Projeto Final II
Engenharia de Computação (DIURNO)
PUCPR - Escola Politécnica
Prof. Luiz A. P. Lima Jr.
Relatório e Implementação Final
Sistema para Acompanhamento de Sinal Cardíaco
(SISASC)
Alex de Oliveira Silva
Juliana Cecília Gipiela Corrêa Dias
Lucas Brehm Ronnau
Professor Orientador: Claudia Maria Cabral Moro
2º Bimestre
____________________________
Visto do Orientador
RESUMO
O projeto “SISASC” visa ser uma solução prática para um grande
problema que existe na área médica, sendo este, a inconsistência de dados em
equipamentos médicos moveis, pois, o paciente não tem qualificação para o
posicionamento correto do equipamento.
Como solução, será implementado um dispositivo para a verificação do
sinal ECG (Eletrocardiograma) portátil, com qualidade suficiente para que os
sinais possam ser analisados e utilizados por um médico. Para tanto, será usado
tecnologias como: sistemas embarcados, utilização de diversos protocolos,
dispositivos de comunicação e sensor de ECG.
1 INTRODUÇÃO
Segundo WORLD HEART FEDERATION¹ as doenças cardíacas e
infartos são as razões da morte de aproximadamente 17 milhões de pessoas por
ano no mundo. Com isso, são as principais causas de mortalidade no mundo.
O eletrocardiograma provê aos profissionais de cardiologia, dados
relevantes para o diagnóstico e acompanhamento de doenças cardíacas como
a fibrilação arterial. Entretanto, mesmo o paciente em estado estável, necessita
de acompanhamento, que poderia ser remoto, como no projeto MobiGuide². O
projeto MobiGuide tem por objetivo o desenvolvimento de sistema de apoio a
decisão em saúde (SADS) para acompanhamento de pacientes com doenças
crônicas, baseando-se nas diretrizes clínicas de Fibrilação Atrial (FA) e de
Diabetes Mellitus Gestacional. O sistema para monitoramento da FA é composto
de duas partes principais, uma para apoiar o profissional de saúde durante o
atendimento clínico disponível em um computador e outra utilizada pelo
paciente, por meio de um celular (dispositivo móvel).
“Telemedicina/Telessaúde é oferta de serviços ligados aos cuidados com
a saúde, nos casos em que a distância é um fator crítico, ampliando a assistência
e também a cobertura. Tais serviços são fornecidos por profissionais da área da
saúde, usando tecnologias de informação e de comunicação para o intercâmbio
de informações válidas para promoção, proteção, redução do risco da doença e
outros agravos e recuperação. Além de possibilitar uma educação continuada
em saúde de profissionais, cuidadores e pessoas, assim como, facilitar
pesquisas, avaliações e gestão da saúde. Sempre no interesse de melhorar o
bem-estar e a saúde das pessoas e de suas comunidades”³.
No momento em que o usuário utiliza o equipamento, na maioria dos
casos o mesmo não está na presença de um profissional de saúde, logo os
dados são enviados ao especialista o qual realiza uma análise em um momento
oportuno. Analisando essas informações verificou que na maioria dos casos os
dados estavam inconsistentes, pois o usuário não tem qualificação para
posicionar corretamente o equipamento.
Para resolver o problema em questão, é proposto o desenvolvimento de
um sistema em tempo real, capaz de identificar a qualidade do sinal ECG, o qual
somente permite o envio do sinal, caso o mesmo esteja com qualidade suficiente
para ser analisado por um especialista, como mostra a figura 1.
Paciente
Smartphone
Profissional da Saúde
Dispositivo
Figura 1 - Diagrama do produto
O detalhamento do problema está descrito na seção 2, com os módulos
de aquisição do sinal, pré-processamento, processamento, aplicativo (APP)
Android e sistema web. (Dúvida se continua)
Na seção 3, por sua vez, é apresentado os testes, bem como os
resultados do projeto.
Na seção 4 é descrito a parte ambiental do projeto.
Na seção 5 mostra-se a conclusão do projeto, tendo como principal
objetivo o desenvolvimento do mesmo.
2 DETALHAMENTO DO PROJETO
O projeto SISASC pretende implementar um dispositivo para a verificação
do sinal ECG (Eletrocardiograma) portátil, que verifica se o mesmo sinal
realmente existe, ou é apenas ruído, sinais indesejáveis, antes de enviar o
mesmo para uma base de dados que será acessível há profissionais de saúde.
Para uma melhor compreensão do projeto, este é divido em 5 partes,
como mostrado no diagrama de blocos da figura 2.
Aquisição Pré-Processamento Processamento Aplicativo Android Sistema Web
Figura 2 - Diagrama de blocos
2.1 Aquisição, Pré-Processamento e Processamento
Essa etapa será construída conforme o diagrama elétrico apresentado na
figura 3, que apresenta o hardware que será implementado no projeto.
