Diseño e implementación de simulador HIL (Hardware in the loop) de sistema cardiovascular para neonatos

dc.contributor.advisorBermeo Clavijo, Leonardo Enrique
dc.contributor.authorMuñoz Hoyos, Oscar Ricardo
dc.contributor.researchgroupGrupo de Investigación en Ciencia, Ingeniería y Salud - Gicis.spa
dc.date.accessioned2021-11-29T19:09:57Z
dc.date.available2021-11-29T19:09:57Z
dc.date.issued2021-10-28
dc.descriptionDocumento de tesis, formato pdfspa
dc.description.abstractEn este trabajo se describe, el desarrollo de un simulador HIL del sistema cardiovascular para neonatos, el cual permite monitorear 6 señales vitales: ECG, pulso cardiaco, volumen ventilatorio, presión arterial, saturación de oxígeno y nivel de CO2 (Presión espiratoria de CO2). Por medio de una tarjeta Arduino Due, se implementan las ecuaciones que describen las señales a monitorear. En el ECG se incluye el espectro de frecuencias del intervalo RR (Intervalo entre ciclos R de la señal ECG, proporcional al periodo de un ciclo cardiaco-un latido), en el cual se puede variar factores que básicamente afectan la variabilidad del ritmo cardiaco, las señales de ECG y pulso cardiaco. Para simular las presiones arteriales, saturación de oxígeno y nivel de CO2, se utiliza un modelo circular hidráulico Modelo de Goodwin modificado (Goodwin et al, 2004), donde se representa el corazón, la circulación sistémica, la circulación pulmonar, el intercambio de gases alveolar, y la mecánica respiratoria. Todas estas señales, además de parámetros de configuración son transmitidos vía WiFi, por medio de la tarjeta NodeMCUESP32, hacia un dispositivo móvil Android (Celular o Tablet), para el cual se desarrolló una aplicación que sirve cómo interfaz de usuario, donde se visualizan las señales indicadas y se cambian parámetros de simulación como frecuencia cardiaca, respiratoria, variabilidad cardiaca, entre otros. (texto tomado de la fuente)spa
dc.description.abstractThis work describes the development for a Simulator HIL for neonate’s cardiovascular system, which allows monitoring 6 vital signs: ECG, heart rate, ventilatory volume, blood pressure, oxygen saturation and CO2 level (expiratory pressure of CO2). Through an Arduino board (Arduino Due), the equations that describe the signals to be monitored are implemented, the ECG includes the frequency spectrum of the RR interval (Interval between cycles R of the ECG signal, proportional to the period of a cycle heartbeat), in which you can vary factors that basically affect heart rate variability, ECG signals and heart rate. To simulate blood pressures, oxygen saturation and CO2 level, a hydraulic circular model (Modified Goodwin's Model) is used, where the heart, systemic circulation, pulmonary circulation, alveolar gas exchange, and respiratory mechanics are represented. All these signals, in addition to configuration parameters, are transmitted via WiFi, through the NodeMCUESP32 card, to an Android mobile device (Mobile or Tablet), for which an application was developed that serves as an user interface, where the indicated signals and simulation parameters such as heart rate, respiratory rate, cardiac variability, among others, are changed.eng
dc.description.degreelevelMaestríaspa
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería - Automatización Industrialspa
dc.description.researchareaEmuladores ciencias de la saludspa
dc.format.extentxiv, 101 páginasspa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameUniversidad Nacional de Colombiaspa
dc.identifier.reponameRepositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiaspa
dc.identifier.repourlhttps://repositorio.unal.edu.co/spa
dc.identifier.urihttps://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/80744
dc.language.isospaspa
