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Diseno e implementacion de una red de emuladores para recrear escenarios clinicos del sistema respiratorio de pacientes neonatales.

Design and implementation of a network of emulators to recreate clinical scenarios of the respiratory system in neonatal patients

INTRODUCCION

El Objetivo de Desarrollo del Milenio numero 4 (ODM 4) establece la meta de reducir en dos terceras partes la mortalidad de ninos menores de cinco anos para el ano 2015 con respecto a las que ocurrieron en 1990 (Naciones Unidas, 2014). Se han presentado resultados en el informe de seguimiento a los Objetivos de Desarrollo del Milenio de 2013, los cuales indican que cerca de 6,6 millones de ninos menores de cinco anos murieron en 2012. Esto se traduce en que 18.000 ninos mueren cada dia en todo el mundo; ademas cerca del 40 % de las muertes de esta poblacion especifica ocurren en el periodo neonatal. Entre una cuarta parte y la mitad de estos fallecimientos tiene lugar en las primeras 24 horas de vida y un 75 % durante la primera semana. Las primeras 48 horas posteriores al nacimiento es el periodo mas importante para la supervivencia del recien nacido (OMS, 2014a). Se considera que la mayoria de estas muertes se pueden evitar si se tienen en cuenta algunas consideraciones practicas (OMS, 2014b), entre ellas, la atencion especializada despues del parto. Como su nombre lo indica, generar atencion especializada requiere que los profesionales del area de la salud que intervienen directamente durante y despues del nacimiento tengan la experiencia necesaria; es decir, deben tener el conocimiento, la experiencia y las capacidades necesarias para realizar los procedimientos normales de manera optima y responder de la mejor manera en caso de que el neonato presente algun tipo de problema o complicacion.

En ese sentido se ha generado un numero de avances importantes para construir una serie de emuladores neonatales que puedan representar diferentes signos e incorporarlos en el aprendizaje de estudiantes del area de la salud (Cooper y Taqueti, 2004; Good, 2003; Cobbe et al., 2000; Masuzawa, Takashina y Fukui, 1990). En este momento, el mas importante que se tiene para la simulacion de condiciones y signos vitales de un neonato ha sido presentado por la compania Laerdal[R] y sus productos SimBaby (lactante menor) y SimNewBaby[TM] (neonato) (Leardal medical, s.f.). Estos productos permiten a los estudiantes del area de la salud, realizar diversas practicas y procedimientos clinicos que brindan la posibilidad de perfeccionar las habilidades en un entorno libre de riesgos. Este prototipo cuenta con un software sencillo que permite recrear diversos escenarios y que a su vez le entrega la informacion necesaria para que los estudiantes del area de la salud puedan reaccionar dependiendo de la situacion que se presente.

Sin embargo, los emuladores comerciales que se ofrecen en la actualidad estan disenados para la interaccion uno a uno; es decir, que el docente esta dedicado de manera exclusiva a un escenario clinico y un solo estudiante en practica, lo cual no es acorde a la realidad de la academia en el pais. Ademas, los maniquies existentes en el mercado global son costosos (Laerdal Medical Corp, 2014) y han sido disenados para otras metodologias; por esta razon, poseen otros metodos de ensenanza. Esto implica dificultades en el aprendizaje para los estudiantes en Colombia, con las alteraciones de correspondencia entre lo estudiado, lo experimentado y lo aprendido.

En consecuencia, es importante ampliar los mecanismos para que cada vez mas estudiantes puedan practicar de forma individual y simultanea en sus respectivos emuladores de entrenamiento, con el fin de poner a prueba sus conocimientos y asi aprender de lo vivenciado y de la experiencia del docente, independientemente de que solo un docente ensene a un grupo numeroso de estudiantes (la realidad de la academia). Asi mismo, es importante tener una red de comunicacion que conecte un modulo de control central dirigido por el docente, con varios emuladores neonatales a los cuales tendran accesos cada uno de los estudiantes en practica. Por tanto, la red le brindara la posibilidad de disenar multiples escenarios clinicos, manipulando el modulo de control central para un conjunto de estudiantes en practica. Asi, cada uno de ellos puede adquirir la experiencia requerida, aprendiendo del escenario programado y realizando acciones en los emuladores que el considere pertinentes dependiendo de sus conocimientos.

