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DISEÑO Y DESARROLLO DE UN SISTEMA EXPERTO PARA EL MONITOREO DE LA DIETA EN PACIENTES AMBULATORIOS CON HIPERTENSIÓN Y
PRE-HIPERTENSIÓN EMPLEANDO LÓGICA DIFUSA
Presentado por:
DAVID DARIO ORTEGÓN OSORIO 20091020059
DANIEL MARTINEZ BUSTOS 20091020055
Director:
CESAR AUGUSTO SUAREZ Docente Facultad Ingeniería
Trabajo de grado para optar por el título de INGENIERO DE SISTEMAS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA DE SISTEMAS BOGOTÁ
1
2
Agradecimientos
3
Resumen de proyecto
4
INDICE GENERAL
Agradecimientos ... 2
1. INTRODUCCION ... 11
1.1 Problema de investigación ... 11
1.2 Justificación ... 13
1.3 Objetivos ... 14
1.3.1 Objetivo General ... 14
1.3.2 Objetivos Específicos ... 14
2. Marco teórico ... 15
2.1 Nutrición ... 15
2.2 Valores de referencia en el consumo energético y de nutrientes ... 18
2.3 Hipertensión Arterial ... 20
2.3.1 Tratamiento para la Hipertensión Arterial ... 21
2.3.2 Dieta DASH ... 25
2.4 Lógica Difusa ... 32
2.5 Sistemas Expertos ... 33
2.5.1 Componentes de un Sistema Experto ... 33
2.5.2 Clasificación de los Sistemas Expertos ... 36
2.5.3 Construcción de un Sistema Experto ... 39
5
3. Estado del arte ... 42
3.1 Lógica Difusa y su Aplicación en la Nutrición ... 42
3.1.1 Lógica difusa y planeación de la alimentación en escuelas tipo internado ... 45
3.1.2 Desarrollo de un Sistema Experto Difuso para una Aplicación de Orientación Nutricional……… ... 46
3.1.3 Otros sistemas expertos empleando lógica difusa en la optimización de dietas alimenticias ………..…….47
3.2 Herramientas Tecnológicas para el Tratamiento de la Hipertensión ... 48
3.2.1 Dispositivos para el monitoreo en la hipertensión ... 48
3.2.2 Optimización de la Dieta para la Prevención y el Tratamiento de la Hipertensión 49 3.3 La nutrición y los dispositivos móviles ... 50
4. Diseño del sistema experto ... 53
4.1 Metodología Empleada ... 53
4.2 Recolección de información ... 54
4.2.1 Fuentes de información para la elaboración de la base de conocimiento. ... 55
4.2.2 Aplicación de Entrevistas ... 56
4.2.3 Valores recomendados de consumo ... 57
4.2.4 Relaciones entre nutrientes (Tratamiento de la hipertensión) ... 58
6
4.3.1 Conjuntos Difusos ... 61
4.3.2 Reglas Difusas ... 68
4.4 Resultado de las entrevistas ... 71
4.5 Componentes del Sistema Experto ... 72
5. Desarrollo Del Sistema ... 74
5.1 Descripción del Sistema de Inferencia ... 74
5.2 Caracterización del Software ... 78
5.2.1 Requerimientos Funcionales ... 78
5.2.2 Diagrama de Casos de Uso ... 80
5.2.3 Requerimientos No Funcionales o Atributos del Sistema ... 89
5.3 Modelo Estructural ... 90
5.3.1 Diagrama de Clases ... 90
5.3.2 Patrón de fuente de datos y estrategia de mapeo ... 102
5.3.3 Modelo Relacional ... 103
5.4 Aspectos tecnológicos ... 105
5.5 Alcances y limitaciones ... 105
5.5.1 Alcances ... 105
5.5.2 Limitaciones ... 106
6. Resultados y conclusiones ... 107
7
6.2 Conclusiones ... 109
Bibliografía ... 111
Anexos ... 119
LISTA DE TABLAS Tabla 1 - Componentes de los Nutrientes ... 15
Tabla 2 - Gasto Energético Estimado en Actividad Física ... 17
Tabla 3 - Clasificación de la presión sanguínea en adultos ... 20
Tabla 4 - Modificaciones en el estilo de vida para prevenir y manejar la hipertensión ... 22
Tabla 5 - Clasificación de Sistemas expertos por paradigma de solución ... 37
Tabla 6 - Metodología ... 53
Tabla 7 – Valores recomendados de consumo por nutriente ... 58
Tabla 8 – Descripción de Etiquetas Lingüísticas ... 62
Tabla 9 - Reglas Base para el Sistema ... 69
Tabla 10 - Requerimientos no funcionales ... 89
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Cobertura de los requerimientos nutricionales individuales. ... 19
Figura 2 – Algoritmo para el tratamiento de la hipertensión ... 24
Figura 3 – Objetivos Diarios Usados en los Estudios con Dieta DASH ... 26
Figura 4 – Componentes Básicos de un Sistema Experto. ... 34
Figura 5 - Componentes Comunes de un Sistema Experto. ... 35
Figura 6 – Arquitectura de un Modelo Difuso Tipo-Sugeno para Evaluación de la Calidad de la Imagen de Televisión ... 38
Figura 7 – Arquitectura de un Modelo Difuso Tipo Mamdani para Diagnosticar el Riesgo de Cáncer de Seno ... 39
Figura 8 – Pasos para la Construcción de un Sistema Experto ... 39
Figura 9 – Curva Dosis-Respuesta ... 43
Figura 10 -- Conjunto difusos de consumo óptimo ... 44
Figura 11 – Diagrama Esquemático del Sistema Nutricional ... 47
Figura 12 – Representación consumo ... 63
Figura 13 -Conjuntos Difusos Asociados a la Proteína ... 63
Figura 14 - Conjuntos Difusos Asociados a los Carbohidratos ... 64
Figura 15 - Conjuntos Difusos Asociados a la Fibra ... 65
Figura 16 - Conjuntos Difusos Asociados a la Grasa ... 65
Figura 17 - Conjuntos Difusos Asociados a la Grasa Saturada ... 66
Figura 18 - Conjuntos Difusos Asociados al Colesterol ... 66
Figura 19 - Conjuntos Difusos Asociados al Potasio ... 67
Figura 20 - Conjuntos Difusos Asociados al Magnesio ... 67
9
Figura 22 - Conjuntos Difusos Asociados al Calcio ... 68
Figura 23 - Componentes del Sistema ... 73
Figura 24 - Aplicación del operador Mínimo ... 75
Figura 25 - Implicación Difusa ... 76
Figura 26 - Agregación empleando operador Max ... 77
Figura 27 - Proceso de Defusificación ... 78
Figura 28 - Diagrama de Actores ... 80
Figura 29 - Casos de Uso del Paciente ... 82
Figura 30 - Casos de uso Módulo Principal... 83
Figura 31 - Casos de Uso Módulo de Alimentos ... 84
Figura 32 - Casos de Uso Módulo de Etiquetas ... 85
Figura 33 - Casos de Uso Módulo de Nutrientes ... 86
Figura 34 - Módulo de Reglas ... 87
Figura 35 - Casos de Uso Módulo de Porciones... 88
Figura 36 - Casos de Uso del Administrador ... 89
Figura 37 - Diagrama de Clases Módulo de Acceso ... 91
Figura 38 - Diagrama de Clases Módulo de Registro ... 92
Figura 39 - Diagrama de Clases Módulo Principal ... 93
Figura 40 - Diagrama de Clases Módulo de Inferencia ... 94
Figura 41 ... 95
Figura 42- Diagrama de Clases Módulo de Información del paciente ... 96
Figura 43 - Diagrama de Clases Módulo de Consumo ... 97
Figura 44 - Diagrama de Clases Módulo de Edición de Consumo... 98
10
Figura 46 - Diagrama de Clases Módulo de Búsqueda ... 100
Figura 47 - Diagrama de Clases Módulo de Adición ... 101
Figura 48 - Diagrama de Clases Módulo de Actualizaciones ... 102
Figura 49 - Diagrama Relacional ... 104
Figura 50 - Módulos Principales... 129
Figura 51 - Proceso de Registro de Paciente ... 130
Figura 52 - Acceder y Registrarse ... 130
Figura 53 - Agregar Alimento al Registro de Consumo ... 131
Figura 54 - Evaluación de Consumo Nutricional ... 132
Figura 55 - Generar Gráfico de Consumo ... 133
11 respectivamente ( U.S Department of Health and Human Services, 2004).