dc.publisherUniversidad Nacional de Colombiaspa
dc.publisher.branchUniversidad Nacional de Colombia - Sede Bogotáspa
dc.publisher.departmentDepartamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónicaspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.placeBogotá - Colombiaspa
dc.publisher.programBogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - Automatización Industrialspa
dc.relation.referencesAl-Elq, A. (2010). Simulation-based medical teaching and learning. Journal of Family and Community Medicine, 17(1), 35. https://doi.org/10.4103/1319-1683.68787spa
dc.relation.referencesAmalfi, E. (s/f-a). Hipercalcemia en el Electrocardiograma. Recuperado el 6 de mayo de 2021, de https://www.my-ekg.com/metabolicas-drogas/hipercalcemia-ekg.htmlspa
dc.relation.referencesAndroid. (2021a). DatagramPacket | Desarrolladores de Android | Android Developers. Recuperado el 10 de mayo de 2021, de https://developer.android.com/reference/java/net/DatagramPacketspa
dc.relation.referencesAndroid. (2021b). Descripción general de las transmisiones | Desarrolladores de Android. Recuperado el 7 de mayo de 2021, de https://developer.android.com/guide/components/broadcasts?hl=es-419spa
dc.relation.referencesAndroid. (2021c). WifiManager | Desarrolladores de Android | Desarrolladores de Android. Recuperado el 7 de mayo de 2021, de https://developer.android.com/reference/android/net/wifi/WifiManagerspa
dc.relation.referencesArrighi, L., & Fonseca, D. (2009). Development of a Neonatal Interactive Simulator by Using an RFID Module for Healthcare Professionals Training. Deploying RFID - Challenges, Solutions, and Open Issues. https://doi.org/10.5772/17477spa
dc.relation.referencesAvia Semiconductor. (2021). HX711 Datasheet. Recuperado el 29 de agosto de 2021, de https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/1132222/AVIA/HX711.htmlspa
dc.relation.referencesBastarrika, G. (s/f). ¿Cuáles son los patrones ECG que se producen en la cardiopatía isquémica? Recuperado el 6 de mayo de 2021, de https://ecocardio.com/documentos/biblioteca-preguntas-basicas/preguntas-al-cardiologo/1061-patrones-ecg-que-se-producen-en-cardiopatia-isquemica.htmlspa
dc.relation.referencesBorge, M. J. (2011). G367: Tema 2. Mecánica respiratoria. Recuperado el 5 de mayo de 2021, de Universidad de Cantabria website: https://ocw.unican.es/mod/page/view.php?id=552spa
dc.relation.referencesCannizzaro, C. M., & Paladino. (2011). Fisiología y fisiopatología de la adaptación neonatal Dres. Fisiología y fisiopatología de la adaptación neonatal. Cedeño, T., & Pendón, S. (2012). Electrocardiograma en paciente sano y joven (AMF 2012) El reto de la imagen. Actualización en Medicina de Familia. Recuperado de https://amf-semfyc.com/web/article_ver.php?id=1692spa
dc.relation.referencesChowdhury, M. H., Shuzan, M. N. I., Chowdhury, M. E. H., Mahbub, Z. B., Monir Uddin, M., Khandakar, A., & Reaz, M. B. I. (2020). Estimating blood pressure from the photoplethysmogram signal and demographic features using machine learning techniques. Sensors (Switzerland), 20(11). https://doi.org/10.3390/s20113127spa
dc.relation.referencesCifuentes, J. A. (2011). Desarrollo de un Sistema de Simulación Interactivo de un Paciente Neonato para Entrenamiento Médico. Universidad Nacional.spa
dc.relation.referencesDávila-Cervantes, A. (2007). Simulación en Educación Médica. | Revista Investigación en Educación Médica. Investigación en Educación médica. Recuperado de http://riem.facmed.unam.mx/node/254spa
dc.relation.referencesDelValle, L. (2021). El interfaz socket. Recuperado el 10 de mayo de 2021, de http://www.lcc.uma.es/~eat/services/i_socket/i_socket.html#link2spa
dc.relation.referencesDoshi, H. H., & Giudici, M. C. (2015, marzo 1). The EKG in hypothermia and hyperthermia. Journal of Electrocardiology, Vol. 48, pp. 203–209. https://doi.org/10.1016/j.jelectrocard.2014.12.001spa
