PROYECTO DE GRADO
DESARROLLO E IMPLEMENTACION DE UN DISPOSITIVO DE CAPTACIÓN Y ENVIO DE POTENCIALES EVOCADOS AUDITIVOS
DEL TRONCO CEREBRAL (PEATC)
“DISEÑO, DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO”
PRESENTADO POR:
JUAN CARLOS HOYOS FERNANDEZ DIEGO ANTONIO LEGUIZAMON HERNANDEZ
DEPARTAMENDO DE INGENIERÍA ELECTRICA Y ELECTRONICA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
Agradecimientos especiales a nuestros familiares por el apoyo incondicional, a nuestros asesores durante el proceso por ser quienes nos guiaron a través de un desarrollo integro y orientado, también a nuestros compañeros y amigos por su preocupación y apoyo moral en la terminación de este proyecto.
1.INDICE 2.TITULO 3.INTRODUCCIÓN 4.OBJETIVOS 5.MARCO TEÓRICO 5.1. Potenciales Evocados
5.1.1. Potenciales Evocados Auditivos 5.1.1.1. Características Generales 5.1.1.2.Estímulos [1]
5.1.1.3.RUIDO DE LA SEÑAL
6. MODULO HARDWARE PARA LA ADQUISICIÓN 6.1. Adecuación de la señal 6.1.1. Filtros 6.2. Amplificación. 6.2.1. Amplificadores Operacionales 6.2.2. Amplificadores de Instrumentación 6.3. Interfaz con PC.
6.3.1. Conversión Análogo Digital (ADC) 6.3.2. Comunicación
7.PARTE SOFTWARE MEDISOFT 7.1. Objetivos:
7.2. Software a considerar 7.3. Participantes
7.4. Normas para el desarrollo de Software a. Metodología
b. Programas evaluados
7.5. Selección y planeación de los proyectos. 8.visualización
8.1. . Introducción a la visualización 8.2. Iconos aplicación del mismo 9.presentación Principal
9.1.1. Objetivo
9.1.2. Programación y diseño 9.2. Menú Principal
9.3. Información general del Software
9.4. Información General de los Interventores 9.5. Salir
9.6. Modelo Programado 10. Médico
10.1. Introducción al menú Médico 10.2. Seguridad
. a. Usuarios
b. Clave de Ingreso
c. Clave de Confirmación
10.3. Información General y de Datos Personales 10.4. Previsualización y Simulación
10.5. Toma del Examen 10.6. Promediación 10.7. Reportes y Envíos 11. Técnico 11.1. Seguridad 12. Información y Diagnóstico 13. Resultados 13.1. Filtros 13.2. Amplificación
13.3. Etapa de digitalización y transmisión serial. 13.4. Integración de todo el modulo
14. Conclusiones 15. Anexo 16. Referencias
2. TITULO
(Proyecto de Grado)
DESARROLLO E IMPLEMENTACION DE UN DISPOSITIVO DE CAPTACIÓN Y ENVIO DE POTENCIALES EVOCADOS AUDITIVOS DEL TRONCO CEREBRAL (PEATC)
3. INTRODUCCIÓN (Definición del problema)
Dado el constante cambio de la medicina hacia la globalización y hacia la telemedicina, partiendo de parámetros importantes como lo son los altos costos de los equipos y la calidad de información que se puede transmitir; se hace necesario el acercamiento de este tipo de tecnologías a entornos socio-culturales inexplorados de una manera organizada y personalizada para optimizar procedimientos médicos en una comunidad con miras a mejorar su calidad de vida.
Para cualquier tipo de examen médico en el ámbito colombiano se hace necesario el contacto directo con una entidad médica para el desarrollo del mismo, lo cual implica factores como: tiempos de movilización, poca portabilidad del equipo, instantaneidad de pronostico nula y otros aspectos que pueden llegar a ser decisivos a la hora de un pronostico veraz y exacto por parte del médico. Este aspecto es totalmente relevante cuando se habla de enfermedades o pacientes con discapacidades físicas-mentales los cuales se encuentran en imposibilidad de movimiento a la hora de un traslado urgente, o en el caso mental durante algún tipo de cuestionario escrito o verbal.
En Colombia tanto el examen como el equipo de Potenciales Evocados Auditivos es una necesidad que crece día a día en pruebas con neonatos y en personas mayores. Esto, para el pronóstico de hipoacusias (sorderas) y enfermedades auditivas que han tenido un aumento en zonas geográficas lejanas las cuales hoy en día se encuentran desamparadas a nivel de diagnóstico a larga distancia, o en otros pacientes sobre los cuales se hace necesario tener el equipo a disposición frecuentemente para valorar su evolución post- trauma a nivel auditivo.
Todo lo previamente mencionado unido a factores de espacio y costos, los cuales terminan siendo los más importantes en el desarrollo e instalación sobre un entorno real apropiado y acondicionado para este tipo de pruebas.
4. OBJETIVOS
• Crear una herramienta Hardware/Software, que capte y muestre los potenciales evocados auditivos del tronco cerebral.
• Este hardware tiene que ser lo más sencillo posible con un bajo consumo de potencia (que pueda operar con baterías si es posible) y presentar una señal con muy poco ruido.
• Tratar de obtener buenos resultados con la menor ayuda posible, sin consultar tesis que ya lo hayan logrado y proponiendo soluciones propias para lograr obtener lo que nos proponemos
• Elaborar una interfaz intuitiva para el uso de cualquier persona para poder llevar registro de los resultados personales y generar reportes que puedan ser subidos fácilmente a la red para facilidad de diagnostico por diferentes especialistas
• Aprender a utilizar la herramienta de trabajo Labview 7 para la elaboración de las tareas necesarias para el funcionamiento del dispositivo y de la interfaz.
• Dejar un registro detallado del uso de Labview 7, que sirva de referencia para personas que no estén familiarizadas con el software y le permitan usar y modificar para sus propias exigencias.
5. MARCO TEÓRICO 5.1 Potenciales Evocados Definición (P.E)
Se definen como las técnicas que registran las respuestas cerebrales provocadas por estímulos sensitivos (visuales, auditivos o táctiles eléctricos). Cuando nos referimos a los potenciales visuales, auditivos y somatosensoriales en conjunto, les denominamos potenciales evocados multimodales.
Cuando un tren de estímulos sensoriales de cualquier tipo llega al cerebro, provoca secuencias características de ondas en el trazado electroencefalográfico, que denominamos potenciales evocados.
La señal es captada por electrodos de contacto o de aguja situados en determinadas localizaciones normalizadas del cuero cabelludo o de otras partes del cuerpo
Los potenciales evocados son técnicas diagnósticas de apoyo para encontrar lesiones en las vías sensitivas respectivas. Ayudan a detectar lesiones y a clasificarlas sugiriendo unas causas u otras. Además son métodos de control evolutivo de procesos ya conocidos. En ocasiones son signos de progresión o mejoría de una enfermedad que no da síntomas o problemas claros al paciente.
Son importantes en enfermedades como neuritis óptica, esclerosis múltiple, sorderas, traumatismos craneales, lesiones de médula espinal o tronco del encéfalo, neuropatías etc. Una alteración de los potenciales va a ayudar a su diagnóstico o a su exclusión. Como son ondas independientes de la actividad del paciente, son datos objetivos, concluyentes de lesión o de normalidad, lo que es muy importante para la correlación entre las quejas del enfermo y la lesión real. En ocasiones incluso, las alteraciones de las vías preceden a la presencia de
síntomas, ayudando al diagnóstico precoz de enfermedades que pueden ser tratables y tratadas con urgencia.
5.1.1 Potenciales Evocados Auditivos
Los potenciales evocados auditivos son las respuestas producidas por el cerebro cuando se le aplica un estimulo controlado por la vía auditiva Se utilizan para determinar el estado funcional del Nervio Auditivo, del Tronco Cerebral, del Tálamo y del Cortex Auditivo Primario y como método de evaluación objetiva de la Audición.
Según la repuesta que estudiemos, diferente por su relación temporal con el estímulo, pueden dividirse en: PEA de corta latencia o de Tronco Cerebral (PEATC) entre 1 y 12 ms, PEA de media latencia entre 12 y 50 ms y PEA de larga latencia mayor de 50 ms.
