Artículo de investigción

Desarrollo de una herramienta didáctica tecnológica para aprendizaje y monitoreo de signos vitales a estudiantes

Cornejo Hernández, Saúl Antonio

Saúl Antonio Cornejo Hernández

saul.cornejo@uees.edu.sv

Universidad Evangélica de El Salvador El Salvador

Revista Ciencia, Cultura y Sociedad

Universidad Evangélica de El Salvador, El Salvador

ISSN: 2305-7688

ISSN-e: 2709-2593

Periodicidad: Semestral

vol. Vol 7, núm. 1, 2021

editorial@uees.edu.sv

Recepción: 27 Julio 2020

Aprobación: 10 Mayo 2021

URL: http://portal.amelica.org/ameli/journal/628/62830426283042016/

DOI: https://doi.org/10.5377/ccs.v7i1.13290

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Resumen: El objetivo de apoyar en la asignatura de Nosología II fue desarrollar un proyecto de innovación a través de una herramienta didáctica que ofreciera entrenamiento eficiente en el análisis del diagnóstico clínico de los signos vitales, debido a que no se dispone de uno. Actualmente la tecnología ofrece una cantidad de opciones de dispositivos para el desarrollo de estos proyectos innovadores. Por esta razón se decidió llevar a cabo una herramienta didáctica para simular diversos estados en los signos vitales de un paciente, el cual permitiría a los estudiantes entrenamiento constante. El tipo de innovación para este proyecto es la incremental, porque se ha creado un valor agregado sobre un pro- ducto existente; añadiendo nuevas mejoras a necesidades específicas, convirtiéndose en nuevos productos. Se necesitó una metodología que guiara el progreso de la propuesta, utilizando la entrevista no estructurada a dos docentes médicos, encargados en el desa- rrollo de las cátedras de nosología. Además, se desarrolló un grupo focal con estudiantes de nosología II, que permitió conocer las necesidades que ellos tenían y para los avances técnicos se dividió en dos fases: una consistió en el desarrollo electrónico: la otra, en el desarrollo de software y la infraestructura de comunicación. Se logró obtener una herramienta didáctica que contribuya en las prácticas, fortaleciendo el aprendizaje en el análisis del diagnóstico clínico emitido por los signos vitales.

Palabras clave: Signos vitales, presión arterial, frecuencia del pulso, oximetría, base de datos, El Salvador.

Abstract: The objective of supporting the subject of Nosology II was to develop an innovation project through a didactic tool that offered efficient training in the analysis of the cli- nical diagnosis of vital signs, due to the fact that one is not available. Currently the technology offers a number of device options for the development of these innovative projects. For this reason, it was decided to carry out a didactic tool to simulate various states in the vital signs of a patient, which would allow students constant training. The type of innovation for this project is the incremental, because it has created an added value on an existing product; adding new improvements to specific needs, becoming new products. A methodology was needed to guide the progress of the proposal, using the unstructured interview with two medical teachers, in charge of the development of the chairs of nosology. In addition, a focus group was developed with nosology II students, which allowed them to know the needs they had and for the technical advan- ces it was divided into two phases: one consisted of electronic development; the other, in the development of software and communication infrastructure. It was possible to obtain a didactic tool that contributes to the practices, strengthening the learning in the analysis of the clinical diagnosis emitted by the vital signs.

Keywords: Vital sings, blood pressure, pulse rate, oximetry, database, El Salvador.

Introducción

Hoy en día existen diferentes proyectos enfo- cados en el área tecnológica o proyectos que utilizan la tecnología como herramienta de desarrollo, posibilitando escuchar y compren- der nombres de componentes como el softwa- re, base de datos, infraestructura de comunica- ción y elementos electrónicos como: sensores, circuitos, electrodos capacitores, entre otros. Estos proyectos son para innovar en áreas pro-

ductivas como la agronomía, la industria, el sistema financiero, el sector salud, entre otros.

