PROYECTO FINAL DE CARRERA

Diseo de un equipo de biofeedback para el

tratamiento de la incontinencia urinaria

(Design of a biofeedback device for urinary incontinence

treatment)

Ingeniera de Telecomunicacin

Autor: Fran Gonzlez Pla

Director: Juan Ramos Castro

Septiembre de 2011

ndice general

1. Introduccin 9

1.1. Presentacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2. La incontinencia urinaria 11

2.1. Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2. El sistema urinario femenino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.1. Fisiologa de la miccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.3. Tipos de incontinencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.4. Prevalencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4.1. Impacto social y econmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.5. Diagnstico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.6. Factores de riesgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.7. Tratamiento de la incontinencia urinaria en la mujer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.7.1. Tratamiento de la incontinencia urinaria de esfuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.7.2. Tratamiento de la incontinencia urinaria de urgencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.8. Principios del biofeedback en la incontinencia urinaria de esfuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.9. La seal de electromiograma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.9.1. Caractersticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.9.2. Estimacin de la amplitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1

NDICE GENERAL 2

3. Descripcin del sistema 30

3.1. Descripcin general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.1.1. Etapa de adquisicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.1.2. Etapa dispositivo biofeedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.1.3. Etapa de software para el PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3.2. Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4. Diseo del dispositivo 34

4.1. Requerimientos del biofeedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.1.1. Requerimientos del personal sanitario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.1.2. Requerimientos de diseo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.2. Entorno de desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.2.1. Archivos bsicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.2.2. Interaccin con la pantalla tctil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.3. Inicializacin del programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.3.1. Men principal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.4. Estructura de carpetas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.5. Men 1: Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.5.1. Calibracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.5.2. Adquisicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

4.5.3. Procesado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

4.5.4. Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4.6. Men 2: Visualizacin del programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

4.7. Men 3: Conexin con el PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

4.8. Men 4: Opciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

4.9. Men 5: Usuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

NDICE GENERAL 3

5. Resultados y conclusiones 77

5.1. Prueba del sistema completo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.2. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

5.3. Futuras lneas de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

A. Estudio de mercado 85

B. Especicaciones etapa adquisicin 93

ndice de guras

2.1. Sistema urinario [11] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2. La pelvis femenina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.3. Fase de llenado de orina [11] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.4. Fase de vaciado de orina [11] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.5. Incontinencia urinaria de esfuerzo [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.6. Incontinencia urinaria de urgencia [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.7. Prevalencia segn los tipos de incontinencia urinaria (fuente Abrams et al 2002) . . . . . . . 17

2.8. Prevalencia de la incontinencia urinaria en funcin de la gravedad y la edad (fuente: Hannestad

et al., 2000) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.9. Prevalencia de la incontinencia por edades y nmero de partos (fuente: Rortveit et al., 2001) 20

2.10. Porcentaje de incontinencia segn deporte, durante la actividad fsica y en su vida diaria [13] 21

2.11. Sonda vaginal utilizada en el tratamiento con biofeedback y estimulacin . . . . . . . . . . . . 23

2.12. Plantilla de entrenamiento de contracciones rpidas con la envolvente de la seal de EMG

procesada y ltrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.13. Seal EMG del suelo plvico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.1. Esquema de las etapas de diseo del biofeedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.2. Plataforma de desarrollo utilizada como biofeedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.1. Conguracin del LPC2378 en el entorno de Keil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4

NDICE DE FIGURAS 5

4.2. Arquitectura de capas de diseo software segn la complejidad del dispositivo . . . . . . . . . 37

4.3. Conectividad entre la pantalla tctil, el controlador de la pantalla y el microprocesador . . . 39

4.4. Dimensiones y numeracin de los pxeles en la pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.5. Proceso ejecucin funcin main(void) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.6. Diagrama de ujo iterativo del programa del biofeedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

4.7. Men inicial del biofeedback : modo avanzado (izquierda) y modo bsico (derecha) . . . . . . . 47

4.8. Men inicial bsico con un botn pulsado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.9. Conectividad de la etapa de adquisicin con el biofeedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

4.10. Esquema de procesado de la seal EMG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

4.11. Respuesta frecuencial del ltro paso bajo (izquierda) y paso alto (derecha) . . . . . . . . . . . 55

4.12. Comparacin de la estimacin RMS (izquierda) y AVR (derecha) con ventanas de 80 ms.

Tambin se muestra la seal de EMG adquirida a estimar (arriba) . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.13. Comparacin de la estimacin RMS en funcin del tamao de la ventana . . . . . . . . . . . 57

4.14. Comparativa del valor estimado RMS con diferentes ltros de media mvil . . . . . . . . . . . 58

4.15. Comparacin entre el valor RMS estimado y la seal ltrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4.16. Esquema de lectura y dibujado de los ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

4.17. Mquina de estados que controla la realizacin de ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

4.18. Esquema de procesado en bloque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

4.19. Imagen de un ejercicio en modo plantilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

4.20. Imagen de un ejercicio en modo barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

4.21. Biofeedback guardando el resultado de un ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

4.22. Men Programa para la previa visualizacin de los ejercicios