iHEALTH: SISTEMA DE MONITOREO FISIOLÓGICO BASADO EN iPAD

iHEALTH: SISTEMA DE MONITOREO FISIOLÓGICO

BASADO EN iPAD

Beltrán Valdez Francisco, Gónzales Contreras Francisco Javier

Facultad de ciencias

Universidad Autónoma de San Luis Potosí

1. Introducción

En la actualidad la tecnología a incursionado en casi cualquier aspectos de nuestras vidas, se ha vuelto tan

común que se han diseñados y creados dispositivos que interactúan en lo laboral, personal, profesional,

académico, deportivo, entre otros.

Entre las diversas áreas donde la tecnología se ha hecho presente se encuentra la de ciencias de la

salud, ya que cuenta con un amplio potencial para el desarrollo de nuevas tecnologías y la reinvención

de algunas otras. Estos adelantos permiten realizar la medición de diversas variables �siológicas que

auxilien en la tarea de diagnostico de diferentes enfermedades.

Particularmente un área que ha comenzado a desarrollarse en los últimos años es la mHealth (mobile

Health), por la creciente tendencia hacia el uso de los dispositivos móviles como lo son los teléfonos

inteligentes o smarthphones y las tablets. Esto a permitido que hoy en día sea posible medir variables

�siológicas de forma remota, visualizarlas, compartirlas, etc. Esto bene�cia el diseño de aparatos de uso

intra-hospitalarios y extra-hospitalarios, capaces de monitorear a los pacientes de forma no presencial,

permitiendo al personal médico realizar otras actividades. Por ejemplo en el caso intra-hospitalario

el médico puede compartir expedientes médicos electrónicos para el diagnostico conjunto de alguna

enfermedad, puede realizar consulta mientras revisa el estado de salud de algún paciente interno, por

otro lado este desarrollo aporta un gran bene�cio al diseño de aparatos extra-hospitalario, por ejemplo

es posible conocer el estado físico de un atleta mientras este se encuentra ejercitando, teniendo un mejor

conocimiento sobre su estado de salud, pudiendo prevenir en un determinado momento paros cardíacos o

cardio-respiratorios que pudieran terminan con su vida. Otro caso es el seguimiento de algún enfermedad

como lo es la diabetes en donde el sujeto cuenta con un aparato a través del cual sea posible conocer la

cantidad de glucosa en su sangre, esta información puede ser almacenada y enviada a su médico para

un mejor control sobre su enfermedad, por otro lado también pudiese ocurrir el caso en donde el médico

se encuentre en una región remota o incluso en algún país en donde los servicios médicos sean carentes

en el más básico de los sentidos y sea necesario el pronto diagnostico de alguna persona, en este caso el

médico puede emplear un dispositivo móvil como lo es una tablet y auxiliandose con algunos aparatos

de medición portátiles pueda realizar alguna medición sobre el paciente, almacenarla en un expediente

1

3 Metodología 2

electrónico y compartirlo con otros médicos para su interpretación y diagnostico.

Este crecimiento auxilia en el diagnostico de algunas enfermedades y en algunos casos si se tiene

conociendo de algunas de las variables �siológicas como: el electrocardiograma, saturación de oxígeno

en la sangre, ritmo cardíaco, temperatura, entre otras, permite la pronta intervención por parte de los

médicos.

2. Objetivo

Realizar una plataforma computacional basada en iPad para visualizar, almacenar y utilizar datos

médicos que ayuden al diagnóstico y seguimiento de pacientes.

2.1. Objetivos particulares

1. Realizar una interfase del iPad con un sistema mínimo basado en un microcontrolador.

2. Crear un sistema básico de monitoreo �siológico y realizar su interfase con el iPad.

3. Crear una suite de aplicaciones para el iPad que permitan realizar monitoreo �siológico para

algunas variables médicas.

4. Almacenar las señales en un formato médico para archivo clínico electrónico.

3. Metodología

Se propone el diseño de una aplicación en una tablet PC de Apple (iPad), capaz de identi�car vía

bluetooth diferentes dispositivos médicos para el monitoreo de variables médicas como: ECG y oximetría

de pulsos. Con la capacidad no solo de desplegar las señales, si no que además brinde la posibilidad de

almacenarlas en alguno de los formatos médicos establecidos, como lo son EDF o HL7 1 lo que permite

integrar los resultados a expedientes clínicos electrónicos (ECE)[1][2].

