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XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica, Cartagena, 14 al 16 de noviembre, 2007
Sistema de Supervisión de Medidas y Toma de Decisiones para
Monitorización Domiciliaria en Entornos de e-Salud
J. Escayola1, I. Martínez1, J. Escribano1, E. Viruete1, M. Galarraga2
1
2
Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain.
Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. 31006 - Pamplona, Spain.
{jescayola, imr, eviruete}@unizar.es, [email protected]
Resumen
Los sistemas basados en Inteligencia Ambiental tienen cada vez
más presencia en los servicios de e-Salud. Este trabajo propone
una aplicación de supervisión automatizada de medidas y toma
de decisiones aplicada a la monitorización domiciliaria. Este
servicio está diseñado para integrarse en un equipo central que
concentra los datos adquiridos por los diferentes dispositivos
médicos y comunicar las alarmas y avisos correspondientes a la
base de datos del hospital. Las funcionalidades incorporadas
permiten gestión remota y ubicua del sistema, y proporcionan
una herramienta versátil para el autocuidado del paciente.
1.
Introducción
En los últimos tiempos ha surgido un nuevo concepto
denominado Inteligencia Ambiental (Ambient Inteligence,
AmI) [1]-[3]. Este término hace referencia a la
construcción de espacios y entornos donde el usuario
pueda interactuar de forma natural y sin esfuerzo con
diferentes sistemas que tienen por finalidad facilitar las
diversas tareas diarias y simplificar la comunicación con
el entorno. Se pretende mejorar así la calidad de vida de
los usuarios ofreciendo una nueva variedad de servicios
personalizados, además de proporcionar nuevas formas de
comunicación sencillas y eficientes que permitan
interactuar con otros usuarios y sistemas. Los nuevos
servicios basados en AmI han generado un creciente
interés por emplear tecnologías de computación en la
construcción de sistemas que comparten, entre otras, las
siguientes características:
• Reconocer a los usuarios y sus circunstancias y obrar
consecuentemente.
• Relacionarse con naturalidad con dichos usuarios
mediante interfaces multimodales.
• Capturar, mediante monitorización, información
asociada al usuario y su contexto.
• Ejercer de guía automática; es decir, proporcionar la
información adecuada según la persona y situación.
• Facilitar el aprendizaje y entrenamiento en diversas
actividades.
Uno de los principales campos de aplicación de AmI es el
ámbito de la e-Salud, concretamente la monitorización
domiciliaria. El aumento en esperanza de vida provoca un
gran incremento en el número de personas mayores que,
presumiblemente, requieren mayor vigilancia médica [4].
ISBN 84-612-0369-7
Esta vigilancia motiva el desplazamiento de personal
médico para realizarla o, más habitualmente, el del propio
afectado al centro médico (ocasionando costes y pérdidas
de tiempo evitables). Por lo tanto, cualquier avance en
este campo que contribuya a reducir estas molestias puede
beneficiar a un sector numeroso de la población.
Actualmente se puede controlar un amplio abanico de
parámetros del entorno domiciliario del paciente mediante
dispositivos sensores avanzados. Localización y
reconocimiento de objetos mediante visión o tecnologías
RadioFrecuency IDentification (RFID), detección de
caídas o posibles desvanecimientos, control de los
electrodomésticos, luces y equipamientos de la casa, son
sólo algunos ejemplos. Además, estos sistemas permiten
una respuesta a tiempo frente a situaciones de peligro o la
posibilidad de evitar falsas alarmas que conlleven
intervenciones innecesarias por parte del personal
sanitario. En definitiva, se dispone de una importante
cantidad de información que debe evaluarse con eficacia,
seguridad y fiabilidad asegurando privacidad del usuario.
El sistema inteligente propuesto en este trabajo
constituye, una aproximación de AmI a este ámbito de la
e-Salud. En la Sección 2 se describe el sistema diseñado
que incorpora conceptos como interacción intuitiva con el
usuario, monitorización, reconocimiento de circunstancias
o guiado automático. En la Sección 3 se detallan cada una
de las aplicaciones (control, configuración, y adquisición,
como muestra Fig. 1) que forman el asistente/supervisor,
que facilita al usuario la tarea de automedida. Finalmente,
los resultados obtenidos se discuten en la Sección 4.
domicilio
del paciente
hospital
red
BBDD
aplicación de
adquisición
servidor/
base datos
hospital
equipo
concentrador
dispositivos
médicos
datos
aplicación
de control
perfiles configuración
aplicación de
configuración
Figura 1. Esquema general del sistema de supervisión diseñado.
379
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica
4.
Resultados
Se muestra a continuación un ejemplo de funcionamiento
de los resultados obtenidos (ver Fig. 7). Se ha tomado un
identificador de paciente genérico con un dispositivo de
medida asociado (tensiómetro). En el formulario se
establece un perfil de configuración siguiendo la Guía de
Automedida de la presión arterial [5] que indica que hay
que “realizar tres medidas por la mañana (entre las 6 y 9
horas) y tres por la tarde (entre las 18 y 21 horas) durante
los cinco días laborables”. Para establecer las alarmas se
utiliza la clasificación de la hipertensión arterial (HTA)
establecida por la Sociedad Europea de Hipertensión [6].
Siguiendo este ejemplo, supongamos que se recibe del
tensiómetro los siguientes datos: sistólica = 120mmHg,
diastólica = 100mmHg, pulso = 82ppm, fecha = 14/05/07,
y hora = 8:55. El resultado obtenido tras una correcta
identificación se muestra en Fig. 8. El valor de diastólica
obtenido no cumple la sexta regla del perfil de
configuración asociado (ver Fig. 7) por lo que se emite el
mensaje de alarma correspondiente (“215-Hipertensión
grado II”). En este caso, el código de alarma es tipo 2xx
lo que implica, según el diseño, informar al hospital;
nótese también que la regla incumplida no excede del
rango definido como correcto para el dispositivo médico
(40-250), por lo que la medida se considera válida.
5.
Conclusiones
El sistema de supervisión propuesto constituye un
asistente válido que facilita la tarea de automedida y
monitorización domiciliaria a pacientes que necesitan
revisiones médicas frecuentes, disminuyendo así los
gastos sanitarios y mejorando la calidad de vida de estas
personas. Permite la supervisión de las medidas tomadas
por un paciente en su propio domicilio, su evaluación
automatizada, y la emisión de alarmas. Además el diseño
intuitivo y basado en un entorno gráfico, sencillo y
amigable, proporciona usabilidad en entorno domiciliario.
Las funcionalidades incorporadas al sistema permiten
trabajar con múltiples dispositivos, cada uno de los cuales
puede realizar, a su vez, diferentes tipos de medidas.
Además, se permite que varios pacientes puedan
compartir el mismo dispositivo médico, y contempla la
posibilidad de cifrar los archivos de los pacientes para
asegurar la confidencialidad exigible en este tipo de datos.