Figura 3 - Diagrama elétrico do projeto
2.1.1 Alimentação do Circuito
A alimentação do circuito é representada na figura 4, a qual possui dois
reguladores de tensão um para 3.3V que foi representado pelo componente U3
e outro Lm337, representado pelo componente U4, o qual trata-se de um
regulador de tensão negativa ajustável que está configurado para ter em sua
saída o valor de -3.3V, gerando assim uma alimentação simétrica para o circuito
através de duas baterias, cada uma alimentando um regulador diferente.
Figura 4 - Reguladores de tensão
2.1.2 Aquisição do sinal ECG
Para a aquisição do sinal é necessário a configuração do C.I. (circuito
integrado) Ad620 de acordo com o datasheet do componente4. É possível
verificar no diagrama elétrico os eletrodos que serão fixados no paciente. Esse
processo é melhor representado na figura 5.
Figura 5 - eletrodos e Circuito Ad620 para sinal ECG
2.1.3 Pré-Processamento
O pré-processamento é composto pelos filtros e pelo amplificador, que
possui a função de pré-processar o sinal para este ser melhor interpretado pelo
microprocessador. É constituído de um filtro passa baixa de 300Hz e um filtro
passa alta de 0.03Hz, para remoção de alguns sinais indesejados. Após estes
filtros tem-se um amplificador não inversor, amplificando o sinal em 101 vezes,
uma vez que o sinal ECG é muito pequeno (em torno de 10-3V) para ser
convertido para digital pelo conversor AD (Analógico Digital), como demonstra a
figura 6.
Figura 6 - filtros e amplificadores
2.1.4 Processamento
Considerando que é necessário digitalizar o sinal analógico gerado do
sinal ECG para ser enviado para o dispositivo móvel, foi escolhido o
microprocessador Atmega328p5, pois o mesmo possui um conversor AD
integrado, bem como, a comunicação serial, no qual será embarcado um
software para a classificação e análise do sinal ECG. Esse microprocessador
também é responsável pelo feedback ao usuário, onde possui um buzzer,
“componente eletrônico que é composto por 2 camadas de Metal e uma terceira
camada interna de cristal Piezoeléctrico, este componente recebe uma fonte de
energia e através dela emite uma frequência sonora”6, o qual aciona caso não
exista o sinal ECG, um LED (Diodo emissor de luz) e um sinal sonoro deverão
ser acionados. Uma vez que o sinal ECG exista, o Atmega328p através da sua
porta serial envia o sinal ECG para o módulo bluetooth HC-067 utilizando um
sequência de bytes, este módulo é usado para comunicação wireless entre o
dispositivo e o celular, o alcance do módulo é de 10 metros e ele funciona apenas
no modo escravo que significa que este não se conecta a nenhum dispositivo ele
apenas permite que outros dispositivos se conectem a ele, ele possui 4 pinos
que são VCC (alimentação de 3,6 à 6v), GND, RX e TX, os dois últimos utilizados
para comunicação com o microprocessador via serial, o qual enviará para o
dispositivo móvel, como demonstrado na figura 7.
Caso o microprocessador não consiga trabalhar de forma correta com à
técnica de IA implementada, será implementado a técnica de IA para a validação
do sinal ECG no aplicativo móvel.
Figura 7 - Sinalização ao usuário, ATMEGA328P e módulo bluetooth
O pseudo firmware do atmega328p pode ser visualizado abaixo em
notação portugol:
Buffer dados[250];
INTEIRO contador = 0;
ENQUANTO TRUE
Inteiro a = RECEBEDADODAPORTAANALOGICA();
SE CONTADOR == 250 ENTAO
contador = 0
SE VALIDADOS (BUFFER) ENTÃO
ESCREVENASERIAL(BUFFER)
LIMPAR(BUFFER);
FIM SE
CASO CONTRARIO
contador ++;
FIM SE
FIM ENQUANTO
FUNCAO VALIDADOS(Buffer DECIMAL)
INTEIRO saída = REDENEURAL(buffer)
SE saída == 0 ENTÃO
RETORNE VERDADEIRO
ELSE
RETORNA FALSO
FIM FUNCAO
2.1.4.1 Qualidade do sinal ECG
O sinal de ECG apresenta ondas características, representadas pela onda
P, pelo complexo QRS e pela onda T, como ilustra a figura 8. Seus elementos:
Complexo QRS é caracterizado pela amplitude, o instante de início,
pico R e o fim;
A onda P é a amplitude, o instante de início, valor máximo e o fim;
A onda T é o instante de máximo/mínimo e fim.
Figura 8 - Elementos do ECG
Na prática o complexo QRS é o primeiro a ser detectado, os restantes são
determinados tendo como referência o mesmo.
Para um paciente com ECG normal tem-se os seguintes parâmetros:
A onda P representa a despolarização de ambos os átrios, sua duração é
de 0,06 a 0,10 segundos, sua amplitude é de até 2,5 mm, eixo: 0 - 90 graus. Sua
forma é arredondada e simétrica.
