Universidad Don Bosco Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Electrónica Trabajo de graduación: “Diseño de acceso inalámbrico al sistema de información de un hospital desde PDA” Para optar al grado de: Ingeniero en Telecomunicaciones Presentado por: Edgard Mauricio Dueñas Alvarenga Carlos Ernesto Flores Ayala José Rafael Zavala Trigueros Septiembre 2007 Soyapango– El Salvador – Centro América 2 UNIVERSIDAD DON BOSCO AUTORIDADES Ing. Federico Miguel Huguet Rivera Rector Pbro. Víctor Bermúdez Yánez Vicerrector Académico Lic. Mario Olmos Argueta Secretario General Ing. Ernesto Godofredo Girón Decano Facultad de Ingeniería. Ing. Oscar Duran Vizcarra Director Escuela de Electrónica Ing. Juan Carlos Castro Chávez Asesor del Trabajo de Graduación Lic. Ana Daysi Montecino Ing. Ingrid Lara Ing. Marcos Tulio Portillo Jurado Examinador 3 Universidad Don Bosco Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Electrónica JURADO EVALUADOR DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN “Diseño de acceso inalámbrico al sistema de información de un hospital desde PDA” ___________________ Ing. Juan Carlos Castro Chávez Asesor del Trabajo de Graduación _______________ ____________________ Lic. Ana Daysi Montecino Ing. Ingrid Lara Jurado Evaluador Jurado Evaluador __________________ Ing. Marcos Tulio Portillo Jurado Evaluador 4 Agradecimientos Cuando empezó esta aventura veía tan lejano su final dado lo complejo y amplio que se hacia a medida pasaba el tiempo y todas la dificultades que encontrábamos en el camino las cuales me hacían a veces dudar de mis capacidades. Sin embargo lo logramos y digo lo logramos porque mi esfuerzo individual hubiera sido inútil, sin la suma de los esfuerzos de mis otros dos compañeros de aventura que se convirtieron en camaradas y amigos de por vida, no solo en el transcurso de la elaboración de la tesis sino, en la etapa de la vida en donde aprendí a ser ingeniero y me convertí en uno junto con ellos, por eso es que quiero empezar agradeciéndoles a mis colegas. Pero todo esto no hubiera sido posible sin el apoyo incondicional de mi madre Elizabeth que con tanto sacrificio dio toda su energía, amor, cariño y corazón, día tras día durante mas de treinta años para que yo llegara a este momento y conteniendo todo el amor y afecto que le tengo no encuentro una palabra que sea capas de expresar todo mi agradecimiento solo puedo decirle que es inmenso el amor que le tengo y que no cabe en mi pecho todo este sentimiento por lo que mis lagrimas al escribir estas líneas son parte de este amor tan intenso que siento por ella, gracias por estar y por existir para mi. Agradezco también a Roxana que apareció como un oasis en medio del desierto que vino a llenar mi vida de alegría y fue como un rayito de sol cuando la oscuridad me estaba rodeando, con toda su alegría me lleno de entusiasmo y dio un suspiro para completar la recta final de este caminar que fue tan difícil de superar, y me enseño a soñar nuevamente. A la Mari que con toda su entrega desinteresada y amor de madre me colmo de atenciones durante tanto tiempo. A mi familia que con todo su apoyo y cariño me enseñaron a querer salir adelante y convertirme en un profesional. A todos mis amigos y personas que convivieron conmigo y de las cuales aprendí y me llevo una parte de cada uno de ellos, gracias e eso soy la persona que soy, Y finalmente al mas importante a Dios que siempre me ayudo y lleno de bendiciones, jamás me sentí solo, siempre me sentí amparado por el y en los momentos mas difíciles, el fue quien me cargo y acobijo para que todo saliera bien, por mas complicaciones y trabas que por circunstancias de la vida aparecían siempre mediante el poder de mi padre Dios todo salía bien, mil gracias por quererme a pesar de equivocarme y además creer en mi. Edgard Mauricio Dueñas Alvarenga 5 Al final de esta meta es necesario reflexionar el como y por que la he alcanzado, y ambos tiene similitudes, he llegado hasta aquí por las personas que de una u otra manera me dieron su apoyo y confianza, y es por ellas también el por que nunca pensé en retirarme y siempre tubé como única opción el alcanzarla. Agradezco a Dios por darme la oportunidad de haber finalizado mis estudios y de haber puesto a personas tan especiales en mi camino, y por haberme llenado de esperanza cuando mas lo necesite. A mis padres (Carlos y Marta): Por de de verdad aprecio los múltiples sacrificios que tuvieron que afrontar para que yo pueda ahora escribir estas líneas, de verdad gracias y ahora cuenten con mi apoyo incondicional para afrontar los desafíos venideros. A mis hermanos (Sandra y Ricardo): Por su haberme apoyado y motivado en el transcurso de este proyecto de vida. A mis familiares ( Susana, Antonio, Franklin, Elsita) Infinitas gracias por haber confiado en mi y por todo ese apoyo que siempre me mostraron de una forma incondicional, de verdad muchas gracias, y espero nunca defraudar ese esfuerzo y confianza en mi depositados. A mis amigos (Juan Carlos, Jonathan, Cristian, Roberto, Francisco, Elsy, Roxana, Leydi, Rosa, Alma, Carmen, Mónica, Rafael, Mauricio, Miguel, Montoya, Erick ): Con los que sude la camiseta, y con los que aprendí, a ver las cosas desde otra perspectiva, gracias por su apoyo, y solidaridad y por todas esas muestras de apoyo y cariño. A los Docentes: Por haber dado la guía de donde y el que aprender, en el momento, y la forma debida. A todos aquellos que no mencione pero que sin su ayuda no podría estar finalizando esta meta. “Si he visto más lejos ha sido porque he subido a hombros de gigantes.” (Newton) A todos Gracias Carlos Ernesto Flores Ayala 6 He concluido otra etapa mas de mi vida, me siento satisfecho de los logros obtenidos, no se en que momento discerní orientarme en el área de las telecomunicaciones, pero que buena decisión tome. Me es muy difícil poder agradecer a todas las personas que han intervenido directa, e indirectamente, en la culminación de tan anhelado logro, pero de alguna u otra manera debo de hacerlo. Gracias doy a Dios todo poderoso, por muchas cosas, por la vida, la salud, y en lo que respecta a los agradecimientos, por la oportunidad que me ha brindado de concluir con mis estudios universitarios, a La Virgen Maria, por interceder siempre por mí y por ser luz en mi camino, a San Juan Bosco, padre y maestro de la juventud, por guiarme siempre de su mano y ser protector. A mis padres, José Neftali y Maria Carmela, por haber confiado en la educación salesiana, por haberme permitido demostrarles que yo era, soy y seré capaz siempre de salir adelante, por haber tolerado todas las malas acciones de