Cada uno de estos componentes al fusionarse, forma una caja de herramienta para el desa- rrollo o mejoramiento de diferentes servicios, procesos y producto. A su vez también permite la creación de pequeños componentes o dispo- sitivos que actúan por medio de casi cualquier

estimulo de un ambiente, estos son llamados sensores. Los sensores, tienen como objetivo monitorear los diferentes fenómenos o situacio- nes que suceden, permitiendo la toma de deci- siones dependiendo de los resultados obtenidos.

En el sector salud, el uso de sensores tiene el mismo objetivo: monitorear los diferen- tes fenómenos, por ejemplo, en un edificio o, en el caso, monitorear los signos vitales en el cuerpo de un paciente. El uso de sensores para el monitoreo en personas, sean invasivos o no invasivos, se le conoce como BNS (Body Network Sensor) redes de sensores para el área corporal (Ruiz, 2016a).

Es por esta razón, que el propósito funda- mental de este proyecto de innovación fue la creación de una herramienta didáctica, desa- rrollada con tecnología de sensores Arduino y software de libre distribución, por lo tanto, se consultó literatura especializada en el área de electrónica y el desarrollo de software para este estudio: el libro de Juan Vicente «Redes inalámbricas de sensores» (España, 2010). Este libro permite conocer el funcionamiento de los sensores, capacidades y variedad, además de cómo trabajar con varios sensores que envíen información a un solo punto: temperatura del cuerpo y tensión arterial, otro libro consultado fue el de Alicia Ramos con el título «Aplicacio- nes Web» (España, 2011).

En cuanto la consulta en el área de la salud se consultó un 60 % de literatura relacionada con los signos vitales, necesario para alcanzar el

objetivo del proyecto de la herramienta didác- tica para simular diversos estados de urgencia en los signos vitales de un paciente. Se comple- tó y se espera que contribuya de forma directa a los estudiantes de Nosología II; apoyando en el aprendizaje y el análisis del diagnóstico clí- nico que dependan de los signos vitales de un paciente con la opción de fortalecer el proceso de aprendizaje por medio de las tecnologías. Para realizar este proyecto de innovación fue necesario utilizar una metodología que dirigie- ra el desarrollo, tomando en cuenta que se iban a fusionar tres grandes disciplinas: la electróni- ca, la informática y la medicina.

Metodología

Una vez analizada como se complementaría esas tres disciplinas, se dispuso a buscar una meto- dología que garantizara el funcionamiento del proyecto de innovación. Luego que se encontró la metodología a seguir, se inicia con la búsqueda de necesidades con los docentes y estudiantes, realizando una entrevista no estructurada para los docentes médicos encargados de impartir las asignaturas de nosología I y II.

Para conocer las necesidades de los estudiantes de primera mano, se desarrolla un grupo focal que permita confirmar las necesidades expues- tas por los docentes; a través del cual se destaca la necesidad que los estudiantes de nosología II, no tenían una herramienta que les ayudara a practicar cómo emitir un diagnóstico clínico a partir de los signos vitales de un paciente.

Una vez encontrada la necesidad, se pasó a evaluar un diseño que garantizara los objetivos del proyecto de innovación. La metodología utilizada se desarrollo en dos fases: primero, la parte electrónica que abarca desde la realiza- ción de una lista de elemento a necesitar, hasta el ensamblado y funcionamiento de cada ele- mento. Solamente si funcionaba la parte elec- trónica se podía seguir a la fase dos, de lo con- trario, no tenía sentido seguir con el desarrollo del proyecto de innovación.

Segundo, la fase dos está enfocada en el softwa- re que haría la comunicación, el desarrollo de la base de datos y la interface que permite el moni- toreo de cada signo vital y, por último, el sof- tware que generaría la simulación de urgencias.

Después de entender la metodología era nece- sario saber qué tipo de innovación se iba a desarrollar, para ello se utilizó el manual de Oslo conduciendo una innovación de tipo incremental, porque se creó un valor agregado sobre un producto que ya existía, añadiéndole nuevas mejoras o adaptaciones a necesidades específicas convirtiéndose en nuevos produc- tos de bajo costo de adquisición y con una fun- cionalidad eficiente (M. Oslo, 1997).