O intervalo PR é medido do início da onda P até o início do complexo
QRS, sua duração de 0,12 até 0,20 segundos. O intervalo corresponde à
despolarização atrial + atraso da passagem do impulso elétrico.
O complexo QRS tem duração menor que 0,12 segundos, sua amplitude
varia de acordo com a derivação, eixo elétrico (entre 0° e +90°), biótipo e idade
do paciente.
A linha isoelétrica que vai do final do complexo QRS até o início da onda
T, o segmento ST, representa o início da repolarização ventricular,
desnivelamento normal: até 1 mm em derivações periféricas, e até 2 mm em
derivações precordiais
O sinal de ECG de um paciente com algum tipo de fibrilação muda do de
um paciente normal. O sinal de ECG de um paciente com fibrilação atrial tem as
seguintes características:
Os impulsos registrados pelo eletrocardiograma são irregulares e não é
possível visualizar a onda P, impulso que representação a contração dos átrios,
como mostra a figura 9.
Figura 9 – ECG com fibrilação atrial
2.2 Aplicativo Android
O aplicativo Android do sistema será composto de 4 telas, as quais
possuem as seguintes funcionalidades: login, cadastro, envio do sinal e ajuda à
utilização do sistema.
Assim que o aplicativo é inicializado, caso o sinal ECG capturado pelo
hardware esteja disponível, na tela do aplicativo, este é mostrado em tempo real,
representado na figura 10. O usuário tem a possibilidade de armazenar seu sinal
no banco de dados do sistema, de forma a disponibilizar o sinal ECG para um
profissional de saúde. Para que o usuário possa enviar os dados biomédicos, o
mesmo deve fazer login no aplicativo, caso não possua, deve-se cadastrar no
APP e realizar o login.
Figura 10 - Tela inicial
Caso o usuário optar por login na primeira tela, o mesmo é direcionado
para a tela de login, que pode ser visualizada na figura 11, para entrar com seus
dados de autenticação, compostos pelos campos: login e senha. Se os dados
estiverem corretos, ou seja, foram validados, o usuário é encaminhado para a
tela inicial, porém com a disposição da figura 11.
Figura 11 - tela de login
Se o usuário optar por cadastrar na primeira tela, o mesmo é direcionado
a tela de cadastro, mostrada na figura 12 para assim preencher os seus dados
cadastrais, e então realizar o login no sistema.
Figura 12 - Tela de cadastro
Caso o usuário tenha realizado o login na tela de login, ele é direcionado
para tela inicial, na qual é apresentado o sinal coletado. Nesta tela existe um
botão, que possibilita o envio do sinal para a base de dados, como mostra a
figura 13. Assim que o envio é iniciado, este botão é transformado em uma opção
de parar o envio, como mostra a figura 14, assim que o usuário pressionar o
botão de parar o sistema interrompe o envio do sinal ECG para a base de dados.
Figura 13 - Envio do sinal para a base de dados
Figura 14 - Pausa do envio do sinal para a base de dados
Em todas as telas o usuário pode pressionar o botão de ajuda, caso o
usuário pressione esse botão, o mesmo é direcionado para a tela demonstrada
na figura 15.
Figura 15 - tela de ajuda
Para a implementação desta etapa deve-se seguir as diretrizes da
Google11 uma vez que o aplicativo é para o sistema operacional Android. Para
implementar um software nesta plataforma é necessário utilizar a linguagem de
programação Java. A Google indica que os desenvolvedores utilizem a IDE
Android Studio12 para implementar aplicativos para Android e por este motivo
este projeto utilizará esta IDE para implementar e debugar a aplicação.
Para uma melhor compreensão do aplicativo foram desenvolvidos alguns
diagramas em notação UML. A figura 16 demonstra o único caso de uso do
aplicativo. O ator principal é o usuário que pode visualizar a tela de ajuda,
visualizar seu sinal ECG, fazer um cadastro no sistema que depois o possibilitará
se autenticar no APP. Quando este está autenticado pode enviar seus dados
biomédicos para a base de dados do sistema. Se o sinal estiver sendo enviado,
o envio pode ser interrompido a qualquer momento.
Figura 16 - Caso de uso de aplicativo
A figura 17 é o diagrama de classes do aplicativo. Este software contém
4 classes, e cada uma é responsável por uma tela.
A classe telaInicial, é responsável pela tela mostrada na figura 10. Para
utilizar o sistema o usuário não é obrigado estar autenticado, caso tenha feito a
autenticação a variável global estaLogado passa a ter valor verdadeiro. A
variável estaRecebendoDadosECG é falsa até o momento em que o hardware
responsável pela aquisição dos dados enviar informações para o aplicativo.