Nuestro dispositivo debe captar los PEA de corta latencia o los potenciales evocados auditivos de tronco cerebral.
5.1.1.1 Características Generales
La señal del PEATC está compuesta por una serie de ondas (6 en total) que la caracterizan, estas a su vez van indicando el paso de la señal audible por cada uno de los organelos que componen el sistema auditivo (ver fig. 1.). Tiene una amplitud aproximada de 10 microvoltios y una longitud aproximada de 10 a 12 ms.
ONDA I:
Dichas onda se origina en las neuronas del primer orden coclear, concretamente dentro del órgano de corti.
ONDA II:
Esta se origina en los núcleos cocleares y es cuando la vía auditiva presenta unas fibras contralaterales.
Fig. 1. Respuesta normal de PEATC en humanos.
ONDA III:
Dicha onda se forma en el complejo olivar superior.
ONDA IV:
Ya que la vía auditiva asciende hasta llegar en el núcleo anterior del lemnisco lateral, es allí donde obtenemos el origen de esta IV onda.
ONDA V
Es posiblemente una de las más importantes, y su obtención se debe a la escala que de dicha vía auditiva realiza en el tubérculo cuadrigémino posterior o colículo inferior.
ONDA VI:
Ya más adelante, cuando la vía auditiva llega al cuerpo geniculado interno, se obtiene esta sexta onda.
Nuestro objetivo primordial es la identificación de la onda V.
Además de identificar el paso de la onda por el oído, las ondas definen de acuerdo al tiempo en q se demoren en aparecer, la normalidad en el paciente a esto se le define latencia, los valores estándares de tiempo de aparición de estas ondas es el siguiente:
5.1.1.2. Estímulos [1]
La selección del tipo de estímulo a utilizar es una de las cuestiones más complejas De todo el proceso de medición del potencial evocado. El estímulo ideal debería permitir, entre otras cosas, determinar objetivamente el umbral de audición a las diversas frecuencias de la audiometría subjetiva tradicional. Esto es muy difícil de lograr en la práctica ya que los estímulos para potenciales evocados deben satisfacer dos requisitos que en la práctica se contraponen. En primer lugar deben ser de muy corta duración, ya que debido entre otras cosas al microfónico coclear (ver próxima sección), la presencia del estímulo ocasiona un artefacto que interfiere con el potencial a investigar. Además, un estímulo prolongado tiende a producir un fenómeno de adaptación, que altera considerablemente el perfil del potencial evocado. En segundo lugar, estos estímulos deberían poseer una gran especificidad tonal, lo cual desde el punto de vista espectral implica que la energía debería estar concentrada en una región muy angosta del espectro.
corta duración tienden a tener un espectro muy extendido, y las de espectro angosto requieren una duración considerable.
A lo anterior se agrega el hecho de que por más que se dispusiera de un estímulo muy corto y de gran especificidad tonal, la cóclea reacciona tonotópicamente sólo en régimen permanente o estacionario. El régimen que imponen los estímulos muy cortos es necesariamente transitorio, siendo difícil establecer una correlación directa entre el potencial evocado y el umbral de audición para una frecuencia determinada. Esto es válido muy especialmente para las bajas frecuencias.
Para los estudios de potenciales evocados se utilizan normalmente tres tipos de estímulos: el click, el tone burst, y el logon.
El click (Figura 5) es una señal que se separa durante un pequeño intervalo del nivel de reposo y luego retorna al mismo. Mientras dura el pulso, el nivel es constante. Cuanto más corto sea el pulso más extenso será el espectro, es decir que la energía sonora se reparte en un rango más amplio de frecuencias.
Así, un click muy corto permite estimular toda la cóclea.
El tone burst (Figura 6) consiste en un tono puro (senoidal) limitado a un pequeño número de ciclos. Podría definirse como una senoide modulada en amplitud por un click. Tiene más especificidad tonal que el click, aunque contrariamente a lo que podría creerse, no contiene sólo una línea espectral de la frecuencia del tono puro, sino que se extiende tanto más cuantos menos ciclos dure el tone burst.
Fig.6. (a) Tone Burst de 2kHz. (b) espectro frecuencial.
Así, por ejemplo, un tone Burst de 2 KHz que contenga sólo un semiciclo, se parecerá espectralmente más a un click que a un tono puro. Para evitar saltos bruscos derivados de una conmutación que no coincida con un pasaje de la senoide por 0, se suele utilizar la técnica denominada windowing (“ventaneo”), por la cual se reemplaza la modulación con un click por la modulación con una onda en forma de trapecio o similar, que asegura una transición más gradual.
El logon (Figura 7) es un tono puro modulado por una campana de Gauss. Es una forma especial de windowing. Su espectro es también una campana de Gauss, que tiene la particularidad de que se reduce muy rápidamente fuera de su zona central, por lo cual la energía se concentra en dicha zona. Por esta razón se logra una buena especificidad tonal aún con un estímulo corto. Se utiliza por ser un buen compromiso entre corta duración y especificidad tonal.
Fig.8. (a) logon de 2 KHz. (b) Espectro frecuencial
El microfónico coclear es un potencial que se genera en la cóclea por la vibración de las células pilosas de Corti como respuesta a un estímulo sonoro, en forma similar al potencial generado por un micrófono (de allí su nombre). Es aproximadamente proporcional a la presión sonora recibida en el tímpano, es decir que su forma de onda reproduce la de las ondas de presión sonora. En particular es sensible a la polaridad de dicha presión. Así, si una presión hacia adentro del tímpano (compresiva) produce un microfónico coclear con una polaridad, una presión hacia afuera (descompresiva) producirá un microfónico con polaridad opuesta. El potencial de acción, en cambio, es la respuesta de una neurona, y
como tal se produce al superarse un umbral. Por consiguiente, su forma no depende esencialmente de la forma de onda de la excitación, y su polaridad es constante.
Si bien en algunos casos puede interesar medir el microfónico coclear, la mayoría de las veces constituye un artefacto que perturba la respuesta a medir. Se puede eliminar este artefacto por el simple expediente de presentar las repeticiones del estímulo alternando su polaridad (Figura 8). Al promediar las respuestas, los potenciales de acción conservarán su signo, proporcionando un promedio no nulo, mientras que los microfónicos cocleares alternarán signos, siendo su promedio 0. Esencialmente es el mismo principio que permite eliminar cualquier ruido, sólo que en este caso, como el microfónico está en sincronismo con el estímulo debe recurrirse a la alternancia de polaridades para que su promedio sea 0.
Fig. 8. Click con polaridad alternante
Esta alteración de polaridad afecta significativamente la onda I, más no tiene ningún efecto en la onda III y V.
Buscando en internet hemos encontrado recomendaciones a seguir para la elaboración de estímulos apropiados para la correcta captación de potenciales evocados auditivos de tronco cerebral, entre estos los más recomendados y que más hemos encontrado que se aplican son:
* Frecuencia: 11/s, en general, aunque para estudiar determinadas patologías son necesarias otras frecuencias.
* Intensidad: 60-70 dB por encima del umbral individual; en caso de no poder determinar el umbral empezar en 90 dB nHL, y en el niño en 80 dB nHL.
5.1.1.3. RUIDO DE LA SEÑAL
Hay dos tipos de ruido en potenciales evocados. Por un lado se encuentran las señales EEG y EEC, cuya presencia es permanente e inevitable, y por otro lado los potenciales de origen interno y externo que pueden reducirse o minimizarse tomando ciertas precauciones.
Algunos de éstos tienen también carácter permanente, como el ruido de 50 Hz de la línea de alimentación, que aparece ya sea por una mala aislación, como por radiación de transformadores o tubos fluorescentes. Otros, son fortuitos, como los potenciales asociados a la actividad muscular. Así, un pestañeo, o la contracción de otros músculos, especialmente aquellos que se encuentran próximos a los electrodos, pueden producir picos de ruido bastante importantes. Existen otros potenciales que afectan la señal los cuales son generados por campos externos (efecto “antena” o acoplamiento capacitivo, por ejemplo la captación del campo eléctrico de los tubos fluorescentes o de las líneas de alimentación) o por pequeñas o grandes descargas de electricidad estática.