El desarrollo de esta aplicación se realiza en iPad, pues a diferencia de otras tablet su software esta

diseñado especí�camente para su arquitectura de hardware, optimizando el desempeño del mismo. Por

otra parte el 59% de lo médicos en estados unidos hace uso de las tablets ya sea para su trabajo o en su

vida diaria, de estos el 68% pre�ere los dispositivos Apple[3]. Así mismo una encuesta realizada a más de

1400 médicos indica que su perspectiva es que el iPad es un mejor dispositivo para realizar actividades

médicas que los teléfonos inteligentes según la revista ehealth[4].

Este trabajo comprende tres etapas primordiales, la primera de ellas involucra la creación de una

aplicación utilizando las herramientas de desarrollo Xcode y SDK de Apple. Para ello se emplea el len-

1De forma general el estándar HL7 esta diseñado para el intercambio de datos clínicos mientras que EDF es un estandar

simple y �exible para el intercambio y almacenamiento de señales biológicas y físicas.

Maestría en Ingeniería en Electrónica Avance de tesis

4 Avances 3

guaje de programación nativo de la plataforma Objetive-C, con el cual se debe desarrollar una aplicación

con la capacidad de recibir datos vía bluetooth y gra�carlos en tiempo real. La segunda etapa consiste

en el diseño y construcción de dos dispositivos médicos, el electrocardiograma (ECG) y el oxímetro de

pulsos, para que interactuen con la aplicación, estos aparatos deben operar mediante microcontroladores

PIC y módulos bluetooth RN-42. La tercer etapa consiste en el almacenar la señal obtenida en alguno

de los formatos antes mencionados.

4. Avances

Como parte de la materia introducción a la bioelectrónica que se curso en el periodo Enero-Julio del

2013, se diseñan y construyen dos prototipos para medir variables �siológicas, un ECG y un pulsioxi-

metro. El primero de ellos operá aún de forma análogica mientras que el segundo transmite los datos de

forma digital.

El ECG se diseña considerando solo el uso de tres terminales. Para la adquisión de la señal se emplean

diferentes etapas de �ltrado, primero se usa un �ltro RC pasa altas con una frecuencia de corte (fc) en

0.5Hz esto para eliminar el ruido causado por los músculos, posteriormente se pasa por una etapa de

pre-ampli�cación de donde se conecta a otro �ltro pero en este caso del tipo pasa bajas con fc en 5Hz

pues con esto se cubre el rango máximo de la frecuencia cardíaca que equivale a 200 pulsaciones por

minutos[5], además de evitar que se introduzcan frecuencias parásitas como lo es la señal a 60Hz de la

linea eléctrica.

La Figura 1 muestra el prototipo terminado del ECG, mientras que las Figuras 2 a) y b) muestran la

medición y el resultado obtenido respectivamente, en esta última se puede observar una señal de ECG

en el osciloscopio.

Figura 1. Prototipo ECG.

A diferencia del ECG, para el diseño del prototipo del pulsioximetro, además de las etapas para el

acondicionamiento de la señal, esta es digitaliza con un microcontrolador PIC16F876A, con la �nalidad de


4 Avances 4

(a) Electrodos. (b) Medición de ECG.

Figura 2. Señal de ECG.

volver autónomo el proceso de medición, por ello y para desplegar las señales, se utilizan dos herramientas

de computo LabVIEW y Matlab. En la primera de ellas se visualizaron los datos recibidos, mientras que

la segunda se tomó como herramienta para calcular la saturación de oxígeno y el ritmo cardíaco, ya que

se tiene un mayor control sobre las señales, en la Figura 3 muestra los resultados en LabVIEW obtenidos

para la Hemoglobina (Hb) y la oxihemoglobina (HbO2).

(a) Señal led infrarojo. (b) Señal led rojo.

Figura 3. Señales para determinar saturación de oxígeno en la sangre.

La Figura 4 muestra el prototipo terminado del pulsioxímetro.


4 Avances 5

Figura 4. Circuito �nal.

