Campus A. C. Simões - Av. Lourival Melo Mota, s/n, Cidade Universitária - Maceió, AL - Brasil, CEP:

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1 PROTÓTIPO DE COMUNICAÇÃO MÓVEL PARA ELETROCARDIÓGRAFO PORTÁTIL Gilton J. F. Silva 1, Cleumar S. Moreira 2 1 Instituto de Computação (IC) Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Campus A. C. Simões - Av. Lourival Melo Mota, s/n, Cidade Universitária - Maceió, AL - Brasil, CEP: Departamento de Engenharia Elétrica - Instituto Federal da Paraíba (IFPB) Av. João da Mata, 256, Jaguaribe, João Pessoa PB giltonmal@gmail.com, cleumar.moreira@ifpb.edu.br Abstract Homecare system, with huge and expensive equipments and specialized people, can be required for patients after complex surgeries or under medical treatment. Strategies to minimize the cost of these systems have been proposed recently, like the use of the mobile computing coupled to portable medical devices. Here, a low-cost electrocardiogram microcontroller-based device, that is normally present at homecare systems, is coupled to a mobile communication system to remotely visualise data with alerts and warnings from monitoring. The data coming from electrocardiogram device is transmitted to a local server. A web server centralizes the in-formation and an application, installed on the user's mobile device, emits alerts and warnings from the monitoring. Preliminary results from the proposed prototype are presented. Keywords ECG devices, Mobile Communication, Telemedicine, Home care services and Android. Resumo Sistemas homecare, com equipamentos volumosos e pessoal altamente especializado, podem ser requeridos para pacientes após cirurgias complexas ou sob tratamento médico. Estratégias para minimizar o custo desses sistemas têm sido propostas, recentemente, como é o caso da computação móvel associada a dispositivos médicos portáteis. Neste trabalho, um dispositivo de eletrocardiograma (ítem necessário para sistemas Homecare), baseado em microcontrolador, foi acoplado a um sistema de comunicação móvel para remotamente visualizar dados com alertas e avisos provindos do monitoramento. Os dados provenientes do eletrocardiógrafo são transmitidos para um servidor local. Um servidor web centraliza a informação e uma aplicação, instalada no dispositivo móvel do usuário, emite alertas e avisos do monitoramento. Resultados preliminares do protótipo proposto são apresentados. Palavras-chave Dispositivos de ECG, Comunicação Móvel, Telemedicina, Serviços de assistência domiciliar e Android. 1 Introdução Diante do constante desenvolvimento de dispositivos móveis (smartphones, tablets, palmtops) e, consequentemente, dos sistemas e aplicativos utilizados em tais equipamentos, várias áreas do conhecimento tem se aliado a essas tecnologias com vistas a promover soluções mais eficientes e voltadas para um número maior de usuários (EVANS, 2013). Na medicina, esses avanços tecnológicos, aprimoram a telemedicina e permitem fornecer maior efetividade e facilidade nos serviços de saúde (WEN, 2008). Os equipamentos médicos de monitoramento de pacientes estão se tornando portáteis (WINK, 2012), o que facilita a vida dos pacientes, reduzindo a quantidade de equipamentos necessários para o monitoramento e possibilitando à equipe médica identificar, remotamente, anomalias ou quaisquer sinais de perigo no tocante ao quadro clínico do paciente. (CORREIA, 2008). SHA (2013) demonstrou que empresas investem em chips e equipamentos inteligentes desenvolvidos para facilitar o monitoramento de sinais vitais de seus usuários. WINK (2012) cita que a integração de sistemas móveis possibilita aos profissionais de saúde uma melhor qualidade e agilidade no atendimento a pacientes. No tocante a essa contextualização, sistemas Homecare são exemplos dessa recente integração e, atualmente, dispositivos comerciais já exibem a portabilidade aliada à comunicação móvel, o que permite aos pacientes um menor ônus no tratamento de doenças ou mesmo em processos de recuperação após cirurgias complexas. Os problemas oriundos de cirurgias cardiovasculares são exemplos do cenário delineado, e os dispositivos ECG são os elementos principais do monitoramento necessário. Neste contexto, os dispositivos de hardware (normalmente baseados em microcontroladores) devem ser acoplados a sistemas que possibilitem a comunicação remota dos dados e a consequente minimização da necessidade de pessoal técnico especializado no sistema homecare instalado. Recentemente, foi desenvolvido um eletrocardiógrafo portátil de baixo custo e consumo (CUNHA, 2012). Este aparelho possui uma autonomia de funcionamento de alguns dias e a comunicação sem fio (wireless) possui um alcance de 70 metros sem barreira e sem cortes no sinal. Acrescido ao dispositivo, um sistema de alarme foi desenvolvido através de um 2886