Como líneas futuras del trabajo, se prevé integrar el
sistema en una plataforma completa de telemonitorización
domiciliaria basada en estándares, en fase de desarrollo
por el grupo de investigación [7]. Además, se avanzará en
aspectos de mejora de inteligencia del sistema
proponiendo algoritmos para soportar reglas dinámicas y
umbrales adaptativos de forma que el sistema “aprenda
del propio paciente”, pudiendo establecer patrones de
uso.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado parcialmente por los proyectos CICYTFEDER TSI2004-04940-C02-01, y TSI2005-07068-C02-01; MITYC
FIT-350300-2007-56; VI Programa Marco Pulsers II IP IST-27142; así
como una beca de la Secretaría de Estado de Universidades e
Investigación (FPU AP-2004-3568) y otra del Departamento de Salud
del Gobierno de Navarra (proyecto 41/2003).
Referencias
[1] P. Remagnino, G.L. Foresti, “Ambient Intelligence: A New
Figura 7. Ejemplo de perfil de configuración para tensiómetro.
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Figura 8. Ejemplo de validación de medidas de tensión arterial.
382
Multidisciplinary Paradigm”, IEEE Transactions on Systems, Man
and Cybernetics, Part A, vol. 35, issue 1, pp. 1-6, 2005.
N. Carretero, A.B. Bermejo, “Inteligencia Ambiental”, Centro de
Difusión de Tecnologías, Univ. Politécnica Madrid, 2005.
K. Ducatel et al. Eds. “Scenarios for Ambient Intelligence in 2010”,
Final Report. IPTS-Seville, 2001.
J.I. Portillo et al. “El hogar digital como solución a las necesidades
de las personas mayores”, Centro de Difusión de Tecnologías
(CEDITEC). ETSIT Univ. Politécnica Madrid, 2005. Disponible en:
http://www.ceditec.etsit.upm.es/informes_ceditec.php?estudio=7
[Última consulta: 01/09/07].
A. Coca, “Automedida de presión arterial. Documento de consenso
español”. Disponible en: http://www.semergen.es/semergen2
/microsites/noticias/ampa.pdf. [Última consulta: 01/09/07].
Sociedades Europeas de Hipertensión y Cardiología, “Guía europea
de manejo de la hipertensión arterial”. Disponible en: http://www.
seh-lelha.org/eurguide.htm. [Última consulta: 01/09/07].
I. Martínez, J. Fernández, M. Galarraga, L. Serrano, P. de Toledo, J.
Escayola, S. Jiménez-Fernández, S. Led, M. Martínez-Espronceda
and J. García, “Implementation Experience of a Patient Monitoring
Solution based on End-to-End Standards” International Conference
IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS) (ISSN:
1557-170X ISBN: 14244-0033-3), pp. 6425-6428, 2007.
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica, Cartagena, 14 al 16 de noviembre, 2007
Sistema de Gestión de Dispositivos para la Adaptación
de Equipos Médicos a la Norma ISO/IEEE11073
J. Escayola1, I. Martínez1, D. Sancho1, M. Martínez-Espronceda2
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Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain.
Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. 31006 - Pamplona, Spain.
{jescayola, imr}@unizar.es, [email protected]
Resumen
El estándar IEEE 11073 se presenta como la solución definitiva
al conflicto de protocolos existente en el área de tecnología
médica que permitirá la conexión rápida de equipos y la
interoperabilidad entre los mismos. En este trabajo se propone
el desarrollo de un sistema adaptador que interpreta el
protocolo de transmisión de un dispositivo médico y lo reenvía a
un manager dentro de una comunicación acorde con la norma
X73 El adaptador puede ser actualizado, abarcando un amplio
rango de dispositivos, mediante un proceso remoto. El resultado
se aplica en un proyecto existente de telemonitorización para la
transmisión continua de parámetros de presión arterial.
1.
Introducción
La entrada de las telecomunicaciones en el campo de la
medicina ha dado como resultado un gran número de
aplicaciones destinadas a la mejora de la calidad de vida.
En la actualidad se encuentran funcionando numerosas
aplicaciones que permiten, entre otras cosas, realizar una
intervención médica a distancia, seguir la evolución de
una enfermedad crónica mientras el paciente está en su
propia casa, dar mayor calidad de vida a los
discapacitados a través de utilidades que faciliten su vida
diaria, etc. Estos sistemas constituyen servicios útiles para
el cuidado y seguimiento de pacientes a distancia
adquiriendo, procesando y transmitiendo sus constantes
vitales y otros parámetros de importancia. En paralelo, se
siguen desarrollando nuevas funciones destinadas a
mejorar los servicios o asentar las bases de otros nuevos.
Todos estos servicios dependen totalmente de los equipos
empleados en la obtención de datos biométricos del
paciente. Aspectos lógicamente importantes de estos
dispositivos son su fiabilidad, margen de error, robustez
frente a los fallos, etc. Además, primarán unas
características frente a otras dependiendo del entorno al
cual está orientado: atención primaria, domiciliaria o
Unidades de Cuidados Intensivos (UCI) [1]. Sin embargo,
es el modo de representación de los datos obtenidos y el
protocolo empleado para la comunicación con equipos
externos uno de los aspectos que más problemas está
causando al desarrollo de nuevas aplicaciones. Mientras
que en otros campos tecnológicos como la electrónica de
consumo (USB) se han conseguido establecer estándares
para la asociación y comunicación entre dispositivos, los
equipos de biometría siguen siendo desarrollados sobre
estándares propietarios.
ISBN 84-612-0369-7
El protocolo ISO/IEEE11073 (X73) [2] es el intento por
resolver este problema, proporcionando una definición
estandarizada de la nomenclatura y unidades orientada a
cada dispositivo. Establece un modelo de comunicaciones
con característica plug-and-play que facilita enormemente
la configuración de sistemas, soporte para gestión de
alarmas de tipo técnico y reconfiguración de los
parámetros de los dispositivos.
El estándar X73 actualmente necesita del desarrollo de
ejemplos de implementación dada la considerable
complejidad del mismo y su continua revisión, que
ayuden a la expansión y progreso del mismo [3]. Dado
que en el mercado son muy pocos los equipos que tienen
implementado este protocolo, es necesario modificar
directamente el sistema para dar una salida acorde con la
norma o acoplar un adaptador que sea capaz de
interpretar los datos encapsulados en el protocolo
propietario y adaptarlo al protocolo X73.
De las dos opciones anteriores, en este trabajo se ha
procedido a implementar la segunda, dado que en algunos
dispositivos es prácticamente imposible modificar su
funcionamiento sin tener que llevar a cabo notables
modificaciones hardware. Para ello, es deseable tener
información del protocolo propietario evitando la práctica
de “ingeniería inversa”. El papel de este adaptador
permite la reutilización de equipos en desuso para su
incorporación en aplicaciones de telemedicina, dotarle de
nuevos medios de transmisión de la señal o nuevas
características de tratamiento de los datos.
La Sección 2 detalla el estudio de equipos existentes en el
mercado con posibilidad de ser adaptados al estándar
X73. En la Sección 3 se describe el proceso de diseño e
implementación del repositorio donde son incorporados
los nuevos dispositivos o actualizados los drivers
existentes, acorde con las diferentes distribuciones de
firmware de los fabricantes. La Sección 4 contiene el
desarrollo del proceso actualizador encargado de cargar
en el adaptador el archivo de configuración necesario en
cada caso, el cual es obtenido del repositorio de manera
remota. Finalmente se exponen los resultados y
conclusiones de la implementación del sistema propuesto
de telemonitorización de presión arterial.