En este sentido, con la finalidad de tener un orden en el desarrollo del proyecto de inno- vación se diagramó una metodología que fun- cionó como guía de desarrollo para honrar los objetivos propuestos.

Figura 1
Esquema de metodología de proyecto de innovación Fuente Elaboración propia

Fuente: Elaboración propia.

Como se explicaba anteriormente, se inició con un diagnóstico inicial para la búsqueda de valo- raciones de los requerimientos que permitirían establecer los alcances e impacto de un proyecto y, a la vez, valorar las necesidades que tienen los usuarios ante una propuesta de innovación con el propósito de agilizar o mejorar un proceso.

Para el desarrollo de las estrategias se utilizaron dos fases. Una para el desarrollo de la electrónica y otra para el desarrollo del software incluyendo la infraestructura de comunicación y control.

En la primera fase del desarrollo de este pro- yecto de innovación se requirió seleccionar los insumos que permitieran la elaboración satis- factoria del proyecto. Se busco las especifica- ciones técnicas mínimas que hicieran posible el alcance del proyecto. En la fase dos, se desarro- lló del software e infraestructura, y se dividió en cinco etapas:

a. Etapa uno: análisis de la documentación técnica, en esta etapa fue necesario que el encargado de desarrollo tuviera tiempo para indagar sobre herramientas tecnológicas en software y electrónica a utilizar y adquirir las destrezas de protocolos de comunica- ción, para proceder al diseño de la transmi- sión de datos en diferentes plataformas.

b. Etapa dos: diseño de software y hardwa- re, el objetivo fue desarrollar los diseños de los prototipos del dispositivo electróni-

co teniendo en cuenta las características de hardware, así como los diseños de progra- mación de interfaces web y base de datos. Fue necesario establecer estándares de comunicación tales como, TCP/IP, Redes de sensores, transmisión de datos.

c. El lenguaje de programación que se utilizó para la propuesta fue PHP 7.0 y MySQL 8.0.1, para gestor de Base de Datos, Python

3.8.2 para la comunicación con los micro- controladores, Apache 2.4 para la comuni- cación web. Luego, se procedió a la descarga de las herramientas de programación nece- sarias para la instalación del software libre- rías, módulos y actualizaciones.

d. Etapa tres: Instalación y configuración del software

e. Esta etapa requirió más tiempo ya que la ins- talación del software necesitó más librería de las que se tenían. Asimismo, las etapas cuatro y cinco fueron la de mayor duración, pues se involucraron la prueba de funciona- miento, antes de la implementación.

Tabla 1

Organización para la ejecución del proyecto

Se contó con el recurso humano idóneo; Un inves- tigador del área de ingeniería y un asesor especia-

lista en el área de informática y electrónica. Las actividades y funciones se detallan a continuación:

Tabla 2

Organización para la ejecución del proyecto

Elaboración propia.

Las actividades y funciones que necesitó el proyecto de innovación para su desarrollo se detallan a continuación en semanas:

Una vez que se ha explicado la metodología, es necesario mencionar que, por la naturaleza del desarrollo de este proyecto de innovación, no se contempló el desarrollo de un estudio esta- dístico en donde se incluye hipótesis, muestras y análisis de gráficos entre otros puntos. Si bien se han utilizado instrumentos para una entre- vista no estructurada y una focalizada, ha sido con la intencionalidad de buscar una necesidad y fundamentar de buena forma la creación de este proyecto de innovación.

Resultados obtenidos

Es necesario aclarar que los cambios descritos a continuación son de carácter supuesto o hipo- téticos que por motivos de emergencia nacio- nal es imposible implementar la herramienta, ya que si se hacen pruebas reales con personas violaríamos la distancia social y se pondría en riesgo la vida de los participantes. Su funciona- lidad, evaluaciones y resultados se han tomado con base en el criterio de su funcionamiento.