La red se apoya en seis trabajos realizados localmente (Estepa et al., 2013). El primer proyecto permitio la simulacion de varios escenarios clinicos que se relacionaban con la variacion de la frecuencia cardiaca a causa de patologias, o por el suministro de medicamentos, ademas puede representar algunas manifestaciones cutaneas secundarias (Arrighi et al., 2011). El segundo proyecto emula algunas patologias y sintomatologias del sistema respiratorio, determina la buena ejecucion del masaje toracico, brinda la posibilidad de imitar la respiracion del paciente por medio de una bomba manual e introduce una interfaz para que el practicante pueda ver los diferentes signos vitales del neonato (Estepa et al., 2012a, 2012b). El siguiente proyecto recrea sintomatologias y patologias que presentan los neonatos en presiones arteriales o venosas, con la diferencia de que las medicinas se suministran por medio de cateteres. Posteriormente se integran los dos primeros trabajos en un solo emulador, cambiando la tecnologia usada y brindando la posibilidad de tener escenarios clinicos de dos sistemas diferentes (cardiacovascular y respiratorio). Tambien se desarrollo una herramienta (fonendo) para simular sonidos cardiacos y respiratorios en uno de los emuladores anteriormente expuestos (Ruiz, Estepa, Mendez y Bacca, 2014). Ademas, como resultado del quinto trabajo se desarrollo un ambiente virtual de un simulador neonatal que permite a los docentes del area de la salud generar diferentes escenarios en un monitor simulado, lo que facilita la practica del diagnostico clinico y toma de decisiones por parte de los estudiantes (Arrighi et al., 2011).

Cabe resaltar que los emuladores locales responden a tecnicas, filosofias y metodologias propias de la Escuela de Medicina de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogota, y el Instituto Materno Infantil, lo cual genera un valor agregado ya que estan disenados para las condiciones propias del pais (Currea, 2005; Estepa, Mendez y Bacca, 2014).

A partir de lo anterior, la investigacion se enfoca en el diseno e implementacion de una red para emuladores de entrenamiento que permita recrear escenarios clinicos del sistema respiratorio de pacientes neonatales, teniendo en cuenta todos los aspectos necesarios para representar de forma optima dichos escenarios.

METODOLOGIA: RED DE EMULADORES

A continuacion se presentan cada uno de los componentes necesarios que en conjunto y con las interacciones debidas forman la red de comunicaciones, ademas se exponen las consideraciones y pasos necesarios para realizar el diseno e implementacion de la red.

Componentes de la red

Con la categorizacion de la figura 1, la interfaz del emulador (IE) y el maniqui del emulador (ME) se conectan al modulo de control (MC), el cualtiene la funcion de arbitro y se compone por una interfaz grafica (IMC) y un modulo de comunicacion (MMC). Ademas la IE estara compuesta por un modulo de comunicacion (MIE) y una interfaz propiamente dicha (IIE). Se implementa una red con topologia tipo arbol con el fin de que el MC pueda acceder a cada uno de los componentes del emulador (IE+ME), adquiriendo algunos beneficios como: mejor deteccion de errores y mejor manejo de la informacion. Ademas cabe notar que cada uno de los componentes de la red tiene asociado un modulo de comunicacion MSP430-CC2500 (MSPCC).

Debido a que los emuladores deben ser inalambricos para aportar el realismo necesario a los estudiantes en practica, toda la alimentacion es proporcionada por baterias. El microcontrolador de bajo consumo que tiene el modulo de comunicacion MSP430-CC2500 influye en el incremento de la duracion de las baterias, por tanto aumenta el tiempo de uso de cada emulador antes de tenerlos que recargar. Tambien el modulo de comunicacion MSP430-CC2500 cuenta con una interfaz USB que puede comunicar el modulo con la respectiva interfaz grafica y un transceptor RF que permite tener en el mismo dispositivo la transmision y recepcion de datos de los diferentes componentes de la red. Ademas las tarjetas del modulo de comunicacion tienen un tamano reducido facilitando su ubicacion en el maniqui, ya que el espacio en el interior es limitado y con geometrias complicadas. Adicionalmente, en los modulos se puede utilizar el protocolo SimpliciTI (Friedman, 2007) donde estan desarrolladas algunas funciones de transmision y recepcion de datos por medio de USB y RF, lo cual proporciona ventajas en pro de alcanzar los objetivos de la implementacion.