383
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica
y En la siguiente etapa el cliente se pone a la escucha en
el puerto serie esperando a que el adaptador le indique
que esta listo. Una vez iniciada la comunicación por
parte del adaptador, este le envía la versión o versiones
(si es que dispone de alguna) del software que tiene
actualmente instalado (paso 11) para que el cliente
decida si es necesaria o no su actualización. Para ello,
el cliente compara la versión que solicitado al servidor
y las enviadas por el adaptador, y en el caso de que el
adaptador ya posea la versión solicitada finaliza el
proceso de comunicación.
y En caso de que la actualización sea necesaria, el cliente
empieza a reenviar al adaptador los datos que le llegan
desde el servidor hacia el adaptador (pasos 12 y 15).
Finalmente se realiza una comprobación de la correcta
transmisión del archivo (paso 17).
y Se repite el proceso para el envío del fichero de
configuración (pasos 19/22, 20/23, y 25), tras lo que se
finaliza la comunicación con el adaptador.
4.3.
Adaptador
Esta aplicación se encuentra en el adaptador X73 y es la
responsable de configurarlo para su correcto
funcionamiento. Puesto que existe la posibilidad de que el
mismo adaptador se utilice con varios dispositivos
médicos o con distintas versiones del mismo dispositivo,
el adaptador cuenta con un fichero de control de versiones
en el que se almacenan los equipos y versiones instaladas
en el mismo. La aplicación al ser lanzada realiza las
siguientes tareas:
y En primer lugar configura su puerto para iniciar la
comunicación con el cliente [12]. El primer paso es
enviar al cliente la información de las versiones que
tiene el adaptador instalado y que están contenidas en
un fichero de control de versiones (paso 11).
y A continuación, queda a la escucha en el puerto serie
para comprobar si el cliente le envía el número de la
nueva versión, o da por finalizada la comunicación al
verificar que no hace falta instalar una nueva versión.
y En el caso de recibir una nueva versión (pasos 12 y 15),
el adaptador crea las carpetas contenedoras necesarias
y guarda el archivo recibido en el lugar apropiado.
y Una vez recibidos los datos envía una confirmación al
adaptador (paso 17) con el tamaño de los datos
correctamente copiados.
y A continuación, repite el proceso de recepción de datos
para el fichero de configuración (pasos 20/23, y 17).
y Por último, configura el adaptador para que utilice la
nueva versión recibida a partir de ese instante. Se
actualiza el fichero de control de versiones con la
nueva versión, y se ejecuta la última versión recibida
para que esté operativa a partir de ese instante.
386
5.
Conclusiones
Este trabajo supone una contribución al desarrollo del
estándar X73 mediante la aportación de aplicaciones que
demuestren su gran potencial. Un usuario sin excesivos
conocimientos técnicos podría llevar a cabo la tarea de
actualización al hacer uso de tecnologías ampliamente
distribuidas y empleadas en el uso habitual. Esta facilidad
de reconfiguración, unida a la propiedad plug-and-play,
ya inherente en el estándar X73, promete una gran
versatilidad en el montaje y mantenimiento de sistemas de
monitorización de constantes vitales.
Cabe destacar que con este método, al contrario de lo que
pueda suponer el lanzamiento de un nuevo estándar,
muchos dispositivos que en teoría quedarían en desuso
podrían ser reutilizados con su conveniente adaptación.
De esta manera, los costes de implementación pierden
protagonismo a la hora de adoptar el estándar X73 en los
centros hospitalarios.
En líneas futuras se plantea la implementación del
adaptador en sistemas compactos, el uso de tecnologías
inalámbricas como Bluetooth y WiMax, al mismo tiempo
que la incorporación de funciones adicionales como
identificación de pacientes.
Agradecimientos
Los autores quieren agradecer al Dr. Fernando Bravo, Jefe de l Servicio
de Electromedicina del Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa de
Zaragoza, por su experto asesoramiento en el diseño del sistema.
Este trabajo ha sido financiado parcialmente por los proyectos CICYTFEDER TSI2004-04940-C02-01 y TSI2005-07068-C02-01; MITYC
FIT-350300-2007-56; VI Programa Marco Pulsers II IP IST-27142; así
como una beca del Programa de Ayudas Para la Formación de Personal
Investigador de la Universidad Pública de Navarra (Res. 1342/2006).
Referencias
[1]
UNE-ENV 13734, “Informática sanitaria. Representación de la
información de signos vitales”, 2002.
[2] ISO-11073, “Informática sanitaria. Comunicaciones con
dispositivos sanitarios de punto de asistencia. Partes: 10101
(nomenclatura), 10201 (modelo de información de dominio),
20101 (perfiles de aplicación, norma base) y 30200 (perfil de
transporte, conexión por cable)”, 2005.
[3] I. Martínez, J. Fernández, M. Galárraga, L. Serrano, P. de Toledo,
y J. García, “Implementación Integrada de una Plataforma
Telemática Basada en Estándares para Monitorización de
Pacientes”, Jornadas Ingeniería Telemática JITEL, in press, 2007.
[4] A. Coca et al., “Automedida de la presión arterial. Documento del
Consenso Español”, pp. 15, 2006.
[5] XAMPP distribution, Disponible en: http://www.apachefriends.
org/ en/index.html [Último acceso: 01/09/07].
[6] JBuilder Tutorial, Disponible en: http://faculty.washington.edu/
rfish/is579j/lectnote/tutorial/index.html [Último acceso:01/09/07].
[7] Borland Technical Publications, “Building Applications with
JBuilder”, Borland Software Corporation, 2005.
[8] K. Arnold, J. Gesling, “El lenguaje de programación Java”,
Editorial Addison Wesley Domo, 1997.
[9] J. Jaworski, “Java”, Editorial Prentice Hall 1997.
[10] J. García, J. I. Rodríguez, I. Mingo, “Aprenda Java como si
estuviera en primero” ETSIT San Sebastián, Univ. Navarra.
[11] Comunicaciones en Java, Disponible en: http://ants.dif.um.es/
~humberto/asignaturas/cursojava/redes/redes.html [01/09/07]
[12] J. A. Palos, “Trabajo en Red”, Sun Microsystems, Disponible en:
http://www.programacion.com/java [Último acceso: 01/09/07].
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica, Cartagena, 14 al 16 de noviembre, 2007
Aplicación de la Norma ISO/IEEE11073 en un Sistema De
Telemonitorización Domiciliaria Basado en Pulsioxímetría
J. Escayola1, I. Martínez1, A. Aragüés1, M. Galarraga2
1
2
Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain.
Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. 31006 - Pamplona, Spain.