Também existe a variável estaEnviandoDadosparaoServidor que é verdadeira
no momento em que o usuário devidamente autenticado solicita o envio de suas
informações de ECG. No momento em que o usuário se autêntica na classe
TeladeLogin a variável iddoUsuarioLogado recebe se código único dele do
sistema. Assim que a tela é aberta o método criarInterface() é chamado, ele é
responsável por colocar os elementos gráficos na tela. Esta tela se comunica
com o hardware do projeto através do bluetooth do dispositivo móvel, por isso
possui um método para iniciar a configuração que é representado no diagrama
por iniciarConfiguracaoBluetooth. Uma vez configurado é necessário localizar o
dispositivo correto, para isso o método localizarECGBluettoth é chamado. Se o
dispositivo para capturar o ECG é devidamente conectado o método
carregaDadosECG é chamado e neste momento é chamado através de uma
thread o método desenhaGraficonaTela que desenha um gráfico com valores do
sinal ECG no tempo até o momento que esta tela é finalizada. Se o usuário sair
desta tela o método finalizarConexaoBluetotooth finaliza a conexão com o
aparelho de aquisição. Caso o usuário esteja autenticado e opte por enviar seus
dados para a base de dados do sistema o método
enviarDadosColetadosparabasedeDados é chamado e através de uma thread
se comunica com o webserver do sistema enviado os dados ECG conforme vão
sendo desenhados na tela. A qualquer momento o usuário pode interromper o
envio das informações utilizando o método cancelarEnviodeDadosColetados.
Este processo também pode ser visualizado no diagrama de máquina de estados
demonstrado na figura 18.
A classe TelaLogin é responsável pela tela demonstrada na figura 11. Ela
contém duas variáveis do tipo String email e senha que serão utilizadas para a
autenticação. Se o campo e-mail e senha não estiverem vazios o método
validarInformacoes retornará true e assim o método finalizarLogin é chamado.
Se o webserver do sistema validar as informações o código único do usuário
será retornado e a variável estaLogado da classe TelaInicial recebe o valor
verdadeiro e o iddoUsuarioLogado passar a ter o código único do usuário. No
fim deste processo ele é direcionado para a TelaInicial.
A classe TelaCadastro é reponsável pela telamostrada na figura 12. Para
fazer o cadastro no sistema as Strings nome, endereço, CPF,
datadenascimento, telefone, email e senha devem ser preenchidas através da
interface gráfica do app criada pelo método criarInterface(). Se os dados forem
devidamente preenchido o método validarInformacoes() retornará verdadeiro e
assim o método finalizarCadastro é chamado redimensionado para a tela inicial.
A classe TelaAjuda é responsável pela tela mostrada na figura 15. Ela
possui um método criarInterface para dispor os elementos gráficos na tela e um
método carregaTextodeAjuda que tem a função de carregar as informações da
ajuda fixas no sistema.
Figura 17 - Diagrama de classes do aplicativo
Figura 18 - Máquina de Estado da classe tela inicial
2.3 Sistema Web
O sistema web do SISASC tem como objetivo a integração do usuário
com o médico, nessa página o médico tem a possibilidade de baixar o sinal ECG
do seu paciente que utiliza o ECG.
Para implementar esta parte do sistema será utilizada a linguagem de
programação PHP que possibilita a implementação de aplicações dinâmicas e
webservices. Juntamente com a linguagem de programação será utilizado o
framework codeigniter9 que trabalha com arquitetura MVC (Model View
Controller). O MVC divide a aplicação em 3 partes interligadas, de modo a
separar as representações internas da visualização final ao usuário. Este
sistema precisa armazenar informações de texto simples como o cadastro dos
usuários e valores numéricos que representam as amostras de sinais ECG. Para
isso foi escolhido o banco de dados Mysql10 que é gratuito e de fácil uso com
PHP.
A aplicação web também é responsável por implementar uma classe que
funcionará como webserver permitindo a comunicação entre o aplicativo e a
base de dados. Esta classe recebe mensagens do aplicativo no formato JSON
(JavaScript Object Notation), contendo os valores necessários. Abaixo temos um
exemplo deste tipo de formato, onde o aplicativo envia uma mensagem
solicitando o login do usuário:
Caso o paciente exista no banco de dados o servidor irá responder:
Caso não exista o servidor responde:
A tela inicial do site do SISASC, é a tela de login e senha, para o médico
poder visualizar os dados de seus pacientes, como mostra a figura 19. Caso o
médico já possua sua senha, o mesmo entra com seu e-mail e senha e é
direcionado a tela 02. Caso o usuário não seja cadastrado, o mesmo é enviado
para uma tela de cadastro.
Figura 19 - Tela de inicio
A tela 02, possui um menu com Dashboard e Paciente, como mostra a
figura 20. O Dashboard mostra as estatísticas do sistema, quantos pacientes são
cadastrados e um gráfico em tempo real do número de usuários utilizando o
SISASC, como mostra a figura 20. Em pacientes, existe um campo para o
médico digitar o CPF do paciente e buscar pelo mesmo, para adicionar a sua
lista de pacientes, como mostra a figura 21, o médico pode pesquisar pelo
paciente pela lista de pacientes, como mostra a figura 21, e ao clicar no nome
do paciente, o médico é direcionado para a figura 22, a qual ele pode baixar os
sinais de ECG do paciente, ver suas informações e escrever observações.