También es posible la presencia residual de potenciales evocados por otros estímulos no auditivos, como ser los visuales.
Los potenciales de nivel similar al resto de la señal no merecen un tratamiento particularizado. Aquellos potenciales de magnitud desmedidamente grande, en cambio, pueden alterar significativamente la señal.
6. MODULO HARDWARE PARA LA ADQUISICION
Para poder adquirir la señal deseada, hemos pensado en 2 módulos principales que se integran y complementan para la correcta ayuda y solución de los problemas que podamos obtener al obtener la señal de los potenciales evocados auditivos, entre estos se encuentran tamaño de la señal componentes no deseados que queramos eliminar o aislar, y correcta visualización en un monitor y registro de esta. Para esto hemos, de acuerdo a nuestros conocimientos adquiridos implementado o intentado implementar una parte hardware y una parte software para la parte hardware, utilizaremos integrados, elementos resistivos, capacitivos para generar todo lo previsto, y una parte software que se encargue de visualización, y registro de las señales con una que otra modificación que consideremos se pueda implementar mas fácil que con la parte hardware.
6.1 Adecuación de la señal
El modulo hardware tiene 2 módulos básicos uno que le hace tratamientos a la señal para hacer resaltar la señal deseada de los otros componentes que la envuelven, para esto hacemos el uso de amplificadores y filtros para obtener lo anteriormente dicho. Un segundo modulo es el que se encarga de la comunicación del sistema con un PC para posteriormente ser procesada por la parte de software.
6.1.1. Filtros
Una estrategia consiste en aprovechar que muchos ruidos pueden separarse de la señal útil por aparecer en una banda de frecuencias diferente de la de la señal.
Recordemos el hecho fundamental de que toda señal que varía en el tiempo puede descomponerse en componentes de diversas frecuencias. Esa descomposición se denomina espectro de frecuencias o simplemente espectro de la señal, y puede efectivizarse por medio de filtros. Los filtros son dispositivos que permiten el paso de ciertas frecuencias y bloquean otras. En potenciales evocados se usan tres tipos de filtros: los filtros pasaaltos, los filtros pasabajos y los filtros notch (muesca).
Los filtros pasaaltos (Fig.9) permiten pasar todas las componentes de frecuencias superiores a una frecuencia Finf denominada frecuencia inferior de corte, bloqueando el paso a las componentes de frecuencias menores que Finf. Dado que las componentes del potencial evocado siempre son mayores que la frecuencia con que se repiten los estímulos, pueden eliminarse todas las componentes de baja frecuencia, reduciendo así ruidos de baja frecuencia provenientes del EEG, del ECG y de la actividad muscular.
Fig.9. Respuesta en frecuencia de un filtro pasaaltos. (Fc = 200 Hz).
Los filtros pasabajos (Fig.10.) por el contrario, dejan pasar las bajas frecuencias, hasta una frecuencia Fsup (frecuencia superior de corte), bloqueando las frecuencias que exceden dicho límite.
Fig. 10. [7] Respuesta en frecuencia de un filtro pasabaja. (Fc = f)
Finalmente, los filtros notch (Fig.11.) eliminan una frecuencia específica, dejando el resto del espectro prácticamente inalterado. Se utilizan para bloquear por ejemplo la frecuencia de 50 Hz de la línea de alimentación (en algunos países, 60 Hz) cuya presencia suele ser inevitable cuando están en juego niveles de señal tan bajos como los que se miden en los potenciales evocados.
En potenciales evocados cumplen dos funciones. La primera es eliminar el ruido de alta frecuencia que se encuentra fuera de la banda de interés, y la segunda, satisfacer un requisito de todo sistema muestreado, que es que la máxima frecuencia que ingresa al sistema debe ser menor que la mitad de la frecuencia de muestreo.
Hay varias configuraciones de filtros, dependiendo en las ecuaciones usadas para su creación, llevaron consigo su nombre. Entre los más populares tenemos los filtros tipo chebishev y los tipo butterworth. El filtro chebishev se puede diseñar teniendo en cuenta el riso que queremos que tenga la señal, entre mayor sea el rizo más rápida es la respuesta de atenuación del filtro. El filtro butterworth es un filtro chebishev simplemente sin rizo. Por lo tanto hay tenemos 2 alternativas un poco de ruido inherente en la señal pero con mayor rapidez de atenuación o la señal casi igual a la original y una atenuación un menor comparada con la del chebishev.
Decidimos utilizar filtros butterworth de segundo orden ya que aunque el filtro chebishev con rizo de 0.5dB, añade un ruido inherente el cual no es deseado por nosotros ya que sería añadirle otro componente más cuando lo que se quiere es eliminar la mayor cantidad posible. Con el butterworth obteníamos una caída de 20dB por década frecuencial y nos pareció lo suficiente para su elaboración.
Para el ancho de banda de este investigamos un poco (ya que hallar el ancho de banda experimentalmente nos habría tardado mucho tiempo), y las recomendaciones en la mayoría de los sitios encontrados hacían recomendaciones del ancho de banda entre 100Hz y 3Khz aproximadamente.
Al hacer pruebas con estos filtros encontramos mucho ruido y decidimos alejarnos y variar el ancho de banda para ver el resultado y después de varias configuraciones encontramos que la que mejor se comportaba, (con diferencias muy pequeñas con respecto al sugerido por las fuentes encontradas). Eran filtros con un ancho de banda entre 200Hz y 3KHz.
Para la elaboración del filtro Notch encontramos un dispositivo muy útil para la elaboración de cualquier clase de filtro. El filtro universal Uaf42a, este es un integrado el cual tiene internamente circuitos q emulan la elaboración de filtros y solo con algunas resistencias genera filtros con una gran precisión. En su datasheet [5], encontramos una descripción inmediata de cómo elaborar un filtro Notch de 60Hz con 4 resistencias (Ver Fig. 12)
Para el diseño de los filtros pasabalas y pasaalta, hemos confiado siempre en una herramienta gratis en forma de software que se llama aktivfilter [4] y en esta la versión demo se pueden originar filtros de segundo orden ya sean butterworth chebyshev con rizos desde 0.5 dB hasta 3dB y filtros Bessel, en configuraciones de pasaaltas y pasabajas.
Este software uno le da características de la frecuencia de corte el tipo de filtro el orden y la impedancia de entrada, además que le permite a uno elegir entre un rango los componentes pasivos (capacitancias) para mayor comodidad de uno ya que se pueden elegir capacitancias comerciales y dejar las resistencias que se acerquen mucho utilizando resistencias de precisión
Fig.13. (pantalla de la versión demo del software aktivfilter versión 2.1)
En el software elegimos las filtros pasa altas de 200Hz con múltiples entradas (ver Fig. 14a. y 14b) y pasabalas de 3000Hz también de múltiples entradas ambos en configuración Butterworth con impedancias de entradas de 100Kohmios (Ver Fig.15a y 15b.).
Fig. 14b. Valores de componentes del filtro pasabajas Butterworth de 3000Hz
Fig. 15a. Configuración filtro pasaaltas Butterworth con múltiple retroalimentación.
Como vemos son filtros de muy fácil diseño y con componentes accesibles en el mercado común. Este software lo hemos usado para la mayoría de proyectos y tienen un desempeño muy bueno, comportándose en la vida real muy cercano a los valores deseados, con unos pequeños errores que se le atribuyen mas que todo a la precisión de los componentes.
Fig.15b. Valores de componentes del filtro pasaaltas Butterworth de 200Hz
Haciendo pruebas en el schematic de Pspice para comprobar que estaban bien diseñados obtuvimos los siguientes resultados, teníamos una duda y era ver si al colocar 2 en cascada que ocurriría con la respuesta si nos era mejor y nos ayudaba con una respuesta más favorable y con poco espacio:
Frequency 0Hz 50Hz 100Hz 150Hz 200Hz 250Hz 20* LOG10(V(U3A:OUT)/V(V6:+)) 20* LOG10(V(U4A:OUT)/V(V6:+)) -200 -160 -120 -80 -40 -0 40 (200.000,-6.9529) (200.000,-3.4765) (200.000,-3.4765) (200.000,-3.4765) (60.112,-42.255) (60.112,-21.128)
Fig. 16b. Respuesta de filtro pasaaltas de 200Hz una etapa y 2 en cascada.
