Aplicación Android para la adquisición inalámbrica y visualización de señales biomédicas / Android application for wireless acquisition and visualization of biomedical signals / Aplicativo Android para aquisição sem fio e visualização de sinais biomédicos

RESUMEN Introducción: Los avances tecnológicos experimentados por los teléfonos y tabletas con sistema operativo Android han permitido el desarrollo de innumerables aplicaciones en el área de la medicina. Hasta nuestro conocimiento, en nuestro sistema de salud, no se reporta el uso de un dispositivo portátil que permita al especialista, monitorear a distancia, de forma inalámbrica las señales biomédicas asociadas a un paciente. Objetivo: Desarrollar una aplicación Android (herramienta) que permita adaptarse a múltiples sistemas de monitorización inalámbrica con el fin de capturar, visualizar y almacenar señales biomédicas. Método: Se muestra la arquitectura general del sistema de comunicación inalámbrico que integra a la herramienta y se propone el diseño software de la herramienta y el diagrama de interacción de las cinco actividades que la componen: "Menú", "Pacientes", "Configuración", "Escáner", "Graficar". Resultados: Se mostraron las diferentes pantallas y funcionalidades de la aplicación, para dos dispositivos médicos cubanos (y modos): Sistema de Medición Biomédica para la Exploración Vestibular (Recepción) y Sistema de Monitoreo Electrocardiográfico Inalámbrico para dispositivos Android (opera en modo Transmisión/Recepción). Conclusiones: La aplicación proporciona una interfaz sencilla e intuitiva, lo que facilita la interacción con el usuario. Su evaluación cualitativa mediante pruebas pilotos mostró excelentes resultados en ambos casos.

ABSTRACT Introduction: Technological advances experienced by phones and tablets with Android operating system have enabled the development of countless applications in the field of medicine. As far as we know, there is not reported in our health system the use of a portable device that allows the specialist to wirelessly monitor remotely the biomedical signals associated with the patient. Objective: Development of an Android application (as a tool) that can be adapted to multiple wireless monitoring systems in order to capture, visualize and store biomedical signals. Method: The general architecture of the wireless communication system that integrates the tool is shown and the software design of the tool and the interaction diagram of the five activities that compose it are proposed: "Menu", "Patients", "Configuration", "Scanner", "Graph". Results: Different screens and functionalities of the application were shown, compatibles for two Cuban medical devices (and modes): Biomedical Measurement System for Vestibular Exploration (Reception) and the Wireless Electrocardiographic Monitoring System for Android devices (operates in Transmission/Reception mode). Conclusions: The application provides a simple and intuitive interface, which facilitates interaction with the user. Its qualitative evaluation through rapid tests showed excellent results in both cases.

RESUMO Introdução: Os avanços tecnológicos vivenciados pelos telefones e tablets com sistema operacional Android permitiram o desenvolvimento de inúmeras aplicações na área da Medicina. Até onde sabemos, em nosso sistema de saúde, não foi relatado o uso de um dispositivo portátil que permita ao especialista monitorar remotamente, sem fio, os sinais biomédicos associados a um paciente. Objetivo: Desenvolver um aplicativo Android (ferramenta) que possa ser adaptado a vários sistemas de monitoramento sem fio para capturar, exibir e armazenar sinais biomédicos. Método: Apresenta-se a arquitetura geral do sistema de comunicação sem fio que integra a ferramenta e propõe-se o desenho do software da ferramenta e o diagrama de interação das cinco atividades que a compõem: "Menu", "Pacientes", "Configuração", "Scanner", "Gráfico". Resultados: Foram mostradas as diferentes telas e funcionalidades do aplicativo para dois dispositivos médicos cubanos (e modos): Sistema de Medição Biomédica para Exame Vestibular (Recepção) e Sistema de Monitoramento Eletrocardiográfico Sem Fio para dispositivos Android (opera no modo Transmissão/Transmissão). Conclusões: O aplicativo oferece uma interface simples e intuitiva, o que facilita a interação com o usuário. Sua avaliação qualitativa por meio de testes pilotos apresentou excelentes resultados em ambos os casos.