Figura 20 - Dashboard
Figura 21 - Tela menu de Paciente
Figura 22 - Tela Paciente
Para as informações serem armazenadas será implementada uma base
de dados conforme o diagrama entidade relacionamento disponível na figura 23.
Verifica-se que basicamente existe 3 tabelas. Uma responsável por armazenar
os dados do paciente, outra por armazenar os dados dos profissionais de saúde
e outra para armazenar os valores de ECG e hora dos pacientes.
Figura 23 - DER
Para um melhor entendimento da entidade BaseECG, é apresentado a
disposição do armazenamento do sinal ECG, na tabela 1.
Tabela 1 – Base ECG
Time ECG
[01:28:24.000] -0,113
[01:28:24.008] -0,092
[01:28:24.016] -0,077
[01:28:24.023] -0,042
[01:28:24.031] -0,007
[01:28:24.039] -0,007
A figura 24 demonstra os casos de uso de sistema web. Este possui dois
atores, o primeiro é o profissional de saúde que pode fazer seu cadastro no
sistema. Uma vez autenticado pode visualizar relatório de quantidade de
pacientes, adicionar pacientes para acompanhar ECG através do CPF do
paciente e visualizar os dados ECG disponíveis dos pacientes. O segundo ator
é o aplicativo android que pode solicitar cadastro de um usuário no sistema,
verificar se um usuário é válido e inserir sinal ECG na base de dados. O aplicativo
na prática representa o usuário paciente.
Figura 24 - Casos de uso do sistema web
A figura 25 mostra o diagrama de classes do sistema web. A classe login
contém as variáveis email e senha, se forem validadas pelo método
validarInformacoes() o método login() é chamado iniciando a sessão do usuário.
A classe tela Inicial é responsável pela tela representada na figura 20 que apenas
mostra a quantidade de pacientes que o médico esta atendendo. A classe
cadastre-se é responsável pela tela de cadastro do profissional de saúde. A
classe pacientes possui métodos para a busca deles, carregar as informações e
mostrar seus dados ECG disponíveis na base de dados. Por fim, tem-se a classe
webserver, responsável por se comunicar com o aplicativo, como já dito,
trocando mensagens no formato JSON. Ela possui métodos para adicionar o
cadastro de um paciente, validar login e enviar dados ECG para serem
persistidos.
Figura 25 - diagrama de classes do sistema web
3 TESTES E RESULTADOS
3.1 Testes
Foram realizados inúmeros testes para a comprovação do funcionamento
do projeto. Para a realização dos mesmos, foi necessário a utilização dos
seguintes materiais, como mostra a figura 26.
- Osciloscópio;
- Multímetro;
- Gerador de sinal ECG;
- Dispositivo móvel;
- Placa de aquisição de sinal ECG.
Figura 26 - materiais utilizados para testes
3.1.1 Testes do circuito de aquisição de sinal
Para a realização deste teste, foi necessário utilizar: gerador de sinal ECG
e osciloscópio. Para o mesmo foi conectado o gerador de sinal ECG na placa de
aquisição do sinal ECG, colocando um sinal simulado na entrada do dispositivo,
e o mesmo sinal foi observado na saída do circuito, desta forma validando o
teste. Como mostra a figura 27.
Figura 27 - sinal de saída da aquisição de sinal ECG
3.1.2 Testes rede Neural
Utilizando as aquisições realizadas pela placa de aquisição de sinal ECG
e algumas bases de dados de ECG disponíveis na web como a do site
PhysionNet8, foi verificado que a rede classifica corretamente 70% de sinais.
3.1.3 Teste da comunicação do dispositivo
Para a realização deste teste foi necessário o uso de um dispositivo
móvel, osciloscópio, bluetooth e a placa de aquisição de sinal. Ao ligar o
dispositivo verificou-se na tela do aplicativo do celular, se existia um sinal sendo
mostrado na tela do dispositivo. Como a transmissão de uma onda foi mostrada
na tela do mesmo, está funcionando corretamente. Como demonstra a figura 28.
Figura 28 – Comunicação do dispositivo móvel
3.1.4 Teste de Consumo de Energia
Como o sistema utiliza de baterias e um dispositivo móvel, viu-se
necessário quantificar o consumo de energia. Para assim, foi medido as tensões
das 3 baterias utilizadas no sistema, bem como da bateria do dispositivo móvel
e verificado qual o seus respectivos consumos em 10 minutos. Desta forma,
conforme a tabela 2, observou -se que o sistema consome 1,31% de bateria do
dispositivo móvel em 10 minutos, 0,34% de bateria das baterias de alimentação
simétrica e a bateria e a alimentação do microcontrolador e do módulo bluetooth
consome 1,13% em 10 minutos. Como o sistema normalmente será utilizando
em um tempo médio de 30 minutos, o seu consumo é estimado em 8,34%.