Frequency 0Hz 1.0KHz 2.0KHz 3.0KHz 4.0KHz 5.0KHz 6.0KHz 20* LOG10(V(U1A:OUT)/V(V6:+)) 20* LOG10(V(U2A:OUT)/V(V6:+)) -20 -15 -10 -5 0 (3.0000K,-2.9348) (3.0000K,-5.8690) 20* LOG10(V(U1A:OUT)/V(V6:+))
Fig. 17b respuesta de filtro pasabajas de 3000Hz con una etapa y 2 en cascada.
Como mencionamos anteriormente, se van a utilizar 2 etapas de los filtros en cascada, las repercusiones de esto se ven claramente en las gráficas 16b y 17b, en estas vemos que la caída es el doble exactamente en términos de dB lo cual nos garantiza una mayor atenuación y un corrimiento en la frecuencia de corte real debido a que la frecuencia de corte indica cuando la atenuación esta a 3dB de la señal entonces en un pasaalta se correría hacia la derecha (a una frecuencia mayor) y en un pasabajas se trasladaría la frecuencia de corte hacia la izquierda (hacia una frecuencia menor). Otra cosa interesante que pudimos observar es que la atenuación que hay con 2 filtros en cascada a la frecuencia de 60 Hz es de 42 dB lo cual es una buena atenuación (teniendo en cuenta que tenemos 2 etapas de amplificación una después de cada amplificación), por lo que esta atenuación nos seria suficiente para la frecuencia de 60Hz por lo que podríamos prescindir del filtro Notch a 60Hz y ahorrarnos espacio en el montaje final.
6.2 Amplificación.
La señal de los potenciales evocados auditivos es una señal que se encuentra embebida en medio de muchas otras señales generadas por el cerebro, estas se
localizan en el área del cráneo y su amplitud es del orden de microvoltios (10-6 ), por lo tanto requerimos una amplificación de la señal que equivalga o sea muy cercana a estas.
La amplificación se tiene que hacer en modo diferencial indicando la resta de 2 señales y amplificar su resultado,
Fig. 12. Esquema básico de un amplificador diferencial
6.2.1 Amplificadores Operacionales [9]
Detrás de un amplificador diferencial tradicional (Ver Fig12.) se encuentran unas resistencias las cuales indican la ganancia de esta. donde la ecuación de ganancia es la tradicional de un amplificador operacional (Ver Fig.13.):
Fig.13 Amplificador operacional.
1 Vo= Ad*Vd+ Amc*Vmc Ad >>Am
Donde Ad es la ganancia del amplificador Amc es la ganancia en modo común.
2 Vd=Va−Vb 3
2 Vb Va Vmc= +
Donde Vmc es el voltaje en modo común q en el cuerpo es muy grande (del orden de Voltios) y esta asociado a los voltajes producidos por las capacitancias q creamos al contacto con el suelo con la silla en la que estamos sentado y además a diferentes potenciales que alteran y están embebidos al tratar de sacar la señal.
El Vmc es lo más importante y una de las cosas que tenemos que tener mas en cuenta para la correcta amplificación de la señal deseada, por lo tanto tenemos que diseñar o utilizar una configuración que tenga un CMRR alto. El CMRR (Common Mode Rejection Rate) es lo que nos va a garantizar la muy buena eliminación de este Vmc no deseado. 4 Amc Ad Log CMRR=20
Para el amplificador diferencial mostrado en la Fig. 11. observamos después de remplazar las formulas mostradas para obtener el Ad y el Amc del circuito que el CMRR esta dado por la siguiente ecuación:
Rf R R R Rf R Rf R R R CMRR * 2 3 * 1 * 3 2 * 2 3 * 1 * 2 1 − + +
= , para lo cual si queremos un CMRR
muy grande requeriríamos que:
2 3
1 R
R R
Rf = , esta misma condición nos indica la ganancia del amplificador.
Y como necesitamos impedancias de entrada muy grandes para el poco requerimiento de corriente y las impedancias de entrada están dadas por:
Como hay tres fuentes tres impedancias de entrada una de ellas apagando el Vmc seria igual a R1+R2, Apagando las fuentes diferenciales Ed tenemos 2 corrientes entonces las otras 2 impedancias están dadas por R2+R3 ya que por el apareamiento resistivo típicamente R1=R2 y R3=Rf.
Esto nos indica una cosa, y es q R1 y R2 tienen q ser muy grandes para obtener la impedancia de entrada grande y por ende pida poca corriente del sistema pero para un alto CMRR y también una ganancia grande del amplificador debido a la relación
de la formula 3 si R1 y R2 son grandes, entonces R3 y Rf deberían ser de un orden
muy superior ya que la impedancia de entrada debe ser del orden de mega ohmios y para esto R3 y Rf deberían ser del orden de tera ohmios.
Otro problema radica en la precisión de los elementos resistivos los cuales como mínimo tendrían un error del 1% ocasionando encontrar igualar la relación que nos permite tener un CMRR alto y eso nos haría decrecer esta rata notablemente.
6.2.2. Amplificadores de Instrumentación
Existen otra clase de amplificadores que se utilizan para señales sensibles, de muy bajo orden y para procesos que requieren alto CMRR y una no linealidad muy baja. Estos son denominados amplificadores de instrumentación (en algunos casos de
precisión).
Estos se caracterizan por como se mencionaba anteriormente por tener CMRR del aproximadamente de 100dB, grado de no linealidad del orden de 0.002% e
impedancias de entrada del orden de 1010 ohmios. Uno de estos amplificadores de
instrumentación contiene internamente ya la configuración antes mostrada (o unas derivaciones) de los amplificadores diferenciales, teniendo en cuenta que ellos ya garantizan la fiabilidad de las resistencias internas para proveernos con un alto CMRR.
Fig. 13. Configuración interna del amplificador de instrumentación INA101
Un ejemplo de un amplificador de instrumentación es el INA101 de Burr Brown el cual tiene una configuración como se observa en la Fig. 13.
Lo bueno de este amplificador de instrumentación es que nos evita el tener que realizar conexiones, nos ahorra espacio y se puede manejar fácilmente la ganancia solo con una resistencia, Rg (la ganancia máxima es de 1000). La escogencia de la resistencia se da por medio de una formula:
Por lo que se ve que muy fácilmente colocando una resistencia de 40 ohmios se lograría una ganancia de 1000.
Otra gran ventaja del INA101 radica en su bajo voltaje de offset de solamente 25 micro voltios como máximo además de unos pines especiales con una configuración para modificarlo (ver Fig. 14) y en el mejor de los casos eliminarlo por completo. (Esto es muy importante ya q vamos a estar amplificando señales muy pequeñas con amplificaciones de 1000 lo cual nos dañaría potencialmente la señal deseada que también es del orden de microvoltios.
Fig.14. Configuración para variar el offset del INA101
Por todas las razones dadas anteriormente decidimos elegir para la etapa de amplificación el INA101, la cual nos garantizaba facilidades en su uso, (modificar la ganancia solo con una resistencia). Una linealidad muy alta, al igual que un CMRR muy alto y un voltaje de offset muy bajo el cual además se podía modificar con un
potenciómetro únicamente.
Esta configuración de la figura 14 es actualmente la que hemos elegido para el diseño ya que tiene básicamente lo que necesitamos que son las entradas diferenciales y la graduación del offset inherente que se encuentra y poder amplificar la señal sin la componente DC que podría tener el integrado.
6.3 Interfaz con PC.
Como se dijo en el numeral 6 se va a implementar una etapa o módulo software y este va a ser implementado en un PC bajo la herramienta Labview 7 Express, esta herramienta nos permite utilizar filtros digitales mostrar la señal y adquirirla, por varios métodos que van a ser explicados anteriormente, pero antes hay que establecer una comunicación entre lo que hemos hecho en la adecuación de la señal y un ordenador. Para esto tenemos que establecer un parámetro de comunicar o transmitir la señal análoga encontrada y que esta sea reconocida por el PC.
6.3.1 Conversión Análogo Digital (ADC)
Los computadores en general entienden y procesan todos sus datos instrucciones y comandos de control en forma de códigos binarios. Estos códigos son secuencias binarias que se transmiten y se decodifican para mostrarnos a nosotros lo que vemos comúnmente como números, letras, imágenes, etc.