mi parte hacia ellos, por haberlos preocupado en determinados momentos de sus vidas, por haberme dado la vida sencillamente, por ser el mejor ejemplo de vida, por enseñarme no solo con palabras, si no también con hechos, porque nunca dudaron reprenderme cuando era necesario, por haberme dado la oportunidad de concluir con mis estudios universitarios, por darme la oportunidad de que mi futuro sea el mejor, gracias padres por ser las personas que son, espero se sientan orgullosos de lo que sembraron en mi. A mis hermanos (a), Neftaly Antonio, Jorge Alfredo y Ana Silvia, por ser parte de mi vida, por estar siempre a mi lado, por ayudarme a culminar este logro, por alentarme cuando lo necesite, por cubrirme cuando lo necesite también, recuerden que eso es esencial en una hermandad. A Flor de Maria Guzmán (mi novia), a ella, por ser la persona que me ha enseñado a ser humilde, respetuoso, responsable. Porque me ha tolerado por 13 años y a confiado en mi capacidad de hacer las cosas, por permitirme demostrarle mi amor y respeto hacia ella, por dejarme incorporarme en su núcleo familiar y por todo el amor que me ha brindado, el cual ha sido motor y aliciente en el transcurso de mi carrera. A mis demás familiares, abuelos, tíos, primos, sobrinos (casi ni tengo), que directa o indirectamente fueron parte de este logro, por estar siempre pendientes de mi y por preguntar sobre el avance de mi carrera, hoy les digo gracias de todo corazón. A mis compañeros de universidad y demás amigos, gracias por ser como son, por apoyarme, por demostrarme la verdadera amistad y estar en todos los momentos de mi vida, espero también se sientan orgullos de tener un amigo al cual llaman “El Abuelo”, y siempre estén a mi lado. A Carlos Flores y Edgard Dueñas, por haberme permitido culminar junto a ellos este logro, por haber aguantado junto a mi las inclemencias que vivimos en el transcurso de la realización de nuestro trabajo de graduación, por las palabras de aliento que me brindaron cuando todo parecía no tener salida, por confiar en mis conocimientos, y por esperar a que egresara por segunda vez para poder unirme a ellos en esta ultima batalla. Es un agrado decirles a todos que lo logre, de ahora en adelante soy el “Ing. José Rafael Zavala Trigueros”, gracias y espero ser ejemplo para los que están tratando de alcanzar lo mismo que hoy he logrado. José Rafael Zavala Trigueros (Alias El Abuelo, oyebob) (Dedicado a mi abuelo Antonio Cornelio Trigueros y mí Abuela que nunca conocí Maria Esperanza Monico) 7 Indice Agradecimientos ...................................................................................................................4 Introducción ..........................................................................................................................9 1. Tecnologías de la información en entornos hospitalarios...............................................10 1.1 Introducción...............................................................................................................10 1.2 Tecnologías de la información en entornos hospitalarios en el Salvador. ................10 1.3 Tecnologías de la información en entornos hospitalarios a nivel mundial. ...............13 1.3.1 Algunos ejemplos. ..............................................................................................14 2. Telemedicina y telemetría...............................................................................................17 2.1. Introducción..............................................................................................................17 2.2 Telemedicina.............................................................................................................17 2.3 Telemetría .................................................................................................................18 2.4 Comunicaciones entre equipos y servicios hospitalarios..........................................20 2.4.1 Servicios para aplicaciones médicas..................................................................20 2.4.2 Equipo médico....................................................................................................21 2.5 Protección de la información.....................................................................................25 3. Compatibilidad electromagnética....................................................................................26 3.1Introducción................................................................................................................26 3.2 Bandas de frecuencias de uso libre y regulado. .......................................................27 3.3 Servicios de comunicaciones dentro de la banda ISM. ............................................28 3.4 Servicios de comunicaciones fuera de la banda ISM. ..............................................29 3.5 Equipo médico, bandas de frecuencias de trabajo y señales biomédicas................29 3.6 Emisiones Radioeléctricas. .......................................................................................30 3.7 Análisis de interferencia y compatibilidad electromagnética.....................................31 3.8 Incidencias médicas..................................................................................................32 3.9 Seguridad electromagnética para pacientes y para la aplicación. ............................33 3.10 Medidas tomadas en diferentes países. .................................................................33 3.11 Prevención de riesgos.............................................................................................34 4. Tecnologías Inalámbricas...............................................................................................36 4.1 Introducción...............................................................................................................36 4.2 Evolución de las tecnologías inalámbricas ...............................................................36 4.3 Normalización IEEE. .................................................................................................37 4.3.1 802.11 legacy .....................................................................................................38 4.3.2 802.11b...............................................................................................................38 4.3.3 802.11g...............................................................................................................39 4.3.4 802.11a...............................................................................................................39 