{jescayola, imr}@unizar.es, [email protected]
Resumen
El estándar ISO11073/IEEE1073 (X73) ofrece un modelo de
comunicación completo para interoperabilidad de dispositivos
médicos. Sin embargo, la alta complejidad de implementación
de la norma requiere un estudio intensivo de cada dispositivo y
sus casos de uso. Además, la existencia de muy pocos equipos
médicos que incorporen X73 y el uso mayoritario de protocolos
propietarios en las unidades sanitarias, dificulta aún más la
obtención experimental de aplicaciones basadas en X73. Así, en
el presente trabajo se propone una implementación completa
del estándar en un sistema de telemonitorización domiciliaria
basado en pulsioximetría. Los resultados obtenidos de su
evaluación permiten constatar su compatibilidad con la norma y
los beneficios que implica la interoperabilidad, y sirven de
plataforma sobre la que construir una solución global.
1.
Introducción
El estándar ISO11073/IEEE1073 (X73) [1] es una familia
de normas desarrolladas para facilitar una conectividad
completa de dispositivos médicos, ya que abarca todos los
niveles de la pila de protocolos. Aporta interoperabilidad,
funcionalidades plug-and-play, transparencia, y facilidad
de uso y configuración. Los estándares X73 posibilitan la
comunicación entre dispositivos médicos y sistemas
informáticos externos ya sea directamente o a través de
nodos de registro, realizando una captura de datos
automática de los signos vitales del paciente, y al mismo
tiempo de la información asociada al funcionamiento del
dispositivo. En definitiva, cubre dos requisitos principales:
facilitar el intercambio eficiente de signos vitales e
información asociada al dispositivo, y proporcionar
interoperabilidad plug-and-play en tiempo real a
dispositivos conectados al paciente.
La norma X73 nació orientada a entornos bedside en
Unidades de Cuidados Intensivos (UCI). Sin embargo, en
los últimos años se constata su extensión a entornos
ubicuos (domiciliarios, móviles) donde es conveniente la
interoperabilidad para soportar diferentes escenarios de
uso [2]. Comprende una familia de estándares que pueden
utilizarse conjuntamente a distintos niveles para
proporcionar conectividad a los dispositivos implicados
(monitores,
ventiladores,
bombas
de
infusión,
electrocardiógrafos, etc.). Así, proporciona una solución
completa desde bajo nivel (cable físico y conector) hasta
alto nivel (representación abstracta de la información).
ISBN 84-612-0369-7
La norma se divide en las siguientes partes principales:
• Nomenclatura y datos del dispositivo (por ejemplo,
modelo orientado a objetos, terminología para la
representación de los datos, y especializaciones para
cada tipo de dispositivo).
• Servicios de aplicación general (por ejemplo,
servicios continuos, por eventos, o polling).
• Transporte (por ejemplo, wireless o cableado).
• Comunicación en red.
Siguiendo todas estas especificaciones de la norma X73,
en este trabajo se ha estudiado e implementado su
aplicación a un sistema de telemonitorización domiciliaria
basado en pulsioximetría [3]. La pulsioximetría es una
parte de la medicina que está experimentando un
constante incremento en su utilización, especialmente en
el cuidado de la salud de los pacientes desde su propio
hogar, ya que proporciona un rápido y conveniente
control del nivel de oxígeno en los pacientes. Para ello,
los pacientes hacen uso de unos dispositivos llamados
pulsioxímetros, diseñados para medir, de forma no
invasiva, la saturación de oxígeno en la hemoglobina
arterial (SpO2). El principio de funcionamiento se basa en
el hecho de que las diversas longitudes de onda que
componen la luz, son absorbidas de manera diferente por
los componentes de la sangre arterial. En el proceso, se
utilizan dos longitudes de onda para determinar el
resultado (luz roja de 660nm, y luz infrarroja de 940nm,
aunque pueden variar según el fabricante). La luz emitida
atraviesa un punto del organismo del paciente, y mide las
absorciones relativas por la densidad de oxihemoglobina
(HbO2), y por la de hemoglobina reducida (Hb).
En este trabajo, y a partir de resultados previos [4], [5]
que proponían una plataforma de telemonitorización
basada en estándares, se ha conseguido incorporar a la
plataforma un equipo de pulsioximetría conforme a X73.
Esta estandarización facilita notablemente la instalación
del equipo en el hogar del paciente y su usabilidad, dado
que el sistema puede ser trasladado y reconectado sin
requerir restablecer la configuración. En la Sección 2 se
describe el sistema diseñado y los principales aspectos
técnicos tenidos en cuenta en su implementación. La
Sección 3 desglosa las particularidades propias del
estándar aplicadas a cada uno de los elementos del
sistema (pulsioxímetro, adaptador X73, y gateway), y los
resultados obtenidos se discuten en la Sección 4.
52
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica
4.
Resultados
A partir del esquema presentado en Fig.1 se implementó
la solución completa en un entorno de pruebas de
laboratorio para evaluar sus prestaciones reales. Se
presentan en esta sección algunas de las capturas de la
comunicación (ver Fig. 6 y Fig.7) para mostrar que el
proceso de comunicación se da conforme al estándar X73.
En primer lugar, se evaluaron los principales parámetros
del sistema. Se modificaron la velocidad de los puertos
serie, la frecuencia de envío de datos del pulsioxímetro,
los puertos a los que estaban conectados los diferentes
elementos del sistema, y la dirección IP del servidor de
telemonitorización. En todos los casos se obtuvieron
resultados satisfactorios. Fig. 6 muestra un ejemplo de
funcionamiento con éxito para 5600bps (la velocidad
máxima permitida para la conexión RS-232) y distintas
medidas obtenidas en una situación real.
En segundo lugar, se evaluó la compatibilidad con X73.
Fig. 7 muestra cómo todas las fases del proceso de
comunicación se realizan correctamente y conforme al
estándar. Una vez que los elementos están conectados, se
produce el intercambio de información X73. Se observa
claramente que el valor del tipo de dispositivo médico
(Virtual Medical Device, VMD Type) es 4106, lo que
corresponde a un pulsioxímetro según X73 [8]:
#define MDC_DEV_ANALY_SAT_O2_VMD 4106
Además, se constata que se han recibido dos métricas
dentro de este VMD, correspondientes a sendos números
de identificación de 18442 y 19244.
Estas métricas en X73 [8] pertenecen a medidas del pulso
y de la saturación de oxígeno en sangre, respectivamente:
#define MDC_PULS_RATE 18442
//Rate of blood pulse in an artery
#define MDC_SAT_O2 19244
//Arterial Oxygen Saturation
Por último, los valores se dividen entre mantisa, m(), y
exponente, e(). En esta ocasión, al ser valores enteros la
parte del exponente está vacía. En esta comunicación de
ejemplo se ha obtenido un valor de 66 de frecuencia
cardiaca y un 97% de saturación de oxígeno en sangre,
que coinciden con los valores enviados por el adaptador.
5.
Conclusiones
Pese a la complejidad que conlleva la implementación de
un nuevo estándar como es X73, que además sigue en
fase de desarrollo, los resultados presentados demuestran
que es perfectamente aplicable en un servicio de e-Salud.
