Sistema de monitoreo remoto y evaluación de signos vitales en pacientes con enfermedades crónicas.

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1 Sistema de monitoreo remoto y evaluación de signos vitales en pacientes con enfermedades crónicas. Grecia Areli López-Orozco 1, Juan Antonio Guerrero-Ibáñez 2, Erika Ramos-Michel 3 Universidad de Colima Av. Universidad No. 333, Las Víboras, Colima, Colima, CP México grecia.lopez@ucol.mx 1, antonio_guerrero@ucol.mx 2, ramem@ucol.mx 3 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, Wi- Fi, 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

2 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

3 especificaciones técnicas del equipo utilizado. 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 comunicación bluetooth, el cual le permite enviar la información a un dispositivo remoto. 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

4 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:

5 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. Una vez definidos estos parámetros se iniciará con el desarrollo de la aplicación y posteriormente se realizarán pruebas. 3. Avances Como parte del trabajo se recibió la asesoría del Dr. Ulises Ramírez Sánchez, quien actualmente se encuentra laborando en la Clínica Córdoba 1, 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 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. 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. 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. 1 Córdoba, C. (2012). Zaragoza #377, Zona Centro C.P.: 28000, Colima; Tel: (312)

6 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: 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: es/visitable/nuevos/cuestcon.htm Zephyr. (2012). Zephyr Anywhere Store Retrieved Diciembre, 2012, from 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 e.jsp w3school. (2012). Web Services Tutorial. Recuperado el Noviembre de 2012, de /default.asp