Después de ser diagnosticada la condición de hipertensión arterial se debe iniciar un monitoreo ininterrumpido al paciente y de esta forma los médicos puedan analizar la evolución de la enfermedad y sus reacciones al tratamiento. El tratamiento para la hipertensión tiene como objetivo bajar los niveles de presión arterial hasta situarlos dentro de la normalidad y mantenerlos, se recomiendan valores por debajo de lo normal para pacientes con diabetes o disfunciones renales ( U.S Department of Health and Human Services, 2004). La primera fase del tratamiento comprende la utilización de medidas no farmacológicas enfocadas hacia los cambios en el estilo de vida, particularmente en su alimentación y el aumento del ejercicio físico, además se recomienda que la dieta sea baja en sodio con alimentos frescos y saludables.
Si con los cambios en el estilo de vida no se logran los resultados deseados, el médico decidirá si procede con un tratamiento farmacológico. En general existen múltiples medicamentos para tratar la hipertensión, así el objetivo entre médico y paciente es encontrar el medicamento o la combinación de medicamentos apropiada para cada caso particular. La mayoría de los pacientes requieren más de un medicamento para controlar los niveles de presión arterial (Tovar, 2009).
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Un tratamiento demasiado dispendioso con varios medicamentos, ejercicio y una dieta rigurosa hace que el paciente se desanime de continuarlo, por lo general se debe visitar al médico al menos una vez al mes, hasta encontrar la combinación de medidas efectivas para bajar la presión arterial, después de conseguir este objetivo se recomienda asistir una vez al trimestre ( U.S Department of Health and Human Services, 2004).
En la actualidad es destacable la gran cantidad de herramientas tecnológicas para modificar el estilo de vida de los pacientes con hipertensión, como aquellas que monitorean el ejercicio, las calorías quemadas en éste y bases de datos con la composición nutricional de diferentes alimentos. Aun así, hay ciertas barreras las cuales impiden que el paciente continúe el tratamiento antihipertensivo por un largo periodo de tiempo, como la incapacidad de seguir regímenes dietéticos complicados y con medidas estrictas o la necesidad de tener un seguimiento regular por parte del médico (Tovar, 2009)
Los tratamientos nutricionales para el control del consumo alimentario tienen una gran incertidumbre asociada, la cual se ve afianzadapor diferentes factores tanto culturales, sociales y económicos, como de medición en la ingesta alimenticia recomendada. Pero uno de los factores más importantes es la dificultad para definir cantidades nutricionales que cumplan con los requerimientos de diferentes personas, dado que las cantidades consideradas óptimas, tóxicas o deficientes varían dependiendo de la persona. Teniendo esto en cuenta Wirsam (1996) (1997) propone un enfoque para tratar la incertidumbre mencionada por medio de lógica difusa, para lo cual plantea la creación de conjuntos difusos que a diferencia del uso de valores numéricos reales determinados, permiten considerar un rango de consumo aceptable de un nutriente y no un solo valor para este.
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a diferencia de los tratamientos en los que se impone un menú bastante distante de las costumbres alimentarias del individuo. Sin embargo, no es fácil para un paciente llevar un registro de los alimentos consumidos a lo largo del día y de esta forma poder hacer modificaciones en su dieta.
Este proyecto busca solucionar las dificultades mencionadas anteriormente en cuanto al monitoreo de la ingesta diaria de alimentos en pacientes diagnosticados con hipertensión aprovechando los beneficios de los sistemas expertos y de la lógica difusa, empleando como referencia la dieta DASH. (Your Guide to Lowering Your Blood Pressure with DASH, 2006)
1.2 Justificación
La hipertensión es el principal factor de riesgo en las enfermedades cardiovasculares (ECV). La organización mundial de la salud declaró las ECV como la principal causa de muerte en todo el mundo. “Se calcula que en 2012 murieron por esta causa 17,5 millones de personas, lo cual representa un 31% de todas las muertes registradas en el mundo. De estas muertes, 7.4 millones se debieron a la cardiopatía coronaria, y 6.7 millones, a los accidentes vasculares cerebrales.” (Organización Mundial de la Salud, 2015).
El proyecto busca mitigar la dificultad del paciente para seguir y monitorear su tratamiento nutricional aprovechando las bondades de los dispositivos móviles como la portabilidad y la accesibilidad, las cuales permiten tener un registro de fácil acceso y disponible para el análisis de los alimentos consumidos a lo largo del día.
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1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo General
Diseñar e implementar un sistema experto basado en lógica difusa que permita el monitoreo de la dieta en pacientes con algún estado de hipertensión, evaluando el consumo alimentario ingresado por el individuo según las recomendaciones alimentarias para pacientes con esta patología.
1.3.2 Objetivos Específicos
Obtener conocimiento de expertos humanos relacionado con el tema de la hipertensión. Formular conjuntos difusos basados en recomendaciones nutricionales para pacientes con
algún estado de hipertensión.
Establecer un sistema de inferencia sobre un prototipo de aplicación para dispositivos móviles con sistema operativo Android.
Generar una base de conocimiento que pueda ser actualizada por el ingeniero de conocimiento.
Validar el sistema experto implementándolo como una aplicación para dispositivos móviles. Evaluar si la dieta ingresada cumple con los requerimientos alimenticios recomendados para
un paciente con hipertensión.
Verificar los resultados del proyecto empleando los menús propuestos para pacientes con algún grado de hipertensión en la dieta DASH.
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Capítulo 2
2. Marco teórico
En esta sección se describirán los elementos, conceptos y temas necesarios para entender los fundamentos teóricos tanto del problema como de la solución propuesta.
2.1 Nutrición
El alimento asegura nuestra supervivencia, ya que éste suministra la energía y los nutrientes necesarios para el organismo. “Pero así como es el motor de la existencia, también puede convertirse en adversario, cuando está en exceso o limitado en la dieta” (Velásquez, 2006). De esta forma, una dieta que no cumple con las necesidades del organismo se puede convertir en la causante de la pérdida de la salud.
El cuerpo humano y los alimentos están compuestos por los mismos materiales, pero estructurados de forma distinta (Sizer & Whitney, 2012). Los nutrientes son los componentes de la comida que son indispensables para el funcionamiento del cuerpo y generalmente se encuentran organizados en 6 clases, teniendo 4 de tipo orgánico y 2 inorgánicos como puede apreciarse en la Tabla 1.
Tabla 1 - Componentes de los Nutrientes (Sizer & Whitney, 2012).
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los alimentos se transforman en energía metabólica y se utilizan en funciones como la contracción muscular, formación de tejidos y el trabajo muscular” (Velásquez, 2006). La energía obtenida a partir de los alimentos proviene de las grasas, los carbohidratos y las proteínas, por ende si se conoce la cantidad consumida de estos, se puede calcular la cantidad total de energía obtenida. La energía de los alimentos se mide en kilocalorías o en kilojoules y la podemos encontrar generalmente al respaldo de los empaques de los productos que consumimos a diario.