Por otra parte se revisan los siguientes documentos relacionados con la programación de dispositivos

con iOS.

Start developing iOS Apps today Guía provista por Apple, que da una introducción paso a paso

sobre el desarrollo y creación de aplicaciones, esta guía sugiere la lectura de diversos artículos

secundarios de los cuales se mencionan algunos a continuación.

Your �rst iOS app: Este artículo es una guía que muestra un ejemplo de como realizar

una aplicación en iOS, no se extiende en el uso del lenguaje Objetive-C, pues este artículo se

centra en el uso de la herramienta Xcode.

Manage Your Work�ow in Xcode: Artículo presenta como manejar y personalizar la

herramienta Xcode.

Write Objective-C Code: Este documento muestra de forma básica la sintaxis y estructura

del lenguaje de programación Objetive-C.

Acquire Basic Programming Skills: Aquí se muestran las formas básicas para crear ob-

jetos en Objetive-C[6].

Programación en Objective-C Libro acerca de como hacer aplicación para iOS y Mac OS X, utili-

zando el lenguaje Objetive-C[7].

Programming with Objetive-C Material puesto a disposición por parte de Apple. Se trata de un

documento que permite conocer y practicar la programación utilizando el Objetive-C[8].

Doctors Prefer Apple over Android Artículo de la revista wallstcheatsheet en el que aborda el tema

del porque los Doctores pre�eren los dispositivos que emplean iOS a los que utilizan Android[3].

Doctors prefer tablets to smartphones La revista ehealth presenta este artículo en el cual se realiza

un estudio entre mas de 1400 miembros de la comunidad médica para determinar que pre�eren los

médicos, si el uso de tablets o de smarhphones[4].


4 Avances 6

Smartphones set to Revolution The Medical World Este Artículo de la revista Biophotonics, da

una reseña acerca el enorme auge que se esta teniendo en el sector industrial cuya tarea principal

es el desarrollo de aplicaciones médicas[9].

Como parte del proyecto se propone el uso de una conexión remota del tipo bluetooth, por lo cual

se revisan los siguientes trabajos:

BLUETOOTH A NEW POWER RADIO Este artículo de Febrero del 2000, hace una descripción

de la propuesta de comunicación inalámbrica, el bluetooth, como reemplazo al cable RS232[10].

ZIGBEE AND BLUETOOTH Aquí se realiza una comparación entre estas dos tecnologías de co-

municación inalámbrica, de donde se destaca el data rate del bluetooth sobre el ZigBee a pesar de

que ZigBee sea una tecnología menos compleja[11].

BLUETOOTH AND WI-FI WIRELESS PROTOCOLS: A SURVEY AND A COMPARISON

Al formar tanto la tecnología bluetooth como el wi� parte de los entandar IEEE 802.15, este artículo

muestra algunas de sus diferencias[12].

Bluetooth Telemedicine En este trabajo se presenta la idea de aprovechar las tecnologías actuales

para el monitoreo de señales biomédicas a través de un procesador y enviarlas vía Bluetooth a un

teléfono celular, el cual envía nuevamente estos datos a un servidor ubicado en el hospital[13].

HEALTH DEVICE PROFILE Implementation Guidance Whitepaper Este documento técni-

co proporciona información de dispositivos médicos, deportivos además de otros orientados a la

salud y como es que implementan el radio bluetooth en sus dispositivos[14].

Además la revisión de las siguientes tesis.

Sistema de Monitoreo Personal para Señales ECG Tesis de Iván Fernando Gaspar Sánchez, en

la que se diseña un sistema de monitoreo de señales de ECG mediante el uso de un télefono nokia

5530 Xpress Music con Sistema operativo (OS) simbia[15].

Diseño de una Interfaz Grá�ca para la Visualización y Anotación de Señales Electro�siológicas

usando Dispositivos Móviles Tesis de Salvador García García, en la que se construye un visua-

lizador de multiples señales en formato EDF en una tablet tipo iPad[16].


4 Avances 7

5.

Cronogramadetrabajo

hh

hh

hhh

hhh

hhh

hh h

Actividad

Fechas

Semanasdel3deJunio

al21deDiciembre2013.