El sistema diseñado para pulsioximetría reduce en gran
medida la complejidad de conexión de dispositivos
médicos, permite interoperabilidad y evita la necesidad de
re-configuraciónes. Además, proporciona nuevas
funciones de procesado, identificación de pacientes, y
plug-and-play. El inconveniente del alto número de
equipos con protocolos propietarios se ha superado en
esta implementación mediante un software adaptador. Las
líneas futuras de este trabajo prevén implementar este
diseño en microcontroladores o sistemas de tamaño muy
reducido, y extender la solución a conexiones
inalámbricas pendientes de incluirse en X73.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado parcialmente por los proyectos CICYTFEDER TSI2004-04940-C02-01 y TSI2005-07068-C02-01; MITYC
FIT-350300-2007-56; VI Programa Marco Pulsers II IP IST-27142; así
como una beca del Departamento de Salud del Gobierno de Navarra
(proyecto 41/2003).
Figura 6. Captura de medidas reales del pulsioxímetro.
Referencias
[1] IEEE1073, “Health informatics. Point-of-Care Medical Device
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
Figura 7. Report del contenido del MDS para pulsioxímetro X73.
55
Communication (PoC-MDC). Overview and framework”.
Disponible en: http://www.ieee1073.org.[Última consulta: 01/09/07]
M. Galarraga, I. Martínez, et al., “Proposal of an ISO/IEEE11073
Platform for Healthcare Telemonitoring: Plug-and-Play Solution
with new Use Cases” Int Conf IEEE EMBS, pp. 6709-6712, 2007.
UNE-ENV 13734, “Informática sanitaria. Representación de la
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information model”, 2004.
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profiles - Base standard”, 2004.
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica, Cartagena, 14 al 16 de noviembre, 2007
Propuesta de una Interfaz de Transporte para Permitir el Uso
de ISO/IEEE 11073 con Diferentes Tecnologías de Transmisión
M. Martínez de Espronceda1, M. Galarraga1, L. Serrano1, I. Martínez2, S. Led1, I. Maeztu1
1
Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. E31006 - Pamplona, Spain.
2
Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain.
{miguel.martinezdeespronceda, miguel.galarraga, lserrano, santiago.led}@unavarra.es, [email protected]
Resumen
El estándar ISO/IEEE 11073 para la interoperabilidad de
dispositivos médicos se encuentra en continua evolución. Uno
de los obstáculos que ha dificultado hasta ahora la adopción del
estándar por parte del fabricante es la falta de alternativas en
tecnologías de transmisión. En el presente artículo se propone
una interfaz que facilita enormemente la compatibilidad de
dichas tecnologías con el estándar y que consigue independizar
las capas superiores del estándar de la tecnología de
transmisión utilizada. Además, para ilustrar el potencial de la
nueva interfaz, se implementa una capa de adaptación para
Bluetooth, una de las tecnologías inalámbricas más extendidas
en la actualidad.
1.
interfaz de transporte que independiza las capas
superiores de la pila de protocolos definido por el
estándar y facilita enormemente la incorporación de
nuevas tecnologías. La figura 1 presenta el diagrama de
dicha pila con la interfaz propuesta en este trabajo. Las
capas superiores vienen definidas por el estándar
ISO/IEEE 11073 mientras que las inferiores dependen de
la tecnología.
Introducción
Se ha constatado que los servicios de telemonitorización
mejoran considerablemente la calidad de vida del
ciudadano y suponen un alivio a las listas de espera [1].
Sin embargo su implantación está siendo frenada por una
serie de barreras entre las que se encuentran la falta de
integración, el alto coste y la baja usabilidad. La
estandarización puede ayudar a mejorar esta situación [2].
La familia de normas ISO/IEEE 11073 [3] constituyen un
estándar en plena evolución que cubre comunicaciones
entre dispositivos médicos en el punto de cuidado (Point
of Care – Medical Device Communications, PoCMDC).
Esta familia define una pila de protocolos para cada uno
de los niveles que define el modelo OSI [4] aunque no
cubre muchas de las tecnologías de transmisión más
interesantes actualmente. Por el momento solo es posible
su uso con IrDA y RS-232.
Cada vez más, los dispositivos que antes requerían de un
cable pasan a conectarse con alguna tecnología
inalámbrica. Además, los que todavía siguen usando
cable, en lugar de RS-232, ahora incorporan USB o
Ethernet que presentan mayores prestaciones. Por todo
ello se hace patente la necesidad de adaptar la norma
ISO/IEEE 11073 [5] a las nuevas tecnologías aparecidas
en los últimos años. Algunas de las tecnologías de
transmisión que más han proliferado son: 1) Bluetooth
para redes inalámbricas de área personal y tasas de
transmisión medias; 2) USB para conexión de periféricos;
3) 802.11.x en redes inalámbricas de área local (WLAN)
y velocidades altas; y 4) TCI/IP para comunicaciones
globales. En el presente trabajo se propone una nueva
ISBN 84-612-0369-7
Figura 1. Diagrama de la pila de protocolos con la interfaz
propuesta en este trabajo.
2.
Materiales y método
A continuación, en un primer apartado se analiza las
capas superiores definidas en el estándar. Posteriormente
en un segundo apartado se define una interfaz de
transporte que independiza la pila ISO/IEEE 11073 de la
tecnología de transporte. Finalmente en un tercer apartado
se aplica, define e implementa una capa de adaptación
para Bluetooth.
2.1.
Análisis de la parte superior de la pila de
protocolos definida en ISO/IEEE 11073
La norma ISO/IEEE 11073 define una serie de elementos
que intervienen en la comunicación y que se describen a
continuación. Para definir la sintaxis, la semántica y los
mensajes con la que dos dispositivos se comunican se
emplea el lenguaje de datos de dispositivos médicos
(Medical Device Data Language, MDDL). Los términos
de datos sobre dispositivos y medidas manejados por el
MDDL se agrupan en el diccionario de información de
411
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica
momento se limita a RS-232 e IrDA como tecnologías de
transporte. En el presente artículo se demuestra que se
puede hacer frente a esa limitación, que se puede definir
una capa intermedia que proporcione compatibilidad al
estándar con otras nuevas tecnologías de transporte y se
propone una interfaz que simplifica la incorporación de
dichas tecnologías. Para añadir una nueva lo único
necesario es definir una capa de adaptación que
implemente las primitivas de servicio definidas por la
interfaz. Además para ilustrar el proceso se ha definido
una nueva capa de adaptación que utiliza Bluetooth. Se ha
visto que incluir una nueva capa de transporte es mucho
más sencillo de lo que parece. En este caso se ha
implementado la capa como un nuevo perfil de Bluetooth.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el proyecto
TSI2005-07068-C02-01 así como una beca del Programa de
Ayudas Para la Formación de Personal Investigador de la
Universidad Pública de Navarra (Res. 1342/2006).
Referencias
[1] Louis AA, Turner T, Gretton M, Baksh A, Cleland JGF. A
systematic review of telemonitoring for the management of
heart failure. European Journal of Heart Failure 2003;
5(5):583-90.
