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Sistema de monitoreo remoto y evaluación de signos vitales
en pacientes con enfermedades crónicas.
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Grecia Areli López-Orozco , Juan Antonio Guerrero-Ibáñez , Erika Ramos-Michel
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Universidad de Colima – Av. Universidad No. 333, Las Víboras, Colima, Colima,
CP 28040. México
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grecia.lopez@ucol.mx , antonio_guerrero@ucol.mx , ramem@ucol.mx
Resumen
En este documento se presenta el
desarrollo, implementación y propuesta
de evaluación de un sistema que sensa
los signos vitales de un paciente, y
utiliza tecnologías inalámbricas para
transmitir dicha información a un
dispositivo móvil que se encarga de
evaluarlos y de alertar, en caso de
requerirse, tanto al paciente como al
médico de cabecera y servicios de
urgencias
Las tecnologías inalámbricas que se
emplean en este sistema son
Bluethooth para la transmisión de
información del sensor al dispositivo
móvil, y WiFi o red 3G para el envío y
la obtención de datos entre el servidor
y la aplicación móvil. El servidor
contiene la base de datos de los
perfiles de los pacientes, que incluyen
sus parámetros vitales establecidos por
el médico. La aplicación móvil obtiene
estos datos y mediante un mecanismo
inteligente de toma de decisiones
reporta la información periódicamente
al servidor, y envía alertas de
emergencia al paciente y personas
autorizadas de atenderla en caso de
situaciones críticas.
El sistema se desarrolló con el
propósito de ofrecer un beneficio al
sector salud, pues utilizándose en
hospitales
públicos
ayudaría
a
solventar el problema de espacios para
atender a los pacientes. Esto sería
porque los médicos podrían llevar el
control de ellos sin necesidad de
tenerlos físicamente presentes. Y por
otro lado, se evita la molestia al
paciente de tener que trasladarse hasta
el hospital para que el médico de
seguimiento a su salud.
Palabras Claves
Bluethooth,
GPRS,
tecnologías
inalámbricas, telemedicina, salud, WiFi, 3G, usabilidad.
1. Introducción
La tecnología ocupa un lugar muy
importante en nuestras vidas, pues
gracias a la gran diversidad de
investigaciones
y
desarrollos
tecnológicos, podemos utilizarla en
prácticamente
todas
nuestras
actividades cotidianas, ya sea en el
área de la educación, la salud, la
seguridad, entretenimiento, sólo por
mencionar algunas.
La intrusión de la tecnología en éstos
campos
ha
logrado
avances
gigantescos beneficiando la vida del
ser humano en gran medida, por
ejemplo, el vínculo que se ha formado
entre la tecnología y la salud se ha ido
estrechando con el paso del tiempo, y
gracias a esto, el cuidado de la salud y
la cura de enfermedades ha ido en
aumento. Actualmente en México la
esperanza de vida es de 78 años para
las mujeres y de 73 años para los
hombres (Instituto Nacional de Estadística
y Geografía (INEGI), 2012).
La tecnología se ha adentrado tanto en
la salud que dio origen a la
telemedicina, definida de manera
general como la prestación de servicios
de medicina practicada a distancia
(Ferrer Roca, 2001). Su objetivo principal
es integrar los equipos tecnológicos en
beneficio de la salud, eliminando el
inconveniente de la distancia. De esta
manera apoya en la cura de
enfermedades, en la realización de
operaciones no tan invasivas, en el
descubrimiento
de
nuevas
enfermedades y en la atención de
pacientes que no tienen los recursos de
trasladarse a grandes hospitales.
Dada la gran demanda de atención
médica que se está dando y a la falta
de espacios en los hospitales, la
atención a la salud ha tenido que
generar soluciones rápidas; ésta
situación ha dado origen a un nuevo
concepto que en los últimos años ha
madurado y que se denomina,
monitoreo externo o remoto. Este
concepto se enfoca básicamente en la
implementación de una serie de
dispositivos que reportan en tiempo
real la situación de los signos vitales
de un paciente.