Las caracteristicas anteriormente expuestas permitiran configurar los modulos de comunicacion MSP430-CC2500 como de arbitro de la red y llevar a cabo la comunicacion entre interfaz graficas/modulo y modulo/modulo. Por tal motivo se eligio el modulo de comunicacion MSP430-CC2500 para desarrollar el proyecto.

Tramas

Bytes de informacion y de control Los signos vitales escogidos para representar los escenarios clinicos del sistema respiratorio son: frecuencia respiratoria, senal de pulso, saturacion de la hemoglobina por el oxigeno (pulso saturometria), temperatura corporal y temperatura rectal. Por tanto, los bytes de informacion son los encargados de representar los escenarios clinicos.

Los escenarios clinicos tambien contemplan la posibilidad de seleccionar algunas medicinas para simular que fueron aplicadas a la madre antes o durante el parto, para facilitar algun procedimiento o para estabilizarla, pero por sus propiedades, las medicinas seran las encargadas de generar dificultades a los neonatos. Ademas se puede programar cierta cantidad de masajes toracicos que debera realizar el estudiante en practica. A veces por las condiciones del parto, por lo general cuando es por cesarea, el neonato no realiza la primera respiracion, entonces por medio de los masajes toracicos se estimula el torax del neonato para que la realice y asi conseguir que el siga respirando por si mismo (Medline Plus, s.f.).

Los bytes de control, como su nombre lo indica, son los encargados de controlar y validar las tramas. La tabla 1 muestra las caracteristicas de los bytes utilizados para representar los escenarios clinicos.

Cabe notar que la codificacion utilizada permite ampliar la cantidad de procedimientos y medicinas a ser usadas en futuros proyectos.

Trama total y sub-tramas

Como se observa en tabla 1, la trama esta compuesta de 20 bytes, repartidos en 6 bytes de control (en negrita de las figura 2 y figura 3) y 14 bytes de informacion. Esta trama se utiliza para comunicar de forma bidireccional al MC con cada uno de los componentes del emulador (IE y ME), tal como se puede ilustra en la figura 1, donde las flechas punteadas representan la comunicacion por radiofrecuencia.

Las siglas de la figura 2 significan lo siguiente: Ini: byte de inicio; D: direccion; T: tipo de operacion; C: escenario clinico; F: frecuencia respiratoria; Tc: temperatura corporal, y Tr: temperatura rectal.

Por caracteristicas del protocolo SimpliciTI (Friedman, 2007), solo se pueden enviar 10 bytes en cada proceso de transmision. Por esta razon, la trama total se divide en 3 subtramas y se agrega un nuevo byte de armado, este ocupa la primera posicion de cada subtrama y su funcion es guardar un consecutivo para armar la trama total en el receptor.

La letra A representa los bytes de armado. El byte de inicio se utiliza como el primer byte de armado (A0). En la figura 3 se observa que en la ultima subtrama quedan 8 bytes libres, estos pueden ser utilizados para enviar informacion de otros signos vitales.

Tramas hardware/software y software/ hardware

Estas tramas son las encargadas de comunicar la interfaz grafica (IMC o IIE) con los MSPCC (MMC o MIE) de forma bidireccional, tal como se muestra en la figura 1, donde las flechas continuas representan la comunicacion por medio de USB. El byte SH (Figura 4) y el byte HS (figura 5) se utilizan para validar y controlar las tramas. Las IIE e IMC requieren un byte de direccion absoluta (DA) para acceder a los MSPCC. La DA depende del orden en que los MSPCC se conecten a la red. Se determina, entonces, que los IE tienen una direccion DA par, mientras que los ME tendran las direcciones DA impares. Para conformar el emulador se asocian los componentes IE y ME con direcciones DA consecutivas.

