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17’000,000 Mortalidad por enfermedades cardiovasculares (OMS 2011)

15.5% Mortalidad por enfermedades cardiovasculares en Perú (Minsa 2013)

+3 Número de días entre cada evento cardiovascular

detectado precozmente

1 Número de horas hasta que una arritmia no controlada

devenga en muerte súbita (MS)

80% Mortbimortalidad que se puede evitar con un correcto diagnóstico (AAC 2012)

? Horas-hombre ahorradas por un diagnóstico precoz

de enfermedad cardiovascular a un paciente

Instituto Nacional de Investigación y Capacitación de Telecomunicaciones

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MONITOREO AMBULATORIO CON TECNOLOGÍA CELULAR PARA LA DETECCIÓN OPORTUNA DE ARRITMIAS Y EVENTOS CORONARIOS: UNA CONTRIBUCIÓN PARA EL DIAGNÓSTICO PRECOZ A CARDIOPATÍAS EN EL PERÚ

PIAP-2-P-326-14




OBJETIVOS

• Diagnosticar arritmias y eventos coronarios de forma precoz

• Incrementar número de derivadas ECG (vistas de la actividad eléctrica del corazón)

• Incrementar tiempo de registro de eventos a 72 h

• Incrementar resolución de captura ECG

• Mostrar estado del paciente en tiempo real

• Alertar sobre presencia de cardiopatías




ENTIDADES

Diseño del componente software del sistema

Implementación y pruebas del componente software del sistema.

Verificación del cumplimiento de los protocolos de pruebas durante la realización del proyecto.

Responsable del seguimiento, monitoreo y control de calidad de las consultorías y servicios tercerizados.

Responsable de la elaboración de las tesis de pregrado y postgrado.

Diseño del componente hardware del sistema, que consta de los circuitos integrados (captación y envío de la señal ECG).

Responsable del control de calidad del dispositivo electrónico desarrollado y del cumplimiento de los requisitos técnicos.

Ejecución de las pruebas de comprobación de parámetros electrónicos.

Supervisión de los servicios tercerizados del componente hardware del sistema.




ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

• Dispositivo Portátil para el Monitoreo Remoto de Pacientes Ambulatorios (INICTEL) – Electrocardiograma de 12 derivadas

– Alta resolución (+250 sps) y tiempo de registro (+3 d)

– Temperatura, movimiento y respiración

– Tecnología inalámbrica Bluetooth

– Monitoreo en TR y alerta de eventos cardiovasculares

– Peso < 250 g, Dimensiones < 13 x 10 x 5

– Cumplimiento de normas IEC 60601-2-25, 60601-2-47

• Procesamiento de señales ECG para Apoyo al diagnóstico de Cardiopatías (Universidad de Lima)




Paciente

Dispositivo

/8

Acondicionamiento de señales ECG x8

Conversión A/D8 canales

Registro de señales Transceptor

Bluetooth

ControlDetección de episodios CV(Dispositivo)

Botón de pánico(Paciente) Supervisión remota

(Especialista)

App. Web Base de datos

Universidad de Lima

Internet

Mundo

/ 8

TabletSmartphoneLaptop / PC

Módem

Router

RouterSistema de

alimentación

Batería

TransceptorxG

IIIII

aVx aVyV1

V2V3

V4

Taquicardia sinusalTaquicardia supraventricularTaquicardia ventricularArritmia sinusalBloqueo de salida sinusalArresto sinusalPausasFibrilación auricularFibrilación ventricularBloqueo Atrioventricular °N...

SISTEMA DE MONITOREO AMBULATORIO CON TECNOLOGÍA CELULAR PARA LA DETECCIÓN OPORTUNA DE ARRITMIAS Y EVENTOS CORONARIOS

PIAP-2-P-326-14

SMATCel




COMPONENTES DEL PROYECTO

• Componente 1 (INICTEL): Diseñar el dispositivo electrónico de monitoreo ambulatorio con tecnología celular (SMATC) para detección precoz de eventos coronarios y detección oportuna de arritmias

– Sensores y circuitos integrados con capacidad de comunicación inalámbrica

– Embebidos en una unidad confortable para el usuario

– Normativa internacional (IEC 60601-2-47)




COMPONENTES DEL PROYECTO

• Componente 3 (INICTEL): Implementación de dispositivo electrónico de monitoreo ambulatorio con tecnología celular (SMATC) […] en base a los diseños previos

– Acceso desde aplicativo web utilizando un navegador de internet

– Visualización de las bioseñales desde una ubicación geográfica con cobertura celular a través del sistema de comunicación inalámbrica desarrollado




ELECTROCARDIOGRAFÍA DE 12 DERIVADAS

Conceptos básicos




2) INTRODUCCIÓN DERIVADAS ECG (2/2)

Periféricas Periféricas aumentadas

Precordiales




WCT




CÁLCULO DE DERIVADAS ECG

• Precordiales (V1, V2, V3, V4, V5, V6)

• Periféricas (LEAD I, LEAD II, LEAD III)

• Periféricas aumentadas (aVL, aVR, aVF)

Positivo Negativo Operación

V1 ChV1 WCT ChV1 - WCT






LEAD I (LA-RA)

LEAD II (LL-RA)