El monitoreo remoto beneficia tanto al
paciente como al médico, ya que, por
medio de un equipo de monitoreo y el
uso de las tecnologías emergentes, se
permite una comunicación a distancia,
con la comodidad y seguridad de que
en una emergencia se contactará a los
involucrados y se tratará la condición a
tiempo.
Figura 1 Diagrama del sistema de monitoreo (propia)
En el sistema que aquí se presenta, se
incorpora el concepto de monitoreo
remoto de signos vitales y la evaluación
de éstos. Una vez que el médico
establece los rangos de funcionamiento
normal en los signos vitales de un
paciente, el sistema emitirá alertas al
médico y servicios de urgencia cuando
los rangos establecidos se excedan.
Así mismo, se realizarán pruebas de
usabilidad sobre la interacción entre el
paciente/sistema, y médico/sistema..
Entendiéndose que usabilidad se
define como la cualidad que debe de
tener un producto para que sea “fácil
de aprender, usar y entender”. En la
sección de Avances se presentan las
pruebas de usabilidad que se usarán
para este sistema.
2. Desarrollo
En esta sección se presenta el
escenario bajo el cual se ha
desarrollado el sistema, la arquitectura
del sistema para la adquisición y
procesamiento de datos, así como las
especificaciones técnicas del equipo
utilizado.
comunicación bluetooth, el cual le
permite enviar la información a un
dispositivo remoto.
2.1 Escenario
A continuación se describe el escenario
para el cual se desarrolló el sistema.
Se implementó un dispositivo de
sensado de signos vitales al paciente,
el cual incluye una serie de sensores
colocados estratégicamente en el
cuerpo del paciente. Este dispositivo
por medio de bluetooth realiza la
transmisión
de
los
datos
correspondientes a los signos vitales
sensados a un dispositivo móvil
(smartphone del paciente).
Una aplicación implementada en el
dispositivo móvil le permite analizar los
datos y tomar decisiones con base a
una serie de parámetros definidos por
el médico de cabecera del paciente. La
aplicación en el dispositivo móvil,
verifica que los datos no excedan los
límites establecidos, en cuyo caso, se
determinará un estado de emergencia,
notificándose
inmediatamente
al
médico responsable y a los servicios de
urgencia que atenderán al paciente.
Mientras no se presenten situaciones
de
emergencia,
los
datos
se
almacenarán en el dispositivo móvil
para enviarse periódicamente por
medio de
una red Wi-Fi o una
conexión 3G al servidor del sistema
para su registro y futuras consultas. La
figura 1 muestra un diagrama general
de la estructura del sistema.
2.2 Arquitectura
La arquitectura para el monitoreo de
signos vitales se basa en una serie de
entidades funcionales o módulos
definidos en la figura 2, éstos tienen
una serie de funciones específicas para
el sistema.
El módulo sensor es responsable de la
comunicación con los sensores que se
localizan en diferentes partes del
cuerpo del paciente. Este módulo está
conformado por un sistema empotrado
que cuenta con un módulo de
Los perfiles de monitoreo se establecen
individualmente para cada uno de los
pacientes que se registren. Gracias a
éstos y a los datos que envían los
sensores, el módulo de procesamiento
se encarga de tomar la decisión de
envío de algún mensaje de notificación
hacia la plataforma remota del médico,
enfocado a tomar las medidas
necesarias.
Figura 2 Arquitectura del sistema (propia)
El envío o no de los mensajes de alerta
se basa en una serie de umbrales de
valores de los signos vitales, que se
encuentran almacenados en el módulo
de perfiles. Los datos se almacenan
temporalmente en el dispositivo móvil
hasta que se realiza el envío al
servidor.
Por último el módulo de comunicación
se encarga de realizar el envío de
datos al
servicio
del
sistema,
seleccionando
la
tecnología
de
comunicación disponible en ese
momento.
2.3 Especificaciones técnicas
A continuación se mencionan los
aspectos funcionales, tanto a nivel de
software como de hardware que se
tomaron en cuenta para la selección de
la tecnología a emplear en el sistema.