dc.relation.referencesEstepa, Y. (2012). Diseño e implementación de un sistema electromecánica para emular escenarios médicos del sistema respiratorio de pacientes neonatales.spa
dc.relation.referencesGee, A. H., Barbieri, R., Paydarfar, D., & Indic, P. (2017). Predicting Bradycardia in Preterm Infants Using Point Process Analysis of Heart Rate. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 64(9), 2300–2308. https://doi.org/10.1109/TBME.2016.2632746spa
dc.relation.referencesGitHub - PhilJay/MPAndroidChart: A powerful 🚀���������������������������� Android chart view / graph view library, supporting line- bar- pie- radar- bubble- and candlestick charts as well as scaling, panning and animations. (s/f). Recuperado el 10 de mayo de 2021, de https://github.com/PhilJay/MPAndroidChartspa
dc.relation.referencesGoldberger, A., Amaral, L., Glass, L., Hausdorff, J., Ivanov, P. C., Mark, R., & Stanley, H. E. (2000). PhysioBank, PhysioToolkit, and PhysioNet:spa
dc.relation.referencesGoodwin, J. A., Van Meurs, W. L., Sá Couto, C. D., Beneken, J. E. W., & Graves, S. A. (2004). A model for educational simulation of infant cardiovascular physiology. Anesthesia and Analgesia, 99(6), 1655–1664. https://doi.org/10.1213/01.ANE.0000134797.52793.AFspa
dc.relation.referencesInstitute of Medicine (US) Committee on Quality of Health Care in America. (2000). To Err Is Human. https://doi.org/10.17226/9728spa
dc.relation.referencesJavorka, K., Lehotska, Z., Kozar, M., Uhrikova, Z., Kolarovszki, B., Javorka, M., & Zibolen, M. (2017). Heart Rate Variability in Newborns. Physiol. Res, 66, 203–214. https://doi.org/10.33549/physiolres.933676spa
dc.relation.referencesJeria, C., Hernández, R., & Benn, C. (2011). Alteración de la variabilidad del ritmo cardíaco en pacientes con síndrome coronario agudo sin supradesnivel del segmento ST: Experiencia preliminar. Revista chilena de cardiología, 30(2), 104–112. https://doi.org/10.4067/s0718-85602011000200003spa
dc.relation.referencesJezewski, J., Matonia, A., Kupka, T., Roj, D., & Czabanski, R. (2012). Abdominal and Direct Fetal ECG Database v1.0.0. Recuperado el 6 de mayo de 2021, de Determination of the fetal heart rate from abdominal signals: evaluation of beat-to-beat accuracy in relation to the direct fetal electrocardiogram. Biomedical Engineering/Biomedizinische Technik website: https://physionet.org/content/adfecgdb/1.0.0/spa
dc.relation.referencesJones, S. A. (2005). ECG Notes. Recuperado de www.fadavis.comspa
dc.relation.referencesKashou, A. (EKG M. (s/f). Normal ECG – The Premier EKG Resource for Medical Professionals – EKG MD – Dr. Anthony Kashou. Recuperado el 1 de julio de 2021, de https://ekg.md/content/normal-ecg/spa
dc.relation.referencesKunkler, K. (2006). The role of medical simulation: an overview. The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, 2(3), 203–210. https://doi.org/10.1002/rcs.101spa
dc.relation.referencesMcsharry, P. E., Clifford, G. D., Tarassenko, L., & Smith, L. A. (2003). A Dynamical Model for Generating Synthetic Electrocardiogram Signals. IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, 50(3). https://doi.org/10.1109/TBME.2003.808805spa
dc.relation.referencesMeneses, A., Daissy, A., & Cano, C. T. (2006). Proyecto de Investigación y Desarrollo Diseño y Construcción de un Monitor de Signos Vitales basado en un Computador Portátil.spa
dc.relation.referencesMicrochip. (2021). TCP vs. UDP - Developer Help. Recuperado el 29 de agosto de 2021, de https://microchipdeveloper.com/tcpip:tcp-vs-udpspa
dc.relation.referencesNeri-Vela, R. (2018). El origen del uso de simuladores en Medicina. En Revista de la Facultad de Medicina UNAM (Vol. 60).spa