Figura 3. Diagrama de las pilas ISO/IEEE 11073 – Bluetooth
incluyendo la capa de adaptación
Disconnect
Si el dispositivo actúa como servidor, finaliza la piconet y
se desconecta. Si lo hace como cliente se desconecta del
servidor. Una vez hecho esto, la capa genera una
indicación DiscInd tanto en cliente como en el servidor y
cesan la actividad del stack de Bluetooth poniendo el
dispositivo en modo de bajo consumo (Power down).
ConInd y DiscInd
ConInd tiene lugar cuando los dispositivos involucrados
han establecido la conexión Bluetooth. Para que se
produzca debe de ejecutarse primero Connect. DiscInd se
origina como resultado de la llamada a Disconnect.
DataInd y DataReq
Para transferir un paquete de datos (pasado por la capa
superior a través de una llamada a DataReq) de un
dispositivo a otro se utilizan llamadas directas a la capa
RFCOMM que se encarga de transferir los datos al
dispositivo asociado. Cuando llegan los datos al
dispositivo asociado la capa de adaptación se los pasa a la
capa superior por medio de un DataInd.
3.
Resultados y conclusiones
Se ha observado que el uso de estándares es de gran
interés para la proliferación de servicios de
telemonitorización. ISO/IEEE 11073 es el más adecuado
a pesar de que está en continuo desarrollo y a que por el
414
[2] M. Galarraga, L. Serrano, The Need for Standards in
Medical Device Interoperability: Why and Where?, 5th
European Symposium on Biomedical Engineering, 2006
[3] M. Galarraga, L. Serrano, I. Martínez, P. De Toledo.
Standards for Medical Device Communication: X73 PoCMDC, Medical and Care Compunetics 3 (pp. 242-256), IOS
Press - "Studies in Health Technology and Informatics",
2006
[4] H. Zimmermann, OSI Reference Model-The ISO Model of
Architecture for Open Systems Interconnection,
Communications, IEEE Transactions on legacy, pre –
1988J.
[5] Yao and S. Warren, Applying the ISO/IEEE 11073
standards to wearable home health monitoring systems,
Journal of Clinical Monitoring and Computing, vol. 19,
2005, pp. 427-436
[6] I. Martínez, J. Fernández, M. Galarraga, L. Serrano, P. de
Toledo, S. Jiménez-Fernández, S. Led, M. MartínezEspronceda and J. García, Implementation of an End-toEnd Standards-based Patient Monitoring Solution, IEE
Proceedings Communications - Special Issue on
Telemedicina and e-Health Communication Systems, 2007
[7] Sairam, K. V. S. S. S., Gunasekaran, N., & RamaReddy, S.
Bluetooth
in
wireless
communication.
IEEE
Communications Magazine, 40(6), 90-96. 2002
[8] Página
web
del
SIG
de
http://www.bluetooth.com/Bluetooth/SIG/
Septiembre 2007)
Bluetooth:
(Consultado
[9] Página web del forum de Wibree: http://www.wibree.com
(Consultado Septiembre 2007)
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica, Cartagena, 14 al 16 de noviembre, 2007
Implementación de la norma ISO/IEEE 11073 en una báscula
dotada de Bluetooth para la telemonitorización de peso
M. Martínez de Espronceda1, M. Galarraga1, L. Serrano1, J. Escayola2, I. Maeztu1, S. Led1
1
Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) - Campus de Arrosadía s/n. E31006 - Pamplona, Spain.
2
Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) - c/ María de Luna, 3. 50018 - Zaragoza, Spain.
{miguel.martinezdeespronceda, miguel.galarraga, lserrano, santiago.led}@unavarra.es, [email protected]
Resumen
La expansión de servicios de e-Salud se ve frenada por el alto
coste de los dispositivos y la escasa flexibilidad. La
introducción de estándares de interoperabilidad entre
dispositivos puede mejorar la situación. En esta línea la familia
de normas ISO/IEEE 11073 para interoperabilidad de
dispositivos médicos ampliamente extendida en entornos de
Unidades de Cuidados Intensivos (UCI) puede extenderse para
los entornos de telemonitorización aunque para ello es
necesario salvar una serie de obstáculos. Por otro lado se ha
visto que el control del peso resulta de especial interés en la
monitorización de pacientes con problemas cardíacos y
sobrepeso. El objetivo de este trabajo consiste en aplicar dicho
estándar a una báscula dotada con Bluetooth. Para ello ha sido
necesario definir la terminología para el nuevo dispositivo así
como adaptar el estándar a Bluetooth.
1.
Introducción
Se ha comprobado que la estandarización es una pieza
clave para la proliferación de los servicios de e-Salud [1].
En la actualidad, la familia de normas ISO/IEEE 11073
[2] cubre las comunicaciones entre dispositivos en el
punto de cuidado (Point of Care – Medical Device
Communications, PoCMDC) para entornos de Unidad de
Cuidados Intensivos (UCI), e incluye tecnologías IrDA
para transmisión inalámbrica y RS-232 para
comunicaciones cableadas. Por el momento no cubre
muchas de las tecnologías de transmisión cableada (como
USB o TCP/IP) e inalámbrica (como Bluetooth/Wibree,
ZigBee, o WiFi). Además se han desarrollado pocos
demostradores conformes a la norma [3]. Conscientes de
la situación se ha desarrollado una plataforma de acuerdo
al estándar (Figura 1, [4]). Esta resulta interesante no solo
cómo guía y demostrador para futuros desarrollos, sino
también como probador de nuevas propuestas.
Por otro lado, el control de peso es necesario en el
tratamiento de algunas enfermedades, como pueden ser:
Insuficiencia cardiaca, enfermedad pulmonar obstructiva
crónica (EPOC), hipertensión arterial, (uno de los
principales factores de riesgo de cardiopatías, ictus y es
una de las principales causas de insuficiencia renal), o la
obesidad, que incrementa las posibilidades de padecer
otras enfermedades como diabetes, colesterol,
hipertensión, enfermedades articulares, de la vesícula
biliar, coronarias y respiratorias, entre otras [5].
En el caso propuesto, un profesional médico prescribe una
monitorización del peso al paciente porque esta afectando
a su salud, porque sigue un programa de nutrición o bien
por guiar un deportista profesional en sus decisiones
sobre dietas, tratamiento, nutrición y control de peso. Un
documento describiría el tratamiento personal del paciente
(límites tolerables de peso, frecuencia de pesado, etc.),
que serviría para configurar los dispositivos que forman
su sistema: frecuencia de pesado, límites de peso,
alarmas, etc.
El parámetro peso puede ser de interés por si solo o ser
una variable más en el seguimiento a pacientes crónicos
que padezcan enfermedades tales como las comentadas
anteriormente. Un servicio que ha proliferado en los
últimos años es el de monitorización cardiovascular. Esta
se realiza por medio de la visualización del ECG y el
control del peso. En [6] se están desarrollando dos
dispositivos personalizables que permiten incorporar el
estándar de forma nativa. Estos son una báscula y un
holter inteligente ambos con tecnología inalámbrica
Bluetooth.