Es importante señalar, que en el
mercado existe una gran cantidad de
sensores
comerciales
con
características específicas. Para la
selección del dispositivo de sensado
del
sistema
desarrollado,
se
consideraron los siguientes aspectos:
a) parámetros vitales a sensar y b) el
medio de comunicación entre
el
dispositivo de sensado y el dispositivo
móvil del paciente.
Se decidió adquirir el sensor, el modelo
es el “BioHarness” de la empresa
Zephyr (2012), el cual incluye un kit de
desarrollo, además de conexión vía
bluetooth y la medición de los
siguientes signos vitales:
• Frecuencia cardíaca
• Frecuencia respiratoria
• Postura
• Temperatura de la piel torácica
• Nivel de actividad del usuario
Es posible que no sea el sensor más
cómodo para la persona, ya que en el
mercado existen sensores pequeños y
prácticamente invisibles que están en
proceso de desarrollo, pero la elección
de este dispositivo se hizo porque ya
ha sido probado y lleva tiempo a la
venta al público. En la figura 3 se
presenta una imagen de cómo se utiliza
este sensor, el cual en España tiene
gran uso por los bomberos para la
medición de signos vitales.
Para el desarrollo de la plataforma,
dentro del dispositivo móvil se utilizará
el sistema operativo móvil de desarrollo
Android. Según un estudio realizado
por Gartner (2012), éste ocupa el
segundo lugar a nivel mundial, inclusive
uno arriba del tan aclamado iOS de
Apple. Esto aunado a que es instalado
en teléfonos no tan costosos, brinda un
acceso mayor a la población del Estado
de Colima.
Los servicios web convierten una
aplicación de tal manera que pueden
utilizarse en el resto del mundo por
medio de la Web. La plataforma básica
que utilizan es XML + HTTP (w3School,
2012). Entre los elementos que
conforman una plataforma de servicios
web se encuentran:
• SOAP (Simple Object Access
Protocol)
• UDDI
(Universal
Description,
Discovery and Integration)
• WSDL (Web Services Description
Language)
Los servicios Web utilizan XML para
codificar y decodificar los datos y
SOAP para transportarlo mediante
protocolos abiertos.
Pero, ¿qué es SOAP? Es un protocolo
basado en XML que logra el
intercambio de información entre las
aplicaciones por medio de HTTP
accediendo a los servidores web.
Las pruebas de usabilidad se realizarán
una vez que el sistema sea funcional,
en nuestra investigación se observaron
distintas evaluaciones para éste
término, de las cuales se seleccionaron
las más adecuadas para el sistema.
Figura 3 Sensor de medición de signos vitales,
(Zephyr, 2012)
Para seleccionar el sistema operativo
(SO) a utilizar en el dispositivo móvil
del paciente se realizó un análisis de
desempeño y características de las
plataformas Android, iOS y Symbian,
para conocer ventajas y desventajas de
estos SO más conocidos en el
mercado.
La
evaluación
de
usabilidad
seleccionada es la prueba Software
Usability
Measurement
Inventory
(SUMI) la cual evalúa desde el punto
de vista del usuario final la calidad de
un conjunto de software (Floría Cortés,
2000). Asimismo se utilizará Measuring
the Usability of Multi-Media Systems
(MUMMS), ésta al igual que el SUMI
evalúa al usuario final, se caracteriza
por manejar cinco subescalas:
•
La respuesta emocional del
usuario hacia el producto.
•
El control que el usuario siente
que mantiene con respecto al producto
a cada paso.
•
El grado de éxito que se tiene
con los objetivos establecidos.
•
La cantidad de ayuda que el
usuario obtiene del producto.
La facilidad con la que el usuario puede
aprender las nuevas características del
producto y utilizarlas de manera
continua.
aplicación simple para el equipo móvil
el cuál obtiene por medio de web
services los parámetros en los que se
basará para evaluar las mediciones
recibidas del sensor, así como los
datos del paciente al que está tratando.