dc.relation.referencesPedraza, D. P. (2015). Evaluación de un sistema de emulación de sonidos cardiacos y respiratorios en el contexto de la adaptación neonatal y escenarios clínicos básicos en la atención del recién nacido.spa
dc.relation.referencesPenagos, S. P. (2011). Control de signos vitales.spa
dc.relation.referencesPotkay, J. A. (2008, junio). Long term, implantable blood pressure monitoring systems. Biomedical Microdevices, Vol. 10, pp. 379–392. https://doi.org/10.1007/s10544-007-9146-3spa
dc.relation.referencesRosen, K. R. (2008). The history of medical simulation. Journal of Critical Care, 23(2), 157–166. https://doi.org/10.1016/j.jcrc.2007.12.004spa
dc.relation.referencesSalazar, J. (s/f). REDES INALÁMBRICAS. Recuperado de http://www.techpedia.euspa
dc.relation.referencesSepúlveda, E. H. (2019). Estudio de la práctica del pinzamiento del cordón umbilical usando análisis bibliográfica, modelos de eventos computacional de la información discretos y modelos dinámicos.spa
dc.relation.referencesSola, A., Chow, L., & Rogido, M. (2005). Pulse oxymetry in neonatal care in 2005. A comprehensive state of the art review. Anales de Pediatria, 62(3), 266–281. https://doi.org/10.1157/13071843spa
dc.relation.referencesTortora, G. J. (2006). Principles of anatomy and physiology (11a ed.; J. Wiley, Ed.). Recuperado de https://cmc.marmot.org/Record/.b27071509 Varjavand, N., Kaye, J., Wang, S., & Primiano, F. (2000). The Interactive Oxyhemoglobin Dissociation Curve. Recuperado el 5 de mayo de 2021, de Amethyst Research website: http://www.ventworld.com/resources/oxydisso/dissoc.htmlspa
dc.relation.referencesWorldSemi. (2021). WS2812 datasheet. Recuperado el 29 de agosto de 2021, de https://pdf1.alldatasheet.es/datasheet-pdf/view/553088/ETC2/WS2812.htmlspa
dc.relation.referencesZijlmans, M., Sá-Couto, C. D., Van Meurs, W. L., Goodwin, J. A., & Andriessen, P. (2009). Corrected and improved model for educational simulation of neonatal cardiovascular pathophysiology. Simulation in Healthcare, 4(1), 49–53. https://doi.org/10.1097/SIH.0b013e31818b27a8spa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.licenseReconocimiento 4.0 Internacionalspa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/spa
dc.subject.ddc620 - Ingeniería y operaciones afinesspa
dc.subject.proposalSimuladoresspa
dc.subject.proposalSimuladores médicosspa
dc.subject.proposalSistema cardiovascularspa
dc.subject.proposalSimulador neonatalspa
dc.subject.proposalHIL(Hardware in the Loop)eng
dc.subject.proposalCardiovascular Simulatoreng
dc.subject.proposalNeonate's Simulatoreng
dc.subject.proposalECG(Electrocardiograma)spa
dc.subject.proposalHRV(Variabilidad del ritmo del cardiaco)spa
dc.subject.proposalPresión arterialspa
dc.subject.proposalSaturación de Oxígenospa
dc.subject.proposalModelamientospa
dc.subject.proposalArduinospa
dc.subject.proposalWiFispa
dc.subject.proposalAndroidspa
dc.titleDiseño e implementación de simulador HIL (Hardware in the loop) de sistema cardiovascular para neonatosspa
dc.title.translatedDesign and implementation of neonate's cardiovascular system simulator HIL (Hardware in the loop)eng
dc.typeTrabajo de grado - Maestríaspa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccspa
dc.type.coarversionhttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaspa
dc.type.contentTextspa
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/masterThesisspa
dc.type.redcolhttp://purl.org/redcol/resource_type/TMspa
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionspa
dcterms.audience.professionaldevelopmentEstudiantesspa
dcterms.audience.professionaldevelopmentInvestigadoresspa
dcterms.audience.professionaldevelopmentMaestrosspa
oaire.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa

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