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PROTÓTIPO DE COMUNICAÇÃO MÓVEL PARA ELETROCARDIÓGRAFO PORTÁTIL

Gilton J. F. Silva1, Cleumar S. Moreira

2

1 Instituto de Computação (IC) – Universidade Federal de Alagoas (UFAL) -

Campus A. C. Simões - Av. Lourival Melo Mota, s/n, Cidade Universitária - Maceió, AL -

Brasil, CEP: 57072-900

2Departamento de Engenharia Elétrica - Instituto Federal da Paraíba (IFPB) –

Av. João da Mata, 256, Jaguaribe, João Pessoa – PB 58015-020

[email protected], [email protected]

Abstract Homecare system, with huge and expensive equipments and specialized people, can be required for patients after

complex surgeries or under medical treatment. Strategies to minimize the cost of these systems have been proposed recently, like

the use of the mobile computing coupled to portable medical devices. Here, a low-cost electrocardiogram microcontroller-based

device, that is normally present at homecare systems, is coupled to a mobile communication system to remotely visualise data

with alerts and warnings from monitoring. The data coming from electrocardiogram device is transmitted to a local server. A

web server centralizes the in-formation and an application, installed on the user's mobile device, emits alerts and warnings from

the monitoring. Preliminary results from the proposed prototype are presented.

Keywords ECG devices, Mobile Communication, Telemedicine, Home care services and Android.

Resumo Sistemas homecare, com equipamentos volumosos e pessoal altamente especializado, podem ser requeridos para pa-

cientes após cirurgias complexas ou sob tratamento médico. Estratégias para minimizar o custo desses sistemas têm sido propos-

tas, recentemente, como é o caso da computação móvel associada a dispositivos médicos portáteis. Neste trabalho, um dispositi-

vo de eletrocardiograma (ítem necessário para sistemas Homecare), baseado em microcontrolador, foi acoplado a um sistema de

comunicação móvel para remotamente visualizar dados com alertas e avisos provindos do monitoramento. Os dados provenien-

tes do eletrocardiógrafo são transmitidos para um servidor local. Um servidor web centraliza a informação e uma aplicação, ins-

talada no dispositivo móvel do usuário, emite alertas e avisos do monitoramento. Resultados preliminares do protótipo proposto

são apresentados.

Palavras-chave Dispositivos de ECG, Comunicação Móvel, Telemedicina, Serviços de assistência domiciliar e Android.

1 Introdução

Diante do constante desenvolvimento de disposi-

tivos móveis (smartphones, tablets, palmtops) e, con-

sequentemente, dos sistemas e aplicativos utilizados

em tais equipamentos, várias áreas do conhecimento

tem se aliado a essas tecnologias com vistas a pro-

mover soluções mais eficientes e voltadas para um

número maior de usuários (EVANS, 2013). Na medi-

cina, esses avanços tecnológicos, aprimoram a tele-

medicina e permitem fornecer maior efetividade e

facilidade nos serviços de saúde (WEN, 2008).

Os equipamentos médicos de monitoramento de

pacientes estão se tornando portáteis (WINK, 2012),

o que facilita a vida dos pacientes, reduzindo a quan-

tidade de equipamentos necessários para o monito-

ramento e possibilitando à equipe médica identificar,

remotamente, anomalias ou quaisquer sinais de peri-

go no tocante ao quadro clínico do paciente.

(CORREIA, 2008).

SHA (2013) demonstrou que empresas investem

em chips e equipamentos inteligentes desenvolvidos

para facilitar o monitoramento de sinais vitais de seus

usuários. WINK (2012) cita que a integração de sis-

temas móveis possibilita aos profissionais de saúde

uma melhor qualidade e agilidade no atendimento a

pacientes.

No tocante a essa contextualização, sistemas

Homecare são exemplos dessa recente integração e,

atualmente, dispositivos comerciais já exibem a por-

tabilidade aliada à comunicação móvel, o que permite

aos pacientes um menor ônus no tratamento de doen-

ças ou mesmo em processos de recuperação após

cirurgias complexas. Os problemas oriundos de ci-

rurgias cardiovasculares são exemplos do cenário

delineado, e os dispositivos ECG são os elementos

principais do monitoramento necessário. Neste con-

texto, os dispositivos de hardware (normalmente

baseados em microcontroladores) devem ser acopla-

dos a sistemas que possibilitem a comunicação remo-

ta dos dados e a consequente minimização da neces-

sidade de pessoal técnico especializado no sistema

homecare instalado.