Figura 1. Esquema general de la plataforma propuesta basada en el estándar ISO/IEEE 11073
ISBN 84-612-0369-7
415
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica
Consumo de
potencia
Radio de
cobertura
Costo económico
Penetración en el
mercado
Capacidad de
transmisión
IrDA
Bajo
Visión directa
Bajo
Alta
Media
Wifi
Alto
100
Alto
Alta
Alta
Muy bajo
100
Bajo
Baja
Baja
Bajo
10-100
Bajo
Alta
Media
ZigBee
Bluetooth
Tabla 2. Comparativa de algunas tecnologías inalámbricas más interesantes
•
El agente envía el resto de la estructura del DIM y el
manager confirma su recepción. De esta manera el
manager tiene información sobre qué objetos puede
sondear.
•
El manager solicita el dato peso del objeto numérico
simple con el nuevo método de sondeo del objeto
MDS que utiliza el servicio ACTION de CMDISE.
El agente contesta con la información requerida. El
manager confirma la recepción de los datos.
•
2.4.
El manager solicita la desasociación y la báscula la
acepta. Los programas deben parar su ejecución. El
programa del manager terminará su ejecución en el
caso
de
haber
finalizado
también
sus
comunicaciones
con
el
servidor
de
telemonitorización.
Adaptación de la pila a Bluetooth
Las tecnologías inalámbricas permiten liberar de cables
las comunicaciones, permitiendo una mayor comodidad
del paciente al interactuar con el sistema. Se realizó una
evaluación con el objetivo de seleccionar la tecnología
más adecuada. Los requerimientos de consumo de
potencia, rango de cobertura, calidad, capacidad, coste
económico e integración hacen a la tecnología Bluetooth
[7] la más adecuada de entre las populares. La tabla 2
muestra una comparativa de dichas tecnologías. Una vez
seleccionada la tecnología se procedió al diseño de una
capa intermedia que proporciona una adaptación de las
capas superiores de la pila de protocolos definida en la
norma ISO/IEEE 11073 y la pila de protocolos definida
por Bluetooth [8].
3.
Resultados y conclusiones
La báscula es un dispositivo de interés para la
telemonitorización de pacientes con problemas cardíacos
y de sobrepeso. Su uso habitual en la rutina clínica sería
muy interesante; sin embargo, no se está llevando a cabo
debido a ciertas carencias. El presente artículo contribuye
a paliar alguna de estas carencias mediante la propuesta
planteada de estandarización. Con ese objetivo se ha
implementado un dispositivo báscula con Bluetooth
basándose en la familia de normas ISO/IEEE 11073. Esta
es una familia de normas en constante evolución lo que ha
obligado a abordar dos problemas diferentes. Por un lado,
la incorporación de un nuevo dispositivo a la norma. Por
otro, la incorporación de una nueva tecnología de
transporte. Los resultados han sido satisfactorios ya que
418
se ha definido el modelo de referencia de ISO/IEEE
11073 para la báscula y asimismo se ha comprobado que
la incorporación de una nueva tecnología de transporte
inalámbrica como Bluetooth al estándar no resulta en
absoluto compleja.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el proyecto
TSI2005-07068-C02-01 así como una beca del Programa de
Ayudas Para la Formación de Personal Investigador de la
Universidad Pública de Navarra (Res. 1342/2006).
Referencias
[1] M. Galarraga, L. Serrano, The Need for Standards in
Medical Device Interoperability: Why and Where?, 5th
European Symposium on Biomedical Engineering, 2006
[2] M. Galarraga, L. Serrano, I. Martínez, P. De Toledo.
Standards for Medical Device Communication: X73 PoCMDC, Medical and Care Compunetics 3 (pp. 242-256), IOS
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[3] J. Yao and S. Warren, Applying the ISO/IEEE 11073
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Journal of Clinical Monitoring and Computing, vol. 19,
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[4] I. Martínez, J. Fernández, M. Galarraga, L. Serrano, P. de
Toledo, S. Jiménez-Fernández, S. Led, M. MartínezEspronceda and J. García, Implementation of an End-toEnd Standards-based Patient Monitoring Solution, IEE
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[5] Organización Mundial de la Salud. Obesity: preventing and
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[6] S. Led, L. Serrano, M. Galarraga. Intelligent Holter: A new
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Technology. 3rd EMBEC, Prague, IFMBE Proceedings,
Volume 11, 2005
[7] Lebold, M. S., Murphy, B., Boylan, D., & Reichard, K.
Wireless technology study and the use of smart sensors for
intelligent control and automation. Aerospace, 2005 IEEE
Conference 5-12 March 200, pp. 1 - 15
[8] M. Martínez de Espronceda, M. Galarraga, L. Serrano, I.
Martínez, Propuesta de una Interfaz de Transporte para
Permitir el Uso de ISO/IEEE 11073 con Diferentes
Tecnologías de Transmisión, enviado al CASEIB 2007
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica, Cartagena, 14 al 16 de noviembre, 2007
Propuesta de una plataforma de telemonitorización según la
norma ISO/IEEE 11073 y su adecuación a casos de uso
habituales
I. Martínez1, M. Galarraga2, S. Jiménez-Fernández3, P. de Toledo4, L. Serrano2, J. Escayola1,
J. Fernández2, S. Led2, M. Martínez-Espronceda2, E. Viruete1, J. García1 y F. del Pozo3
1
Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Univ. Zaragoza) – c/ María de Luna, 3. 50018 – Zaragoza, España
2
Dep. Ingeniería Eléctrica y Electrónica (Univ. Pública Navarra) – Campus de Arrosadía s/n. 31006 – Pamplona, España
3
Grupo de Bioingeniería y Telemedicina (Univ. Politécnica Madrid) – Ciudad Universitaria s/n. 28040 – Madrid, España
4
Departamento de Informática (Univ. Carlos III Madrid) - Av. Universidad, 30. 28911 –Leganés, Madrid, España
Resumen
La monitorización remota de pacientes está cada vez más cerca
de convertirse en una tecnología madura. En cualquier caso,
sigue faltando empuje en áreas tales como la estandarización de
interfaces de comunicación, la integración con la Historia
Clínica Electrónica (HCE) o la incorporación a escenarios de
inteligencia ambiental. El presente trabajo está enfocado al
desarrollo de soluciones de monitorización a distancia basadas,
extremo a extremo, en estándares. También se identifica un
conjunto de casos de uso relacionados con dicha
monitorización,
resaltándose
sus
características
y
funcionalidades, así como los problemas de integración con los
que se han encontrado los autores durante la implementación
del sistema realizado basado en el estándar ISO/IEEE11073
(X73). Hoy por hoy, los comités de estandarización están
trabajando en la adaptación del estándar X73 al mercado
emergente de dispositivos de salud personal y en la
identificación de casos de uso, tareas esenciales a la hora de
presentar nuevas revisiones del mencionado estándar.
1.
Introducción
La e-salud ofrece un amplio rango de escenarios basados
en la monitorización de pacientes surgiendo, cada uno, a
partir de la combinación de diferentes dispositivos de
medida [1]. Las Redes de Área Personal (PAN) son una
posible solución a las comunicaciones inalámbricas, sin
embargo no terminan de resultar útiles si no se emplean
protocolos de comunicación estándar [2]-[4].