Corrección del efecto de desplazamiento angular horizontal de la cabeza en pruebas de estimulación visual en MATLAB / Correction of horizontal and angular head displacement effects by MATLAB visual stimulation tests / Correção do efeito do deslocamento angular horizontal da cabeça em testes de estimulação visual no MATLAB

RESUMEN Introducción: Las irregularidades en los movimientos oculares constituyen un indicador importante para diagnosticar determinadas enfermedades neurodegenerativas. La electrooculografía es la técnica más difundida para medir dichos movimientos oculares. Durante la realización de una prueba visual, el paciente puede realizar movimientos de cabeza indeseados que añaden perturbaciones a la señal electrooculográfica, modificando su morfología y, por tanto, alterando determinados parámetros diagnósticos. Objetivo: Desarrollar un método para corregir el efecto del desplazamiento angular horizontal de la cabeza en la señal electrooculográfica. Método: Se detalla un modelo matemático utilizado en la Universidad de Oriente desde marzo de 2021 a diciembre de 2021, para la implementación de la corrección en dos tipos de señales electrooculográficas artificiales con diferentes movimientos de cabeza horizontales. Resultados: Se evalúo cualitativamente el comportamiento del método utilizado a través de su implementación en señales generadas artificialmente en MATLAB. Finalmente se caracterizaron los efectos de la corrección en los parámetros diagnósticos de la señal electrooculográfica. Conclusiones: El método implementado demostró su validez para casos específicos, en el que se logra para dos tipos de señales eliminar los errores introducidos por el desplazamiento de la cabeza. La corrección mejora el error introducido en la amplitud de la señal electrooculográfica sin corregir y mantiene inalterables, a falta de un análisis más profundo, los demás parámetros diagnósticos.

ABSTRACT Introduction: Eye movement disorders are an important indicator for the diagnosis of certain neurodegenerative diseases. Electrooculography is the most widespread technique for measuring such eye movements. During the performance of the eye test, patients may forge unwanted head movements that add disturbances to the electrooculographic signal, modifying its morphological characteristic and, therefore, changing certain diagnostic parameters. Objective: To develop a method for the correction of the effect of the horizontal and angular head displacement by the electrooculographic signal. Method: It is detailed the use of a mathematical model for the correction of two types of artificial electrooculographic signals with different horizontal head movements at the Universidad de Oriente, from March 2021 to December 2021. Results: The behavior of the method used was evaluated qualitatively through its implementation in the signals generated artificially in MATLAB. Finally, the correction effects on the diagnostic parameters of the electrooculographic signal were characterized. Conclusions: The implemented method proved its validity for specific cases, in which it is possible to eliminate the errors caused by head displacement in two types of signals. The correction minimizes the error introduced in the uncorrected electrooculographic signal amplitude and keeps unchanged the other diagnostic parameters in absence of further analyses.

RESUMO Introdução: As irregularidades nos movimentos oculares são um importante indicador para diagnosticar certas doenças neurodegenerativas. A eletrooculografia é a técnica mais difundida para medir esses movimentos oculares. Durante um teste visual, o paciente pode realizar movimentos involuntários da cabeça que adicionam distúrbios ao sinal eletrooculográfico, modificando sua morfologia e, portanto, alterando alguns parâmetros diagnósticos. Objetivo: Desenvolver um método para corrigir o efeito do deslocamento angular horizontal da cabeça no sinal eletrooculográfico. Método: Um modelo matemático usado na Universidade de Oriente de março de 2021 a dezembro de 2021 é detalhado para a implementação da correção em dois tipos de sinais eletrooculográficos artificiais com diferentes movimentos horizontais da cabeça. Resultados: O comportamento do método utilizado foi avaliado qualitativamente através de sua implementação em sinais gerados artificialmente no MATLAB. Por fim, foram caracterizados os efeitos da correção sobre os parâmetros diagnósticos do sinal eletrooculográfico. Conclusões: O método implementado demonstrou sua validade para casos específicos, nos quais é possível eliminar os erros introduzidos pelo deslocamento da cabeça para dois tipos de sinais. A correção melhora o erro introduzido na amplitude do sinal eletrooculográfico não corrigido e mantém os demais parâmetros diagnósticos inalterados, na ausência de uma análise mais profunda.

Evaluación de la frecuencia cardiaca durante la bipedestación activa inicial en pacientes que padecen síncope vasovagal / Evaluation of the heart rate during initial active standing in patients with vasovagal syncope

