Monitorização de Sinais Monitorização de Sinais Biomédicos em Assistentes Biomédicos em Assistentes

Pessoais DigitaisPessoais Digitais

Grupo de Pesquisa:Grupo de Pesquisa:Adson Ferreira da RochaAdson Ferreira da Rocha

Francisco Assis de Oliveira NascimentoFrancisco Assis de Oliveira Nascimento Hervaldo Sampaio CarvalhoHervaldo Sampaio Carvalho

Liana SenaLiana SenaIwens Gervásio Sene Jr. Iwens Gervásio Sene Jr.

Rafael Santos OrtisRafael Santos OrtisTalles Marcelo G. de A. BarbosaTalles Marcelo G. de A. Barbosa

IntroduçãoIntrodução● Projeto GIMPAProjeto GIMPA

– PHM – Sistema Pessoal de Monitorização da Saúde PHM – Sistema Pessoal de Monitorização da Saúde

ObjetivosObjetivos

● Visualização em tempo real de sinais biomédicos Visualização em tempo real de sinais biomédicos em um Assistente Pessoal Digital.em um Assistente Pessoal Digital.

● Transmissão dos sinais para um PC.Transmissão dos sinais para um PC.● Visualização remota dos sinais.Visualização remota dos sinais.

Captura dos SinaisCaptura dos Sinais

● PROCOMPPROCOMP● No projeto visualização a partir de dados já No projeto visualização a partir de dados já

capturados dos seguintes sinais:capturados dos seguintes sinais:– ECG ECG – EMGEMG– Pressão ArterialPressão Arterial– Oxiometria de Pulso Oxiometria de Pulso – Temperatura Temperatura – Freqüência Cardíaca Freqüência Cardíaca

PDA - ZaurusPDA - Zaurus

● Zaurus SL-5500Zaurus SL-5500– Intel StrongArm 1110 – 206 Mhz – 235 Dhrystone MIPSIntel StrongArm 1110 – 206 Mhz – 235 Dhrystone MIPS– 64 RAM/16 ROM (Flash ROM)64 RAM/16 ROM (Flash ROM)– LCD 240x320 – 16 bitsLCD 240x320 – 16 bits– Compact Flash e Secure DigitalCompact Flash e Secure Digital– Linux 2.4.18Linux 2.4.18

● Qtopia – Interface GráficaQtopia – Interface Gráfica

PDA-ZaurusPDA-Zaurus

● Limitações:Limitações:– Energia limitadaEnergia limitada– Processamento limitadoProcessamento limitado

● Processador de ponto fixoProcessador de ponto fixo● Operações com ponto flutuante emuladas no Kernel do Operações com ponto flutuante emuladas no Kernel do

linuxlinux

– Resolução baixaResolução baixa

Zaurus - SOZaurus - SO

● QtopiaQtopia– Fork do Qt para sistemas embarcados.Fork do Qt para sistemas embarcados.

● Possibilidade de mudança do sistema operacional Possibilidade de mudança do sistema operacional com uma atualização da ROM. com uma atualização da ROM. – Open ZaurusOpen Zaurus– CackoCacko– Intefaces gráficasIntefaces gráficas

● OPIEOPIE● PicoGUIPicoGUI

Visualização - MedplotVisualização - Medplot

● Requisitos:Requisitos:– Tempo realTempo real– Baixo consumo energia e processamentoBaixo consumo energia e processamento

● Implemetação usando C++ e o framework Qt/QtopiaImplemetação usando C++ e o framework Qt/Qtopia● Visualização de sinais de ECG, EMG, pressão Visualização de sinais de ECG, EMG, pressão

arterial, temperatura, oxiometria, freqüência cardíacaarterial, temperatura, oxiometria, freqüência cardíaca● Transmissão dos sinais para um desktop via TCP/IP. Transmissão dos sinais para um desktop via TCP/IP.