El balance energético corporal es la diferencia entre la ingesta y el gasto de energía, este último tiene tres componentes primarios: la cantidad de energía que el organismo utiliza en el metabolismo basal, el efecto térmico de los alimentos y la actividad física (Velásquez, 2006). La tasa metabólica basal (TMB) es la cantidad de energía mínima, necesaria para el funcionamiento del organismo, cuando un hombre despierto no realiza ningún trabajo externo, ni digiere alimentos (Boticario y Boticario & Coral, 2005), y puede ser calculada por medio de la fórmula de Harris-Benedict la cual es diferente para hombres (1) y mujeres (2). De esta forma así como podemos conocer la energía que obtenemos a partir de los alimentos, también podemos conocer cuando hay un exceso o deficiencia de energía según el gasto que se da en el transcurso del día.
𝑇𝑀𝐵 = 10(𝑃) + 6.25(𝐻) − 5(𝐸) + 5 (1)
𝑇𝑀𝐵 = 10(𝑃) + 6.25(𝐻) − 5(𝐸) − 161 (2)
Siendo P el peso en kilogramos, H la altura en centímetros y E la edad en años.
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física se obtiene como la multiplicación de la tasa metabólica basal por el nivel de actividad física el cual se encuentra categorizado en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia..
GET = TMB + TAF + ETA (3)
𝑇𝐴𝐹 = 𝑇𝑀𝐵 ∗ (% del Gasto Energético en Reposo/100) (4)
𝐸𝑇𝐴 = (𝐺𝐸𝑅 + 𝑇𝐴𝐹)*0.1 (5)
Tabla 2 - Gasto Energético Estimado en Actividad Física (Velásquez, 2006)
Nivel de Actividad Física
Porcentaje del Gasto Energético en Reposo
Descripción
Sedentaria 20-30% Principalmente en reposo con poca o ninguna actividad. Leve 30-45% Actividad ocupacional no planeada, como dar un paseo Moderada 45-65% Actividad diaria planeada, como caminar rápido Pesada 65-90% Ejercicio de entrenamiento diario de rutina que requiere varias horas de ejercicio
continuo.
Excepcional 90-120%
Ejercicio de entrenamiento vigoroso que se prolonga por varias horas; entrenamiento para competir.
El índice de masa corporal, es decir la relación entre el peso y la altura sirven como referencia para calcular la tasa metabólica basal, pero cuando este supera el valor de 40 se sugiere utilizar el peso teórico (Ecuación 6) (Ecuación 7) en vez del peso real en la ecuación de Harris Benedict.
Peso Teórico (Mujeres)=45.36 kg en los primeros 152.4 cm de
estatura + 2.26 kg por cada 2.5cm extra (6)
Peso Teórico (Hombres)=48 kg en los primeros 152.4 cm de estatura + 2.72 kg por cada 2.5cm extra
(7)
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2.2 Valores de referencia en el consumo energético y de nutrientes
Diferentes países y agencias internacionales han publicado valores de referencia cuantitativos para las ingestas nutricionales para diferentes grupos poblacionales con base en criterios de salud. Estos valores sirven como guía para los profesionales sobre las cantidades estimadas de la energía y los nutrientes necesarios para apoyar un crecimiento adecuado, el desarrollo y la salud, al tiempo que reduce el riesgo de deficiencias y enfermedades no transmisibles. El Consejo Europeo de Información de alimentos (EUFIC, 2013) organiza los valores de referencia de la siguiente forma:
El valor promedio de requerimientos de consumo (Average Requirement, AR) es el
nivel adecuado de consumo para la mitad de la población asumiendo una distribución normal en los requerimientos (Figura 1).
El valor referencia de consumo para la población (Population Reference Intake, PRI)
es obtenido al tomar los requerimientos nutricionales promedio de un grupo poblacional y adicionarle dos desviaciones estándar, siendo de esta forma el consumo que cumple con las necesidades del 97.5% de los individuos saludables pertenecientes al grupo poblacional.
El umbral mínimo de consumo (Lower Threshold Intake, LTI) es obtenido a restar dos
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Figura 1 - Cobertura de los requerimientos nutricionales individuales (EUFIC, 2013).
Pese a que para la mayoría de los nutrientes el PRI puede ser excedido de forma exagerada sin ninguna contraindicación, el consumo excesivo de algunos otros puede resultar en efectos no deseados aun cerca del PRI. Pese a esto, en las publicaciones de los comités oficiales de nutrición es poco común encontrar valores que sirvan de referencia como límite superior de consumo sin contraindicaciones de un nutriente o que indiquen un rango de consumo que pueda llegar a implicar toxicidad.
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2.3 Hipertensión Arterial
La hipertensión arterial es una enfermedad crónica no transmisible que se caracteriza por un aumento constante en la presión diastólica y sistólica. De esta forma en la JNC73 ( U.S Department of Health and Human Services, 2004) se definieron como valores normales de presión arterial aquellos inferiores a 120mmHg para la presión arterial sistólica y 90mmHg para presión arterial diastólica y se clasificaron otros estados en los niveles de presión arterial en el paciente descritos en la Tabla 3 como los estados de hipertensión y el recientemente añadido estado de pre-hipertensión, el cual busca identificar aquellos individuos propensos a la enfermedad para acciones tempranas de prevención.
Tabla 3 - Clasificación de la presión sanguínea en adultos ( U.S Department of Health and Human
Services, 2004).
Normalmente para la detección de la hipertensión se suele medir la presión arterial. Si los valores resultan anormales se procede a revisar la historia clínica para así relacionar al paciente con los factores de riesgo genéticos o de estilo de vida, para concluir con revisiones periódicas de la presión arterial con el fin de clasificar según como se aprecia en la Tabla 3.
3 JNC7 - Séptima reunión del comité estadounidense de detección, evaluación y tratamiento de hipertensión
21
La falta de tratamiento o el error en el diagnóstico de la hipertensión puede propiciar la aparición de afecciones más complejas como al infarto del miocardio, ataque al corazón, fallas renales y muerte si no es tratado a tiempo apropiadamente. Es así como la hipertensión es considerada el principal factor relacionado con la aparición de diversas enfermedades cardiovasculares y cerebrales. Tovar (2009) asegura “El riesgo de enfermedad cardiovascular en pacientes hipertensos es tres veces superior al de no hipertensos”.
2.3.1 Tratamiento para la Hipertensión Arterial
Debido a que la hipertensión no se puede curar el tratamiento tiene como objetivo reducir las cifras de presión hasta situarlas dentro de la normalidad y de manera indirecta se busca disminuir la mortalidad por complicaciones asociadas (JNC 7, 2004). Para esto se usan dos tipos de medidas unas basadas en recomendaciones para la dieta y cambios en los hábitos de vida, y otras son terapias con fármacos antihipertensivos (JNC 7, 2004).
Se aconseja ejercicio físico y cambios en los hábitos de vida como medida práctica para el tratamiento que se encuentra al alcance de muchas personas (Tovar, 2009). Estas medidas hacen parte del tratamiento no farmacológico de la hipertensión que tiene como objetivo reducir el sobrepeso, reducir el consumo de sal y aumentar el ejercicio (Tovar, 2009).
Se recomienda seguir la Dieta DASH <<Dietary Approaches to Stop Hypertension por sus siglas en inglés>> como una dieta rica en frutas, baja en sodio y con resultado comprobado en la disminución de la presión arterial (JNC 7, 2004). Con esta dieta como se puede apreciar en la Tabla 4 se contribuye a una reducción de 8-14 mmHg en la PSS4.
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Tabla 4 - Modificaciones en el estilo de vida para prevenir y manejar la hipertensión ( U.S Department
of Health and Human Services, 2004)
En la Tabla 4 IMC corresponde al índice de masa corporal, el cual asocia el peso y la talla de un individuo y se calcula mediante la siguiente ecuación (11).
𝐼𝑀𝐶 = 𝑚𝑎𝑠𝑎(𝐾𝑔)/(𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎(𝑚))2 (11)
La combinación de dos o más modificaciones en el estilo de vida de las expuestas en esta tabla suele tener mejores resultados previniendo o retrasando la hipertensión y evitando el uso de medicamentos para su tratamiento (JNC 7, 2004).