Recentemente, foi desenvolvido um eletrocardi-

ógrafo portátil de baixo custo e consumo (CUNHA,

2012). Este aparelho possui uma autonomia de fun-

cionamento de alguns dias e a comunicação sem fio

(wireless) possui um alcance de 70 metros sem bar-

reira e sem cortes no sinal. Acrescido ao dispositivo,

um sistema de alarme foi desenvolvido através de um

Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014

2886

mailto:[email protected]

modelo baseado em redes de Petri Coloridas. Ele foi

acoplado ao monitor cardíaco e permitiu indicar ao

usuário possíveis alterações da frequência do sinal

cardíaco e de outros parâmetros relevantes provindos

do monitoramento.

Neste trabalho, o protótipo de um sistema que u-

tiliza agentes para a comunicação do eletrocardiógra-

fo portátil de baixo custo desenvolvido por

(CUNHA, 2012) com dispositivos móveis é apresen-

tado. Isso permite a análise do sinal do eletrocardio-

grama através de uma interface adequada que apre-

sente os dados do paciente e indique situações de

risco, como alteração da frequência cardíaca e ano-

malias no ECG.

2 Modelo proposto

2.1 Eletrocardiógrafo portátil

Cunha (2012) propôs um modelo de eletrocardi-

ógrafo portátil (Figura 1) para monitorar sinais cardí-

acos, possuindo um subsistema de condicionamento

(amplificação e filtragem) com uma quantidade redu-

zida de componentes de baixo custo e consumo. A

comunicação entre o eletrocardiógrafo e o computa-

dor é realizada através de uma placa Zigbee com a

faixa de comunicação de 2,4GHz e um alcance de

aproximadamente 70 metros, sem barreira. Com o

recurso de conexão, via porta USB da placa, o apare-

lho proposto possibilita a apresentação dos dados do

eletrocardiograma em tempo real.

Figura 1 - Detector ECG portátil montado por Cunha (2012)

A interface que mostra em tempo real o sinal de

ECG, juntamente com os batimentos cardíacos utiliza

um socket de comunicação do Matlab com o CpnTo-

ols. Uma estrutura em rede de Petri Colorida foi uti-

lizada para fazer uma melhor análise da frequência

cardíaca e disponibilizar alertas e avisos para o caso

de anomalias na frequência calculada. Na Figura 2 é

apresentada a interface desenvolvida e um simulador

de sinais cardíacos que foi utilizado como dispositivo

de entrada. Além disso, é apresentado um equipa-

mento comercial que foi utilizado para comparação

com o eletrocardiógrafo projetado.

Figura 2 - Estrutura utilizada com o Eletrocardiógrafo Portá-

til. (CUNHA, 2012).

Na Figura 3 é apresentada a rede de Petri utili-

zada para fazer a análise dos sinais provindos do ele-

trocardiógrafo.

Figura 3 - Sinais entrando na rede para serem analisados.

O modelo completo desenvolvido por Cunha

(2012) é descrito na Figura 4 onde é possível visuali-

zarmos o aparelho de ECG ligado a uma pessoa e

este dispositivo interligando-se com um com servidor

local através de uma placa Zigbee.

Figura 4 - Modelo desenvolvido


2887

2.2 Protótipo de comunicação com o eletrocardió-

grafo

O protótipo desenvolvido se destina a realizar a

comunicação entre os dados providenciados pelo

eletrocardiógrafo (incluindo os sistemas de alerta) e o

aplicativo móvel, no tocante a providenciar uma in-

terface fácil e simples. Para melhorar a organização

do desenvolvimento e utilização, o presente protótipo

está sendo dividido em três módulos descritos a se-

guir:

Módulo mobile

Módulo servidor local

Módulo servidor web

Na Figura 5 é apresentado o diagrama geral do

protótipo, com seus respectivos módulos.

Figura 5 - Diagrama geral do sistema.

2.3 Módulo mobile

O desenvolvimento deste módulo está sendo fei-

to na linguagem Java para uso na plataforma An-

droid. Essa parte do sistema contém o módulo res-

ponsável pela interação do usuário com o aplicativo

móvel mostrado na Figura 6. É possível observar na

Figura 6, a tela de cadastro do usuário e as outras

abas do sistema onde se encontram as seguintes fun-

cionalidades:

Usuário (Usuários do sistema)

o Cadastro

o Atualização

o Exclusão

Monitoramento de sinais Vitais (contém

a integração com aparelhos e sensores

responsáveis para a monitoração de si-

nais vitais)

o Eletrocardiograma e frequên-

cia cardíaca.