Introducción: El síncope vasovagal es la causa más frecuente de pérdida breve de la conciencia, en su etiopatogenia se reporta una disfunción autonómica que puede ponerse de manifiesto en la bipedestación activa inmediata. Objetivo: Comparar la dinámica de los cambios de la frecuencia cardíaca durante la bipedestación activa inmediata, de pacientes que padecen síncope vasovagal y sujetos controles. Métodos: Se evaluaron 132 sujetos supuestamente sanos (grupo A) entre 18 y 25 años y 156 pacientes con síncopes vasovagales; fueron divididos por su respuesta ante la bipedestación prolongada, negativa 111 (grupo B) y positiva 45 (grupo C). Se registró la actividad electrocardiográfica en decúbito supino y al inicio de la bipedestación activa, se obtuvo las secuencias de intervalos RR. Se comparó la frecuencia cardíaca en los 3 grupos, con 22 indicadores (posicionales, temporales, ordinales y relacionales, promedio y de la velocidad de los cambios). Resultados: No hubo diferencias en los indicadores promedio, sin embargo, algunos que evalúan la velocidad del cambio inicial, fueron significativamente menores en el grupo A comparado con B y C (p < 0,05), mientras que los que evalúan la velocidad de recuperación, fueron significativamente menores en el grupo C comparado con A y B. Conclusión: La dinámica de los cambios de frecuencia, permitió encontrar indicadores que pueden considerarse posibles predictores de una respuesta cardiovascular inadecuada en pacientes con síncope vasovagal(AU)

Introduction: Vasovagal syncope is the most frequent cause of brief loss of consciousness, in its etiopathogenesis an autonomic dysfunction is reported that can be manifested in immediate active standing. Objective: To compare the dynamics of heart rate changes during immediate active standing of patients suffering from vasovagal syncope with control subjects. Methods: 132 supposedly healthy subjects (group A) between 18 and 25 years old and 156 patients with vasovagal syncope were evaluated, which were divided by their response to prolonged standing, negative 111 (group B) and positive 45 (group C). Electrocardiographic activity was recorded in the supine position and at the beginning of active standing, the sequences of RR intervals were obtained. The heart rate was compared in the 3 groups, using 22 indicators (positional, temporal, ordinal and relational, average and of the speed of changes). Results: Differences were not found in the average indicators in the analyzed period, however, some that evaluate the speed of the initial change were significantly lower in group A compared to B and C (p < 0.05), while others that evaluate the speed recovery rates were significantly lower in group C compared to A and B. This allows to characterize, compare and differentiate the groups studied during the complex and rapid interactions that occur in the change of position. Conclusion: The dynamic of frequency changes, allowed to find indicators, which can be considered as possible predictors of an inadequate cardiovascular response in patients with vasovagal syncope(AU)

Nuevo detector de enfermedades vestibulares basado en el análisis espectro temporal de nistagmogramas

Introducción: La exploración del sistema vestibular exige una evaluación precisa, sistemática y completa de la respuesta vestíbulo-ocular. Actualmente los sistemas solo analizan secciones definidas subjetivamente por especialistas clínicos en los registros del nistagmo, y se calculan parámetros en el dominio del tiempo, que a menudo se ven afectados por las interferencias y el ruido en el sistema de exploración durante las pruebas vestibulares. Objetivo: Presentar un nuevo sistema para la exploración y caracterización del nistagmo obtenido mediante electronistagmografía. Métodos: Los registros fueron adquiridos a partir de pruebas rotatorias en una muestra de 49 sujetos, se introdujo el análisis espectro temporal del nistagmo inducido, que permitió definir la zona de mayor interés clínico para el análisis durante las pruebas. Resultados: Se obtuvo un nuevo indicador espectro temporal, detector de enfermedades vestibulares, basado en la comparación del comportamiento del análisis espectral del nistagmo en la sección central de fases de velocidad constante y desaceleración de los registros clínicos. Se obtuvo una buena sensibilidad (90,32 %) y una buena especificidad (88,89 %) del nuevo indicador, relacionado con la determinación de personas enfermas en uno o ambos laberintos. Conclusiones: El método y el nuevo indicador definido, presentaron mayor capacidad diagnóstica, que el habitual análisis cuantitativo de las señales; mostraron una sensibilidad y especificidad superiores. Permiten llegar a conclusiones en la práctica clínica diaria, con mucha más rapidez que la valoración de los parámetros temporales habitualmente utilizados en los análisis, que presentan como debilidad, el amplio intervalo de valores normales.

Introduction: The exploration of the vestibular system requires an accurate, systematic and complete evaluation of the vestibule-ocular response. Currently, systems only analyze sections subjectively defined by clinical specialists in nystagmus records, and time domain parameters are calculated, which are often affected by interference and noise in the scanning system during vestibular tests. Objective: To present a new system for the exploration and characterization of nystagmus obtained by electronistagmography. Methods: The records were acquired from rotary tests in a sample of 49 subjects, the temporal spectrum analysis of the induced nystagmus was introduced, which allowed defining the area of ​​greatest clinical interest for the analysis during the tests. Results: A new temporal spectrum indicator was obtained, detector of vestibular diseases, based on the comparison of the behavior of the spectral analysis of nystagmus in the central section of constant velocity phases and deceleration of clinical records. A good sensitivity (90.32%) and a good specificity (88.89%) of the new indicator were obtained, related to the determination of sick people in one or both labyrinths. Conclusions: The method and the new defined indicator, presented greater diagnostic capacity, than the usual quantitative analysis of the signals; they showed superior sensitivity and specificity. They allow conclusions to be reached in daily clinical practice, much faster than the assessment of the temporal parameters usually used in the analyzes, which present as a weakness, the wide range of normal values.