Usualmente si se realiza tratamiento no farmacológico y en un plazo de 3 a 6 meses no se tiene la respuesta deseada sobre la presión arterial el médico decide si proceder con medicamentos para tratar la enfermedad (Tovar, 2009). Dos de cada tres personas requieren tratamiento farmacológico para controlar la presión arterial (JNC 7, 2004).
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se necesitarán más medicamentos (Tovar, 2009). Actualmente existe una gama alta de medicamentos para tratar la hipertensión, la tarea del médico es encontrar el que mayor beneficio presente o la combinación precisa de fármacos para cada caso (JNC 7, 2004). “En muchos casos una dieta rica en sal puede ser la causa de la inefectividad de los medicamentos antihipertensivos” (Tovar, 2009).
Tovar (2009) clasifica los medicamentos de la siguiente forma:
Diuréticos: ayudan a la eliminación de sodio y agua, y poseen un efecto
vasodilatador en las arterias.
Bloqueadores del sistema nervioso simpático: existen de dos tipos, los que
bloquean los receptores de los neurotransmisores y los que actúan sobre el sistema nervioso central, sobre los centros reguladores.
Vasodilatadores: Reducen la presión mediante la dilatación de las arterias.
Bloqueadores de los canales del calcio: actúan sobre la membrana de las células musculares que controlan el diámetro de las arterias de pequeño calibre.
Disminuyen la actividad del sistema renina angiotensina: actúa sobre el sistema
fisiológico altamente implicado en el manejo del sodio.
Las características de la hipertensión no necesariamente son las mismas a lo largo del tratamiento, por esto puede ser necesario cambiar la combinación de medicamentos antihipertensivos (JNC 7, 2004).
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PSS: Presión sanguínea sistólica PSD: Presión sanguínea diastólica ECR: Enfermedad crónica de riñón ACEI: Angiotensin converting enzyme inhibitor ARB: Angiotensin receptor blocker CCB:Calcium channel blocker.
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2.3.2 Dieta DASH
La importancia de la nutrición en el tratamiento de la hipertensión se ha tratado a lo largo de este documento, específicamente se propone la dieta DASH "Dietary Approaches to Stop Hypertension" o enfoques alimenticios para detener la hipertensión, como factor determinante en la reducción de la presión arterial (Tabla 4).
La comida que ingerimos afecta directamente la posibilidad de desarrollar hipertensión, la dieta DASH es una dieta diseñada para controlar los niveles de presión arterial desde la alimentación saludable y la disminución de sodio en la dieta (U.S. Department of Health and Human Services, National Institutes of Health, National Heart, Lung, and Blood Institute., 2006)
La dieta DASH es un plan de alimentación balanceado para personas que padecen de hipertensión arterial o pre-hipertensión, el objetivo principal de este plan de alimentaciones es bajar los niveles de presión arterial para mejorar la salud en las personas. La dieta consiste en una serie de sugerencias alimentarias que funcionan como tratamiento de la hipertensión arterial.
Seguir la dieta DASH puede beneficiar a las personas con hipertensión bajando la presión arterial entre 8 y 14 mmHg (JNC 7, 2004) y ayuda a eliminar el sobrepeso como factor de riesgo de la hipertensión. Así como lo demostró un estudio reciente realizado por el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre de los Estados Unidos (2006), que como ellos indican, consistió en:
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Debido a que recomienda frutas y verduras que tienen naturalmente menos sal que otros alimentos, la dieta DASH facilita disminuir el consumo de sodio en la alimentación diaria. Sin embargo para comenzar con la dieta se recomienda llevar el consumo de sodio a máximo 2.300 miligramos por día y bajarlo hasta 1.500 miligramos de sodio por día. (U.S. Department of Health and Human Services, National Institutes of Health, National Heart, Lung, and Blood Institute., 2006). Por ejemplo en la Figura 3 se aprecian sugerencias de nutrientes para un plan de 2100 calorías que contempla la reducción del sodio y el aumento del potasio.
Figura 3 – Objetivos Diarios Usados en los Estudios con Dieta DASH (Your Guide to Lowering Your
Blood Pressure with DASH, 2006).
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“Los científicos apoyados por el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre de los Estados Unidos (NHLBI) llevaron a cabo dos estudios clave. Sus resultados mostraron que la presión arterial se redujo con un plan de alimentación que es baja en grasas saturadas, colesterol y grasa total y que resalta las frutas, verduras y productos libres o bajos en grasa” (U.S. Department of Health and Human Services, National Institutes of Health, National Heart, Lung, and Blood Institute., 2006).
Este plan de alimentación permite combinar alimentos de tal manera que se conserve el objetivo de disminuir el sodio, sin embargo se tiene en cuenta que el paciente puede excederse en el consumo de sodio un día en particular, pero se recomienda acercarse a las recomendaciones de la dieta en lo posible.
Los estudios mencionados determinaron que la dieta DASH es un gran ejemplo de guía para una alimentación saludable y la recomiendan porque puede aplicarse en distintos menús manteniendo las necesidades nutricionales.
La dieta DASH toma en consideración para el control de la hipertensión los siguientes nutrientes:
Proteínas
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Algunos alimentos con alto contenido proteico son: el queso, los huevos, el pescado, las carnes magras y la leche (Lagua & Claudio, 2007).
Carbohidratos
Este macronutriente constituye la mayor fuente de energía en la alimentación humana ya que aporta cerca del 55% de la energía total. “Bajo forma de glucosa son un sustrato energético privilegiado, ya que la glucosa puede ser utilizada por todas las células sin excepción. Algunas de ellas, concretamente las células cerebrales, en condiciones normales sólo pueden utilizar glucosa” (Lagua & Claudio, 2007).
Los carbohidratos se encuentran naturalmente en productos como frutas, vegetales, leche y derivados de la leche, por otro lado también se encuentran en los azucares que contienen los panes, cereales integrales y legumbres (Biblioteca Nacional De Medicina De EEUU, 2015).
Fibra
La fibra es un tipo de carbohidrato que en los seres humanos puede aportar hasta un máximo de 500 kcal/día, aunque por lo general su aporte energético es mucho menor. Los autores Clapés y Cervera (Alimentacion y Dietoterapia, 2004) la describen como: la parte no digerible ni absorbible de muchos alimentos de origen vegetal. Las fibras tienen propiedades que resultan en efectos fisiológicos. Por ejemplo, las viscosas pueden retardar el vaciamiento gástrico hacia el intestino delgado, lo cual resulta en una sensación de plenitud, y puede contribuir al control del peso (Lagua & Claudio, 2007).
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Grasa Total
La grasa es el macronutriente con la mayor concentración de energía. Las proteínas y carbohidratos proporcionan solo cerca de la mitad de energía por unidad de peso (Elmadfa & Kornsteiner, 2009). Además, la grasa actúa como un amortiguador, protege los órganos vitales y aísla el cuerpo contra la pérdida de calor. Almacena energía eficientemente y entre los nutrientes combustibles, es la que utiliza una menor cantidad de agua (Lagua & Claudio, 2007).
En el caso de las plantas, se encuentran en las semillas, los frutos (como las aceitunas, el fruto de la palma y el aguacate) y los frutos secos. Las grasas de origen animal suelen proceder de la carne, del pescado, los huevos y la leche (EUFIC, 2014).
Grasa Saturada
Todas las grasas, incluidas las saturadas proporcionan una forma concentrada de energía (EUFIC, 2009). La grasa saturada puede elevar el colesterol en la sangre y puede poner al paciente en riesgo de sufrir cardiopatía y accidente cerebrovascular (Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU., 2009).
La mayoría de los ácidos grasos saturados dietéticos provienen de productos animales, como carne, y productos lácteos enteros, como leche, queso, crema y helado. Algunas grasas saturadas se encuentran en el chocolate y en alimentos de origen vegetal, como los aceites tropicales (de coco o de palma) (Lagua & Claudio, 2007).
Colesterol
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la sangre, combinado con otras sustancias, puede adherirse a las paredes de las arterias, llegando a estrecharlas o incluso a obstruirlas” (Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU., 2015).