LEAD III LL-(RA+LA) / 2 = LEAD II - LEAD I

aVR LL - (LA-RA) = - (LEAD I + LEAD II) / 2

aVL RA - (LA+LL) / 2 = LEAD I - LEAD II / 2

aVF LA - (RA+LL) / 2 = LEAD II - LEAD I /2




MÓDULO ADC PARA BIOPOTENCIALES




TI ADS1298

• Circuito integrado ADS1298

– 8 canales ADC (16, 24 bits)

– Velocidad de muestreo 250 Sps a 32 kSps

– 8 PGA de bajo ruido, Filtros EMI

– Amplificador RL, WCT, estado de electrodos

– IEC 60601-1, IEC 60601-2-27, IEC 60601-2-51

ADS1x98

Fabricante: Texas Instruments Dimensiones: 1.2 x 1.2 cm2 Aplicaciones: Instrumentación (médica)




MÓDULO ADC ADS1x98 (Diagrama de Bloques)

AVDD AVSS DVDD

AGND

x8 Electrodos entrada

/CS SCLK DIN DOUT

CONTROL

OSC

CLKSEL

CLK Canal 1

° ° °

Canal 8 MUX

Señal prueba, Señal monitoreo

/DRDY

RLD inv 1

V1 WCT

WCT

WCT

RLD amp

x1 Electrodo RLD (retorno)

Protocolo de Comunicación




AVANCES Q3 2015 Elaboración de prototipo modular en INICTEL-UNI




Dispositivo

Comunicación Alimentación Adquisición Control

TRx BLE (Laird BL600)

TRx 3G (ublox LISA-

U230)

Microcontrolador (PIC32)

ADC biopot. (TI ADS1298)




MEJORAS EN EL DISEÑO EN EAGLE (MÓDULO ADC) 2/2

Conector DB-15

Jack 5V DC

Comunicación con uC (SPI)

IC: ADS1x98

Reloj externo

Circuitos de alimentación (Regulación

interna)

10x9 cm2




MEJORAS EN EL DISEÑO EN EAGLE (MÓDULO ADC) 2/2

Circuitos de alimentación (Regulación

interna)

10x9 cm2




COMM. BLE: DISEÑO DE PCB

34 x 30 mm




ADQUISICIÓN: DISEÑO DE PCB

103 x 87 mm




CONTROL: DISEÑO DE PCB

58 x 63 mm




AVANCES Q3 2016 Elaboración de prototipo integrado en INICTEL-UNI




Dispositivo

Comunicación Alimentación Adquisición Control

TRx BT 2.0+EDR (CSR BC417)

TRx LTE Cat 1 (ublox SARA-

R404M)

planned

Microcontrolador (PIC24, XLP)

ADC biopot. (TI ADS1298)

LDO bB (LTC3531)

Li-Ion 2000 mAH + SuperCap 4F




DISEÑO DE PCB INTEGRADO




PRUEBAS DE VERIFICACIÓN

PESO (G)

Dispositivo con carcasa 78.4

Batería de litio 38.5

Cable de señal ECG Mortara 54.6

Cable y termistor YSI 55.3

TOTAL 226.8




DIMENSIONES

DIMENSIÓN MEDIDA (CM)

Alto 7.23

Ancho 8.63

Profundidad 2.83




SNR POR CANAL

CANAL

ADC

RELACIÓN

SEÑAL* A RUIDO

(SNR) [dB]

1 29.159

2 36.997

3 41.396

4 29.748

5 31.256

6 29.191

7 20.249

8 25.489




HISTOGRAMA DE RUIDO




SOFTWARE DE PROCESAMIENTO ECG




SEÑAL ECG – DERIVACIÓN DII




ALGORITMO DE DETECCIÓN (5)

FILTRADO DE LA SEÑAL

ELIMINACIÓN DE LÍNEA BASE (O LÍNEA ISOELÉCTRICA)

RECONOCIMIENTO DEL PICO R

RECONOCIMIENTO DE LOS PUNTOS DE INTERÉS DE LA SEÑAL ECG

DETERMINAR LA DESVIACIÓN DEL SEGMENTO ST Y DESVIACIÓN DE LA ONDA T

SI LA DESVIACIÓN TIENE UNA DURACIÓN MAYOR A 20 SEGUNDOS ENTONCES EL EVENTO ES PERSISTENTE, SE ENVÍA ALERTA.

CÁLCULO DE PARÁMETROS DE INTERÉS PARA DETECCIÓN DE ARRITMIAS (IRREGULARIDAD RR, SEGMENTO PR, SEGMENTO QT, ETC)

DETERMINACIÓN PARAMÉTRICA DE LA EXISTENCIA DE ARRITMIAS.




PRUEBAS DE DETECCIÓN (1)

DETECCIÓN DE ARRITMIA: BLOQUEO AURÍCULO VENTRICULAR DE PRIMER GRADO





DETECCIÓN DE ARRITMIA: FIBRILACIÓN VENTRICULAR





DETECCIÓN DE PUNTOS EN LA DERIVACIÓN V1 DEL REGISTRO E0808 DE LA BASE DE DATOS EUROPEAN ST-T, CORRESPONDE A UNA SEÑAL CON DEPRESIÓN DE LA ONDA T




IMPLEMENTACIÓN Y PRUEBAS




DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA




CARCASA




PLATAFORMA WEB (INICIO)




PLATAFORMA WEB (SISTEMA)




PLATAFORMA WEB (INTRANET)




PLATAFORMA WEB (SEÑAL ECG)

http://www.smatcel.com/pruebaecg.html

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