Diseño y desarrollo de un sistema portable para el diagnóstico del estrés a través de la tensión muscular

Abstract

El estrés es un fenómeno cada vez más frecuente en la sociedad moderna, actualmente es considerado como un factor de riesgo para la salud que adicionalmente conlleva a pérdidas en términos de absentismo, disminución de la productividad y gastos de atención sanitaria. Para el caso de Colombia no se conocen estadísticas que indiquen la magnitud de los problemas y costos asociados al estrés, sin embargo, el Ministerio de Protección Social en la Resolución 002646 del 17 de julio de 2008, establece lineamientos para la identificación, evaluación e intervención de los factores de riesgo psicosocial y para la determinación del origen de las patologías causadas por el estrés ocupacional, lo cual deja entrever, que Colombia no es ajena a esta cuestión. Por otra parte, los Ministerios colombianos de Salud y Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, a través de la iniciativa de Investigación, Desarrollo e Innovación promueven los Nodos de Innovación. El nodo de salud es un espacio donde se fomenta la creación de productos,servicios y soluciones para el sector salud, con el fin de minimizar y contribuir al cierre de la brecha de las inequidades en salud, a partir de uso y apropiación de las TIC. Teniendo en cuenta el panorama presentado previamente, se ha detectado que hay un contexto ideal y una oportunidad de innovación tecnológica en el campo de los sistemas portables(tipo wearable) conjugados con tecnologías IoT (Internet de las cosas) que aporten soluciones para mejorar la calidad de vida de las personas. El estrés puede ser detectado a partir del análisis de las características de diferentes señales fisiológicas, tales como: electroencefalograma (EEG), electromiograma (EMG), Electrocardiograma (ECG), temperatura de la piel (SK), Fotopletismografía (PPG). El interés en el estudio de las señales EMG ha aumentado considerablemente en los últimos años como consecuencia del avance de las nuevas tecnologías de procesamiento, de la información y la comunicación. Estas tecnologías han posibilitado el uso de sistemas cada vez más fiables y potentes para captar, representar, almacenar, analizar y clasificar las señales mioeléctricas. El desarrollo de técnicas y herramientas en el procesamiento de señales permite tener acceso a la información contenida en la señal EMG y utilizarla en diferentes aplicaciones entre las que se destaca la identificación de la tensión muscular asociada con la carga de trabajo y el estrés mental. Una señal electromiográfica o señal EMG, es una representación del potencial eléctrico producido en los músculos durante su contracción/relajación, las cuales son acciones representadas por actividades neuromusculares. La señal puede ser detectada de forma no-invasiva a partir de la técnica electromiografía superficial (sEMG) garantizando comodidad, bienestar y libertad a las personas al realizar tareas cotidianas. Lo anterior, junto con los beneficios que puede aportar el registro de la señal EMG en la prevención de trastornos músculo esquelético, la convierte en una buena opción para estimar el estrés. Los resultados de algunas investigaciones han arrojado un incremento de la actividad electromiográfica de los músculos del trapecio en situaciones estresantes. En la mayoría de los estudios, para estimar el estrés a partir de sEMG se utiliza un enfoque multi-modal que involucra la combinación de biomarcadores de estrés adicionales a la actividad EMG, mientras que otros tratan de probar que la sEMG puede contribuir de forma independiente, al medir el estrés sin utilizar el enfoque multimodal. Esto indica que las investigaciones apuntan a reducir el número de variables involucradas para medir el estrés. El objetivo general del trabajo es “Diseñar y construir un sistema portable que permita la identificación y el diagnóstico del estrés por medio de la evaluación y medición de la tensión muscular a través del método de Electromiografía de superficie (sEMG)”. Se propone un protocolo experimental para el registro de la actividad EMG superficial del músculo del trapecio superior asociada al estrés inducido y se desarrolla una caracterización experimental de la señal sEMG como único indicador fisiológico para medir el estrés. Finalmente, a través de una validación estadística de los datos experimentales se logra establecer que la actividad muscular se encuentra influenciada por el estrés. Estos logros abren múltiples posibilidades relacionadas con la integración a sistemas de telemedicina basados en nodos de sensores biomédicos vestibles y tecnologías de computación en la nube.