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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
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
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
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
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.
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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
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)
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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
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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)
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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
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
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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
ELECTROCARDIOGRAFÍA DE 12 DERIVADAS
Conceptos básicos
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2) INTRODUCCIÓN DERIVADAS ECG (2/2)
Periféricas Periféricas aumentadas
Precordiales
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WCT
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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
V2 ChV2 WCT ChV2 - WCT
V3 ChV3 WCT ChV3 - WCT
V4 ChV4 WCT ChV4 - WCT
V5 ChV5 WCT ChV5 - WCT
V6 ChV6 WCT ChV6 - 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
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MÓDULO ADC PARA BIOPOTENCIALES
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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)
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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
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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
AVANCES Q3 2015 Elaboración de prototipo modular en INICTEL-UNI
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Dispositivo
Comunicación Alimentación Adquisición Control
TRx BLE (Laird BL600)
TRx 3G (ublox LISA-
U230)
Microcontrolador (PIC32)
ADC biopot. (TI ADS1298)
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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
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MEJORAS EN EL DISEÑO EN EAGLE (MÓDULO ADC) 2/2
Circuitos de alimentación (Regulación
interna)
10x9 cm2
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COMM. BLE: DISEÑO DE PCB
34 x 30 mm
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ADQUISICIÓN: DISEÑO DE PCB
103 x 87 mm
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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
CONTROL: DISEÑO DE PCB
58 x 63 mm
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AVANCES Q3 2016 Elaboración de prototipo integrado en INICTEL-UNI
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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
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
Instituto Nacional de Investigación y Capacitación de Telecomunicaciones
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
DISEÑO DE PCB INTEGRADO
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DISEÑO DE PCB INTEGRADO
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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
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DIMENSIONES
DIMENSIÓN MEDIDA (CM)
Alto 7.23
Ancho 8.63
Profundidad 2.83
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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
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HISTOGRAMA DE RUIDO
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SOFTWARE DE PROCESAMIENTO ECG
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SEÑAL ECG – DERIVACIÓN DII
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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.
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ALGORITMO DE DETECCIÓN (1)
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ALGORITMO DE DETECCIÓN (2)
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ALGORITMO DE DETECCIÓN (3)
Instituto Nacional de Investigación y Capacitación de Telecomunicaciones
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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
ALGORITMO DE DETECCIÓN (4)
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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
PRUEBAS DE DETECCIÓN (1)
DETECCIÓN DE ARRITMIA: BLOQUEO AURÍCULO VENTRICULAR DE PRIMER GRADO
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PRUEBAS DE DETECCIÓN (2)
DETECCIÓN DE ARRITMIA: FIBRILACIÓN VENTRICULAR
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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
PRUEBAS DE DETECCIÓN (3)
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
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IMPLEMENTACIÓN Y PRUEBAS
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DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA
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CARCASA
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CARCASA
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PLATAFORMA WEB (INICIO)
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PLATAFORMA WEB (SISTEMA)
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PLATAFORMA WEB (INTRANET)
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PLATAFORMA WEB (SEÑAL ECG)
http://www.smatcel.com/pruebaecg.html