4.3.5 802.11d...............................................................................................................40 4.3.6 802.11e...............................................................................................................40 4.3.7 802.11f................................................................................................................40 4.3.8 802.11h...............................................................................................................40 4.3.9 802.11i................................................................................................................40 4.3.10 802.11j..............................................................................................................40 4.3.11 802.11n.............................................................................................................40 4.4 Tecnologías...............................................................................................................41 4.4.1 Infrarrojo (IrDA)...................................................................................................41 4.4.2 Banda Angosta (NARROW BAND) ....................................................................42 4.4.3 Banda Ancha (SPREAD SPECTRUM)...............................................................43 4.4.4 Bluetooth ............................................................................................................46 4.4.5 Wi-Fi ...................................................................................................................50 8 5. Tecnologías de PDA’s ....................................................................................................52 5.1 Introducción...............................................................................................................52 5.2 Historia ......................................................................................................................52 5.3 Software ....................................................................................................................56 5.3.1 Windows Mobile .................................................................................................58 5.3.2 PALM OS............................................................................................................60 6. Análisis y diseño del sistema..........................................................................................62 6.1 Introducción...............................................................................................................62 6.2 Análisis y modelado del proceso a estudiar..............................................................62 6.2.1 Modelado del proceso, flujo de la información. ..................................................62 6.3 Método de acceso Wi-Fi. ..........................................................................................63 6.4 Lenguajes de programación (PHP)...........................................................................64 6.5 Servidor HTTP ..........................................................................................................69 6.6 Interfaz de la aplicación ............................................................................................71 6.6.1 Aplicación ...........................................................................................................73 6.7 Bases de datos .........................................................................................................79 6.7.1 Diseño de la base de datos. ...............................................................................79 6.8 Protocolos de seguridad ...........................................................................................83 6.8.1 Seguridad interfaz aire .......................................................................................83 6.8.2 Seguridad por software. .....................................................................................87 6.9 Hardware...................................................................................................................91 6.9.1 PDA ....................................................................................................................91 6.10 Modelado del sistema de red. .................................................................................95 6.10.1 Capa física........................................................................................................96 6.10.2 Enlace de datos................................................................................................96 6.10.3 Red.................................................................................................................107 Future lines. ......................................................................................................................112 Conclusiones ....................................................................................................................113 Referencias.......................................................................................................................114 Bibliografíca. .................................................................................................................114 Web...............................................................................................................................115 Anexos..............................................................................................................................116 Diccionario de los campos. ...........................................................................................116 9 Introducción En la actualidad los procesos médicos están volviendo su mirada a las tecnologías de información, por ejemplo redes inalámbricas, telemetría, asistencia remota y muchas otras aplicaciones las cuales ya en el primer mundo tienen un buen nivel de depuración, sin embargo aún hay mucho que hacer, especialmente en países como el nuestro. En los próximos capítulos, detallamos los aspectos tanto técnicos como administrativos a tomar en cuenta en una aplicación de este tipo. La importancia que tiene una excelente compatibilidad entre todos los equipos que se involucran en el cuidado médico de las personas es fundamental, es por eso que hemos dedicado un capitulo completo para abordar el tema y basado en estudios de países con más experiencia como España, Chile, Bélgica y Alemania. Iniciamos tratando el marco que envuelven los procesos médicos en nuestro país y como la poca inversión en tecnología a hecho que nos quedemos rezagados y con procesos ineficientes en donde la tecnología debe jugar un papel más protagónico. Sin embargo en otros países sí se tienen muy desarrolladas distintas aplicaciones y redes de información. Luego de generar un vistazo de los actuales procesos médicos, entramos de lleno al tema de la compatibilidad electromagnética en entornos hospitalarios y nos orientamos a desglosar los distintos aspectos que pueden intervenir en el equipo hospitalario. Posteriormente detallamos las diferentes tecnologías inalámbricas que tienen más uso en este momento, así como también las diferentes aplicaciones que se pueden desarrollar con estas tecnologías para posteriormente poder mostrar la incursión de computadoras de bolsillo en dichas aplicaciones y su compatibilidad con las redes inalámbricas. 