Se diferencian dos tipos de colesterol. “El colesterol LDL (low-density lipoprotein) o colesterol “malo” tiende a acumularse en las arterias. Entre más alto sea el nivel de LDL en la sangre, mayor la probabilidad de tener cardiopatía. La variante HDL (high-density lipoprotein) o colesterol “bueno” circula en la sangre barriendo el exceso del mismo de regreso al hígado. El colesterol total es la suma de todos los colesteroles en la sangre” (Lagua & Claudio, 2007).
Todos los alimentos de origen animal contienen colesterol. Algunos, en concentraciones elevadas (yema de huevo, vísceras); otros, en cantidades medias (carne de ternera) o incluso bajas (leche entera). No lo contienen, en cambio, los vegetales (aceites, frutos secos grasos, legumbres, etc.) (Clapés, Cervera, & Rigolfas, 2004).
Sodio
Este mineral es esencial para la vida. Cerca del 50% del sodio del organismo está en el líquido extracelular, 40% en los huesos y el resto en las células (Lagua & Claudio, 2007)
31
Para alimentarse sanamente se recomienda escoger alimentos con bajo contenido de sodio y evitar adicionar sal a los alimentos (Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU., 2015).
Potasio
El potasio es un mineral esencial dado que “colabora a la comunicación entre nervios y músculos, permite que los nutrientes en las células fluyan y ayuda a expulsar los desechos de las células. Una dieta rica en potasio ayuda a contrarrestar algunos de los efectos nocivos del sodio sobre la presión arterial” (Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU., 2015). Una dieta rica en potasio favorece la excreción urinaria de sodio mejorando las cifras de tensión del hipertenso (Clapés, Cervera, & Rigolfas, 2004).
El potasio se encuentra ampliamente distribuido en muchos alimentos pero es abundante en verduras y frutos secos, cereales integrales, carne, papas y batatas, plátanos, melones y otras frutas (Lagua & Claudio, 2007).
Calcio
Es un mineral importante del cuerpo que constituye entre 1.5% y 2% del peso corporal. De esta cantidad, 99% está presente en los huesos y dientes; el restante 1% se encuentra en los tejidos blandos y líquidos corporales y sirve para varias funciones no relacionadas con la estructura ósea (Lagua & Claudio, 2007). “El organismo necesita del calcio para ayudar a que los músculos y los vasos sanguíneos se contraigan y se relajen, para secretar hormonas y enzimas y enviar mensajes a través del sistema nervioso” (Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU., 2015).
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hojas verdes y el pescado de huesos blandos, como sardinas en lata y salmón (Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU., 2015).
Magnesio
El magnesio es un macro mineral relacionado con más de 300 procesos enzimáticos en el cuerpo, así como en la salud de los huesos y en el mantenimiento de los niveles intracelulares de calcio y potasio (Jennifer J. Otten, 2006). Adicionalmente, el flujo de Magnesio fuera y hacia las células parece estar relacionado al transporte de bicarbonato y sodio en ellas (Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes, Food and Nutrition Board, Institute of Medicine, 1997).
La mayor parte del magnesio en la dieta proviene de las verduras. Otros alimentos que son buena fuente de magnesio son las frutas o verduras, nueces, arvejas, frijoles y productos de soya (Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU., 2015).
2.4 Lógica Difusa
33
lógica que implicó la creación de operaciones entre conjuntos difusos como la intersección, la unión y el complemento (Ecuación 8), así como de nuevos métodos de inferencia que fueran correspondientes con esta nueva rama de la lógica. Así mismo surgió la necesidad de buscar operadores para estas nuevas operaciones, como el caso de la unión, en la cual generalmente se emplea la t-conorma del máximo (Ecuación 9) o el caso de la intersección en el cual generalmente se emplea la t-norma del mínimo (Ecuación 10).
𝜇𝐴̅(𝑥) = 1 − 𝜇𝐴(𝑥) (8) 𝜇𝐴∪𝐵(𝑥) = max [𝜇𝐴(𝑥), 𝜇𝐵(𝑥)] (9)
𝜇𝐴∩𝐵(𝑥) = min [𝜇𝐴(𝑥), 𝜇𝐵(𝑥)] (10)
2.5 Sistemas Expertos
Las investigaciones realizadas en las últimas décadas han demostrado que problemas que se creían solucionables solo por humanos también han podido ser solucionados con un éxito notable por máquinas especializadas en el campo a trabajar. Estas máquinas se han construido con base en el conocimiento humano y son denominados como Sistemas Expertos.
Como define Waterman (A Guide to Expert Systems, 1986) “Los sistemas expertos son programas de computador sofisticados que emplean el conocimiento de expertos humanos para resolver problemas efectiva y eficientemente en un área específica”. Esto supone para la ingeniería una gran tarea, la de representar y organizar el conocimiento y razonamiento humano de tal forma que puedan ser procesados por el sistema.
2.5.1 Componentes de un Sistema Experto
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dos subcomponentes, uno que almacena situaciones establecidas o hechos y otro en el cual se encuentra la heurística ya codificada del experto humano (Múnera, 2001). Mientras que el motor de inferencia es el componente encargado de ubicar los conocimientos necesarios e inferir nuevos empleando la informacion almacenada en la base de conocimiento. Para realizar estos procedimientos el motor de inferencia emplea una estrategia de búsqueda que varia dependiendo del tipo de sistema, las estrategias mas comunes para esta tarea son el encadenamiento regresivo y el encadenamiento progresivo.
Figura 4 – Componentes Básicos de un Sistema Experto (Durkin, 1994).
35
Figura 5 - Componentes Comunes de un Sistema Experto (Castillo & Gutierrez, 1996).
A continuación se describen algunos de estos elementos:
Ingenieros del Conocimiento: Tienen la tarea de organizar y expresar la información obtenida del experto de forma que pueda ser comprendida por el sistema.
Subsistema de Adquisición del Conocimiento: Se encarga de recibir y transmitir a la base de conocimiento la información obtenida de la interacción entre el ingeniero de conocimiento y el experto (Alvarez, 1989).
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Memoria de Trabajo: Esta almacena la información acerca del problema, la cual es obtenida del usuario. El sistema emplea esta información para contrastarla con la base de conocimiento para inferir nueva información y conclusiones, también es llamada contexto (Durkin, 1994) y su carácter es de tipo transitorio (Alvarez, 1989). Subsistema de Control de Coherencia: Éste controla la consistencia de la base de
datos y evita que unidades de conocimiento inconsistentes entren a la misma, informando a los expertos de estas inconsistencias (Castillo & Gutierrez, 1996).
2.5.2 Clasificación de los Sistemas Expertos
Los sistemas expertos pueden clasificarse según la naturaleza del problema a solucionar en deterministas y estocásticos. Esta clasificación depende del nivel de incertidumbre al que esté sometido el sistema a analizar (Castillo & Gutierrez, 1996). Según esto, un problema puede ser clasificado como de tipo determinista aunque maneje cierto grado de incertidumbre dado que el problema es esencialmente determinista y el nivel de incertidumbre que maneja es bajo.
Los sistemas cuyo problema es de naturaleza determinista suelen tratarse por medio de reglas, mientras que los de problemas de naturaleza estocástica se tratan principalmente mediante enfoques probabilísticos (Castillo & Gutierrez, 1996) o mediante lógica difusa (Zadeh L. A., 1965) para de esta forma tratar la incertidumbre asociada al problema.
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Tabla 5 - Clasificación de Sistemas expertos por paradigma de solución (Durkin, 1994).
Paradigma de
Solución de Problemas Descripción
Control Manejar el comportamiento del sistema para que cumpla con las especificaciones.
Diseño Realizar la configuración de objetos según las limitaciones especificadas. Diagnostico Inferir deficiencias en el sistema a partir de las observaciones.
Instrucción Diagnosticar, depurar y corregir si es necesario determinado comportamiento.