2 modelo baseado em redes de Petri Coloridas. Ele foi acoplado ao monitor cardíaco e permitiu indicar ao usuário possíveis alterações da frequência do sinal cardíaco e de outros parâmetros relevantes provindos do monitoramento. Neste trabalho, o protótipo de um sistema que u- tiliza agentes para a comunicação do eletrocardiógrafo portátil de baixo custo desenvolvido por (CUNHA, 2012) com dispositivos móveis é apresentado. Isso permite a análise do sinal do eletrocardiograma através de uma interface adequada que apresente os dados do paciente e indique situações de risco, como alteração da frequência cardíaca e anomalias no ECG. 2 Modelo proposto 2.1 Eletrocardiógrafo portátil Cunha (2012) propôs um modelo de eletrocardiógrafo portátil (Figura 1) para monitorar sinais cardíacos, possuindo um subsistema de condicionamento (amplificação e filtragem) com uma quantidade reduzida de componentes de baixo custo e consumo. A comunicação entre o eletrocardiógrafo e o computador é realizada através de uma placa Zigbee com a faixa de comunicação de 2,4GHz e um alcance de aproximadamente 70 metros, sem barreira. Com o recurso de conexão, via porta USB da placa, o aparelho proposto possibilita a apresentação dos dados do eletrocardiograma em tempo real. Figura 2 - Estrutura utilizada com o Eletrocardiógrafo Portátil. (CUNHA, 2012). Na Figura 3 é apresentada a rede de Petri utilizada para fazer a análise dos sinais provindos do eletrocardiógrafo. Figura 3 - Sinais entrando na rede para serem analisados. O modelo completo desenvolvido por Cunha (2012) é descrito na Figura 4 onde é possível visualizarmos o aparelho de ECG ligado a uma pessoa e este dispositivo interligando-se com um com servidor local através de uma placa Zigbee. Figura 1 - Detector ECG portátil montado por Cunha (2012) A interface que mostra em tempo real o sinal de ECG, juntamente com os batimentos cardíacos utiliza um socket de comunicação do Matlab com o CpnTools. Uma estrutura em rede de Petri Colorida foi utilizada para fazer uma melhor análise da frequência cardíaca e disponibilizar alertas e avisos para o caso de anomalias na frequência calculada. Na Figura 2 é apresentada a interface desenvolvida e um simulador de sinais cardíacos que foi utilizado como dispositivo de entrada. Além disso, é apresentado um equipamento comercial que foi utilizado para comparação com o eletrocardiógrafo projetado. Figura 4 - Modelo desenvolvido 2887

3 2.2 Protótipo de comunicação com o eletrocardiógrafo O protótipo desenvolvido se destina a realizar a comunicação entre os dados providenciados pelo eletrocardiógrafo (incluindo os sistemas de alerta) e o aplicativo móvel, no tocante a providenciar uma interface fácil e simples. Para melhorar a organização do desenvolvimento e utilização, o presente protótipo está sendo dividido em três módulos descritos a seguir: Módulo mobile Módulo servidor local Módulo servidor web Na Figura 5 é apresentado o diagrama geral do protótipo, com seus respectivos módulos. o Sincronizar dados com o servidor Sair do sistema. 2.3 Módulo mobile Figura 5 - Diagrama geral do sistema. O desenvolvimento deste módulo está sendo feito na linguagem Java para uso na plataforma Android. Essa parte do sistema contém o módulo responsável pela interação do usuário com o aplicativo móvel mostrado na Figura 6. É possível observar na Figura 6, a tela de cadastro do usuário e as outras abas do sistema onde se encontram as seguintes funcionalidades: Usuário (Usuários do sistema) o Cadastro o Atualização o Exclusão Monitoramento de sinais Vitais (contém a integração com aparelhos e sensores responsáveis para a monitoração de sinais vitais) o Eletrocardiograma e frequência cardíaca. Cuidadores (Pessoas que receberão a- lerta em caso de anomalias nos sinais vitais) o Listar todos o Cadastro o Atualização o Exclusão Configuração Figura 6 - protótipo de aplicativo desenvolvido para aparelhos móveis. Além disso, o aplicativo é capaz de se comunicar com o modulo servidor local através de prévia configuração exposta na Figura 7. Neste módulo, o usuário insere o endereço IP do servidor local, o número da porta (já vem configurada a 8081, mas o usuário pode modificar) e os valores de batimentos cardíacos (máximo e mínimo). Após acionar o botão Salvar será enviado para o servidor às características do usuário assim como as informações serão salvas no banco de dados local do aparelho móvel. Figura 7 - Configuração do módulo mobile com o módulo servidor local. O presente módulo possui como principal funcionalidade a emissão de alertas, sons e vibração padrões do sistema do aparelho que está instalado, caso a frequência cardíaca do usuário que está sendo monitorado pelo eletrocardiógrafo esteja fora dos padrões configurados para o usuário. Nesses casos, alarmes sonoro e vibracional são acionados a partir do dispositivo móvel e um SMS é enviado para os cuidadores 2888