Dentro del modulo del MSPCC asociado al MC (MMC), se realiza la conversion de la DA a la direcciones de 4 bytes, dependiendo del proceso de comunicacion que se realice.

El tercer byte de la trama hardware/software indica si la respuesta del estudiante en practica fue acertada o no.

Procesos de comunicacion

Los procesos de comunicacion son el conjunto de transmisiones ordenadas que se deben realizar para conectar de manera correcta un emulador a la red (CE), validar la programacion del escenario clinico (CC) y generar la respuesta (Rta.) dependiendo del caso. Los diagramas de los procesos presentados a continuacion solo incluyen la transmision y recepcion entre los MSPCC.

Proceso de conexion de los emuladores (CE)

En primera instancia se debe conectar el MMC al PC, cuando este reconozca el MMC se podra ejecutar la interfaz grafica del MC (IMC), en ese momento se hace una conexion entre los dos componentes del MC (IMC+MMC) y se consigue tener el modulo de control funcional.

La conexion de un emulador comienza conectando el MIE a un PC, cuando esto sucede el MIE envia una trama de conexion hacia el MC con la direccion que tiene el MIE. El MC recibe la trama de conexion guardando la direccion del MIE en una matriz y le asigna a la DA un valor de cero por ser el primer MSPCC que se conecta a la red. Despues de esto se ejecuta la IIE desde el pc donde se conecto el MIE, en ese momento se completa la conexion del IE (MIE+IIE). El segundo paso de la fase de conexion es conectar el ME del primer emulador a la red. Al igual que el MIE, al momento de conectar las baterias el ME envia una trama de conexion con la direccion que tiene, el MC guarda la direccion y le asigna a la DA el valor de 1. Cuando se conecta la IE y el ME en ese orden, se considera que el primer emulador se conecto a la red. Para conectar los otros dos emuladores se debe realizar el mismo el proceso.

El proceso del escenario esta constituido de los siguientes 4 pasos (figura 7): 1

1. Transmision de la trama completa por parte del MC teniendo toda la informacion del escenario clinico y los bytes de control para ser recibido en primera instancia por el IE.

2. Transmision de una confirmacion (ACK) por parte del IE hacia el MC, esta confirmacion certifica que los datos del escenario clinico llegaron al MSPCC de destino.

3. Una vez MC recibe la confirmacion del IE, este procede a enviar la informacion necesaria para representar el escenario clinico en el ME.

4. Por ultimo el MC recibe la confirmacion por parte del ME y asi el MC puede garantizar que todo el proceso de escenario clinico se realizo satisfactoriamente.

El proceso de respuesta esta constituido de los siguientes cuatro pasos (figura 8):

1. Se transmite una trama desde el ME hasta el MC notificando que existe la Respuesta del estudiante en practica.

2. Se envia una confirmacion (ACK) al ME.

3. El MC envia la respuesta que se obtuvo hacia el IE. El MC genera todos los valores de los signos vitales dentro del rango normal para un neonato si las acciones del estudiante en practica fueron las adecuadas. De lo contrario, el escenario se seguira desarrollando.

4. Por ultimo el MC recibe la confirmacion por parte del IE y asi el MC puede garantizar que todo el proceso de respuesta se realizo satisfactoriamente.

PRUEBAS Y RESULTADOS

Pruebas de la duracion de los procesos de comunicacion

Las pruebas consisten en cambiar el tiempo de refresh que tiene el microcontrolador. Para cada prueba se realizaron diez repeticiones de cada proceso de comunicacion y se calculo el promedio de los tiempos de ejecucion. Los tiempos fueron obtenidos programando un algoritmo en la IMC y garantizando la confiabilidad de la red.

