BioFeedback Proyecto Fin Carrera

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BioFeedback Proyecto Fin Carrera, Resonador bioeléctrico

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  • 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