Nuestra señal es una señal análoga compuesta por diferencias en voltaje y para transmitirla a un ordenador y que este reconozca e interprete esta señal, esta tiene que ser codificada a modo binario o como se le conoce a un modo digital. Existen unos módulos llamados ADC (Analog to Digital Converter) por sus siglas en ingles, los cuales se encargan con 2 referencias en voltaje; una que indique el voltaje
máximo y el voltaje mínimo, y las convierten en secuencias de “n” bits. El numero n de bits es variable de acuerdo al ADC que se utilice y nos indica el numero de divisiones que tendrá la muestra, todo dependiendo una vez mas de los voltajes de referencia superior e inferior que se hayan dado, por lo tanto una señal con referencias de 0 a 5V con un ADC de 10 bits va a tener 4.88mV por cada bit, y este va aumentando a medida que disminuyan el numero de bits de conversión y viceversa.
Hay diferentes tipos de conversión entre ellos se encuentran:
• Conversor A/D Flash
• Conversor A/D de aproximaciones sucesivas
• Circuitos de Simple & Hola
Nosotros tenemos pensado implementar la parte de digitalización con un microcontrolador, ya que estos tienen integrados módulos ADC, y además podemos hacer transformaciones a estas de forma fácil.
6.3.2 Comunicación
Una vez la señal esta codificada en modo binario o digital, lo siguiente a hacer es establecer una interfaz de comunicación entre la parte hardware y el PC, el PC está equipado con muchos puertos y sus respectivos protocolos con los cuales uno desde una interfaz interna se puede comunicar con este. Entre ellos se encuentran comunicación serial, paralelo, por medio de USB o IEEE1394 estos últimos se encuentran en computadores modernos, de aproximadamente hace 3 años para acá.
En los tipos de comunicación existentes se encuentran la comunicación serial, paralelo, por medio de USB etc.
Nosotros en nuestro pregrado hemos trabajado mas que todo con comunicación serial ya que es muy fácil de implementar, además con un costo muy reducido en componentes y poco conocimiento de programación para su funcionamiento, también para la transmisión podemos hacer uso de un microcontrolador
Viendo las características que necesitamos para la digitalización y transmisión, encontramos que con el microcontrolador de la familia PIC de Microchip 16F877A se podía hacer una buena digitalización y transmisión y además era compatible con el software Labview, reduciendo los módulos a un solo integrado (aunque un poco grande) pero nos ocuparía menos espacio en el circuito final.
El PIC16F877A cuenta en su arquitectura interna con un ADC de 10 bits y una USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter), el cual nos permite transmitir sincronía o asincronamente una señal en modo serial a una velocidad la cual podemos variar a nuestro antojo con algunas restricciones.
En el datasheet del PIC16F877A [6] se encuentran descripciones de sus módulos y los pasos a seguir para realizar tanto una conversión A/D como una transmisión serial. Comenzaremos con los pasos para sacar una muestra Digital de una análoga: To do an A/D Conversion, follow these steps:
1. Configurar el modulo A/D
• Configurar los pines Análogos, el Voltaje de Referencia y I/O Digitales (ADCON1)
• Seleccionar el canal de entrada del ADC (ADCON0)
• Seleccionar la velocidad de conversión del ADC (ADCON0) • Encender el ADC (ADCON0)
2. Esperar el tiempo de Adquisición 3. Empezar Conversión:
• Poner alto el bit GO/DONE (ADCON0)
5. Leer el resultado en los registros (ADRESH:ADRESL)
6. Para la siguiente conversión ir al paso 1 o 2 de acuerdo a lo necesario El tiempo de conversión por bit es TAD
Fig.15. Significado de bits de registro de configuración del ADC. ADCON1
Al configurar el bit de registro ADCON1, lo primero es que lo configuramos justificado a la izquierda para obtener los 8 bits más significativos en el registro
ADRESH con esto obtenemos el resultado de un ADC de 8 bits en este que es de 10 bits. El bit de conversión del reloj elegimos los del 1 osea Fosc/4, Fosc/16, Fosc/64. Quedando la configuración de ADCON1 como 01000100, teniendo las entradas 0,1,3 como análogas y el resto digitales y teniendo como referencias Vss y Vdd (0 y 5V).
. Fig. 16 Significado de bits de registro de configuración del ADC, ADCON0
Para los bits 7-6 de ADCON0 elegimos 1,0 para que combinados con el 1 en ADCON1 nos quede Fosc/64 elegimos los bits del 5-3 0,0,0 para elegir el canal a convertir la entrada 0, y encendemos el ADC poniendo el bit 0 en 1. Resultando la configuración de ADCON0 en 10000001.
De esta forma queda definida la configuración del ADC tenemos que la entrada análoga va a ser la entrada AN0 o la entrada 0 del puerto A, el tiempo de conversión por bit TAD va a ser Tosc*64 (esto debido a que vamos a utilizar un reloj rápido para el microcontrolador para mayor precisión en tiempos de
conversión y de envío serial, además el tiempo mínimo de conversión por bit debe ser 1.6 microsegundos), y los voltajes de referencia van a ser 0 y 5 voltios. Para empezar el proceso solo tendríamos que poner en alto el bit 2 de ADCON0 y esperar a que se ponga en 0 para comprobar que ya terminó. Antes de cada conversión, tenemos que esperar que los condensadores de conversión se carguen para que puedan empezar el proceso, esperando aproximadamente 19.72 microsegundos eso lo hacemos en cada secuencia volviendo a configurar el ADC como indican los pasos para realizar la conversión.
Una cosa para tener en cuenta es que el proceso de convertir los 10 bits se demora 12 TAD que como habíamos especificado antes TAD para ser 64*Tosc (donde Tosc es 1/Fosc, y Fosc es la frecuencia del cristal oscilador utilizado para el microcontrolador), y después tenemos que esperar otra vez a que se cargue la capacitancia de carga para la conversión
Para la configuración serial hay q seguir los siguientes pasos:
1. Inicializar el registro SPBRG para designar la tasa de baudios.
2. Habilitar el Puerto serial asíncrono poniendo en 0 el bit SYNC y en alto el bit SPEN
3. Si se desea transmisión de 9 bit habilitar el bit TX9 4. Habilitar la transmision poniendo en 1 el bit TXEN
6. Cargar el dato al registro TXREG (comienza la transmision)
Fig.17. Con estas formulas y el oscilador podemos definir la tasa de transmisión.
Al ver estas formulas decidimos utilizar un cristal oscilador de11.0592MHz y utilizar la configuración de High Speed obteniendo como resultado del SPBRG el cual lo colocamos en 12 para obtener una transmisión de 115200bps.
Fig. 18. Significado de bits del registro de control TXSTA
EL bit 7 no importa ya que vamos a elegir una transmisión asíncrona, vamos a implementar una transmisión de 8 bits asíncrona en high speed. Por lo tanto el registro TXSTA quedara definido como 1,0,1,1,0,0,0,0.
Para habilitar solo tendríamos que activar el bit 5 q siempre lo mantenemos activo en cada secuencia, y después colocamos un dato en el registro TXREG
Para el registro de control RCSTA solo tenemos que activar el bit SPEN que es el que enciende el modulo de transmisión serial, no necesitamos recibir nada del PC, pues solo vamos a enviar datos. Por consiguiente el registro RCSTA quedaría con 1,0,0,0,0,0,0,0
Fig. 19. Significado bits del registro de control RCSTA.