Transmissão dos sinaisTransmissão dos sinais

● Necessário um protocolo específico que garanta:Necessário um protocolo específico que garanta:– integridade das informaçõesintegridade das informações– autenticação entre cliente e servidorautenticação entre cliente e servidor– prioridade a determinados serviçosprioridade a determinados serviços

● Requisitos do protocoloRequisitos do protocolo– Baixo overhead.Baixo overhead.– A transmissão deve ser dependente do estado da A transmissão deve ser dependente do estado da

energia, prioridade do dado e custo computacionalenergia, prioridade do dado e custo computacional

Visão Geral - MedplotVisão Geral - Medplot

● Estrutura do Programa:Estrutura do Programa:

MedplotMedplotMedplotMedplot

Gerente de dadosGerente de dadosGerente de dadosGerente de dados Gerente de redeGerente de redeGerente de redeGerente de redeSinalSinalSinalSinal

PlotdataPlotdataPlotdataPlotdata

Classe MedplotClasse Medplot

● Classe responsável pelo controle e interface Classe responsável pelo controle e interface gráfica.gráfica.– Gera a interface gráfica em tela cheia no ZaurusGera a interface gráfica em tela cheia no Zaurus– Desabilita a proteção de tela do ZaurusDesabilita a proteção de tela do Zaurus– Cria e destrói cada instância dos sinais, gerente de Cria e destrói cada instância dos sinais, gerente de

dados e de rede.dados e de rede.

Classe MedplotClasse Medplot

● Inteface inicial:Inteface inicial:

Classe datamanagerClasse datamanager

● Disponibiliza os dados para as classes dos sinais Disponibiliza os dados para as classes dos sinais e do gerente de redee do gerente de rede

● Os dados devem ser os mesmos para o gerente de Os dados devem ser os mesmos para o gerente de rede e para as classes dos sinais em um mesmo rede e para as classes dos sinais em um mesmo instante de tempo.instante de tempo.

● Carrega os dados da rede ou de um banco de Carrega os dados da rede ou de um banco de dados local.dados local.

Classe NetworkClasse Network

● Entidade responsável pelo envio dos dados para uma Entidade responsável pelo envio dos dados para uma estação remota.estação remota.

● Recebe os mesmos dados que são utilizados na Recebe os mesmos dados que são utilizados na visualização.visualização.

● Implementação mínima para o envio dos sinais:Implementação mínima para o envio dos sinais:– conecta com o servidor e espera por uma requisição para conecta com o servidor e espera por uma requisição para

envio de um sinal.envio de um sinal.– recebendo uma requisição de sinal inicia envio recebendo uma requisição de sinal inicia envio

imediatamente.imediatamente.– termina a transmissão ao receber a requisição de finalizaçãotermina a transmissão ao receber a requisição de finalização

Classe SinalClasse Sinal

● Classe Base de cada sinal plotado. Cada sinal Classe Base de cada sinal plotado. Cada sinal herda toda a estrutura desta classe.herda toda a estrutura desta classe.

● Estruturas em comum a todos os sinais.Estruturas em comum a todos os sinais.● Atualização da tela em 30 fps para manter baixa a Atualização da tela em 30 fps para manter baixa a

utilização do processador e mostrar o sinal utilização do processador e mostrar o sinal percorrendo suavemente a tela do PDA.percorrendo suavemente a tela do PDA.– Em sinais com baixa freqüência de amostragem 1 fps.Em sinais com baixa freqüência de amostragem 1 fps.

Classe ECGClasse ECG

● Mostra o ECG na tela levando em consideração o Mostra o ECG na tela levando em consideração o tamanho da tela.tamanho da tela.– Mostra 2 segundos de ECG modo retrato.Mostra 2 segundos de ECG modo retrato.– Mostra 2,5 segundos no modo paisagem.Mostra 2,5 segundos no modo paisagem.

● Pega os dados do datamagnager e formata os Pega os dados do datamagnager e formata os dados para a sua visualização na tela.dados para a sua visualização na tela.

● Dizima amostras para mostrar o sinal na telaDizima amostras para mostrar o sinal na tela– máximo de pontos na tela 240.máximo de pontos na tela 240.