4 cadastrados no aplicativo contendo informações do nome do usuário e do problema detectado. 2.4 Módulo servidor local Este módulo foi desenvolvido em Java e utiliza um socket de comunicação com o sistema em Matlab desenvolvido por Cunha (2012), que recebe os valores da frequência dos batimentos cardíacos advindos do eletrocardiógrafo e os salva em um arquivo JSON, que serão enviados para o servidor web a cada 30 minutos. Um sistema de agentes inteligentes utilizado o framework JADE (Java Agent DEvelopment framework) foi também desenvolvido. Um agente inteligente é responsável pela coleta dos sinais advindos do monitor ECG, utilizando um socket local na porta Posteriormente, as informações são salvas em um arquivo local contendo a data/hora e o valor do batimento cardíaco. Esses dados são enviados para outro agente, via ACLMessage, linguagem própria para agente da plataforma JADE (2010), o qual verifica se os sinais estão dentro do padrão estabelecido pelo usuário. Caso não estejam, é transmitido para o dispositivo móvel um alerta contendo as informações do usuário e do problema relatado. 2.5 Módulo servidor Web O sistema possui um módulo responsável por manter as informações dos usuários salvas em um banco de dados centralizado e fornecer uma interface para sincronização das informações com o dispositivo móvel. Isso possibilita que o usuário possa verificar posteriormente os valores de seus batimentos cardíacos que foram coletados durante o tempo em que estava com o aparelho. Além disso, os dados da frequência cardíaca advindos do servidor local são sincronizados e salvos no banco de dados a cada 30 minutos. 3 Conclusões Como resultado do protótipo realizado, foi verificado que é possível criar um sistema de monitoração voltada para dispositivos móveis, no qual há os processos de captura do ECG, o seu salvamento no banco de dados do servidor web e a emissão de alertas no aplicativo móvel. O protótipo desenvolvido é composto por 3 módulos que agregados ao Eletrocardiógrafo desenvolvido por Cunha (2012) possibilitam uma melhor praticidade e mobilidade para seus usuários, assim como os ganhos dos recursos de monitoramento pelos responsáveis, cuidadores ou familiares do paciente. Além da frequência cardíaca e dos alertas, com a implementação da visualização do eletrocardiograma no dispositivo móvel, um profissional da saúde que esteja responsável por cuidar do usuário, poderá ter melhorias na tomada de decisão a respeito do paciente. O sistema apresentada como principal característica o baixo custo, tanto de recursos computacionais quanto de financeiros, para sua utilização. O que a- grega valor aos conceitos de homecare, onde o paciente está em seu domicilio por um tempo maior que o de estadia em um hospital ou local especifico. Agradecimentos Os autores agradecem à FAPEAL/CNPq pelo financiamento do projeto. Referências Bibliográficas CORREA et al.; Análise de imagens médicas via dispositivos móveis < aiswim2007/sessao5/ pdf> CRISPIM JUNIOR, C. F.; FERNANDES, A.M.R., Análise das tendências tecnológicas para, Computação Móvel aplicada à área da Saúde, CBIS' Anais e Programação do CBIS'2006 SBIS XIII Congresso Brasileiro de Informática em Saúde. CUNHA, P. C. N. Um Modelo de Eletrocardió-grafo Portátil de Baixo Consumo, Dissertação de mestrado em Modelagem Computacional de Conhe-cimento do Instituto de Computação da Universidade Federal de Alagoas (UFAL), EVANS, B., Mobile is eating the world < MAGAGNIN JUNIOR, A.; SIMAS, J. H. C. Eletrocardiógrafo com Dispositivos Móveis e Monitoramento a Distância, Trabalho de Conclusão de Curso, SHAH, A. SERVICE, I, N. Intel aposta na computação vestível e anuncia processador, 11 de setem-bro de Quark. Disponível em: < 9/11/intel-aposta-na-computacao-vestivel-eanuncia-processador-quark/>. Acesso em: 28 Fev SILVA, L.A.M.; Estudo e Desenvolvimento de Sistemas Multiagentes usando JADE: Java AgentDevelopment framework, Monografia de Conclusão de Curso em Informática do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade de Fortaleza (UNIFOR),

5 WEN, C.L., Telemedicina e Telessaúde Um panorama no Brasil, 07-15, 2008,< emedicina_telesaude.pdf> Acesso em: 28 Fev WINK, G.L., Desenvolvimento de Soluções em Dispositivos Móveis na Área da Saúde < 83/54136/ pdf?sequence=1 >