10 Capitulo 1. 1. Tecnologías de la información en entornos hospitalarios. 1.1 Introducción. Las TIC’s (Tecnologías de la Información y Comunicaciones) se están convirtiendo en una herramienta que cada vez toma más y más importancia en los entornos hospitalarios, aún en países subdesarrollados como el nuestro. En nuestras visitas al Hospital Bloom (hospital que decidimos tomar como referencia debido a la capacidad para atender pacientes ya que es un centro hospitalario de tercer nivel por su misma capacidad de atención y complejidad) encontramos muchos proyectos que tendrían gran impacto en los pacientes y que se tienen proyectados para un futuro, lastimosamente la situación precaria en la que se encuentran la mayoría de nuestros hospitales impiden que se lleven a cabo proyectos como el que proponemos y que en otros países están muy depurados. En este capitulo iniciamos con los avances tecnológicos en temas de información especialmente a los concernientes al cuido de los pacientes en nuestro país (basándonos principalmente en el Hospital Bloom), tratamos de describir algunos de los procesos a los que tuvimos acceso, ya que como sabemos es muy difícil tener un acceso completo a equipo e información confidencial, pero gracias a la ayuda de la universidad y la colaboración del departamento de informática del Hospital Bloom, conocimos de primera mano la situación referente a nuestro tema en dicho hospital. Cabe destacar que a pesar de todas las dificultades que se tienen en nuestros entornos hospitalarios en general, se tiene la buena intención de querer modernizar los sistemas informáticos, ya que estos deben ir de la mano con los avances médicos y no se pueden divorciar, para beneficio de todos. En nuestro país debido a la poca inversión en investigación y estudios no se tienen muchos datos de la incidencia que tienen los campos electromagnéticos en estos entornos, por lo que los ejemplos que citamos son de países en donde ya hay grandes avances en este tema, con recomendaciones técnicas que en países como el nuestro pueden ser utilizadas y que además nos han servido como material de consulta. 1.2 Tecnologías de la información en entornos hospitalarios en el Salvador. El manejo de la información de un paciente es sumamente delicado, se tiene que administrar con mucha responsabilidad y privacidad. En las visitas que hemos realizado al Hospital Bloom se nos han descrito y explicado procesos de manejos de información de los pacientes, ya que estos pueden venir de consulta externa, hospitalización, urgencias y referidos de otros hospitales. El Hospital Bloom es catalogado como tercer nivel1, por su capacidad y por contar con todas las especialidades con las que debe contar un hospital de tercer nivel. 1 http://www.mspas.gob.sv/infraestru_servicios.asp 11 Los pacientes de hospitalización efectúan visitas programadas por los médicos encargados. Los pacientes de consulta externa inician su proceso en la entrevista con su médico, quien prescribe lo necesario para el tratamiento a seguir; tales solicitudes son llevadas al área de recepción del Hospital, donde se programan los estudios y se señala la hora y el día en que se realizaran, todo esto por medio de un sistema computarizado. Toda la información referente al proceso, actualmente es llevada en computadora por un sistema de citas que fue creado en el hospital por su equipo de informática. Podemos resumir la creación de la ficha de un paciente en general de la siguiente forma2: • Ingreso de Paciente: Es el primer paso, y se refiere a la llegada del paciente al hospital en donde este se identifica en recepción del hospital. • Creación del Expediente: se constituye en su conjunto, por las personas que forman parte del perfil de pacientes; este requerirá los datos generales del paciente, será llenado un formulario a mano, el cual se archivará • El expediente, será entregado al archivista, que revisará que la solicitud de expediente clínico este debidamente completada. El expediente se encontrará en el departamento de admisión y registro médico a la espera de que nuevos datos y exámenes sean ingresados en él en un futuro. En la figura 1.1 observamos un diagrama de flujo simplificado y generalizado para la creación de un expediente médico. En donde el paso de la elaboración del expediente es hecho de forma manual y en algunos casos como en el Hospital Bloom se hace de forma digital también, lo que ayuda a hacer más eficientes los controles de citas. Entrega de documentos Revision de documentos Recepcionistas Consulta Paciente Elaboración de expedientes Figura 1.1 Recepción de información para creación del expediente de un paciente3. Los documentos básicos que conforman el expediente clínico para un niño tal como es el caso del Hospital Bloom serían los siguientes: • Hoja de identificación. • Registro de identificación del niño. • Consulta médica 1ª vez-historia clínica. 2 Información recopilada en entrevistas con personal de informática del Hospital Bloom. 3 http://www.mspas.gob.sv/documentos.asp 12 • Consulta médica subsiguiente-historia clínica. • Escala simplificada de evaluación del desarrollo. • Grafica de crecimiento infantil peso/edad. • Grafica de crecimiento infantil peso/talla-perímetro cefálico. • Atención de crecimiento y desarrollo-hoja de consulta de 1ª vez. • Atención de crecimiento y desarrollo-hoja de consulta subsecuente. • Hoja de observaciones y cuidados de enfermería. • Hoja de exámenes de laboratorio. • Hoja de informes radiológicos. Es de resaltar que en los procesos descritos anteriormente es muy poca la intervención de sistemas modernos de información, existe poco interés en el desarrollo y estudio de aplicaciones, además de una gran carencia de recursos tecnológicos en estos centros hospitalarios. Las deficiencias que pudimos notar en los procesos básicos de registros de pacientes en nuestras visitas al Hospital fueron las siguientes: • Al manejar datos tan variados, el posterior acceso de la información se vuelve lenta e ineficiente, se convierte en un sistema burocrático y tardío para el paciente y para el personal médico del hospital, además que se debe de tener un control de las personas que archivan esta información tan valiosa. Por lo que es necesario establecer un registro acerca de las entradas y salidas de cada expediente clínico, en el cual se haga constar información relevante del préstamo como número del expediente clínico, fecha de préstamo, solicitante y destinatario, fecha de devolución, servicio donde se utilizara, etc. Son controles que hacen al sistemas más lento. Además, impedir que estos datos sean leídos, copiados, ò alterados es un poco difícil de controlar ya que depende más de factores éticos correspondientes a cada persona. En caso de verificar que la información fue ò esta siendo manipulada, seria recomendable imponer sanciones ante dicha falta. Con todo lo anterior lo que se busca es proteger el derecho a la privacidad del paciente, la cual se ve muy vulnerable al haber una irregularidad en el área de archivo. • Es necesario diferenciar entre el derecho de acceso a la información sobre salud y el derecho que se tiene al acceso de datos personales, ya que el primero se refiere a toda aquella información relacionada con enfermedades, tipos de tratamientos y exámenes, procedimientos quirúrgicos, etc. a la cual toda persona tiene derecho, caso contrario sucede con la segunda donde se deben de tener normalizado a quien se le permitirá conocer dicha información. • Falta de una política de administración y depuración de archivos. Cada expediente se compone de una gran cantidad documentos de diferente tipo y tamaño, por lo que se vuelve más difícil la adecuada manipulación de estos. 13 Muchos de estos problemas se pueden solventar al digitalizar toda esta información pero para dar este paso aún falta mucho trabajo e inversión en tecnologías. 1.3 Tecnologías de la información en entornos hospitalarios a nivel mundial. La instalación de redes inalámbricas en centros de salud y hospitales se ha convertido en un área importante de actividad por la cantidad de aplicaciones que se están desarrollando. Cada vez más, se considera su capacidad para facilitar el acceso, desde cualquier punto, a recursos de diagnóstico o conocimiento especializado, y están introduciendo aplicaciones más versátiles y flexibles en el diagnóstico médico y en el tratamiento y atención al paciente. En definitiva, la utilización de sistemas inalámbricos integrados para aplicaciones en entornos hospitalarios, supone un funcionamiento más eficiente, efectivo y competitivo del sistema hospitalario, al dotarle de una mayor flexibilidad y movilidad en la monitorización de los pacientes, de un seguimiento continuo de sus patologías y de una reducción de los costos de atención a los mismos. En los últimos años ha habido un notable incremento de la demanda de estos sistemas en varias partes del planeta. Junto con el crecimiento de estas aplicaciones, ha crecido también la preocupación sobre las posibles interferencias producidas por otros sistemas de radiocomunicaciones. Por ejemplo, en febrero de 1998, ocurrió un incidente en el Centro Médico Baylor de Dallas, Texas, en el que el 50% del sistema de telemetría se bloqueó por la interferencia causada por una estación de televisión local en pruebas de TV de alta definición4. Estos incidentes, entre otros, ponen de manifiesto la necesidad de una cuidadosa asignación de la banda de frecuencias para minimizar los posibles riesgos que estas interferencias puedan causar en la atención hospitalaria. La utilización de nuevos sistemas inalámbricos de telemetría médica en las bandas de frecuencias asignadas, deberían llevar asociados un proyecto técnico detallado de los posibles efectos o riesgos sobre emisiones radioeléctricas y la garantía de compatibilidad electromagnética entre el equipo utilizado y las redes desplegadas, a fin de evitar potenciales riesgos en la atención y tratamiento del paciente. La gran difusión y la amplia disponibilidad de WLAN (Wireless Local Area Network, Red de Area Local Inalámbrica) para el público en general han dado lugar a un interés creciente por parte de las instituciones hospitalarias en las soluciones inalámbricas, tanto como parte de sus propias redes corporativas de comunicación, como soporte de aplicaciones y desarrollos específicos de telemedicina. La limitación de estas posibilidades, ha supuesto hasta hace poco importantes limitaciones en la atención hospitalaria, sus comunicaciones y su planificación. Teóricamente, con las normas IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) 802.11b y, más recientemente, con la IEEE 802.11g, ambas utilizando las bandas de 2,4 GHz, se consigue una cobertura superior a 100 m en espacio abierto. Con la IEEE 802.11b se puede conseguir una taza de transferencia de 11 Mbps, con la IEEE 802.11g se pueden alcanzar los 54 Mbps, e incluso superiores con la IEEE 802.11n futura. Sin embargo, el concepto de espacio abierto en un hospital resulta una utopía, caracterizado en concreto por superficies metálicas, ascensores, zonas aisladas y 4 “Elementos Técnicos para la gestión de frecuencias en espacios complejos: Entornos Sanitarios”. Colegio oficial de Ingenieros en Telecomunicaciones Madrid España 2005. 14 altamente equipadas, y todo esto combinado da lugar a una importante reducción de la cobertura y del rendimiento. Con IEEE 802.11g, entre aproximadamente 10 m y la primera pared se consigue la capacidad máxima, pero rápidamente esta capacidad disminuye, requiriendo la instalación de más antenas. Por lo tanto, una red WLAN amplia para un hospital, requiere un estudio detallado incluso sin consideraciones de interferencias, Roaming, seguridad y organización. La cobertura limitada y la necesidad de múltiples antenas hacen necesaria una planificación cuidadosa. Para las normas IEEE 802.11b e IEEE 802.11g hay en Europa 13 canales disponibles. La existencia de interferencias entre canales obliga a que las antenas de una sala utilicen canales suficientemente separados (por ejemplo, 1, 7 y 13). Las interferencias entre diferentes plantas se deben tener en cuenta en la planificación de la instalación. 1.3.1 Algunos ejemplos. En el Hospital Universitario de Gante, Bélgica, en el Servicio de Traumatología, ha comenzado en marzo de 2004 un proyecto piloto destinado a evaluar el acceso inalámbrico desde la cama del paciente a la HCE (Historia Clínica Electrónica)5. En este hospital, como en muchos otros, se había instalado previamente una red DECT (Digital Enhanced Cordless Network, Red Inalámbrica Digital Mejorada) para permitir la telefonía inalámbrica. El piloto se inició reutilizando la red de antenas DECT existentes por medio de tarjetas PCMCIA–DECT (Personal Computer Memory Card Internacional Association, Asociación Internacional de tarjetas de Memoria de Computadoras Personales-DECT) en las PC´s (Personal Computers, Computadoras Personales) portátiles. Los puntos positivos están en la instalación de DECT ya existente, la cobertura adecuada y la seguridad del hardware permitiendo unas velocidades razonables. Como el ancho de banda para los datos en la red DECT es bastante limitado, la utilización de las partes gráficas de la HCE está limitada. Pruebas realizadas durante varios meses revelaron problemas iniciales con la conexión y el Roaming. Han hecho falta cambios de organización y hardware para garantizar el funcionamiento correcto durante 24 horas (baterías extra, cargadores, procedimiento de recarga, etc.). Aunque la mayoría de los problemas se solucionaron, el Roaming no se pudo garantizar en todas las ocasiones, produciendo casos de falta de conectividad y el ancho de banda limitado de DECT impidió el acceso a partes gráficas de la HCE y a futuras expansiones. A partir de esta experiencia, se ha instalado una red local basada en el estándar IEEE 802.11. Aunque la tecnología asociada a estas normas ha mejorado sustancialmente en los últimos dos años, todavía han aparecido ciertas diferencias entre fabricantes, tales como: • El Roaming automático no siempre es tan rápido como sería de desear (conexión a 2 Mbps cuando estaba próxima a los 54 Mbps). • Puntos de acceso temporalmente apagados cuando no detectan actividad. • Problemas de tráfico en algunas aplicaciones. Como aspectos positivos: • Destacar que la conectividad nunca se pierde aunque disminuya. 5 “Elementos Técnicos para la gestión de frecuencias en espacios complejos: Entornos Sanitarios”. Colegio oficial de Ingenieros en Telecomunicaciones Madrid España 2005. 15 • Están garantizadas velocidades elevadas. • Se abre la posibilidad de la utilización de aplicaciones gráficas de manera intensiva. La seguridad de una red WLAN es un problema importante y más en un centro hospitalario donde la naturaleza de los datos alcanza a la protección de datos inalámbricos. La norma de seguridad de WLAN WEP (Wired Equivalent Privacy, Equivalente Cableado de Privacidad) que cifrar mensajes con una clave estática, puede romperse en varias horas incluso si se toman medidas de seguridad adicionales. Actualmente, la mejor opción es implementar WPA (Wi-Fi Protected Access, Acceso Protegido Wi-Fi) que utiliza algunas de las nuevas normas 802.11i junto con autentificación del tipo RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service, Autenticación de Marcado Remoto del Servicio de Usuario). En este hospital, además se instala un firewall adicional entre WLAN y LAN (Local Area Network, Red de Area Local) para minimizar los riesgos. En el area de Maternidad del Hospital Gregorio Marañón, de Madrid, se ha inaugurado una nueva red Wi-Fi, que permite a los profesionales disponer de la información sobre sus pacientes en cualquier lugar del centro de manera automática, ya que el sistema se actualiza constantemente aportando datos recientes sobre el estado o las incidencias que ocurren6. Se sustituye la imagen del médico o estudiante acudiendo a la cama del enfermo con un montón de papeles por otra más moderna del médico con una PC portátil con todos los datos del paciente. La utilización de las Table PC supone un paso más con respecto al uso de PDA (Personal Digital Assistant, Asistente Personal Digital) ya que aunque estas últimas son más cómodas de llevar, su lectura es más difícil y algunas pruebas no se pueden visualizar. También se ha instalado una red WLAN en el Hospital Infantil Universitario Niño Jesús, de Madrid. En este caso, y gracias a un estudio realizado en el hospital, se ha llegado a la conclusión de que la transmisión de datos por redes inalámbricas no es perjudicial para la salud, es decir, que no hay ninguna relación causa-efecto entre la exposición a radiaciones de estas frecuencias y patologías conocidas, debido a que los niveles de señal que se utilizan están bastante por debajo de los considerados perjudiciales. Asimismo, se ha establecido que no hay interferencias entre la red WLAN y los servicios de comunicación clásicos, ni con instrumentos médicos propios del entorno. El hospital mallorquín Son Llàtzer se ha situado entre los más innovadores de Europa en cuanto a la utilización de las TIC’s. En la actualidad, el 95% de los procesos del centro se hacen sin necesidad de utilizar ningún papel. Se ha dotado al personal de enfermería y a los médicos con dispositivos Table PC y PDA’s para poder consultar la HCE de cada paciente en cualquier lugar y momento, y poder acceder al HIS (Sistema de Información Hospitalario) completamente informatizado. Para posibilitar la conexión en línea de estos aparatos se ha desplegado una red inalámbrica Wi-Fi. Los beneficios obtenidos de este proyecto, según los usuarios del mismo, fueron la rápida implementación del sistema, la movilidad que permite el sistema, el acceso inmediato a la información, la mejora del servicio y el hecho de que la curva de aprendizaje fuera totalmente nula. En el Hospital Carlos III, se realizó en el año 1998 un sistema de Telemedicina sobre GSM (Global System for Mobile Comunications, Sistema Global para las Comunicaciones Móviles) integrado con un sistema de información clínica incluyendo un servidor WWW (World 6 “Informe sobre emisiones electromagnéticas de los sistemas de telefonía móvil y acceso fijo inalámbrico”. Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación. Madrid España 2001 16 Wide Web) con acceso móvil. El sistema incluye conectividad a redes inalámbricas tipo GSM y DECT accesibles con terminales tipo comunicador o PDA’s. El Hospital Municipal de Badalona presentó en 2001 una red inalámbrica de gestión hospitalaria para el uso de PDA’s por el personal de enfermería, con el fin de registrar la toma de constantes de los enfermos ingresados, seleccionar el tipo de dieta y mostrar gráficas. Una aplicación similar se encuentra en la Fundación Hospital de Calahorra, en la Rioja, desde comienzos de 2002. Otras aplicaciones sanitarias de este tipo se encuentran en el C.H.U. Juan Canalejo de La Coruña y en el Hospital de la Santa Creu i Sant Pau de Barcelona para cuidados continuados en Diabetes Mellitus7. 7 “Elementos Técnicos para la gestión de frecuencias en espacios complejos: Entornos Sanitarios”. Colegio oficial de Ingenieros en Telecomunicaciones Madrid España 2005. 17 Capitulo 2. 2. Telemedicina y telemetría. 2.1. Introducción La tecnología ha dado saltos agigantados en los últimos años, esto ha permitido integrar diferentes áreas de ella para mejorar la calidad de vida de las personas. El despegue de Internet y el impulso de la Sociedad de la Información en todos los países industrializados, ha dado lugar a un nuevo entorno donde es posible, entre otros factores, una mayor interacción entre los sistemas hospitalarios y los ciudadanos. La aplicación de las TIC’s a la atención médica permite una mayor flexibilidad y movilidad que suponen una mejora en la calidad y una reducción de costos de la atención al paciente. Por otra parte, la utilización de sistemas inalámbricos integrados para aplicaciones clínicas en un recinto médico, supone un funcionamiento más eficiente, efectivo y competitivo del sistema hospitalario. Como ya mencionamos son muchas las ventajas de implementar las TIC’s en ambientes hospitalarios, pero el despliegue de estos sistemas de radiocomunicaciones en dichos entornos hacen necesaria una cuidadosa planificación de los mismos. Esta planificación es necesaria para evitar interferencias no sólo entre estos sistemas, sino entre éstos y el equipo médico y clínico existente en un hospital. Por lo tanto, en estos ambientes se hace imprescindible una adecuada planificación y gestión de los sistemas radioeléctricos para evitar interferencias. 2.2 Telemedicina Vamos a empezar definiendo lo que es telemedicina, que en pocas palabras es “medicina a distancia”, definiciones más detalladas serían8: • La investigación, monitorización y gestión de pacientes y personal usando sistemas que permiten el acceso inmediato al asesoramiento de expertos y a información de pacientes, sin importar dónde se encuentre el paciente o su información. • El uso de tecnologías de información electrónica y comunicaciones para proporcionar y soportar cuidados médicos cuando la distancia separa a los participantes. La prestación de servicios de cuidados médicos, cuando la distancia es un factor crítico, usando tecnologías de la información y comunicaciones es válida para aquellos casos en donde el intercambio de información, diagnóstico, tratamiento y prevención no es oficial pero da una idea para un futuro estudio y diagnóstico del médico. En resumen podemos decir que cualquier actividad relacionada con cuidados médicos (incluyendo diagnóstico, consulta, tratamiento y monitorización) que normalmente involucra un profesional y un paciente (o un profesional y otro que está separado en el 8 “Telemedicina: construyendo la sanidad del futuro”. José Luís Monteagudo Peña. 18 espacio, y posiblemente en tiempo), y que se facilita a través del uso de tecnologías de la información y las comunicaciones, es telemedicina. Por lo tanto, la telemedicina consiste en la provisión de servicios médicos a distancia usando medios electrónicos y de telecomunicaciones. Desde sus orígenes, la motivación principal para su uso ha sido la de facilitar el acceso a los servicios del cuidado de la salud desde lugares remotos y aislados. Otro motivo típico ha sido su utilización como soporte a los equipos médicos en situaciones de emergencias médicas y de desastres. Sin embargo, cada vez más se considera su capacidad para facilitar el acceso desde cualquier punto a recursos de diagnóstico o al conocimiento especializado. La experiencia muestra que la telemedicina presenta un potencial muy apreciado para educación y formación evitando costos de tiempo y desplazamientos a los profesionales médicos. Tradicionalmente, las limitaciones en las líneas telefónicas únicamente permitían intercambios de imágenes, de datos y de audio, por lo que las aplicaciones de Telemedicina estuvieron reducidas, inicialmente, a la videoconferencia y a la utilización de redes distribuidas para el acceso y el almacenamiento de datos. Posteriormente, se incorporó la posibilidad de acceso móvil a servicios, independientemente de la localización del paciente. El desarrollo de las tecnologías de comunicaciones personales se está extendiendo también, y como no podía ser de otra forma, también a los sistemas de salud pública y privados. Hay también, una serie de dificultades que incluyen la aceptación por parte de los pacientes y del personal médico, la privacidad, la seguridad y la infraestructura de soporte, que son puntos claves para la buena acogida a cualquier nueva tecnología. 2.3 Telemetría Los dispositivos inalámbricos se pueden adaptar a monitores de parámetros fisiológicos transfiriendo los datos y permitiendo el seguimiento en un área limitada. La tecnología inalámbrica se puede integrar directamente con los sensores en un único aparato electrónico para facilitar la continuidad de la monitorización. La telemetría es la medida remota de parámetros biológicos (ritmo cardíaco, presión sanguínea, temperatura), por medio de una línea telefónica o usando frecuencias de radio o infrarrojos, del espectro radioeléctrico de acuerdo a la tabla 2.1. Sistemas inalámbricos utilizados en telemetrìa Estandar Frecuencias de operación Tasa máxima de transferencia 802,11 2,4 GHZ 2 Mbps 802,11a 5 GHZ 54 Mbps 802,11b 2,4 GHZ 11 Mbps 802,11g 2,4 GHZ 54 Mbps HiperLAN/2 5 GHZ 54 Mbps Home RF 2,4 GHZ 2 Mbps Bluetooth 2,4 GHZ 721 Kbps 802,15 WPAN Low Rate 2,4 GHZ 250 Kbps 802,15 WPAN High Rate 2,4 GHZ 55 Mbps IrDA ≥300 GHZ 2 Mbps 19 Tabla 2.1 Sistemas inalámbricos utilizados en telemetría9. La expansión de los dispositivos con posibilidad de comunicación inalámbrica permite que ya se encuentren disponibles a precios reducidos circuitos integrados con radios para estas aplicaciones. Los circuitos disponibles cada vez son más pequeños, más ligeros y más baratos. Una aplicación de este tipo necesita una adaptación específica en cada aplicación. En una red inalámbrica típica, el paciente es portador de un pequeño transmisor de baja potencia con una antena. La unidad transmisora lee los datos que proceden de los sensores colocados en el cuerpo del paciente y los transmite al sistema conectado al receptor central, que se encuentra normalmente a corta distancia, y dispone de una o varias antenas receptoras. El sistema de antenas puede estar instalado en las paredes o el techo de una sala del centro sanitario. Algunos equipos antiguos estaban diseñados para trabajar a frecuencias fijas, pero los modernos permiten el