Junio

Julio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

2-

8

9-

15

16-

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23-

29

30-6

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27

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1-

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15-

21

Revisióndelestadodelarte.

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Construccióndeunpulsioxím

etro.

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ConstruccióndeunECG.

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Estadodelartedediferentestecnologías

inalámbricas(Bluetooth,ZigBeeyWi�).

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Investigaraplicacionesydispositivosperi-

féricosmédicos,queinteractúancondispo-

sitivosmóviles.

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Tomarelcurso:Procesamientodeseñales

entiemporeal.

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Tomarelcurso:TópicosselectosdeInge-

niería.

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Tomarelcurso:Proyectodetesis1.

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SelecciónycomprademódulosBluetooth.

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SelecciónycompradecomputadoraMace

Ipad.

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Desarrollodeinterfazmédicaenobjective-

c.

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PruebasmódulosBluetooth.

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Participación(poster)ETAS.

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Implementación

del

pulsioxím

etro

em-

pleandomódulosBluetooth.

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Implementación

delECG

empleandomó-

dulosBluetooth.

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Referencias 8

Referencias

[1] Introduction to HL7 Standards[online], Disponible en http://www.hl7.org/implement/standards/index.cfm?refnav

[2] European Data Format [online], Disponible en http://www.edfplus.info/

[3] Nathanael Arnold.(2013, Jun 01).Doctors Prefer Apple over Android [Online]. Disponible

en://wallstcheatsheet.com/stocks/doctors-prefer-apple-over-android.html/?a=viewall.

[4] Mike Miliard. (2013, Agosto 16). Doctors prefer tablets to smartphones[online]. Disponible

en:http://ehealth.eletsonline.com/2013/06/doctors-prefer-tablets-to-smartphones/.

[5] THE BIOMEDICAL ENGINEERING HANDBOOK, 2◦ Edición, IEEE PRESS y CRC PRESS,

USA, Boca Ratón, Florida, año 2000, pp 463.

[6] Start Developing iOS Apps Today, Apple inc., Cupertino California, 2013.

[7] Fernando López Hernánde, �Objetive-C. Curso práctico para programadores Mac OS X, iPhone y

iPad.�, 1◦ Edición, Madrid, España, Ed. Alfaomega, 2012.

[8] Programming withObjective-C, Apple inc., Cupertino California, 2012.

[9] Gary Boas,�Smartphones set to Revolution The Medical Worl�, Biophotonics, Vol. 20, No 6, 23-25

pp, Sep., 2013.

[10] JAAP C. HAARTSEN AND SVEN MATTISSON, �Bluetooth A New Low-Power Radio Interface

Providing Short-Range Connectivity�,IEEE PROCEEDINGS OF THE IEEE, VOL. 88, NO. 10,

OCTOBER 2000.

[11] Nick Baker,�ZIGBEE AND BLUETOOTH Strengths and Weaknesses for Industrial applications�,

IEE Computing & Control Engineering AprilMay 2005.

[12] ERINA FERRO AND FRANCESCO POTORTI, �BLUETOOTH AND WI-FI WIRELESS PRO-

TOCOLS: A SURVEY AND A COMPARISON�, IEEE Wireless Communications, February 2005.

[13] Mohd Fadlee A. Rasid and Bryan Woodward, �Bluetooth Telemedicine Processor for Multichan-

nel Biomedical Signal Transmission via Mobile Cellular Networks�, EEE TRANSACTIONS ON

INFORMATION TECHNOLOGY IN BIOMEDICINE, VOL. 9, NO. 1, MARCH 2005.

[14] Bluetooth SIG, Inc, �HEALTH DEVICE PROFILE Implementation Guidance Whitepaper�, 17

December 2009.

[15] Iván Fernando Gaspar Sánchez, �Sistema de Monitoreo Personal para Señales ECG�, Maestría, Fac.

de Ciencias, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, San Luis Potosí, 2011.


Referencias 9

[16] Salvador García García, �Diseño de una Interfaz Grá�ca para la Visualización y Anotación de

Señales Electro�siológicas usando Dispositivos Móviles� Licenciatura, Fac. de Ciencias, Universidad

Autónoma de San Luis Potosí, San Luis Potosí, 2013.


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