La colocación de los electrodos para el registro electronistagmográfico

Fundamento: la calidad de un registro nistagmográfico durante los estudios del sistema vestibular, depende de la adecuada selección y colocación de los electrodos, los cuáles suelen ser ubicados en puntos específicos de la órbita ocular para permitir la recolección de la variación de potencial eléctrico generado entre la córnea y la retina causada por las sacudidas del nistagmo inducido o natural. Objetivo: presentar los resultados experimentales que demuestran esta influencia al cuantificar el efecto sobre los registros. Desarrollo: se empleó la técnica de estimulación visual con blanco móvil a diferentes frecuencias de movimiento, y los registros se realizaron en las condiciones de iluminación establecidas para electrooculografía, se utilizó un amplificador biomédico (electronistagmógrafo) de dos canales con frecuencia de muestreo de 1 kHz. Los Resultados obtenidos reflejan el cambio de las tensiones en los registros de acuerdo a la zona de colocación de los electrodos, al existir una zona óptima para el adecuado registro electronistagmográfico. Conclusiones: se demostró la afectación por zonas en los registros en el dominio temporal y de la frecuencia, y su influencia en la generación de errores en el diagnóstico topográfico de enfermedades que afectan el Sistema Vestibular.

Background: quality of record of electronystagmography during the studies of the vestibular system depends on the proper selection and placement of the electrodes, which are usually located at specific points in the eye socket to allow the collection of the variation of electric potential generated between the cornea and the retina caused by the jerking of the induced or natural nystagmus. Objective: to present the experimental results that demonstrate this influence by quantifying the effect on the records. Development: it was used the technique of visual stimulation with moving target at different frequencies of movement, and the records were made under the lighting conditions established in the published standard for electrooculography, using a two-channel amplifier with a sampling frequency of 1 kHz. The results obtained reflect the change in the tensions in the records according to the electrode placement zone, there being an optimal zone for the adequate record of electronystagmography. Conclusions: the affectation by zones in the records in the temporal domain and the frequency was demonstrated, and its influence in the generation of errors in the topographic diagnosis of diseases that affect the Vestibular System.

La colocación de los electrodos para el registro electronistagmográfico / The placement of the electrodes for the electronystagmography record

Fundamento: la calidad de un registro nistagmográfico durante los estudios del sistema vestibular, depende de la adecuada selección y colocación de los electrodos, los cuáles suelen ser ubicados en puntos específicos de la órbita ocular para permitir la recolección de la variación de potencial eléctrico generado entre la córnea y la retina causada por las sacudidas del nistagmo inducido o natural. Objetivo: presentar los resultados experimentales que demuestran esta influencia al cuantificar el efecto sobre los registros. Desarrollo:se empleó la técnica de estimulación visual con blanco móvil a diferentes frecuencias de movimiento, y los registros se realizaron en las condiciones de iluminación establecidas para electrooculografía, se utilizó un amplificador biomédico (electronistagmógrafo) de dos canales con frecuencia de muestreo de 1 kHz. Los Resultados obtenidos reflejan el cambio de las tensiones en los registros de acuerdo a la zona de colocación de los electrodos, al existir una zona óptima para el adecuado registro electronistagmográfico. Conclusiones: se demostró la afectación por zonas en los registros en el dominio temporal y de la frecuencia, y su influencia en la generación de errores en el diagnóstico topográfico de enfermedades que afectan el Sistema Vestibular(AU)

Background: quality of record of electronystagmography during the studies of the vestibular system depends on the proper selection and placement of the electrodes, which are usually located at specific points in the eye socket to allow the collection of the variation of electric potential generated between the cornea and the retina caused by the jerking of the induced or natural nystagmus. Objective: to present the experimental results that demonstrate this influence by quantifying the effect on the records. Development: it was used the technique of visual stimulation with moving target at different frequencies of movement, and the records were made under the lighting conditions established in the published standard for electrooculography, using a two-channel amplifier with a sampling frequency of 1 kHz. The results obtained reflect the change in the tensions in the records according to the electrode placement zone, there being an optimal zone for the adequate record of electronystagmography. Conclusions:the affectation by zones in the records in the temporal domain and the frequency was demonstrated, and its influence in the generation of errors in the topographic diagnosis of diseases that affect the Vestibular System(AU)