Tabela 2 – Consumo de bateria
Bateria Tensão Inicial Tensão Final Consumo
Bateria 1 da alimentação
simétrica
8,946V 8,915V 0,031V
Bateria 2 da alimentação
simétrica
8,089V 8,062V 0,027V
Bateria 3 da alimentação do
microcontrolador e do módulo
bluetooth
7,955V 7,865V 0,09V
Bateria 4 do dispositivo móvel 3,876 3,825V 0,051V
3.1.5 Teste da Rede Neural
Foram utilizadas 5 aquisições de sinais considerados bons e 5 aquisições
de ruídos para treinar a rede neural. Da mesma forma, foram utilizadas 5
aquisições de sinais considerados bons e 5 aquisições de ruídos para testar a
rede neural. Na figura 29 pode-se observar o resultado do teste de uma aquisição
de ruído, a qual retornou que não é um sinal ECG.
Figura 29 – Teste da rede neural
Após os testes da rede neural obteve os resultados mostrados na tabela
3:
Tabela 3 - Resposta da Rede Neural
Amostra Resposta Esperada Resposta da Rede
Neural
{507.5, 507.5, 507.5,
507.5, 509, 507.5,
507.5, 509, 509, 507.5,
509, 509, 507.5, 507.5,
509, 509, 507.5, 509}
Não foi encontrado
complexo QRS
Não foi encontrado
complexo QRS
{474.5, 528.5, 576.5,
620, 651.5, 672.5,
666.5, 648.5, 614,
570.5, 516.5, 462.5,
420.5, 377}
Não foi encontrado
complexo QRS
Não foi encontrado
complexo QRS
{492.5, 453.5, 473, 509,
497, 516.5, 552.5, 527,
498.5, 524, 506, 482,
512, 513.5}
Não foi encontrado
complexo QRS
Foi encontrado
complexo QRS
{521, 521, 520, 520,
520, 520, 521, 521, 521,
520, 521, 520, 520, 521,
521, 520, 522, 520, 521,
521, 522, 521}
Não foi encontrado
complexo QRS
Não foi encontrado
complexo QRS
{468.5, 509, 506, 468.5,
509, 525.5, 491, 530,
585.5, 573.5, 575, 593,
530, 470}
Não foi encontrado
complexo QRS
Não foi encontrado
complexo QRS
{521, 521, 520, 521,
521, 522, 523, 534, 702,
588, 394, 434, 488, 507,
516, 520, 521, 520, 521,
521, 521, 520}
Foi encontrado
complexo QRS
Foi encontrado
complexo QRS
{503, 552.5, 551, 584,
626, 578, 528.5, 527,
Foi encontrado
complexo QRS
Não foi encontrado
complexo QRS
488, 450.5, 485, 488,
458, 482}
{521, 522, 521, 521,
521, 523, 527, 747, 827,
631, 404, 263, 375, 467,
501, 514, 519, 520, 520,
521, 521, 521}
Foi encontrado
complexo QRS
Foi encontrado
complexo QRS
{488, 521, 494, 488,
543.5, 579.5, 638,
744.5, 783.5, 749, 668,
567.5, 428, 351.5,
393.5, 390.5, 425, 470}
Foi encontrado
complexo QRS
Não foi encontrado
complexo QRS
{520, 521, 520, 520,
520, 522, 524, 666, 813,
697, 496, 298, 300, 439,
490, 509, 517, 519, 520,
520, 521, 520}
Foi encontrado
complexo QRS
Foi encontrado
complexo QRS
Pode-se observar que nos testes da rede neural, obteve-se um falso
positivo e 2 falsos negativos, ou seja, uma amostra que a rede neural deveria
classificar como “não foi encontrado complexo QRS” classificou como “foi
encontrado complexo QRS” e duas amostras que deveriam ser classificadas
como “foi encontrado complexo QRS” foram classificadas como “foi encontrado
complexo QRS”. Desta forma, a rede neural possuí um erro de 30%.
3.1.5 Teste de integração entre a aquisição de sinal e a rede neural
Através do simulador de sinal de ECG, um sinal com qualidade foi
inserido na entrada do dispositivo de aquisição, o sinal foi apresentado pelo
dispositivo móvel e após a classificação da rede neural, a mesma o classificou
como um sinal com qualidade, e também foi inserido sinais aleatórios diferentes
de um sinal ECG e a rede neural os classifique como sinais ruins.
3.1.6 Validação do projeto
Para validar o projeto foi necessário gerar sinais válidos na entrada e
verificar se o sistema assim os compreende. Também foi gerado ruídos para ver
se o mesmo era capaz de rejeita o sinal.
3.2 Resultados
Ao fim do projeto, foi implementado um webservice, um aplicativo para
sistema operacional Android e um dispositivo de aquisição e transmissão de
sinal ECG.