Classe ECGClasse ECG

Classe EMGClasse EMG

● Mostra 2 segundos de um sinal de EMG na tela.Mostra 2 segundos de um sinal de EMG na tela.● Dizima amostras para mostrar todo o sinal na telaDizima amostras para mostrar todo o sinal na tela

Classe pressão arterialClasse pressão arterial● Mostra um gráfico das ultimas 10 amostras da Mostra um gráfico das ultimas 10 amostras da

pressão arterial (sistólica e diastólica).pressão arterial (sistólica e diastólica).● Mostra e atualiza a tabela contento o valor de cada Mostra e atualiza a tabela contento o valor de cada

amostra.amostra.

Classes da freqüência cardíaca, Classes da freqüência cardíaca, temperatura e oxiometria de temperatura e oxiometria de

pulso.pulso.● Mostram um gráfico das ultimas 10 amostras dos Mostram um gráfico das ultimas 10 amostras dos

sinais e uma tabela com o valores.sinais e uma tabela com o valores.

Classe plotdataClasse plotdata

● Classe que plota os dados na tela.Classe que plota os dados na tela.– Responsavel por “ligar os pontos” os gerados pelas Responsavel por “ligar os pontos” os gerados pelas

classes dos sinais.classes dos sinais.– Double buffered.Double buffered.– Cada classe possui usa propria instância do plotdata.Cada classe possui usa propria instância do plotdata.– Além dos sinais plota o fundo, os valores dos eixos ou Além dos sinais plota o fundo, os valores dos eixos ou

qualquer outro texto na tela.qualquer outro texto na tela.

Central em um DesktopCentral em um Desktop

● Objetivo:Objetivo:– Solicitar e receber os sinais capturados em diversos Solicitar e receber os sinais capturados em diversos

monitores diferentes.monitores diferentes.● Utiliza o mesmo código do Medplot.Utiliza o mesmo código do Medplot.● Mostra 3 segundos de ECG e EMG.Mostra 3 segundos de ECG e EMG.● Mostra até 3 sinais diferentes na mesma tela.Mostra até 3 sinais diferentes na mesma tela.● Cada cliente conectado cria uma instancia do Cada cliente conectado cria uma instancia do

Medplot modificado para o desktop.Medplot modificado para o desktop.

CentralCentral

Testes de DesempenhoTestes de Desempenho

● Testes indiretos do consumo de energiaTestes indiretos do consumo de energia– Bug no Kernel.Bug no Kernel.

● Testes comparando o rendimento com:Testes comparando o rendimento com:– Luz de fundo on/off.Luz de fundo on/off.– Atualizações na tela.Atualizações na tela.– Comparação entre os sinais.Comparação entre os sinais.

● O comsumo de energia pelo processador é pequeno se O comsumo de energia pelo processador é pequeno se comparado com o consumo da luz de fundo.comparado com o consumo da luz de fundo.

● Utilização do processador de 30 a 40 %Utilização do processador de 30 a 40 %● Memoria RAM utilizada pelo programa 3 MB.Memoria RAM utilizada pelo programa 3 MB.

Sugestões de continuaçãoSugestões de continuação● Desenvolvimento do protocolo de comunicação.Desenvolvimento do protocolo de comunicação.

– Impacto do TCP/IP.Impacto do TCP/IP.– Implementação em um Middleware.Implementação em um Middleware.– Comunicaçõ com os outros modulos.Comunicaçõ com os outros modulos.– Sincronização.Sincronização.

● Gerenciamento de Energia.Gerenciamento de Energia.● Testes com outras ROMs do Zaurus e com outros Testes com outras ROMs do Zaurus e com outros

PDAs.PDAs.● Testes enviando o sinal por uma rede sem fio.Testes enviando o sinal por uma rede sem fio.● Visualização dos sinais capturados pelo Procomp.Visualização dos sinais capturados pelo Procomp.

ConclusõesConclusões

● Visualização e transmissão de sinais biomédicos Visualização e transmissão de sinais biomédicos é possível em um PDA.é possível em um PDA.– Custo computacional baixo.Custo computacional baixo.

● Transmissão não gera um atraso grande na Transmissão não gera um atraso grande na visualização do sinal.visualização do sinal.

● A utilização de energia é muito grande ao utilizar A utilização de energia é muito grande ao utilizar a luz de fundo.a luz de fundo.