strMns = '';

$strRsl = '';

$strPag = '';

if (isset($_POST['txtId'])){ $intId = $_POST['txtId'];}

if (isset($_POST['txtModulo'])){ $strModulo = $_POST['txtModulo'];}

if (isset($_POST['txtAccion'])){ $intAccion = $_POST['txtAccion'];}

if (isset($_GET['txtId'])){ $intId = $_GET['txtId'];}

if (isset($_GET['txtModulo'])){ $strModulo = $_GET['txtModulo'];}

if (isset($_GET['txtAccion'])){ $intAccion = $_GET['txtAccion'];}


if ($intId != 0){ $intAccion = 3;}

if ($intId == 0){ $intAccion = 2;}

if($strModulo == 'CAPTURA_ONLINE'){

header('Access-Control-Allow-Origin: *');

header('Content-Type: application/json');

$strPag = '';

$clsCap = new captura($intId);

if(isset($_POST['txtIdentificacion'])){$clsCap->str_documento =

$_POST['txtIdentificacion'];}

if(isset($_POST['txtDato'])){$clsCap->str_dato = $_POST['txtDato'];}

$clsCap->dat_fecha= getdate();

if($intAccion == 2){

if($clsCap->valAlert == 1){

ini_set( 'display_errors', 1 );

error_reporting( E_ALL );

$from = "[email protected]";

$to = $clsCap->vecEmailAlert;

$subject = "ALerta medica";

$message = $clsCap->tmpPlantilla;

$headers = "From:" . $from;

mail($to,$subject,$message, $headers);

}

if ($clsCap->insCap() == 1){

$ret = ['strMns' => 'Se creo el registro de forma

satisfactoria.',];

}else{

$ret = ['strMns' => 'No se pudo crear el registro.',];

}

}

echo json_encode($ret);

}

?>


Arquitectura

Una vez realizado el empalme generamos el diseño y las pruebas para realizar la quema

de nuestro circuito, para esto se realiza el montaje en proteus donde, se diseñó el circuito

a quemar con todas las características necesarias para fu funcionamiento como lo

podemos observar a continuación.



3.6 CONCLUSIONES

• Mediante este proyecto se creó un prototipo el cual realiza la captura de la

información cardiaca, permitiendo una visualización y gestión de resultados de

forma remota.

• Cada vez se evidencia más la necesidad de hacer uso de la telemedicina a través

de plataformas inalámbricas para disminuir los costos que estos conllevan y así

poder permitir que la medicina pueda llegar a los lugares más remotos para brindar

una correcta atención a los lugareños que la requieran.

• Algunos especialistas consideran que el uso de las TIC representa una

oportunidad para complementar su trabajo y generar entre competencias, como

por ejemplo el tener acceso exclusivo y en tiempo real al historial clínico de sus

pacientes de manera eficaz y eficiente logrando de esta forma innovar en sus

contextos inmediatos

• Al implementar la telemedicina en todos los rubros de la ciencia, se pueden

realizar completos diagnósticos de pacientes sin necesidad de intervención o

desplazamientos clínicos.

• Se concluyó que los dispositivos necesarios para realizar un examen de tipo

cardiaco, son en extremo susceptibles a ruidos y basuras generados por el

espectro electromagnético, por lo cual es preciso emplear filtros potentes para

poder evidenciar una señal adecuada.


CAPITULO 4

Anexos

Datasheet de Implementación de prototipo funcional

Para el diseño del prototipo funcional del sistema de alertas tempranas, se obtuvo el

apoyo de los siguientes documentos.

ATMEGA328P OMEGA MONITOR DE RITMO CARDIACO

ATMega328.pdf

Omega Manual.pdf

AD8232

Datasheet.pdf


Primeras pruebas realizadas, para toma de datos.

Al realizar el montaje del prototipo, se realizan las pruebas de toma de

electrocardiograma arrojando los siguientes resultados, con demasiado ruido, casi sin

observarse el electrocardiograma realizado.

Toma de Datos Miguel (SIN PATOLOGIA DEFINIDA)

Al realizar la implementación con el atmega y con el monitor de ritmo cardiaco se pudo

limpiar la señal teniendo los siguientes resultados.

Toma de Datos Miguel (SIN PATOLOGIA DEFINIDA)


Toma de Datos Camilo (SIN PATOLOGIA DEFINIDA)

0

50

100

150

200

250

0:0

0

0:1

3

0:2

6

0:3

9

0:5

2

1:0

5

1:1

8

1:3

1

1:4

4

1:5

7

2:1

0

2:2

3

2:3

6

2:4

9

3:0

2

3:1

5

3:2

8

3:4

1

3:5

4

4:0

7

4:2

0

4:3

3

4:4

6

4:5

9

5:1

2

5:2

5

5:3

8

5:5

1

FrecuenciaCardiaca


Estas pruebas realizadas serán compactadas el con software, el cual generara la alerta

cuanto estos datos tomados estén fuera del rango establecido.

Contenidos de Implementación de Sistema de Alerta

DOCUMENTO SW ARQUITECTURA

ADMINISTRACION DE USUARIOS

INGRESO AL SISTEMA

REALIZAR CAPTURA

ACTIVAR ALARMA

COMENTAR CAPTURA

[Alert-Car] -

Document Software Architecture.pdf

ADM001

Administración de Usuarios v1.0.pdf

GEN001 Ingreso al

Sistema v1.0.pdf

PAC001 Realizar

Captura v1.0.pdf

PAC002 Activar

Alarma v1.0.pdf

PAC004 Comentar

Captura v1.0.pdf


Modelo de casos de Uso

Diagrama Sistema de Alertas


Prototipo 1 Bandeja de Paciente

Prototipo 2 Asignar Pacientes


CAPITULO 5

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Documents

SISTEMA EMBEBIDO DE ALERTAS TEMPRANAS PARA …