3.2.1 WebService
Nas figura 30 à 35 pode-se observar as capturas de telas do webservice.
Figura 30 – Login
Figura31 - Tela Inicial
Figura 32 – Tela Inicial, menu paciente
Figura 33 – Tela de Paciente
Figura 34 – Tela de registros de sinais coletados
Figura 35 – Sinal coletado
3.2.2 Aplicativo
Na figura 36 pode-se observar a captura de tela do aplicativo.
Figura 36 – Aplicativo SISASC
3.2.3 Sistema de Aquisição e Transmissão de Sinal ECG
Na figura 37 é apresentado o sistema de aquisição e transmissão de sinal
ECG desenvolvido.
Figura 37 - Sistema de Aquisição e Transmissão de Sinal ECG
4 IMPACTO AMBIENTAL
Atualmente busca-se indústrias e produtos ambientalmente corretos.
Logo, os resíduos oriundos do avanço tecnológico têm sido avaliados para uma
política de descarte ambientalmente correta. A liberação das substâncias tóxicas
presentes nos componentes eletrônicos pode poluir regiões inteiras. Assim
sendo, neste trabalho avaliou-se os riscos ambientais dos componentes
utilizados; bem como, a melhor maneira de diminuir o impacto ambiental deste
trabalho.
Ao longo do processo foram utilizadas pilhas, placas de circuito impresso
e componentes eletrônicos. Um breve resumo a respeito dos danos ambientais
de cada componente foi apresentado a seguir.
Para todo material utilizado para o desenvolvimento deste trabalho
(pilhas, placas de circuito impresso e componentes eletrônicos) foi considerado
os aspectos de gasto de energia e maior tempo de vida. Para o descarte dos
mesmos utilizou-se as normas nacionais: CONAMA no 257 e CONAMA no 452.
Assim, um plano ambientalmente correto para o descarte para cada tipo de
material foi desenvolvido.
4.1 Pilhas
A partir da década de 1970 as preocupações a respeito do descarte
incorreto das pilhas começaram a preocupar. Nesta época a maioria das pilhas
eram produzidas com mercúrio metálico, metal pesa não biodegradável e
extremamente tóxico. Com as mudanças tecnológicas novos equipamentos que
utilizavam bateria começaram a ser desenvolvidos e assim novas pilhas e
baterias com materiais diferentes. Porém, estas novas pilhas e baterias
trouxeram novos riscos ambientais.
No Brasil ainda a maioria das pilhas e baterias são descartadas no lixo
comum. Porém, o Brasil possui uma legislação específica a respeito do descarte
destes materiais.
A Resolução CONAMA no. 257 de junho de 1999 estabelece os limites
máximos de chumbo, cádmio e mercúrio presentes nas pilhas e baterias; e, os
critérios e padrões para o gerenciamento ambientalmente adequado do descarte
destes materiais. Como pode ser observado no Art. 1o:
Art. 1o As pilhas e baterias que
contenham em suas composições chumbo, cádmio,
mercúrio e seus compostos, necessárias ao funcionamento
de quaisquer tipos de aparelhos, veículos ou sistemas,
móveis ou fixos, bem como os produtos eletroeletrônicos
que as contenham integradas em sua estrutura de forma
não substituível, após seu esgotamento energético, serão
entregues pelos usuários aos estabelecimentos que as
comercializam ou à rede de assistência técnica autorizada
pelas respectivas indústrias, para repasse aos fabricantes
ou importadores, para que estes adotem, diretamente ou
por meio de terceiros, os procedimentos de reutilização,
reciclagem, tratamento ou disposição final ambientalmente
adequada.
Parágrafo Único. As baterias
industriais constituídas de chumbo, cádmio e seus
compostos, destinadas a telecomunicações, usinas
elétricas, sistemas ininterruptos de fornecimento de
energia, alarme, segurança, movimentação de cargas ou
pessoas, partida de motores diesel e uso geral industrial,
após seu esgotamento energético, deverão ser entregues
pelo usuário ao fabricante ou ao importador ou ao
distribuidor da bateria, observado o mesmo sistema
químico, para os procedimentos referidos no caput deste
artigo.
Os impactos ambientais causados pelas pilhas e baterias ocorrem devido
a suas composições. Estes materiais são compostos por metais como o
mercúrio, chumbo, cobre, zinco, cádmio, manganês, níquel e lítio. Além de
serem tóxicos e perigosos à saúde humana estes componentes químicos em
contato com a umidade, água, calor ou outras substâncias químicas podem
vazar e contaminar os solos, os recursos de água e lenções freáticos, atingindo
a flora e a fauna das regiões próximas.
Levando em consideração a Resolução do CONAMA no. 247 e os danos
causados pelas pilhas e baterias, os componentes utilizados neste trabalho
foram devidamente descartados.