Interpretación Inferir la descripción de la situación a partir de los datos. Monitoreo Comparar lo observado con las expectativas.
Planeación Diseñar acciones.
Predicción Inferir como serán las consecuencias de las situaciones dadas. Prescripción Recomendar soluciones para corregir el mal funcionamiento de un sistema.
Selección Identificar la mejor elección de una lista de posibilidades.
38
funciones de pertenencia asociadas a su salida mientras que los de tipo Sugeno no” (Castillo & Melin, 2008). En la Figura 6 se puede apreciar un ejemplo de arquitectura de un modelo tipo Sugeno para evaluar la calidad de la imagen de televisión, en el cual se encuentran como entradas difusas el tiempo, el voltaje y la corriente y una salida real obtenida a partir de una función de defusificación. Por otro lado en la Figura 7 encontramos un ejemplo de modelo de tipo Mamdani que tiene como objetivo la evaluación del riesgo de cáncer de seno, en éste notamos que a diferencia del modelo de tipo Sugeno la salida es difusa.
Figura 6 – Arquitectura de un Modelo Difuso Tipo-Sugeno para Evaluación de la Calidad de la Imagen
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Figura 7 – Arquitectura de un Modelo Difuso Tipo Mamdani para Diagnosticar el Riesgo de Cáncer de
Seno (Shleeg & Ellabib, 2013).
2.5.3 Construcción de un Sistema Experto
Existen diferentes tipos de sistemas expertos dependiendo de su enfoque y campo de aplicación, no obstante es posible encontrar una serie de pasos comunes a la mayoría de los sistemas expertos, los cuales son descritos por Weiss y Kulikowski (1984) y Durkin (1994), en la Figura 8 se exponen los pasos para la construcción de un sistema experto.
40
Fase 1 – Planteamiento del Problema: En esta fase se define el problema a resolver y es
quizás la etapa más importante, dado que si éste está mal definido las respuestas que el sistema generará serán erróneas también.
Fase 2 – Adquisición del Conocimiento: El sistema experto necesita del conocimiento
humano para realizar sus labores, el cual generalmente es poco estructurado (Waterman, 1986). Por este motivo, esta etapa cubre tanto la selección de los expertos, como la recolección, interpretación y análisis del conocimiento.
Fase 3 – Diseño: Esta etapa incluye la selección de técnicas de representación del
conocimiento y de control, así como la de la herramienta de desarrollo. Por otro lado también incluye el desarrollo de un prototipo, las interfaces de usuario y el producto final.
Fase 4 – Pruebas: Como todas las etapas, ésta depende de las anteriores por lo cual para
la validación del sistema se debe tener en cuenta el conocimiento de los expertos que son los que pueden saber con certeza cuando el sistema cumple con los objetivos.
Fase 5 – Documentación: Esta es una herramienta que permite llevar un registro de la
información relacionada con el desarrollo y funcionamiento del sistema, facilitando su comprensión, mantenimiento y extensibilidad.
Fase 6 – Mantenimiento: El conocimiento cambia continuamente con el tiempo, por eso
se debe planear de qué forma el sistema se actualizará y corregirá para que las soluciones que éste proponga sean pertinentes.
2.6 Sistema Operativo Android
41
tipo de tecnologías. Actualmente los sistemas operativos que lideran este mercado son Android y iOS5, con Android a la cabeza con el 80,7% del mercado mientras iOS lo sigue con un 15.4% de participación en ventas (Gartner, Inc. , 2015).
Android es una plataforma de desarrollo libre basada en Linux y de código abierto con grandes ventajas como la adaptabilidad, ya que es un sistema operativo para cámaras, relojes, teléfonos y tabletas, entre otros, de diferentes tamaños y fabricantes y por otro lado la portabilidad, ya que las aplicaciones finales son desarrolladas en Java, lo que nos asegura que podrán ser ejecutadas en cualquier tipo de CPU, tanto presente como futura (Gironés, 2013).
42
Capítulo 3
3. Estado del arte
3.1 Lógica Difusa y su Aplicación en la Nutrición
El enfoque matemático de la lógica difusa nos permite tratar con sistemas que no pueden ser definidos precisamente. A partir de la afirmación anterior se puede inferir que la ingesta de nutrientes necesaria para suplir las necesidades de los seres humanos entra en esta categoría dada la dificultad para encontrar fronteras claras que permitan diferenciar cuando la cantidad de un nutriente pueda ser considerada como apropiada y otra cantidad ligeramente inferior pueda considerarse como deficiente (Wirsam & Uthus, The use of Fuzzy Logic in Nutrition, 1996).
43
Figura 9 – Curva Dosis-Respuesta (Frieden, 1984).
Con el objetivo de demostrar que el consumo de un nutriente puede ser descrito de una forma diferente a la tradicional y evaluado empleando un sistema de toma de decisiones difuso en la historia reciente se han realizado diversos intentos con conclusiones satisfactorias empleando este enfoque. La mayoría de los intentos se han hecho con base en el método propuesto por Wirsam (1996) (1997), quien planteó un conjunto difuso para el consumo óptimo de cada nutriente. Construyendo más de 30 conjuntos difusos entre nutrientes, alimentos y otras sustancias. Estos conjuntos difusos se pueden apreciar como curvas que describen el grado de pertenencia del consumo de un nutriente al conjunto difuso denominado como “Consumo Optimo” y que son generadas teniendo en cuenta principalmente las recomendaciones de la comunidad alemana, las recomendaciones europeas y el consumo recomendado por el gobierno estadounidense.
Teniendo en cuenta que la pertenencia de un elemento a un conjunto difuso dado está definida por una función de pertenencia cuyos valores están entre cero y uno, en la construcción de los conjuntos difusos de consumo óptimo, Wirsam empleó 5 puntos de referencia (Figura 10):
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b) El valor mínimo seguro de consumo. Este corresponde a un valor difuso superior a 0,9
c) El consumo óptimo, el cual corresponde a un valor de 1.
d) El valor máximo seguro de consumo que corresponde también a un valor de 0,9. e) El área de consumo tóxico, correspondiente a un valor difuso de 0,0.
Figura 10 -- Conjunto difusos de consumo óptimo (Wirsam, Hahn, Uthus, & Leitzman, 1997)
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𝑥𝑖: Grado pertenencia del consumo actual del nutriente al conjunto de consumo óptimo asociado al nutriente
n: Cantidad de nutrientes
Al emplear el “Prerow value” se puede obtener una medida de que tan saludable es una comida, pero más relevante aún, se puede emplear para tomar decisiones sobre como modificar la dieta de una persona ya que permite observar que pasa con un conjunto alimenticio al aumentar o disminuir la cantidad de uno de sus componentes.
Con base en el planteamiento anterior Wirsam (1996) (1997) y sus colaboradores realizaron ejemplos demostrativos de cómo se modifica una dieta empleando el enfoque de lógica y conjuntos difusos. Esto sentó un precedente para que varias facultades universitarias de diferentes países siguieran este camino para trabajar el tema de la nutrición en diferentes poblaciones objetivo como se expondrá a continuación.
3.1.1 Lógica difusa y planeación de la alimentación en escuelas tipo internado
En la Universidad de Zagreb, Croacia se buscó aplicar el planteamiento de Wirsam (1996) en escuelas tipo internado las cuales albergan estudiantes entre 14 y 19 años. Para su aplicación se generaron 21 conjuntos difusos para cantidades de energía y nutrientes, un conjunto difuso para el costo diario de una comida y otro para las preferencias alimenticias, para un total de 23 conjuntos difusos (KljusuriĆ & Žemilir, 2003).