El estándar ISO/IEEE11073 (X73) fue diseñado para un
escenario específico: la Unidad de Cuidados Intensivo
(UCI) [5]. No obstante, los autores sugieren que X73 se
puede adaptar a entornos de monitorización personales [6]
y para ello, y partiendo de trabajos previos, se analiza un
conjunto de casos de uso (UC) como punto de partida
para la identificación de nuevos requisitos que
contribuyan al avance del estándar.
Al contrario que en las UCIs, los nuevos escenarios
planteados suponen la aparición de restricciones debido a
ciertas características particulares como la necesidad de
procesadores embebidos en dispositivos médicos (MD)
vestibles (wearable), bajos consumos de potencia y
comunicaciones inalámbricas (esta última opción aún no
ISBN 84-612-0369-7
ha sido recogida por el estándar X73). Esto conlleva la
utilización de protocolos más ligeros, que eviten largas
cadenas y que sean eficientes en términos de cabeceras,
ancho de banda y uso de la unidad central de proceso [7].
Con la tecnología existente, esto supone que la mayor
parte de la inteligencia no puede recaer en los sensores o
MD con los que se monitoriza al paciente. En este
sentido, las nuevas características de los escenarios de esalud conducen a la necesidad de una profunda revisión
del estándar X73, haciéndose necesario proyectar un
nuevo perfil especializado en las comunicaciones entre
Dispositivos de Salud Personal (Personal Health Devices
– PHD) [8].
Parece lógico pensar que la mejor forma de detectar
discrepancias entre el estándar X73 y las necesidades de
los escenarios de e-salud es a través de la propuesta e
implementación de casos de uso, lo que permite prever
soluciones potenciales. La principal característica
identificada es la necesidad de implementar sistemas
basados en protocolos estándar, donde cada módulo
pueda ser reemplazado fácil y rápidamente por otro
similar gracias a características plug-and-play (P&P).
Otra característica es que los datos enviados por los
sensores que el paciente tiene en su domicilio deben
llegar al hospital, para integrarse posteriormente en la
HCE. Todo esto supondrá, en breve, una reducción de
costes y una mejora debido a la interoperabilidad, la
comodidad y la usabilidad de los sistemas. En este
artículo también se describe una plataforma prototipo
donde se han implementado las funcionalidades descritas
anteriormente y que cumple con los estándares X73 y
EN13606. Está también preparada para soportar
(introduciendo únicamente pequeñas modificaciones)
características aún no soportadas por X73, como las
comunicaciones inalámbricas y para adoptar los cambios
que supondrá la incorporación del perfil PHD en X73.
Este grupo de investigación se ha centrado en desarrollar
una implementación X73 centrada en dispositivos
médicos (MD) conectados por cable en entornos
domiciliarios: un pulsioxímetro y un tensiómetro con
conectores RS-232/USB y un prototipo para redes
personales de sensores basado en MD inalámbricos: peso,
ECG y pulsioxímetro con tecnologías Bluetooth/RFID.
330
XXV Congreso Anual de la Sociedad española de Ingeniería Biomédica
saturación de oxígeno en sangre, ritmo cardiaco y
forma de onda pletismográfica, y que tiene interfaz
RS-232. Para formar el VMD X73 se añade un
módulo basado en un microcontrolador y con interfaz
de radiofrecuencia. Este dispositivo satisface los
requisitos del caso de uso UC3. Por defecto el modo
de funcionamiento es el básico (UC3), aunque se
podría añadir la funcionalidad propia del perfil
sondeo añadiendo un microcontrolador adicional. De
esta forma se cumplirían los requisitos del UC4.
•
VMD4. Basado en el tensiómetro OMRON 705IT,
que mide pulso y presión arterial y puede almacenar
28 medidas. Originalmente tiene una interfaz USB,
por lo que requiere un adaptador a RS-232 para ser
totalmente compatible con X73.
•
VMD5. Utiliza el pulsioxímetro DATEX-Ohmeda
3900 que tiene una salida RS-232 (contemplada en
X73), y mide SpO2 y ritmo cardiaco en intervalos de
2s. Proporciona también alarmas. Su funcionalidad es
la adecuada para el UC5.
4.
Funcionalidades de inteligencia
ambiental
Se han estudiado una serie de funcionalidades
relacionadas con el paradigma de inteligencia ambiental,
para su inclusión en la plataforma X73 propuesta.
•
Módulo analizador de la Calidad de Servicio, para
evaluar el estado del medio de transmisión. Esta
funcionalidad permitiría un manejo más eficiente de
la comunicación con los MDs, adaptándola a los
requisitos de calidad de cada dispositivo y los
recursos disponibles.
•
Gestión de alarmas. El estándar X73 contempla la
gestión de las alarmas generadas por cada MD,
asignando prioridades en función de los dispositivos
y pacientes involucrados. Esto permitiría establecer
qué alarmas pueden ser manejadas por el paciente,
gestionándolas a nivel de cada pasarela y establecer
diferentes protocolos en caso de ausencia de
respuesta por parte del paciente o detección de una
tendencia al deterioro de los signos vitales.
•
Interfaz gráfica y sensorial personalizada, que mejore
la usabilidad para el paciente y le guíe en el proceso
de monitorización. Esta personalización se basaría en
dos tipos de características, tanto las características
técnicas de los dispositivos que usa cada paciente
como las características propias del paciente
(capacidad, tipo de monitorización, frecuencia,...)
5.
Conclusiones
Consideramos que la falta en el mercado de dispositivos
de telemonitorización que estén basados en un estándar
que los haga interoperables es una barrera fundamental
para las soluciones de e-salud, tanto desde el punto de
vista de los costes como de la independencia frente a un
vendedor concreto. Este trabajo describe los casos de uso
más típicos de los sistemas de telemonitorización y
presenta una plataforma técnica que permite realizar todos
esos casos de uso y que incluye una serie de dispositivos
333
de monitorización a los que se ha dotado de una interfaz
conforme a la norma X73. Dicha plataforma se ha
especificado conjugando las perspectivas de tres grupos
de investigación diferentes, con lo que se ha logrado
poner de manifiesto de manera más evidente los
problemas que surgen en un escenario de verdadera
interoperabilidad. En el futuro la plataforma descrita debe
ser mejorada para adaptarla al paradigma de inteligencia
ambiental, dotándola de interfaces más amigables, mayor
inteligencia en la gestión de fallos y alarmas, así como de
mayor capacidad de adaptación a los recursos de red
disponibles.
Agradecimientos
Los autores quieren agradecer a Melvin Reynolds,
coordinador del CEN TC251 WGIV, por sus sugerencias
a la hora de enfocar esta investigación. Este trabajo ha
sido financiado parcialmente por los proyectos CICYTFEDER TSI2004-04940-C02-01, TSI 2005-07068-C0201yTSI2007-65219-C02-01;FIT-50300-2007-56; VI FP
Pulsers II IP IST-27142; así como una beca de la Secr. de
Estado de Univ e Inv (FPU AP-2004-3568) y otra del
Dpto. de Salud del Gobierno de Navarra (proyecto
41/2003).
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