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

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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 DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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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 DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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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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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) DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

SISTEMA DE MONITOREO AMBULATORIO TECNOLOGÍA CELULAR UNIVERSIDAD NACIONAL DECON INGENIERÍA Instituto Nacional de Investigación de Telecomunicaciones PARA LA DETECCIÓN OPORTUNA DEy Capacitación ARRITMIAS Y EVENTOS CORONARIOS

SMATCel

App. Web

Internet

aVx aVy III

Base de datos

V1

II

V2

V3

Router

Paciente

/8

Acondicionamiento de señales ECG x8

V4

/ 8

Conversión A/D 8 canales

Registro de señales

Universidad de Lima

Transceptor xG Transceptor Bluetooth

Batería Detección de episodios CV (Dispositivo)

Sistema de alimentación

Dispositivo

Taquicardia sinusal Taquicardia supraventricular Taquicardia ventricular Arritmia sinusal Bloqueo de salida sinusal Arresto sinusal Pausas Fibrilación auricular Fibrilación ventricular Bloqueo Atrioventricular °N ...

Control

Botón de pánico (Paciente)

Tablet Smartphone Laptop / PC Módem

Router Supervisión remota (Especialista)

Mundo

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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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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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Conceptos básicos

ELECTROCARDIOGRAFÍA DE 12 DERIVADAS DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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2) INTRODUCCIÓN DERIVADAS ECG (2/2)

Periféricas

Periféricas aumentadas DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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)

V1 V2 V3 V4 V5 V6

Positivo Negativo Operación ChV1 WCT ChV1 - WCT ChV2 WCT ChV2 - WCT ChV3 WCT ChV3 - WCT ChV4 WCT ChV4 - WCT ChV5 WCT ChV5 - WCT ChV6 WCT ChV6 - WCT

LEAD I LEAD II LEAD III aVR aVL aVF

(LA-RA) (LL-RA) LL-(RA+LA) / 2 = LEAD II - LEAD I LL - (LA-RA) = - (LEAD I + LEAD II) / 2 RA - (LA+LL) / 2 = LEAD I - LEAD II / 2 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) Fabricante: Texas Instruments – Velocidad de muestreo 250 Sps a 32 kSps Dimensiones: 1.2 x 1.2 cm2 Aplicaciones: Instrumentación – 8 PGA de bajo ruido, Filtros EMI (médica) – Amplificador RL, WCT, estado de electrodos ADS1x98 – IEC 60601-1, IEC 60601-2-27, IEC 60601-2-51

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MÓDULO ADC

AVDD AVSS DVDD

ADS1x98 (Diagrama de Bloques) Señal prueba, Señal monitoreo

V1 WCT

CLKSEL

OSC

CLK

Canal 1 RLD inv 1

x8 Electrodos entrada

° ° °

Canal 8

CONTROL

MUX

WCT

/DRDY /CS SCLK DIN DOUT

RLD amp

x1 Electrodo RLD (retorno)

WCT DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

AGND

Protocolo de Comunicación

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Elaboración de prototipo modular en INICTEL-UNI

AVANCES Q3 2015

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Dispositivo Comunicación TRx BLE (Laird BL600)

Alimentación

Adquisición

Control

ADC biopot. (TI ADS1298)

Microcontrolador (PIC32)

TRx 3G (ublox LISAU230)

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MEJORAS EN EL DISEÑO EN EAGLE (MÓDULO ADC) 2/2 Jack 5V DC Circuitos de alimentación (Regulación interna)

Conector DB-15 IC: ADS1x98 Comunicación con uC (SPI) 10x9 cm2 Reloj externo

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MEJORAS EN EL DISEÑO EN EAGLE (MÓDULO ADC) 2/2 Circuitos de alimentación (Regulación interna)

10x9 cm2 DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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COMM. BLE: DISEÑO DE PCB

34 x 30 mm DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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ADQUISICIÓN: DISEÑO DE PCB

103 x 87 mm DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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CONTROL: DISEÑO DE PCB

58 x 63 mm

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Elaboración de prototipo integrado en INICTEL-UNI

AVANCES Q3 2016

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Dispositivo Comunicación

Alimentación

Adquisición

Control

TRx BT 2.0+EDR (CSR BC417)

LDO bB (LTC3531)

ADC biopot. (TI ADS1298)

Microcontrolador (PIC24, XLP)

TRx LTE Cat 1 (ublox SARAR404M)

Li-Ion 2000 mAH + SuperCap 4F

planned DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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DISEÑO DE PCB INTEGRADO

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DISEÑO DE PCB INTEGRADO

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PRUEBAS DE VERIFICACIÓN

PESO (G) Dispositivo con carcasa Batería de litio Cable de señal ECG Mortara Cable y termistor YSI TOTAL

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78.4 38.5 54.6 55.3 226.8

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DIMENSIONES

DIMENSIÓN Alto Ancho Profundidad

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MEDIDA (CM) 7.23 8.63 2.83

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SNR POR CANAL CANAL ADC 1 2 3 4 5 6 7 8

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RELACIÓN SEÑAL* A RUIDO (SNR) [dB] 29.159 36.997 41.396 29.748 31.256 29.191 20.249 25.489

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HISTOGRAMA DE RUIDO

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SOFTWARE DE PROCESAMIENTO ECG DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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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)

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ALGORITMO DE DETECCIÓN (4)

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PRUEBAS DE DETECCIÓN (1)

DETECCIÓN DE ARRITMIA: BLOQUEO AURÍCULO VENTRICULAR DE PRIMER GRADO DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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PRUEBAS DE DETECCIÓN (2)

DETECCIÓN DE ARRITMIA: FIBRILACIÓN VENTRICULAR DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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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 DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO

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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 DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO