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;