Tras observar la tabla 2 se obtiene la configuracion que genera un minimo (cuarta columna). El minimo disminuye el tiempo de ejecucion de la programacion del Escenario Clinico en 1,3s y el tiempo de ejecucion de Respuesta en 1,4 s en comparacion a la prueba base (primera columna). Los tiempos finales de los procesos se ajustan a las necesidades del proyecto garantizando la confiabilidad, ademas los tiempos propios de la red no intervienen de manera significativa en el proceso de evaluacion.

Pruebas de distancia

Otro parametro importante es la distancia maxima en que se pueden situar los elementos de la red sin perder su optimo funcionamiento. Para obtener dicha distancia se realizan una serie de pruebas cambiando la ubicacion de los MSPCC de cada componente del emulador hasta llegar al punto donde no se puede finalizar con exito los procesos de comunicacion.

Con la informacion consignada en la tabla 3 se puede determinar que la distancia maxima de operacion es de 8 m para el IE y 12 m para ME con respecto al MC. Estas distancias se pueden considerar apropiadas, teniendo en cuenta que las dimensiones del salon de simulacion donde estara situada la red no superan las distancias maximas de operacion, ademas no existen obstaculos en el salon que impida la transmision de las senales. Por ultimo se puede determinar que el tiempo que tardan los procesos de comunicacion aumenta a medida que la distancia entre los componentes del emulador y el MC son mayores.

Como resultado de la investigacion se obtienen los siguientes elementos que con la interaccion adecuada conforman la red de comunicaciones. A continuacion se presenta cada una de las partes que componen las interfaces graficas y se mencionara las consideraciones que se tuvieron en cuenta para construirlas.

Interfaz grafica del modulo central (IMC)

Las interfaces graficas se programan por medio del lenguaje Java utilizando Netbeans. A continuacion se explican las partes de la IMC y como estan ubicadas (figura 9).

1. Selector de emuladores: Brinda la posibilidad de escoger el emulador para programarle el escenario clinico u observar los resultados obtenidos. Debido a que el medico tendra que observar o programar diferentes escenarios clinicos simultaneamente, este componente ayuda a que se enfoque en un solo escenario pero con la alternativa de cambiar el emulador las veces que lo considere necesario y asi evaluar como transcurre cada uno de los escenarios sin perder el detalle.

2. Programacion del escenario clinico: Cuenta con un boton y varias casillas que, con el respectivo diligenciamiento, recoge la informacion del paciente. Las casillas seran:

Cuatro cuadros en los que es posible escribir los valores de frecuencia respiratoria, saturacion de la hemoglobina por el oxigeno, y las temperaturas rectal y corporal.

Dos selectores: en el primero se podra escoger una medicina y el segundo brinda la posibilidad de programar una cantidad aleatoria de masajes toracicos.

Estos cuadros y selectores almacenan los datos que componen todo el escenario clinico; la cantidad y funcionalidad de las casillas estan acorde a los signos vitales, medicinas y masajes que se plantearon inicialmente.

3. Seguimiento del escenario clinico: El seguimiento se realiza por medio de tres graficas (senal de respiracion, senal de pulso y senal de capnografia). Estas muestran como aumenta o disminuye la frecuencia y la amplitud de la respiracion segun el caso y estan, en cierto grado, sincronizadas con las graficas de la IIE. El seguimiento es importante para el medico debido a que visualiza las acciones realizadas por el estudiante en practica casi en tiempo real y puede determinar si se demora o apresura en realizar dichas acciones, ya que en el quehacer profesional el factor tiempo es critico.

4. Indicadores de procesos: Los indicadores llaman la atencion de la persona encargada de manejar IMC cuando se recibe informacion relevante. Estos indicadores estan programados para facilitarle al medico el manejo del modulo de control, ya que al realizar el seguimiento a varios escenarios clinicos simultaneamente es importante que el medico pueda observar eventos, como la respuesta generada por el estudiante en practica, de cada escenario en el momento que suceden, independientemente que este haciendo el seguimiento a un emulador en particular. Los indicadores son: a. Indicador de escenarios clinicos y resultados: Refleja el estado del escenario clinico. El indicador tiene tres estados: el primero sera en proceso y se mantendra el tiempo que tarda la programacion del escenario clinico; el segundo se activa cuando el escenario clinico ya se programo satisfactoriamente, y el tercero cuando se recibio la respuesta por parte del estudiante en practica. b. Cantidad de solicitudes: Muestra el numero de respuestas recibidas y en el selector de emuladores senala al emulador que origino cada una de las respuestas.

5. Resultados de los escenarios clinicos: Se puede evidenciar la forma de proceder de los estudiantes en practica mediante seis cuadros que muestran los valores de los signos vitales planteados inicialmente, la medicina que el practicante aplico, y cuantos masajes toracicos realizo; estos dos ultimos si fueran necesarios. Ademas, las graficas que siguen el escenario clinico tambien brindan informacion del estado final del neonato. Estos resultados son importantes porque reflejan las reacciones que el neonato manifesto partiendo de las acciones realizadas por el estudiante en practica, ademas se situa al frente de los datos del escenario clinico para que se pueda realizar la comparacion directamente.

Interfaz grafica propia del emulador (IEE)

A continuacion se explican las partes de la IIE y como estan ubicadas (figura 10).

1. Representacion del escenario clinico programado: La forma como el estudiante en practica visualiza los signos que presenta el neonato es muy importante y se debe acercar a la presentacion que tiene los monitores utilizados en el quehacer profesional, por este motivo se programan graficas y cuadros donde se pueden observar de manera continua el valor de los signos vitales considerados para este proyecto; estos son el punto de partida para que los estudiantes en practica realicen las acciones que crean convenientes dependiendo de sus conocimientos. El estudiante en practica podra observar informacion del escenario clinico por medio de las siguientes herramientas:

a. Tres graficas (senal de respiracion, senal de pulso y senal de capnografia) que muestran la forma y el valor que tienen las senales cuando disminuye o aumenta la amplitud y la frecuencia respiratoria segun el caso. Ademas se visualizan los valores de saturacion de la hemoglobina por el oxigeno. Las graficas estaran en cierto grado sincronizadas con las graficas que se muestran en la IMC.

b. Dos cuadros donde se visualizan las temperaturas rectal y corporal.

2. Herramientas de decision de acuerdo con el escenario clinico: Es fundamental para llevar a cabo las acciones que el estudiante en practica considere con el fin de revertir los efectos negativos del escenario clinico. Debido a que dichos escenarios son propios del sistema respiratorio, la herramienta se centra en la aplicacion de medicinas que traten este tipo de escenarios y la buena ejecucion del masaje toracico. Ademas, la herramienta calcula la dosis a suministrar, generando un valor agregado en el sentido que tambien se esta adquiriendo experiencia en el calculo de la dosis adecuada y su respectiva aplicacion. En la herramienta se podra elegir una de las medicinas consideradas previamente para simular su aplicacion al neonato. Ademas se puede ingresar el peso del neonato para calcular el volumen final de la medicina a aplicar, a partir de los valores comerciales de concentracion del medicamento.

3. Cargar dosis: Es importante que los estudiantes en practica apliquen las dosis recomendadas, ya que una sobre dosis puede tener graves consecuencias, incluso la muerte del recien nacido; por este motivo, la interfaz grafica calcula el volumen del medicamento dependiendo de su concentracion y del peso del neonato. Ademas, se tendra un mimico para que el volumen que sea cargado en la jeringa coincida con el calculado y asi tener la certeza de que se aplicara la dosis apropiada.

Proceso detallado de la red

Tras una recopilacion, en las figuras 11 y 12 se muestran los procesos de comunicacion de manera detallada incluyendo todos los aspectos anteriormente mencionados. En las figuras se enumeran los pasos que se deben realizar para completar satisfactoriamente cada proceso.

CONCLUSIONES

A partir de los campos que componen las tramas y los procesos de comunicacion implementados, se establece un lineamiento para que se puedan implementar mas sistemas y escenarios clinicos, sin sufrir cambios radicales.