Eligiendo un reloj de 11.0592MHz como habíamos dicho anteriormente, y teniendo en cuanta que vamos a enviar una señal con picos máximos de aproximadamente 2500Hz, pensamos adquirir y enviar muestras de la señal cada 100 microsegundos, por ende cada secuencia mientras el envío y la transmisión debe durar aproximadamente 100 microsegundos. Si tenemos en cuenta que el
proceso de conversión A/D dura 12 TAD, eso significan 12*64*11.0592MHz-1 lo
cual nos da un tiempo de 69.4 microsegundos, y la transmisión serial seria
115200-1*10 nos daría 86.68 microsegundos por lo que desde que comienza la
transmisión para que no ocurran errores en los datos que se envían, hay que asegurar; primero que lo que se va a enviar sea una muestra digitalizada y cada vez sea una diferente y corresponda mas o menos a cada 100 microsegundos de la señal, y segundo que tenga tiempo suficiente cuando se quiera enviar otra vez la
señal ya haya terminado de enviar la anterior, por lo tanto primero en el programa hacemos la inicialización de las variables de control y después pasamos a la secuencia. La secuencia se activaría por un switch que se encontraría en el microcontrolador aunque nosotros por el momento lo tenemos a que todo el tiempo este enviando (el switch sería implementado para una versión más comercial y este seria activado cuando comenzara el proceso en la parte PC enviando una señal por el cable serial serial).
Para completar 100 microsegundos, necesitaríamos un total de
100us/11.0592MHz-1*4 instrucciones en assembler, ya que cada instrucción toma
4 ciclos de reloj y unas toman 8 ciclos cuando hay saltos y cuando se cumplen condiciones, tomando en cuenta esto serian 276.5 instrucciones. Descontando la parte en la que hay que esperar mientras e completa la conversión digital serian 69.4 microsegundos, y las otras instrucciones de inicialización y de iniciación de la transmisión del dato digitalizado por vía serial, serian otros 10.5 microsegundos los que sumados darían 80 microsegundos haciendo un restante de 20 microsegundos, para completar y q sean ciclos de 100 microsegundos al iniciar la digitalización hacemos un “delay” con un contador que decrezca hasta cero y cada decrecimiento ocuparía 3 instrucciones de reloj, por lo tanto necesitaríamos un total de 18 decrecimientos para completar los 100 microsegundos, los colocamos antes de la conversión digital para asegurarnos unos 20 microsegundos y unos 70 de la conversión le damos a la USART tiempo suficiente para transmitir los datos sin que haya confusión ni duplicación en el envío de datos.
7. PARTE SOFTWARE MEDISOFT
7.1. Objetivos:
Desarrollo, integración y difusión de estándares de software.
Apoyar la estandarización de los procesos de construcción y administración de software en el Sector Salud.
Crear las bases para la certificación de software que se desarrolle en el sector.
Apoyar la integración y administración de la librería de software compartido del Sector Salud.
Desarrollar una metodología objetiva para la evaluación del software.
7.2. Software a considerar:
La idea en el desarrollo en este tipo de software es el de crear un software que se proyecte como un prototipo que proponga salidas a una vinculación comercial y el cual se manifieste como una facilidad a cualquier tipo de usuario que este en capacidad de usarlo. Se pensó vislumbrando en la posibilidad investigativa sobre este, y de aplicación del mismo a otros exámenes de interés hospitalario.
7.3. Participantes:
Con la alta necesidad de proyectar un software abierto a varias aplicaciones se debe tener en cuenta la calidad de los participantes en este. Por esta razón, hallamos conveniente, para planes futuros, la participación de instituciones del sector salud, instituciones académicas y empresas privadas(principalmente por los costos y el tiempo que esto puede llegar a tomar)
a. Metodología
Dentro de la realización del software se presenta la necesidad de realizar un equipo accecequible a cualquier tipo de medico, técnico, persona que posea un computador(preferiblemente con conexión a red) o que tenga acceso a estos parámetros. De esta manera se plantea directamente un problema de diseño y acceso, ya que debía ser un medio de comunicación masivo para todo el que se encontrara en contacto con el software.
La metodología fue la de observación, evaluación y aplicación a algoritmo. Esto es a razón de que el software se realizo a observación y luego a ensayo error de la visualización. En la cuestión de programación también se programo de manera parecida, a diferencia de que para esta si se realizaron diagramas de flujo y árboles de decisión.
b. Programas evaluados
C, C++
Es un programa de muy buena velocidad al ser de los programas de nivel a (programas de primera ejecución), encontrándose en un nivel alto en cuanto a librerías, en un nivel medio alto para el caso de versatilidad e interacción con medios internos, pero en un nivel bajo en cuanto al sistema de programación en sí. Este software crea su propio tipo de ejecutable de manera sencilla y sin necesidad de una licencia lo cual permite el desarrollador el acceso fácil al programa.
VISUAl BASIC
Visualbasic comprende un tipo de sucion del lenguaje de programación en C y C++, con una variante la cual es su interfase grafica. Debido a esto posee la
misma capacidad del pasado software, de lo cual se observa que será de nivel rápido, creación de ejecutable, acceso a librerías. Un inconveniente que a la vez puede llegar a ser una oportunidad consiste en que el desarrollo de algoritmos se torna totalmente especifico. De esta manera de a cuerdo a la aplicación se deberán realizar N algoritmos para evaluación de algún procedimiento o algoritmo.
MATLAB 6.5
Según las especificaciones de Matlab, el software es uno de los mejores debido a que su interfase es totalmente fácil. Posee medios de programación por comandos o por bloques gráficos. Posee intercomunicación e invocación de funciones con otros programas como los son C, C++, Excel, etc. Su interfase es amigable y permite que el usuario tenga manejo directo y vial del desempeño del programa. Su mayor característica es el soporte que tiene en funciones matemáticas y especificas para el área de ingeniería.
LABVIEW 7.0
Se caracteriza por ser un programa recientemente nuevo, de un tipo de programación grafica la cual posee alta versatilidad con otro tipo de software. Permitiendo la programación sobre matlab, C, C++ sobre la interfase grafica del programador. Debido a esta razón hay que ser bastante cauteloso con factores como los son la velocidad y ejecución de tareas. La interfase y visualización del programa esta a la altura de visual basic; permitiendo al programador una accesibilidad a diseño de interfase y facilidades en manejo.
De otro lado también se encuentra las nuevas aplicaciones de labview 7.0 dentro de las cuales existen bloques de evaluación y simulación para un análisis completo de algún tipo de señal.
Se escogió Labview 7.0 ya que al estar hablando directamente de un software abierto a programación, interfase grafica variable de acuerdo a la aplicación, análisis de factores y algoritmos específicos de análisis de señal, seguridad y base de datos; se encontró que presentaba el mayor acceso y facilidades a la toma-tratamiento-entrega de señales y análisis de las mismas. También es posible la aplicación rápida de programación por bloques del sistema de los cuales se puede extraer algoritmos, que con otros hubiera implicado niveles algorítmicos y de programación, bastante altos. De otro lado se cuenta con una facilidad de ingreso al PC como lo es el cable serial(RS 232, RS 485), USB, ActiveX, y paralelo entre otros.
Labview es un programa de national instruments que une las propiedades del control por computador, con las facilidades de programación a bajo y alto nivel. Aunque el programa necesite de un computador cuya velocidad de procesamiento de datos sea lo bastante alta; también se espera que el software tenga una aplicación futura en donde estos requerimientos hayan sido suplidos por parte del avance tecnológico.
LABVIEW como metodología de aprendizaje muestra su calidad en el método de aprendizaje por medio de demos de los cuales se pueden accesar e implementar para su mejora desde el programa. La pagina de NI(National Instruments) también se convierte en una guía directa para aquella persona que busque facilidades de adquisición, sin enumerar los valiosos programas de aprendizaje.
7.5. Selección y planeación de los proyectos.
Selección y planeación de los proyectos.
Metodología a utilizar.
Se utilizara un diagrama de flujo de tipo booleano con escogencias de menú por medio de constantes y variables de tipo char
Definición de conceptos.
El concepto principal se enfoca en el lineamiento de una metodología focalizada hacia el control medico, técnico y computarizado
Normas para la administración.
La administración del software ha sido planeada para el múltiple acceso Ciclo de Vida.
Análisis de requerimientos.
Del sistema.
Como mínimo requerimiento necesitara un procesador Pentium 4Mhz, con una memoria 512 DDR, Disco Duro de 20 Megas y puerto serial de tipo RS 232
Del software.
Espacio suficiente en disco y una plataforma de labview 7.0 para que pueda correrse el programa, y ser modificado. De otro modo se necesita de igual manera el debbuger para la creación de su ejecutable y aplicación directa (con el inconveniente de no poder modificarse el software)
Diseño.
Del sistema (arquitectura).