De igual manera el desarrollo de la
aplicación Web donde el médico dará
de alta al paciente y recolectará los
datos necesarios para su expediente
médico
ya
está
prácticamente
terminado, y se encuentra en fase de
revisión y corrección.
Una vez definidos estos parámetros se
iniciará con el desarrollo de la
aplicación
y
posteriormente
se
realizarán pruebas.
A la par se están realizando las
pruebas de conexión entre el equipo
que funciona como servidor, y la
aplicación en el dispositivo móvil.
Completando éstos dos elementos se
solicitara al médico el ponerlo a prueba
con un paciente actualmente activo al
cual se le invitara a realizar las
evaluaciones de usabilidad.
3. Avances
Como parte del trabajo se recibió la
asesoría del Dr. Ulises Ramírez
Sánchez,
quien
actualmente
se
encuentra laborando en la Clínica
Córdoba1 , a través de una entrevista,
proporcionó las características que se
deben tener en cuenta para la elección
de la población al momento de realizar
las pruebas, ya que no es posible medir
de la misma manera a un niño, a una
ama de casa o a un trabajador
promedio, pues cada uno maneja
distintos parámetros.
Se establecieron los parámetros que se
medirán y tendrán peso en la toma de
decisiones al momento de realizar las
alertas. El objetivo de esta entrevista
fué establecer los signos vitales más
importantes que se deben monitorear
para el problema de salud específico a
tratar, y establecer indicadores básicos.
Actualmente la investigación está por
terminar el periodo de desarrollo, se
recibió el sensor con el cual se
realizaron pruebas de medición al igual
que se resolvieron detalles de conexión
con la aplicación por medio de atención
a clientes de Zephyr. La base de datos
ya está creada y se desarrollo una
1 Córdoba, C. (2012). Zaragoza #377 , Zona Centro
C.P.: 28000, Colima; Tel: (312)133-3454.
4. Conclusiones
Actualmente, y gracias a la tecnología
que nos rodea, existen distintas
aplicaciones para la medición de signos
vitales de manera remota, el aporte que
se desea brindar a la sociedad con esta
investigación y que actualmente no se
encontró entre las aplicaciones más
comerciales, es el envío de alertas en
caso de una emergencia médica. De
igual
manera
junto
con
las
evaluaciones de usabilidad que se
realizarán se pretende que el paciente
se sienta cómodo de utilizar nuestra
aplicación y no afecte su rutina diaria.
A futuro, si se implementa este servicio
en hospitales, clínicas y consultorios,
además de lograr un avance en la
salud, los servicios mejorarían ya que
no sería necesaria la presencia física
del paciente para estar realizando un
chequeo constante de sus signos
vitales; todo esto conlleva a un mejor
aprovechamiento de recursos y de
espacios físicos en el Estado de
Colima.
4. Referencias
Ferrer Roca, O. (2001). Telemedicina.
Madrid, España.
Instituto Nacional de Estadística y
Geografía (INEGI). (2012). Esperanza
de Vida. Recuperado el Febrero de
2013, de Cuentame - Población:
http://cuentame.inegi.org.mx/poblacion/
esperanza.aspx?tema=P
Floría Cortés, A. (02 de 2000).
Usabilidad y diseño centrado en el
usuario. Recuperado el 11 de 2012, de
Fundación
Sidar:
http://www.sidar.org/recur/desdi/traduc/
es/visitable/nuevos/CuestCon.htm
Zephyr. (2012). Zephyr Anywhere Store
Retrieved Diciembre, 2012, from
http://www.zephyranywherestore.com/
Gartner.
(2012).
Gartner
Says
Worldwide Mobile Phone Sales Grew
35 Percent in Third Quarter 2010;
Smartphone Sales Increased 96
Percent. Gartner Newsroom Retrieved
Mayo,
2012,
from
http://www.gartner.com/technology/hom
e.jsp
w3School. (2012). Web Services
Tutorial. Recuperado el Noviembre de
2012,
de
http://www.w3schools.com/webservices
/default.asp