4.2 Placa de circuito impresso
Assim como as pilhas e baterias as placas de circuito impresso possuem
mercúrio em sua composição. Também possuem uma grande quantia de
chumbo. O chumbo é um metal pesado e tóxico extremamente danoso quando
ingerido pelo ser humano através da comida, ar e água; pode causar abortos,
danos ao cérebro, infertilidade, diminuição da aprendizagem em crianças e
modificações comportamentais.
As placas de circuito impresso também devem ser descartadas
devidamente. Uma alternativa é a reciclagem das mesmas. A Resolução regente
a respeito destas placas é a Resolução do CONAMA no. 452 de julho de 2012.
Segundo esta resolução as placas de circuito impresso são considerados
resíduos perigosos.
Uma alternativa para o impacto ambiental causado pelas placas de
circuito impresso é o desenvolvimento de rotas alternativas hidrometalúrgicas de
lixiviação e eletrometalúrgicas para a recuperação dos metais presentes nestas
placas. Este projeto vem sendo desenvolvido no Laboratório de
reaproveitamento e reciclagem de resíduos eletrônicos da Escola de Ciência e
Tecnologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).
4.3 Componentes eletrônicos
Os componentes eletrônicos, assim como as pilhas e placas de circuito
impresso, não podem ser jogados no lixo comum. A presença de substâncias
químicas como mercúrio, cádmio, arsênio, cobre, chumbo e alumínio, presentes
nos componentes eletrônicos podem penetram no solo e nos lençóis freáticos
contaminando plantas e animais por meio da água se descartados em locais
incorretos. Podendo, também, provocar a contaminação da população através
da ingestão desta água, plantas e animais.
Assim como nas placas de circuito impresso o componente que mais
causa danos à saúde humana e ao meio ambiente é o chumbo. A mesma
Resolução também é aplicada, a Resolução do CONAMA no. 452 de julho de
2012.
Para os componentes eletrônicos o melhor modo de descarte é a
reciclagem. Esta pode ocorrer por cooperativas que processam estes tipos de
materiais.
Um exemplo de reciclagem destes componentes vem do Japão, que
pretende reciclar todo o seu “lixo eletrônico” para retirada de metais nobres para
a confecção das medalhas olímpicas de 2018.
4.4 Impacto ambiental do produto
O produto desenvolvido neste trabalho pode ser subdivididos em:
eletrodos descartáveis, celular e aparelho. O tempo de vida do produto em si não
foi estimado. Porém, os eletrodos empregados devem ser descartados quando
utilizados. Este descarte deve ocorrer de acordo com as regras de descarte de
lixo hospitalar, sendo incinerados por empresas especializadas.
Já o celular é de responsabilidade do usuário, tendo, normalmente, uma
vida útil de aproximadamente 3 anos. Após este período o mesmo deve ser
encaminhado para o descarte correto. Em Curitiba existe um programa da
Prefeitura Municipal onde os aparelhos eletrônicos são encaminhados e
descartados de maneira correta, havendo uma reciclagem de alguns
componentes.
Um estudo a respeito do tempo de vida do aparelho não foi desenvolvido.
Porém, espera-se que dure pelo menos 3 anos, como os aparelhos celulares.
Após o período de vida o mesmo deverá ser encaminhado para descarte correto,
podendo ser, também, para o programa da Prefeitura Municipal de Curitiba.
5 CONCLUSÃO
Ao realizar os testes com o projeto implementado, foi verificado que é
possível uma rede neural reconhecer um sinal ECG, porém para ela ter uma
precisão de 100% é necessário utilizar uma rede de maior quantidade de
neurônios e a treinar com uma infinidade de sinais. A rede utilizada no projeto foi
capaz de suprir a necessidade, mas em projetos futuros ela pode ser melhorada.
Por fim, o projeto proposto foi possível de ser implementado dentro do período
estimado sem grandes complicações.
6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1 - WORLD HEART FEDERATION, Relatório Anual de 2002 Page: 4.
Disponível em: http://www.world-heart-
federation.org/fileadmin/user_upload/documents/About-annual-report-2002.pdf.
Acesso em 10 de março de 2016.
2 – Mobiguide, acessado em 30 de maio de 2016, em www.mobiguide-
project.eu;
3 - Adaptado da Organização Mundial de Saúde – OMS (1997), acessado
em 10 de junho de 2016, em: http://www.who.org;
4 – Analog Devices “AD630 Datasheet”, 2001;
5 – Atmel, “Atmega328p Datasheet”, 2015 ;
6 – Piezo, acessado em 05 de junho de 2016, em: http://www.piezo.com/
8 – Physionet, acessado em 30 de maio de 2016, em: http://physionet.org
9 – Codeigniter, acessado em 01 de junho de 2016, em:
https://www.codeigniter.com;
10 – MYSQL, acessado em 30 de maio de 2016, em:
https://www.mysql.com;
11 – Mobiguide, acessado em 05 de junho de 2016, em:
https://developer.android.com/studio/index.html;
12 - Acessado em 30 de maio de 2016, em:https://material.google.com;
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