Cuidadores (Pessoas que receberão a-

lerta em caso de anomalias nos sinais

vitais)

o Listar todos

o Cadastro

o Atualização

o Exclusão

Configuração

o Sincronizar dados com o ser-

vidor

Sair do sistema.

Figura 6 - protótipo de aplicativo desenvolvido para aparelhos

móveis.

Além disso, o aplicativo é capaz de se comunicar

com o modulo servidor local através de prévia confi-

guração exposta na Figura 7. Neste módulo, o usuá-

rio insere o endereço IP do servidor local, o número

da porta (já vem configurada a 8081, mas o usuário

pode modificar) e os valores de batimentos cardíacos

(máximo e mínimo). Após acionar o botão “Salvar”

será enviado para o servidor às características do

usuário assim como as informações serão salvas no

banco de dados local do aparelho móvel.

Figura 7 - Configuração do módulo mobile com o módulo

servidor local.

O presente módulo possui como principal funcionali-

dade a emissão de alertas, sons e vibração padrões do

sistema do aparelho que está instalado, caso a fre-

quência cardíaca do usuário que está sendo monito-

rado pelo eletrocardiógrafo esteja fora dos padrões

configurados para o usuário. Nesses casos, alarmes

sonoro e vibracional são acionados a partir do dispo-

sitivo móvel e um SMS é enviado para os cuidadores


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cadastrados no aplicativo contendo informações do

nome do usuário e do problema detectado.

2.4 Módulo servidor local

Este módulo foi desenvolvido em Java e utiliza

um socket de comunicação com o sistema em Matlab

desenvolvido por Cunha (2012), que recebe os valo-

res da frequência dos batimentos cardíacos advindos

do eletrocardiógrafo e os salva em um arquivo JSON,

que serão enviados para o servidor web a cada 30

minutos.

Um sistema de agentes inteligentes utilizado o

framework JADE (Java Agent DEvelopment frame-

work) foi também desenvolvido. Um agente inteli-

gente é responsável pela coleta dos sinais advindos

do monitor ECG, utilizando um socket local na porta

9000. Posteriormente, as informações são salvas em

um arquivo local contendo a data/hora e o valor do

batimento cardíaco. Esses dados são enviados para

outro agente, via ACLMessage, linguagem própria

para agente da plataforma JADE (2010), o qual veri-

fica se os sinais estão dentro do padrão estabelecido

pelo usuário. Caso não estejam, é transmitido para o

dispositivo móvel um alerta contendo as informações

do usuário e do problema relatado.

2.5 Módulo servidor Web

O sistema possui um módulo responsável por

manter as informações dos usuários salvas em um

banco de dados centralizado e fornecer uma interface

para sincronização das informações com o dispositi-

vo móvel. Isso possibilita que o usuário possa verifi-

car posteriormente os valores de seus batimentos

cardíacos que foram coletados durante o tempo em

que estava com o aparelho.

Além disso, os dados da frequência cardíaca

advindos do servidor local são sincronizados e salvos

no banco de dados a cada 30 minutos.

3 Conclusões

Como resultado do protótipo realizado, foi veri-

ficado que é possível criar um sistema de monitora-

ção voltada para dispositivos móveis, no qual há os

processos de captura do ECG, o seu salvamento no

banco de dados do servidor web e a emissão de aler-

tas no aplicativo móvel.

O protótipo desenvolvido é composto por 3 mó-

dulos que agregados ao Eletrocardiógrafo desenvol-

vido por Cunha (2012) possibilitam uma melhor pra-

ticidade e mobilidade para seus usuários, assim como

os ganhos dos recursos de monitoramento pelos res-

ponsáveis, cuidadores ou familiares do paciente.

Além da frequência cardíaca e dos alertas, com a

implementação da visualização do eletrocardiograma

no dispositivo móvel, um profissional da saúde que

esteja responsável por cuidar do usuário, poderá ter

melhorias na tomada de decisão a respeito do pacien-

te.

O sistema apresentada como principal caracterís-

tica o baixo custo, tanto de recursos computacionais

quanto de financeiros, para sua utilização. O que a-

grega valor aos conceitos de homecare, onde o paci-

ente está em seu domicilio por um tempo maior que o

de estadia em um hospital ou local especifico.

Agradecimentos

Os autores agradecem à FAPEAL/CNPq pelo finan-

ciamento do projeto.

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