46
3.1.2 Desarrollo de un Sistema Experto Difuso para una Aplicación de Orientación
Nutricional
En el congreso mundial de la asociación internacional de lógica difusa, Heinonen y sus colaboradores (2009) presentaron un documento en el cual se propone un sistema experto empleando lógica difusa para una aplicación de orientación nutricional. En éste se utilizó una arquitectura tipo Mamdani (Wang & Chen, 2014) y se empleó para su desarrollo una metodología basada en la propuesta por Wirsam (1996) (1997) junto con un motor de inferencia de reglas de tipo causal con tabulación de variables para representar el conocimiento del experto en el comportamiento del sistema. Este sistema fue diseñado para hombres y mujeres pertenecientes a la población finlandesa, razón por la cual se empleó para la recolección de la información nutricional de los alimentos la base de datos Fineli6, la cual almacena la información alimenticia de esta población. Esta información en conjunto con las recomendaciones nutricionales para la población nórdica y un sistema de inferencia difuso de dos niveles permitieron la creación de conjuntos difusos empleados en la optimización y evaluación de la dieta tal como se muestra en diagrama de la Figura 11.
6 La versión comercial de la base de datos Fineli® contiene la información nutricional de más de 6000
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Figura 11 – Diagrama Esquemático del Sistema Nutricional (Heinonen, Mannelin, & Iskala, 2009)
Los resultados obtenidos por el sistema cumplen con la validación de los expertos, mostrando la aplicabilidad de un sistema de inferencia de tipo Mamdani para un sistema experto de control y monitoreo en el campo de la nutrición.
3.1.3 Otros sistemas expertos empleando lógica difusa en la optimización de dietas
alimenticias
48
y el aporte nutricional del producto. De forma muy similar Krbez (2013) en la Universidad de Michigan realizó otro recorrido en la aplicación de la lógica difusa en la nutrición enumerando debilidades y fortalezas en los diferentes enfoques empleados en las últimas dos décadas, para posteriormente desarrollar un sistema experto difuso para el control de la nutrición basados en la premisa “el consumo alimenticio es un sistema de control” y compararlo con uno desarrollado sin aplicar lógica difusa concluyendo que el enfoque difuso posee mayores ventajas como facilidad de aplicación y manejo de la incertidumbre.
3.2 Herramientas Tecnológicas para el Tratamiento de la Hipertensión
En la búsqueda de herramientas tecnológicas enfocadas al diagnóstico de la hipertensión es posible encontrar varios trabajos realizados empleando sistemas expertos (Cuadrado, González , Hernández, & Carvajal, 2011) (Djam & Kimbi, 2011), mientras que con respecto a su tratamiento no son tan populares y menos según algún enfoque nutricional. A continuación se expondrán algunas herramientas.
3.2.1 Dispositivos para el monitoreo en la hipertensión
Existen dispositivos diseñados para monitorear la presión arterial y así reportar los cambios generados por la dieta, el ejercicio y los fármacos. A continuación, expondremos algunos:
Withings Blood Pressure Monitor: Este dispositivo se propone como una solución para
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Wireless Blood Pressure Monitor: Este es un tensiómetro como los tradicionales, su
diferencia radica en que no posee una pantalla en el dispositivo sino que para realizar y visualizar las mediciones debe conectarse a un smartphone, toda la información recolectada se almacena en la nube y ofrece la posibilidad de enviarla directamente al médico. La aplicación para el dispositivo está disponible en las tiendas PlayStore y AppStore.
MAPA (Monitor Ambulatorio de Presión Arterial): Es un tensiómetro diseñado para
obtener medidas constantes las 24 horas del día. Existen varios prototipos difieren en tamaño, sin embargo todos tienen alta precisión, estos dispositivos se pueden conectar a un computador al final de la jornada para guardar las medidas tomadas y ser enviadas al médico. Para comprarlo se requiere la prescripción del médico y es de uso ambulatorio, es decir para tratamientos que no requieren hospitalización.
3.2.2 Optimización de la Dieta para la Prevención y el Tratamiento de la Hipertensión
Siguiendo el planteamiento propuesto por Wirsam (1996) (1997)en la Universidad de Zagreb se propuso un proceso de optimización de la dieta enfocados en la prevención y el tratamiento de la hipertensión (Kljusurić, Rumora, & Kurtanjek, 2012). El proceso fue implementado para pacientes hombres entre los 31 y 50 años de edad y empleó como referencia principal la dieta DASH (2006), querealizaron de la siguiente forma:
1. Diseñaron 7 ofertas diarias siguiendo las indicaciones del instituto americano del corazón. Las cuales estaban compuestas cada una por desayuno, almuerzo, refrigerio y cena.
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3. Se construyeron 10 conjuntos difusos empleando las recomendaciones de la dieta DASH.
4. Se combinaron los diferentes menús manteniendo la estructura desayuno, almuerzo, refrigerio y cena.
5. Se realizó el proceso de defusificación empleando el criterio “Prerow Value”.
6. Finalmente se realizó la evaluación de las dietas generadas y la planeación de las ofertas diarias recomendadas.
Del resultado de la combinación de los menús los autores consideraron como recomendables para la prevención y tratamiento de la hipertensión arterial todos aquellos cuyo “Prerow Value” fuese superior a 0,7. Este es el valor de referencia que para ellos indica que se cumple con las recomendaciones nutricionales y de consumo de energía para una persona de la población objetivo.
Finalmente concluyeron que el 65% de las dietas obtenidas eran consideradas como aceptables según las recomendaciones de la dieta DASH y que el enfoque de lógica difusa es apropiado para tratar con la imprecisión inherente en los datos asociados a las cantidades de los alimentos y sus valores nutricionales.
3.3 La nutrición y los dispositivos móviles
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continuación se presentará un resumen de las más descargadas al realizar un filtrado en las tiendas de aplicaciones de Google (Google Play, 2015) y Apple (App Store, 2015) utilizando como palabra clave “nutrición”:
Food, Calories and Nutrition (FoodFacts) (Bech, s.f.): Es una aplicación para
dispositivos móviles con sistema operativo Android que tiene como objetivo presentar a sus usuarios información nutricional muy completa de cerca de 7600 productos alimenticios separándolos por las categorías más comunes tales como comida para bebes, legumbres y productos basados en legumbres, frutas y jugos de fruta, entre otras. Entre la información que ésta entrega por alimento están las vitaminas y minerales, las calorías que aporta y su fuente (grasas, proteínas y carbohidratos), cantidad de agua y proteínas, dependiendo de la cantidad ingresada. Esta aplicación emplea como fuente de información una base de datos del departamento de agricultura de los Estados Unidos.
Fatsecret (Secret Industries Pty Ltd, s.f.): Esta aplicación requiere registrarse o iniciar
sesión con Facebook. Se ingresan los datos de peso y talla, después se elige un objetivo como bajar, mantener o subir de peso. La aplicación calcula el número de calorías que debe consumir en el día a partir de los datos ingresados. Posteriormente el usuario busca en la base de datos los alimentos que consumió donde encontrará la información nutricional para finalmente registrar la cantidad ingerida.
52
De la misma forma se realizó una búsqueda en la tiendas de aplicaciones con el objetivo de encontrar aplicaciones móviles enfocadas en el tema a tratar. Estos son algunos de los resultados que se encontraron empleando para el filtrado las palabras “hypertension” y “DASH diet”:
Dash Diet Plan (By Venture Technology Ltd, s.f.): Se explica brevemente qué es la
53
Capítulo 4
4. Diseño del sistema experto
En este capítulo se describen las fuentes y métodos para la recolección de la información, su
clasificación y como esa información se transformó en reglas y conjuntos para alimentar la base de
conocimiento del sistema.
4.1 Metodología Empleada
Para llevar a cabo el cumplimiento de los objetivos planteados, se establecieron fases de proceso, en las cuales se asignan actividades a ejecutar de forma clara y organizada, para de este modo llevar a cabalidad el desarrollo del proyecto con ayuda de la construcción de investigación aplicada.
Tabla 6 - Metodología
Fase Objetivos Descripción de las
Actividades
Diseño Diseñar el sistema. Definir variables
lingüísticas.
Definir conjuntos difusos. Definir reglas.