La arquitectura del sistema consiste en aquella que haya sido implementada sobre el mismo PC, de manera que la arquitectura de Vohn Neuman es la indicada según el proceso y la masificación de este tipo de hardware(PC comerciales)
Del software.
Preliminar.
El diseño es básicamente un diseño de tipo booleano con un enfoque de nivel jerárquico en donde en el tope se encuentra un menú principal, y de este se desprenden sus ramificaciones según la especificación y tipo de usuario(medico, técnico, o base de datos)
Arquitectura del software.
Lineamiento del diseño:
El diseño es secuencial. Esta dividido por una estructura que se organiza en
• Seguridad: correspondiente a los niveles de passwords y
requisitos
• confirmación: correspondiente a la confirmación de seguridad y
a los datos del tipo de examen, o relación paciente-doctor.
• Ilustración: Programa interno de aprendizaje y puesta en
funcionamiento directo a través del software.
• Cuerpo del programa: Este es el concerniente al examen, base de
datos, o chequeo técnico.
cliente con el programa.
Administración y distribución del software.
Procedimientos de administración, control de versiones y conservación.
El control del software parte de la premisa de que será de uso experimental y estudiantil, de modo que su uso será totalmente abierto por parte de los desarrolladores; siempre y cuando no se atribuyan derechos intelectuales sobre este a personas juridicas o terceros
Esquemas de distribución.
La distribución se asume responsable los estudiantes desarrolladores en conjunto con la universidad de los Andes. Específicamente la facultad de ingeniería eléctrica y electrónica con un plan de relación en la nueva facultad de medicina. también de la mano de bioingeniería
Configuración y uso de bases de datos compartidas.
Las bases de datos se crearan automáticamente y serán de libre albedrío por parte del usuario. Dándole opción a este de su ubicación sobre cualquier carpeta o sobre el mismo escritorio del computador.
Seguridad.
Identificación de puntos críticos de seguridad.
El punto critico de seguridad que es el ingreso directo al programa se ha solucionado por medio de la implementación de un programa de acceso por medio de claves y códigos que se pueden cambiar. En cuanto a este aspecto se sugiere una profundización sobre el tema de seguridad para que el software se use de una manera mas confiable respecto a modificaciones no deseadas.
Control de procesos peligrosos.
El proceso en si posee una falencia de acuerdo al programa. Intrínsicamente se desarrollaron varios tipos de alertas en caso de cometer algún error por parte del algoritmo esperado. Sin embargo hace falta la implementación y diseño de un modulo mas complejo de error, que sea compatible con todo tipo de bloques, para detección de cualquier tipo de anomalía que podría conllevar a un error en la interpretación de datos
Esquemas de recuperación de datos.
El esquema de recuperación de datos se concibe como una previa partición del disco en el PC que se este utilizando para que en caso de un imprevisto, la información quede almacenada en dos tipos de discos como prevención del BACKUP que se esta presentando
Puntos críticos considerados inicialmente.
Empleo de estándares de uso generalizado.
Se comparo contra programas de interés medico, en cuanto a este tipo de examen, y aunque los exámenes para un examen de potenciales evocados auditivos eran de una complejidad avanzada, este busco la armonía entre algo sencillo y los programas médicos utilizados actualmente. Teniendo en cuenta parámetros visuales y otros de seguridad y acceso.
Paquetes, modularidad y código reutilizable.
Lo mas importante, y lo mas plausible del software que se desarrollo fue la etapa de modularidad. Su división por sub-programas permite que este sea totalmente reutilizable y se comporte modularmente versátil en caso de ser requerido para otras aplicaciones futuras.
El código en si, es un código portable el cual se encuentra en un rango entre 700Mega-bytes y 1Gygas (en caso de realizarse alguna extensión), por razones de portabilidad en medio magnético.
división por categorías:
8. visualización
8.1. Introducción a la visualización
La funcionalidad a través de todo el programa busca la mejor facilidad y entendimiento visual para el publico al cual se esta previsto abordar (en nuestro caso tanto publico especializado como publico general). El software muestra su enfoque de visualización hacia la parte medica, pero siempre teniendo de lado la parte de una interfase amigable y sobre todo interactivo.
El programa define estos aspectos en la escogencia de herramientas, colores, y menús de visualización. En la parte de herramientas posee iconos de escogencia y menús de apoyo y salida que son asequibles y de fácil entendimiento para cualquier tipo de publico. En cuanto a los colores, posee colores suaves en tonos verdes, lilas y blancos los cuales permiten ir con un contexto del tipo de examen medico que se busca proyectar.
8.2. Iconos aplicación del mismo.
Los iconos de aplicación se caracterizan por ser iconos de tamaño mediano-grande para la fácil distinción de los mismos. Esto a raíz de la aplicación medica, y a razón del objetivo del software que es focalizar un software no
solo a personal especializado, sino también hacia personas que carezcan de acceso directo a este tipo de recursos hospitalarios, de modo que el software tenga la suficiente autonomía y sea lo bastante didáctico para aquella persona neófita que utiliza la herramienta por primera vez.
La mayor importancia de este software es el acercamiento y fusión que trata de establecer entre ramas como la medicina y la ingeniería biomédica al servicio hospitalario.
9. presentación Principal
9.1Introducción a presentación Principal
9.1.1 Objetivo
Dentro de este primer pantallazo que se aprecia, la idea era la de mostrar ayudas de suma importancia, por esta razón se planeo una estrategia sobre la cual el nombre fuera sugestivo y claro respecto al uso que se le de. De esta manera MEDISOFT(Nombre del Software) establece la relación de un software de enfoque medico, sin ningún tipo de lineamiento especifico. El nombre de MEDISOFT propone un software totalmente abierto, de lo cual se trata de sacar provecho, ya que la idea de este nombre tan genérico es que la programación de todo el programa da la posibilidad de ser aplicado hacia cualquier otro tipo de aplicación medica. Esto se debe al siguiente racionamiento de tipo estructural:
La creación de una medida medica genérica se basa en la idea de sensor, tratamiento de la señal y filtraje, calibración, y digitalización para ingreso al computador. Dados estos parámetros, dentro del software se busca el mejoramiento de la señal por medio de reconstrucción y depuración de cualquier tipo de señal, al hacer aplicaciones de diferentes tipos de filtros,
los cuales se pueden modificar. A su vez se cuenta con estimulaciones externas como es el caso de los beeps, los cuales pueden ser modificados por otro tipo de impulsos dentro del mismo software. Otras herramientas como la comunicación serial pueden ser modificados directamente desde el software por medio del ingreso de otro tipo de acceso(como podría ser el USB). Finalmente, y lo mas importante de todo es que el formato de ingreso en ningún momento especifica que tipo de examen se esta realizando, y si se le puede manipular tiempos de muestreo, cantidad de muestras, y otros aspectos que tiene que ver mas con la compatibilidad hardware-software.
El pantallazo principal se caracteriza por proveer al usuario la mayor información de una manera directa. De esta forma se presenta mediante un pantallazo el cual involucra el nombre del software en su parte superior. A continuación se ve en el centro un formato de presentación en donde se recalca los desarrolladores del software en un estilo de formato tesis(en donde se especifica la calidad del proyecto y a la institución a la cual se esta presentando- en resumidas cuentas el tipo de trabajo que se llevo a cabo). Dentro de este primer vistazo, se encontró el formato general para el resto de visualizaciones, de manera que no fuera pesada a la vista, ni mucho menos muy liviana.
9.1.2 programación y Diseño
El nivel de programación que se vislumbro como la mejor opción, fue la de aplicar un tipo de programación por sub-programas escalonados que se encontraran relacionados por medio de una jerarquía de acuerdo a los parámetros del menú principal.
La programación fue netamente sobredimensionada ya que se buscaba que el software fuera seguro en caso de error. De esta manera cuando ocurra un error en este, se vera interrumpido el programa de manera directa, y de este modo no habrá ningún riesgo de tomar el examen con factores altos de error.
El diseño es en forma de árbol, por ramas y por secuencias. En donde las secuencias se hacen muy útiles a la hora de su aplicación en otros softwares que las requieran, y por secuencias argumentando su utilidad en el nivel de seguridad escalonada sobre-diseñada.