A continuación, se presentan los resultados supuestos o hipotéticos:

Tabla 3

Cambios en necesidades y problemas abordados hipotéticos

Tabla 3

Cambios en necesidades y problemas abordados hipotéticos

Elaboración propia

Se presenta un esquema (Figura 2) del desarrollo tradicional de clases con pocas prácticas para el desarrollo de clase de Nosología I y II.

Figura 2.

Desarrollo de clases tradicionales en Nosología II

Elaboración propia

Esquema del desarrollo de clases con herra- mientas didácticas innovadoras con muchas

Figura 2
Desarrollo de clases con la herramienta didáctica construida con nuevas tecnologías para la asignatura de Nosología II.

Elaboración propia

Percepción de usuarios

La percepción de profesionales que partici- paron en la construcción de este proyecto de innovación es que cuando el estudiante prac- tica tiene la oportunidad de ir mejorando en la elaboración del dictamen del diagnóstico clínico; además, de combinar datos anormales de los signos vitales para tener un buen entre- namiento del diagnóstico clínico.

Otra percepción de los profesionales es que este proyecto puede mejorarse con nuevas ideas innovadoras; aunque la construcción no es certificable ante la Organización Mundial de

la Salud, si se compara con aparatos oficiales, emite los mismos resultados o, al menos, está en el margen de lo aceptable. Pero para llegar a fundamentar esta última percepción será necesario seguir probando esta herramienta con más personas para tener la certeza de su funcionamiento.

Discusión del resultado obtenido

El desarrollo de este proyecto de innovación permitió observar cómo se funcionaban dos tecnologías para obtener un dato y poderlo

interpretar, existió mucha complejidad en su desarrollo concordando con algunos proyec- tos de innovación como por ejemplo en de Alexis Arévalo y Daisse Toloza quienes forman un equipo de investigación en biomédica en Colombia, el proyecto consistió en el desarro- llo de un monitor de signos vitales basado en una computadora portátil y sensores para la captura de datos ( Meneses & Toloza, 2006).

La finalidad de este último proyecto antes men- cionado y el procesamiento de dato utilizado lo hace diferente al proyecto de innovación creado porque la finalidad de este es didáctica y la tecnología utilizada para su comunicación es de libre distribución, existe otros proyectos en donde se utiliza tecnología que fue utilizada en el proyecto de innovación el cual consiste

en el monitoreo de signos vitales y alerta de accidentes, este tiene con fin ayudar a las per- sonas que se les dificulta movilizarse (Vallejo G., 2015). Es importante considerar que existe una cantidad considerable, de este tipo de pro- yectos de innovación inclusive en algunos se ha utilizado la misma tecnología, pero el fin con el que fueron creados los hace diferentes.

Por otra parte, como se mencionaba anterior- mente en relación con la emergencia nacional que ha causado un impedimento en relación de poder certificar los resultados del funcio- namiento de este proyecto de innovación. Por tal motivo las evaluaciones del usuario en base a su funcionalidad, los cambios observados y pruebas de eficiencia, no se pudieron realizar por las razones antes mencionada.

Tabla 4

Tabla comparativa de resultados de medición con aparatos profesionales y el pro yecto de innovación

Elaboración propi

Sin embargo, los profesionales que tuvieron alguna relación en el desarrollo de este proyecto abalan su funcionamiento, pero se sabe perfec- tamente que no es suficiente a la hora de fun- damentar resultados. Por lo tanto, se ha hecho mediciones para obtener un dato de discusión.

En la tabla siguiente se describe los resul- tados obtenidos de un tensiómetro digi- tal, utilizado en un consultorio, así como

un termómetro de mercurio para medir la temperatura corporal y un oxímetro de pulso, con la finalidad de comparar esos valores con los valores que se obtuvieron de un reloj inteligente y del proyecto de innovación. Los datos fueron obtenidos por tres personas de diferentes edades que han participado en las pruebas de funcio- namiento del proyecto.