Mediante las pruebas realizadas, donde se modifican los tiempo de refresh de los dispositivos que interviene en la red, se obtuvo una reduccion de 1,3 s en el tiempo de ejecucion cuando se programa el escenario clinico, lo que equivale a una disminucion del 13,28 %. Asimismo se reduce el tiempo de ejecucion del proceso de respuesta en 1,4 s, lo que equivale a una disminucion del 21,78 %. Adicionalmente las pruebas de distancia maxima arrojan como resultado que se puede ubicar el IE a 8 m y el ME a 12 m, ambos con respecto al MC, sin perder el optimo funcionamiento de la red. Estos resultados son suficientes para cumplir el objetivo del proyecto, sin embargo se puede seguir implementando tecnologias o metodos para mejorar estos parametros.

Debido al bajo consumo de potencia por parte de los modulos eZ430-RF2500, hay una frecuencia menor en los cambios de baterias. Esta caracteristica, sumada al hecho de que son dispositivos inalambricos, genera el realismo que se pretende.

TRABAJOS FUTUROS

El actual trabajo genera las primeras herramientas para lograr la meta de implementar una red de comunicaciones que sea el eje tecnologico para crear un taller practico con los estudiantes del area de la salud, los trabajos futuros que apuntan a la meta son:

* Disenar o agregar tecnicas y tecnologias que puedan aumentar la distancia maxima de operacion y disminuir los tiempos que tardan los procesos de comunicacion, con lo cual se garantiza el optimo funcionamiento de la red.

* Realizar las pruebas del funcionamiento de la red integrando la parte fisica del emulador (carcaza, alimentacion, RFID y sensores). Con la integracion se podra probar la simulacion de la aplicacion de la medicina y la ejecucion del masaje toracico.

* Realizar talleres practicos con los estudiantes y asi realizar los ajustes necesarios. Adicionalmente se debe validar la red por parte de expertos en el area de la salud.

FINANCIAMIENTO

Para el desarrollo de esta investigacion se conto con el apoyo economico de Colciencias y la Universidad Nacional de Colombia por medio de la "Convocatoria 566: Jovenes Investigadores e Innovadores-2012".

DOI: http://dx.doi.org/10.14483/udistrital.jour.tecnura.2016.2.a04

Fecha de recepcion: 1 de abril de 2015

Fecha de aceptacion: 15 de febrero de 2016

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a Colciencias y la Universidad Nacional de Colombia por medio de la "Convocatoria 566: Jovenes Investigadores e Innovadores-2012".

REFERENCIAS

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Cooper, J. y Taqueti, V. (2004). A brief history of the development of mannequin simulators for clinical education and training. Qual Saf Health Care, 13(1), 11-18.

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Ruiz, C.; Estepa, Y.; D.P., P.; Mendez, L. y Bacca, J. (2014). Evaluacion de un sistema de emulacion de sonidos cardiacos y respiratorios en un maniqui de entrenamiento desarrollado en la Universidad Nacional de Colombia. Mexico: Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Neonatologia (SIBEN).

Edward Julian Ramos Ballesteros (1), Gloria Margarita Varon Duran (1,2), Luis Carlos Mendez Cordoba (3)

(1) Ingeniero Electronico, Estudiante de Maestria en Ingenieria Electronica. Miembro del grupo CMUN de la Universidad Nacional de Colombia. Bogota, Colombia. Contacto: ejramosb@unal.edu.co

(2) Ingeniera Electronica, Master en Comunicaciones Opticas y Tecnologias Fotonicas, Doctora en Optoelectronica, Directora del grupo CMUN, Profesora asociada de la Universidad Nacional de Colombia. Bogota, Colombia. Contacto: gmvarond@unal.edu.co

(3) Medico General y Cirujano, Especialista en Pediatria, Especialista en Pediatria Perinatal, Perinatologia y Neonatologia. Miembro del grupo CMUN, Profesor asociado de la Universidad Nacional de Colombia. Bogota, Colombia. Contacto: lcmendezc@unal.edu.co

Leyenda: Figura 1. Topologia y elementos que conforman la red de comunicaciones

Leyenda: Figura 6. Comunicaciones que se deben efectuar para lograr la conexion exitosa de un emulador (C.E).