Exploración de los conductos semicirculares verticales con estimulación rotatoria inducida / Exploration of vertical semicircular ducts with induced rotatory stimulation

Las pruebas rotatorias han sido utilizadas durante más de un siglo para el estudio de la función vestibular por ser un estímulo fisiológico controlado muy efectivo sobre el laberinto posterior, habitualmente son los conductos semicirculares horizontales los que se exploran, pues se afectan con más frecuencia y son más fáciles de estudiar, sin embargo en ocasiones son los verticales los lesionados y por tanto deben emplearse otras alternativas para llegar a un diagnóstico certero. Se presenta un caso donde se evalúa la función fisiológica de los conductos semicirculares verticales a través de la electronistagmografía con estimulación rotatoria, empleando la técnica de estimulación tiempo-velocidad, con fases sucesivas de aceleración, velocidad constante, desaceleración y parada brusca, con una silla rotatoria computarizada, acoplada a un electronistagmógrafo. Se obtuvo arreflexia del canal vertical anterior derecho. A velocidades inferiores a 1 Hz es posible evaluar el reflejo vestíbulo ocular en los conductos semicirculares verticales, a pesar de que la frecuencia del estímulo está por debajo del nivel en que este reflejo funciona en las actividades diarias(AU)

Rotatory tests have been used for over a century for the study of vestibular function because it is a very effective physiological controlled stimulus on the posterior labyrinth, usually the horizontal semicircular ducts that are explored, since they are affected more frequently and are more easy to study, however sometimes the injured are vertical and therefore other alternatives must be used to arrive at a correct diagnosis. The aim of this study is to evaluate the range of physiological function of vertical semicircular ducts using electronystagmography and rotary stimulation. The method used was the technique of time - speed stimulation, with successive phases of acceleration, constant speed, deceleration and abrupt stop, with a computerized rotating chair. Vestibulo-ocular arreflexia of the right anterior vertical channel. It was shown that at speeds lower than 1 Hz it is possible to evaluate the Ocular Lobe Reflex in the vertical semicircular ducts, although the frequency of the stimulus is below the level at which this reflex works in daily activities(AU)

Exploración de los conductos semicirculares verticales con estimulación rotatoria inducida / Exploration of vertical semicircular ducts with induced rotatory stimulation

Las pruebas rotatorias han sido utilizadas durante más de un siglo para el estudio de la función vestibular por ser un estímulo fisiológico controlado muy efectivo sobre el laberinto posterior, habitualmente son los conductos semicirculares horizontales los que se exploran, pues se afectan con más frecuencia y son más fáciles de estudiar, sin embargo en ocasiones son los verticales los lesionados y por tanto deben emplearse otras alternativas para llegar a un diagnóstico certero. Se presenta un caso donde se evalúa la función fisiológica de los conductos semicirculares verticales a través de la electronistagmografía con estimulación rotatoria, empleando la técnica de estimulación tiempo-velocidad, con fases sucesivas de aceleración, velocidad constante, desaceleración y parada brusca, con una silla rotatoria computarizada, acoplada a un electronistagmógrafo. Se obtuvo arreflexia del canal vertical anterior derecho. A velocidades inferiores a 1 Hz es posible evaluar el reflejo vestíbulo ocular en los conductos semicirculares verticales, a pesar de que la frecuencia del estímulo está por debajo del nivel en que este reflejo funciona en las actividades diarias(AU)

Rotatory tests have been used for over a century for the study of vestibular function because it is a very effective physiological controlled stimulus on the posterior labyrinth, usually the horizontal semicircular ducts that are explored, since they are affected more frequently and are more easy to study, however sometimes the injured are vertical and therefore other alternatives must be used to arrive at a correct diagnosis. The aim of this study is to evaluate the range of physiological function of vertical semicircular ducts using electronystagmography and rotary stimulation. The method used was the technique of time - speed stimulation, with successive phases of acceleration, constant speed, deceleration and abrupt stop, with a computerized rotating chair. Vestibulo-ocular arreflexia of the right anterior vertical channel. It was shown that at speeds lower than 1 Hz it is possible to evaluate the Ocular Lobe Reflex in the vertical semicircular ducts, although the frequency of the stimulus is below the level at which this reflex works in daily activities(AU)