Como se nota en la tabla los valores tomado por cada aparato, no siempre son iguales y existen pequeñas diferencias entre aparato, esto radica en la sensibilidad y calibración de sensores y también se puede tomar encuentra en el tipo de estrés que ha tenido la persona cuando ha utilizo cada uno de los aparatos. Por esta razón se puede decir que la diferencia de los datos no es significativa.

El proyecto de innovación desarrollado obtiene cuatro valores de signos vitales al mismo tiem- po; además de ser compacto y móvil, capaz de enviar y almacenar los datos en tiempo real para futuros monitoreos; esto representa una mejora en comparación con otros aparatos, de los cua- les son portátiles, pero no centralizan la lectu- ra de cuatro signos vitales. Otros aparatos son centralizados y obtienen varios datos de más de cuatro signos vitales, pero no son móviles.

Es de considerar que el proyecto de innovación desarrollado no es solamente para obtener los datos fiables de los signos vitales, sino que especialmente es para que el estudiante apren- da a realizar un diagnóstico clínico a partir de esos datos obtenidos. Es por eso que es una herramienta didáctica.

Como se mencionó anteriormente, existen varios autores que han desarrollado proyec- tos académicos y no académicos que han uti- lizado la misma tecnología que este proyecto, pero en esos proyectos solamente han tenido

como fin la toma de signos vitales y es por eso por lo que este proyecto de innovación se hace más interesante e innovador ya que además de leer datos provenientes de los signos vitales los envía, los almacena se vuelve una herramienta de aprendizaje para la elaboración del diagnós- tico clínico a partir de los signos vitales.

Se busco compara este proyecto de innovación con otros proyectos, pero no se logró conse- guir totalmente, pero sí de forma parcial. Ya que en su totalidad estos proyectos terminan hasta la toma de signos vitales y el proyecto de innovación creado sobrepasa el hecho de solo tomar los signos vitales, sino que es un simu- lador para la emisión del diagnóstico clínico y eso lo hace muy ventajoso en comparación a otros proyectos.

Por consiguiente, el funcionamiento de esta herramienta didáctica permite dar fiel compli- miento a los objetivos establecidos, por lo tan- to, se creó una herramienta tecnológica para el uso didáctico, en donde los estudiantes de la asignatura de Nosología II, tendrán la opor- tunidad de realizar las prácticas, fortaleciendo el aprendizaje del diagnóstico clínico, emitido por los datos obtenido de los signos vitales.

Por lo tanto, para hacer uso de la herramienta didáctica, es necesario que la información del usuario se encuentra en la base de datos por seguridad básica. La persona deberá tener un nombre de usuario y una clave de acceso. Sino

cuenta con esta información no podrá hacer uso de la herramienta tecnológica. En las figu- ras 4 y 5 se muestra la pantalla de ingreso de

una computadora, también se puede utilizar un celular o una tableta electrónica.

Figura 4

Entrada al sistema por el celular

Elaboración propia.

Figura 5

Entrada al sistema con la computador

Elaboración propia

Figura 6
Funcionalidad de la herramienta tecnológica

Elaboración propia.

Figura 7.

Procesamiento de la información

Elaboración propia.

Figura 8

Utilización de los botones de simulación.

Elaboración propia

Figura 9.

Botones de la Simulación.

Elaboración propia

En este menú de simulación el administrador o docente puede tomar cualquier dato obte- nido de cada sensor y presentarlo al estudian- te para que describa un diagnóstico clínico. En ese momento el estudiante ha visualizado unos diagramas con datos normales, segundo más tarde el docente le cambia los datos y el estudiante debe analizar la posible causa que ha generado un pulso alto o bajo. A esta acción se le llama diagnóstico clínico emitido por los signos vitales. El docente puede hacer las com- binaciones que crea convenientes.

Conclusiones

Ahora que está finalizado este proyecto de innovación, servirá como base para seguir tra- bajando en ideas innovadoras que sumen en el proceso de enseñanza y aprendizaje.