Leyenda: Figura 7. Comunicaciones que se deben efectuar para programar un escenario clinico (CC) exitosamente

Leyenda: Figura 8. Comunicaciones que se deben efectuar para tener una proceso de respuesta (Rta.) exitoso Fuente: elaboracion propia.

Leyenda: Figura 9. Interfaz grafica del modulo central y las partes de las cuales se compone

Leyenda: Figura 10. Partes de la interfaz grafica del emulador

Leyenda: Figura 11. Proceso de programacion del escenario clinico detallado

Leyenda: Figura 12. Proceso de respuesta detallado
Tabla 1. Caracteristicas y tipos de bytes utilizados

No. de bytes   Tipo de byte     Descripcion

3              Informacion      Frecuencia respiratoria.
3              Informacion      Saturacion de la hemoglobina
                                  por el oxigeno.
3              Informacion      Temperatura corporal.
3              Informacion      Temperatura rectal.
1              Informacion      Medicinas aplicadas.
1              Informacion      Masaje toracico.
1              Control          Inicio: la trama sera valida si
                                  el byte contiene una
                                  jota mayuscula (J).
4              Control          Direccion: establecido por
                                  protocolo SimpliciTI.
1              Control          Operacion: determina el proceso que
                                  se llevara a cabo con la trama.

Fuente: elaboracion propia.

Tabla 2. Principales resultados de las pruebas de duracion de los
procesos de comunicacion.

Parametro                                             Tiempos (s)

Tiempo de refresh del MC             1     0,7    0,8    0,6    0,55
Tiempo de refresh del IE             1      1      1      1      1
Tiempo de refresh del ME             1      1      1      1      1
Tiempo de ejecucion del escenario   9,71   9,15   9,31   8,43   8,42
Tiempo de ejecucion de respuesta    6,38   5,63   6,08   5,25   4,99

Parametro                                     Tiempos (s)

Tiempo de refresh del MC            0,55   0,55   0,55   0,55
Tiempo de refresh del IE             1     0,75   0,6    0,6
Tiempo de refresh del ME            0,75    1      1     0,6
Tiempo de ejecucion del escenario   8,77   8,32   8,34   8,55
Tiempo de ejecucion de respuesta    5,45   5,16   5,42   5,17

Fuente: elaboracion propia.

Tabla 3. Aspectos mas importantes de la prueba de distancia

Prueba           Prueba 1  Prueba 2  Prueba 3  Prueba 4

Parte emulador    IE  ME    IE  ME    IE  ME    IE  ME
Distancia (m)      6  ME     6  9      6  12     8  12
Clinico (s)          10,04    10,97      11,06    11,64
Respuesta (s)        4,66     4,78       4,85     6,15

Fuente: elaboracion propia.

Figura 2. Trama total

Ini   Dl   D2   D3   D4   T   Cl   C2   Fl   F2   F3   SI   S2   S3

Tc1   Tc2  Tc3  Tr1  Tr2  Tr3

Fuente: elaboracion propia.

Figura 3. Las 3 subtramas necesarias para enviar toda la trama total

sub-trama 1   Ini   D1    D2   D3   D4    T    Cl    C2    FI    F2
sub-trama 2   A1    F3    SI   S2   S3   Tel   Tc2   Tc3   Tr1   Tr2
sub-trama 3   A2    Tr3   --   --   --   --    --    --    --    --

Fuente: elaboracion propia.

Figura 4. Trama de comunicacion software/hardware

SH    DA     T    Cl    C2    Fl   F2   F3   SI   S2   S3   Tc1

Tc2   Tc3   Tc1   Tc2   Tc3

Fuente: elaboracion propia.

Figura 5. Trama de comunicacion hardware/software

HS   DA   R   --   --   --   --   --   --   --

Fuente: elaboracion propia.
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Title Annotation:Investigacion
Author:Ramos Ballesteros, Edward Julian; Varon Duran, Gloria Margarita; Mendez Cordoba, Luis Carlos
Publication:Revista Tecnura
Article Type:Ensayo
Date:Apr 1, 2016
Words:6064
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