Construir el sistema y software.
Elección de la tecnología a utilizar.
54
Fase Objetivos Descripción de las
55
puede obtener información adicional por medio de entrevistas para recolectar conocimiento empírico de los profesionales.
4.2.1 Fuentes de información para la elaboración de la base de conocimiento.
Para garantizar la fiabilidad de la información empleada para la construcción de la base de conocimiento, ésta se recolectó principalmente de fuentes oficiales de instituciones compuestas por expertos de diferentes campos relacionados con la medicina. Se tomaron como referencia las siguientes fuentes:
Publicaciones de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO, 2016) y la Organización Mundial de la Salud (WHO, 2016) donde se encuentran disponibles los consumos requeridos de energía, macronutrientes y micronutrientes para la población que sirven como base para las recomendaciones nutricionales en diferentes países.
La editorial “National Academy Press” (National Academy of Sciences, 2016) donde se publica el trabajo del Instituto nacional de medicina de los Estados Unidos de América, especificando una serie de valores recomendados para el consumo alimenticio de la población de ese país.
56
Publicaciones científicas del Consejo Europeo de Información sobre la Alimentación (EUFIC, 2013) la cual es una organización sin ánimo de lucro enfocada en a ayudar a los consumidores al momento de escoger dietas saludables y balanceadas.
La Dieta DASH, es una dieta rica en frutas, vegetales, productos lácteos bajos en grasa, con altos contenidos de potasio y calcio, bajos en sodio además de reducido contenido de colesterol, grasa total y saturada. Con el fin de reducir los niveles de presión arterial como mecanismo para el tratamiento y prevención de la hipertensión (U.S. Department of Health and Human Services, National Institutes of Health, National Heart, Lung, and Blood Institute., 2006).
4.2.2 Aplicación de Entrevistas
Se realizaron una serie de entrevistas a diferentes expertos en los campos de la medicina y la nutrición con el objetivo de validar el proyecto, las fuentes utilizadas, los valores recomendados y las reglas propuestas.
Las entrevistas se desarrollaron de forma semi-estructurada alternando preguntas diseñadas previamente con preguntas espontáneas, se inició exponiendo el proyecto para dar un contexto a los entrevistados. Así mismo se indagó acerca de la utilidad y pertinencia del proyecto en el ámbito médico, se validó el trabajo adelantado de reglas, valores recomendados y bocetos del sistema finalizando con la obtención de sugerencias como retroalimentación.
Los expertos entrevistados fueron:
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Angela Marcela Gordillo, profesional en nutrición y dietética de la Universidad Nacional de Colombia identificada con la C.C. 52739640 y profesora de nutrición en la Universidad Nacional de Colombia.
Paola Salinas, profesional en nutrición y dietética de la Universidad Pontificia Javeriana identificada con C.C. 52543020 y directora del área de nutrición en la Fundación Hospital San Carlos de la ciudad de Bogotá.
Laura Aya Ramos, profesional en nutrición y dietética de la Universidad Nacional de Colombia identificada con la C.C. 1024514063 y nutricionista en la Fundación Hospital San Carlos de la ciudad de Bogotá.
Maria Camila Ospino, profesional en nutrición y dietética de la Universidad Pontificia Javeriana identificada con C.C. 1013615381 y nutricionista en la Fundación Hospital San Carlos de la ciudad de Bogotá.
4.2.3 Valores recomendados de consumo
Para la construcción de las funciones asociadas a los conjuntos se recolectaron una serie de valores de consumo recomendado para los nutrientes con mayor relevancia en el tratamiento de la hipertensión según la dieta DASH. Estos valores se organizaron en la Tabla 7 clasificados según valores de consumo mínimos, máximos y recomendados, así como por nutriente y organización de la cual se obtuvo el valor.
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Tabla 7 – Valores recomendados de consumo por nutriente
NE = No Encontrado
4.2.4 Relaciones entre nutrientes (Tratamiento de la hipertensión)
En la recolección de información se encontraron relaciones de dependencia entre los consumos de algunos nutrientes. Por ejemplo, el consumo de sodio y proteína incrementan la excreción urinaria de calcio lo que implica la necesidad de aumentar la ingesta de este mineral en la dieta para cumplir con los requerimientos fisiológicos (FAO Rome, 2001). Por este motivo se identificaron las relaciones entre la energía, la actividad física y los nutrientes claves para el tratamiento de la hipertensión especificadas en la dieta DASH. A continuación se resaltan algunas relaciones descritas en la literatura consultada:
Hombres Mujeres
Carbohidratos N.E. N.E. N.E. 55% 55% 45%–65% 55% de la
energía N.E. N.E. N.E.
Sodio 0.069-0.46 g 0.2g-0.5g N.E. 1.5g o
2.4g N.E 2,3g 2g 3,5g N.E. 3.6g Potasio 1,6g 3.51g 3.5
mmol/L 4.7g 3.1-3.5g 4.7g N.E. N.E. 3.51g 5,9g N.E. N.E. Magnesio 0.15g N.E. 0.255g -
Calcio 0.4g N.E. N.E. 1.25g 0.7g 1g
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Carbohidratos-Colesterol
Grandes consumos de carbohidratos tienden a incrementar los triglicéridos y disminuyen los niveles de colesterol HDL en la sangre (Jennifer J. Otten, 2006). Niveles bajos de colesterol HDL pueden tener efectos negativos ya que este se encarga de retirar el colesterol de las arterias.
Proteína-Fibra
Un consumo alto de alimentos ricos en fibra, especialmente los que contienen salvado de trigo, reducen las digestibilidad de la proteína en cerca de un 10% (Comission of the European Communities, 1999).
Proteína-Calcio
La pérdida de calcio es inducida tanto por grados leves como altos de acidosis dietética7, o por una excesiva ingesta de proteínas (Ministerio de salud, Instituto Colombiano de Bienestar Familiar, 1999). Se estima que se pierden 1.2mg de calcio por cada gramo adicional de proteína en la dieta, así mismo otro estudio demostró que se pierden 40 mg más de calcio cuando el consumo de proteína pasa de 40g a 80g (FAO Rome, 2001).
Grasa Total-Actividad Física
El rango aceptable de distribución de macronutrientes (AMDR) para la ingesta total de grasas puede variar entre el 20% y el 35% de la energía. Mientras que para la mayoría de las personas con actividad física moderada se recomienda que la grasa provea el 30% de la energía, para los que tienen niveles altos de actividad física la energía proveída por las grasas puede alcanzar el 35%. Se considera que el máximo aporte de energía proveniente de las grasas es el 35% (Kornsteiner & Elmadfa, 2009).
7 Es una afección en la cual hay demasiado ácido en los líquidos del cuerpo (Biblioteca Nacional De Medicina
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Carbohidratos-Actividad Física
Los aumentos en las necesidades energéticas a causa de la actividad física pueden ser suplidos con carbohidratos o grasa. La importancia de los carbohidratos en la dieta se vuelve más crítica cuando más aumenta la cantidad e intensidad de la actividad física diaria (FAO, 2012).
Fibra-Calcio
Con la ingesta de fibra decrece la absorción de calcio (Jennifer J. Otten, 2006), por ende se requiere mayor consumo de calcio.
Fibra-Magnesio
Se encontró que la absorción de magnesio decrece con la ingesta de fibra (Jennifer J. Otten, 2006), esto implica aumentar el consumo de magnesio para suplir los requerimientos fisiológicos.
Fibra-Colesterol
El consumo de fibra, particularmente de fibra viscosa, reduce los niveles de colesterol LDL (Jennifer J. Otten, 2006).
Potasio-Sodio
Las funciones del potasio en el cuerpo están estrechamente relacionadas con las del sodio. Mientras que el consumo de sodio aumenta, un mayor consumo de potasio puede ser todavía más beneficioso, ya que además de otros beneficios puede mitigar los efectos negativos de los consumos elevados de sodio en la presión sanguínea (WHO, 2012).