A continuación, se detalla algunas conclusio- nes alcanzadas una vez finalizado el proyecto de innovación:

● El principal objetivo logrado fue desarrollar una herramienta tecnológica didácticos con el fin de proporcionar al estudiante un apa- rato que les ayude a diagnosticar variaciones de los signos vitales.

● En las pruebas de funcionamiento se detectó interferencia en el ambiente, especialmente, en el sensor de frecuencia cardiaca, produc- to de la sensibilidad del sensor adquirido.

● El comparar los datos emitidos del proyecto de innovación con otros aparatos certifica- dos se logró disminuir el margen de dife- rencia de calibración que tenía en lectura de datos de la herramienta didáctica.

● Para poder tener una comunicación eficien- te y estable entre la herramienta didáctica y el servidor se hizo una conexión local y una red privada en el router y así garantizar la comunicación sin interferencias.

Por otra parte, durante la realización de este proyecto se descubrió que las tecnologías más apropiadas para esta innovación son aquellas que utilizan bandas de frecuencia gigahercio, al obtenerse menor consumo y mayor preci- sión a la distancia.

Por la dificultad de la emergencia nacional no se logró medir la efectividad, evaluación y discusión de los resultados en la asignatura de Nosología II.

Recomendaciones

Es sumamente necesario seguir actualizando la herramienta didáctica para buscar siempre la mejora continua y solventar algunos aspectos en el diseño que no se hicieron en la primera versión.

● Se recomienda a cada una de las Facultades promover el uso de las nuevas tecnologías para completar el proceso de enseñanza y aprendizaje de los estudiantes.

● Se recomienda un plan de actualización y escalabilidad de la herramienta didáctica para mejorar su diseño y capacidad, todo y cuando sea a beneficio del proceso de ense- ñanza y de quienes participan en ella.

● Por problemas de emergencia nacional fue imposible evaluar la herramienta didáctica; por lo tanto, será necesario realizar una segunda ver- sión para poder superar estos inconvenientes.

● Se recomienda para una segunda versión de este proyecto, que las pruebas en usuario establezcan una cantidad mínima de 80 par- ticipantes y evaluar cada dato emitido con

aparatos certificados versus el proyecto de innovación para fundamentar su efectividad.

● Se recomienda que en una segunda versión el grupo focal sea con los estudiantes intere- sados para evaluar los cambios adquiridos.

● Colocar un perímetro de seguridad en la red, para evitar invasores o usuarios no autorizados.

● Se recomienda la ampliación física del área de laboratorio para garantizar el buen aprendizaje de los estudiantes y el cuido de las nuevas herramientas didáctica.

● Para la comunicación de sensores inalám- bricos es mejor utilizar protocolos de red, especialmente, para esta tecnología porque minimiza la perdida de comunicación.

Propuestas

Una vez se comience a trabajar la herramien- ta didáctica desarrollada, iniciará el envío de información al servidor, por lo tanto, habrá un cúmulo de información almacenada que será más grande por la cantidad de estudiantes. A partir de ahí habrá información entrando y saliendo del servidor saturando la red y vol- viendo lenta la conexión local.

En consecuencia, la propuesta fundamental es que este proyecto de innovación goce de su propio dominio de conexión para evitar lo que se menciona en el párrafo anterior, pero tam- bién para logra la funcionalidad desde la casa de cada estudiante.

De tal manera que con un dominio propio los estu- diantes y docente podrán hacer consultas, desde cualquier parte del país, siempre y cuando estén conectado a internet. Esto significa que el estu- diante desde su casa podrá seguir practicando y no necesitará estar presente en el laboratorio.

Es por esta razón que la propuesta es que el servidor de almacenamiento tenga su propio dominio de conexión.

Referencias

Baglivo, H. P. (2003). Clasificación de la hipertensión arterial en base a la definición del JNC VII y las guías de las Sociedades Europeas de Hipertensión Arterial y Cardiología 2003. Rev. argent. anestesiol, 341-345. Recuperado de https://pesquisa.bvsalud.org/info- frontera/resource/es/lil-383962