9.2menú principal
El menú principal del software consiste en un menú de escogencia el cual permite que el usuario escoja entre varias opciones de ingreso. El tipo de ingreso se ve sectorizado en tres opciones las cuales son acceso medico, acceso técnico y por ultimo base de datos. Dentro de este nivel de escogencia se obtienen los tres tipos de ingreso.
El medico corresponderá al acceso directo de medico, el cual se explicara con mas detalle. El técnico corresponderá a datos informativos, los cuales se ilustran mas adelante; y por ultimo el de base de datos el cual da la opción de buscar y encontrar los exámenes realizados a través de la historia medica del paciente.
9.3Información General del Software
La información general del software consiste en un menú de escogencia sobre el cual se obtiene información directa del objetivo principal del acceso medico, técnico y el de base de datos. De esta manera se da una información de lo que se busca con cada uno de estos menús y un esbozo de los aspectos con los que se va a encontrar el usuario.
Su visualización es por medio de un menú de escogencia el cual basa su programación en if sencillos los cuales permiten al usuario ingresar al de interés. Se caracteriza por su ambigüedad, ya que se pueden entrar a dos de ellos en paralelo, sin que esto llegue a alterar el buen funcionamiento del otro, siempre y cuando se cumplan los requerimientos del software en cuanto a equipo y velocidad de procesamiento.
9.4Información General de los interventores
Esta parte del software muestra de una manera sencilla y organizada los datos de las personas que se vieron involucradas en el proyecto y en la etapa de diseño y programación.
Se busco que tuviera este esquema, ya que los parámetros de softwares lo implican por razones de copyright y derechos de autor. De esta manera se proporciona cierta seguridad de derechos, y se hace explicito que el software tiene propiedad intelectual.
Consiste en un pantallazo sencillo en donde se muestra claramente el nombre y el tipo de proyecto, junto con el nombre del software.
9.5Salir
El programa se caracteriza por poseer salidas rápidas y directas desde cualquier pantallazo o nivel del examen en que se encuentre el usuario. De esta manera se garantiza su fácil salida del software en caso de no haber llenado o de haber seguido los pasos de manera incorrecta. De esta forma se pueden tomar correctivos directos con el acceso a salir en todo momento y lugar en el que se encuentre.
Esta ayuda permite que el usuario vuelva de manera rápida y directa al acceso de menú principal, para brindar de nuevo todas las opciones del software desde el comienzo del mismo.
Se realizaron varios bosquejos de ubicación de este sobre todas las pantallas, por medio de la comparación del programa con otros programas médicos en el mercado, y se determino que su ubicación debía ser lo mas visible posible, guardando una ubicación inferior en la pantalla. De esta forma el usuario no pierde en ningún momento el contacto directo con el examen y si tiene la posibilidad en cualquier instante que lo requiera.
Este botón se caracteriza por aparecer en todos los subprogramas, y tiene la ventaja de ejercer el nivel mas alto en la jerarquía de estos, de modo que cada subprograma esta programado por medio de un for o un while anidado, el cual va directamente controlado por la señal de salir en caso de radicar esta como activa.
9.6Modelo Programado
El modelo de programación es de tipo jerárquico, escalonado, secuencial y sobre-diseñado.
Dentro del desarrollo de una herramienta de software, en donde se cuentan con varios submenús involucrados, este tipo de programación resulta la mas conveniente a razón de que se puede ramificar las funciones de manera tal que unas dependan de otras dependiendo de sus ramas principales. Las subramas por otros lado, se convertirán a su vez en ramificaciones principales para otros subprogramas, y así sucesivamente. Esto ayuda al mejor entendimiento de la estructura del software y permite su fácil desglosamiento de acuerdo a las aplicaciones del mismo.
La razón principal por la que se escogió este tipo de jerarquía, es que labview 7 versión estudiantil guarda este mismo estilo de programación, el cual es de extrema utilidad para recurrir a subprogramas anidados en jerarquías.
Escalonado y secuencial se refiere a que cuenta con programas que van ligados en línea lo que garantiza que un error en un programa desactive las anteriores tareas que dependan de este. El reflejo de esto es un escalonamiento por pesos, de manera que funciona como una especie de red de petri, en donde se encuentre el usuario, será equivalente al token dentro del programa. De esta forma en caso que se cometa un error en el paso del token, o en el programa en si, se parara el programa a su nivel inicial.
Por ultimo es sobre-diseñado, ya que se crean varias señales de error para que en caso de un colapso el sistema responda con el cierre automático del mismo.
10. Medico
Este menú tiene que ver con toda la actividad del examen y los parámetros como definición de filtros, comunicación, tipo de estímulos, promediación y tutoriales del mismo examen entre otros. Se caracteriza por ser la parte del software mas importante y por ser la mas delicada de utilizar.
El menú medico es un if sencillo con los otros dos menús dentro de la pantalla principal. Su estructura es la mas compleja, pues este es el mas concerniente al examen en si, El examen depende en su mayoría de la secuencia que se lleva a cabo en este menú.
Este menú se caracteriza por tener un icono acorde a su presentación, y dentro de este se desarrollan muchos de los otros menús de los cuales hablaremos a continuación.
10.2 Seguridad
El menú de seguridad posee información de claves del mismo usuario. La estructura de este menú posee tres niveles de seguridad los cuales son:
a) Usuarios
Dentro de este menú se pueden clasificar los tipos de usuarios de acuerdo a la escogencia del usuario de manera que existan hasta n usuarios posibles dentro del programa. Actualmente se configuro el software para permitir a 6 usuarios con sus respectivas claves.
La programación de este modulo se realizo por medio de varias líneas de ingreso dependiendo del usuario, pero todas tiene el acceso al software en si, diferenciándose simplemente por su clave de inicio.
La clave de ingreso se caracteriza por ser cambiable dentro del software y consiste en una comparación sencilla con la variable tipo char, la cual se le halla programada dentro del software, de manera que la clave solo puede ser alterada desde adentro del programa para su mayor seguridad. Si la clave llega a ser incorrecta el usuario no podrá tener acceso a los menús subsecuentes y retornara directamente al menú principal para su reinicio inmediato.
c) Clave de confirmación
Luego de la etapa de ingreso, aparece un mensaje de confirmación de la clave de ingreso para ser re-tipeada en otro espacio de llenado. Esta etapa se configuro para que la clave no sea visible, de modo que si por algún caso la persona logra burlar la primera etapa de seguridad, en esta segunda su confirmación sea inmediata y de menos riesgo. De esta forma el icono de ingreso y confirmación se hallan realimentados.
El programa de confirmación toma la señal de clave ingreso y la procesa para que esta sea valida, luego de esto realiza una nueva comparación con la misma de una manera redundante para crear el acceso de inicio al programa. En caso de no ser valida esta condición, inmediatamente será devuelto al menú de usuario para que retome su clave en caso de haber digitado erróneamente la clave de usuario.
10.3 Información General y Datos Personales
En este menú se realiza el ingreso de los datos correspondientes al medico, al paciente y al tipo de examen, Se presenta su visualización como un formato de texto el cual debe ser llenado con fechas, nombre del medico, nombre del paciente, historia clínica, edad, sexo, cargo del medico, y otro tipo de datos fundamentales para la información general a nivel hospitalario.
De esta manera y por medio del botón de continuar, estos datos automáticamente crearan un archivo en formato texto los cuales están encargados de crear la base de datos del paciente. Para su fácil búsqueda el archivo queda bautizado con el numero de seguro social, seguido del primer apellido del paciente. Dentro de este archivo que se crea, se encontraran todos los parámetros ingresados por pantalla, y los comentarios acerca del examen general por parte del medico, y del tipo de examen que se llevara a cabo.
La idea de realizar esta hoja tan abierta, es la de permitir ser usada para otro tipo de exámenes o en su defecto diagnósticos abiertos, sin tener que estar ligada directamente a la toma de los potenciales evocados auditivos, sino por el contrario brindar el acceso de otros exámenes al software en si.
10.4 Previsualización y simulación
Luego de esto, y de haber sido tomada la base de datos del paciente se ingresa a un tutorial pequeño e interactivo, el cual por medio de unos pasos consecutivos, se llegara a tomar el examen de una manera sencilla. Esto es a