cambio ágil de frecuencia durante la instalación en el lugar requerido utilizando varios canales (generalmente contiguos) para permitir un acceso al espectro con anchos de banda mayores. La instalación de estos sistemas tiene en cuenta tres consideraciones: • El acceso al espectro de radiofrecuencia. • Las licencias de radiofrecuencia. • El cumplimiento de las normativas por parte de los equipos. Los sistemas de biotelemetría no deben operar en los mismos canales ni en las mismas áreas en que lo hacen otros sistemas de comunicaciones, como por ejemplo las emisoras de radiodifusión o de televisión, móviles (de banda estrecha a una o dos frecuencias “punto a punto” o “punto a multipunto” y/o servicios rurales de banda ancha “punto a punto” o “punto a multipunto”), servicio fijo, radiolocalización o radioaficionados, para no dar lugar a interferencias y estar protegido frente a ellas. Compartir el espectro con ciertos servicios que operan con potencias elevadas implica coordinación con los servicios que funcionan en las mismas bandas de frecuencias. En estos casos, los equipos de biotelemetría necesitan operar con licencia. La implementación de un sistema de telemetría médica supone un análisis detallado de las opciones de que se dispone. En la tabla 2.2 se comparan las prestaciones de los sistemas que operan en las bandas de frecuencias tradicionales (distintas de las ISM), los que operan en las bandas ISM (Industrial Scientific Médical, Industrial, Científica y Médica) inferiores de 2.4 GHz y los que operan en las bandas de 2,4 GHz. Características Telemetria tradicional ISM (< 2,4 GHZ ) ISM de 2,4 GHz 9 “La situación de las tecnologías WLAN basadas en el estándar IEEE 802.11 y sus variantes ("Wi-Fi")”. Grupo de Nuevas Actividades Profesionales. Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación. Octubre 2004. 20 Características Telemetria tradicional ISM (< 2,4 GHZ ) ISM de 2,4 GHz Frecuencias TV en VHF, TV en UHF, Redes móviles privadas 13,552–13,567 MHz, 26,957-27,283 MHz, 40,660-40,700 MHz, 402- 405 MHz, 433,050- 434,790 MHz 2.403–2.500 MHz Protección No; usuario secundario Protección legal frente a transmisiones intencionadas no médicas. No Protegida de interferencia de canal adyacente ni de productos de la competencia. Utilización de espectro disperso para reducir interferencias y aumentar la inmunidad RFI Espectro disponible Adecuado para aplicaciones rurales, saturado en zonas urbanas Disponible hasta 14 MHz pero no todas las frecuencias están disponibles en todas la zonas 83,5 MHz compartidos con los usuarios de LANs Utilización mundial No No Si Utilización del espectro Dedicado. Fijo con canales de 25 KHz Sin restricciones, en cuatro subcanales de 1,5 MHz Requiere espectro disperso Comunicación bidireccional No Permitida, pero no utilizada normalmente Soporta utilización no médica No No Si Basado en norma No No Si IEEE 802,1X Escalabilidad Baja Baja/Moderada Alta Incorporable en la infraestructura existente No; necesita un sistema de antenas moderadas No; necesita un sistema de antenas moderadas Si con un diseño de la red adecuado Costo de la infraestructura Alto Alto/Moderado Bajo Admite PDAs y voz No No, prohibido Si Herramientas de gestión No No Si Tabla 2.2 comparación las prestaciones de los sistemas que operan en las bandas de frecuencias tradicionales (distintas de las ISM)10. 2.4 Comunicaciones entre equipos y servicios hospitalarios 2.4.1 Servicios para aplicaciones médicas. Desde un punto de vista general, podemos distinguir tres grandes grupos de aplicaciones telemáticas multimedia para el cuidado de la salud: 10 http://www.mdsr.ecri.org/summary/detail.aspx?doc_id=8117 21 • Sistemas para infraestructuras corporativas, que dan conectividad electrónica y soportes avanzados con fines generales y administrativos, aunque se utilicen también datos médicos • Aplicaciones de servicios de información para profesionales y pacientes, acceso a bases de datos y de conocimiento, incluyendo servicios tipo http (Hipertex Transfer Protocol, Protocolo de Transmisión de Hipertexto) sobre TCP/IP (Transfer Control Protocol, Protocolo de Control y Transmisión). • Aplicaciones orientadas a dar soporte de comunicación en las tareas médicas, clínicas y quirúrgicas. Las tres definiciones anteriores son las que representan quizás más genuinamente la capacidad de las comunicaciones para mejorar el servicio a los pacientes y usuarios en general, en nuestro país aún nos encontramos atrás de los países desarrollados en donde ya se tienen muchas experiencias en el campo de las TIC’s en hospitales. Entre los servicios hospitalarios, hay que destacar que las aplicaciones inalámbricas de sistemas informáticos de gestión hospitalaria y enfermería han encontrado una buena acogida en los países del primer mundo. Esto es debido a que procesos tales como gestión de camas, dietas, inventarios, o medicación y farmacia, son más fáciles de definir y protocolizar en este tipo de aplicaciones inalámbricas, que los sistemas antecesores para toma de decisiones clínicas o los informativos correspondientes a un sistema tradicional de un hospital, y de registros electrónicos del historial clínico de un paciente para una asistencia médica mas inmediata. En países subdesarrollados como el nuestro, en donde procesos administrativos están demasiado atrasados tecnológicamente, la situación empeora ya que los sistemas son obsoletos y muy pocos eficientes. Algunos de los objetivos de las aplicaciones que mencionamos antes son: • Transmisión de videos o imágenes para el diagnostico y asistencia de un especialista que no esta cerca del lugar, resultando así una consulta remota rápida, en donde el especialista puede revisar mas detenidamente las imágenes o video después. • Cuidados del paciente de forma directa, en donde el médico diagnostica y aconseja a un paciente desde una clínica remota, compartiendo audio, imágenes video, historiales clínicos, plan de medicación etc. • Permitir que el médico disponga de datos de manera instantánea. • Monitoreo de pacientes vía remota, en donde un dispositivo especial reúne información de alguno de los signos vitales de un paciente para que se interprete por un médico de forma inmediata, estos podrían ser: la presión sanguínea, glucosa, electrocardiograma o el peso. • Supervisión y ayuda a internos que comienzan a hacer sus prácticas para tener a un especialista con más experiencia supervisándolo en diagnósticos o consejos interactivos para sus pacientes y así tener una segunda opinión médica. 2.4.2 Equipo médico. La asistencia remota es un proceso sumamente delicado debido a que esta en juego la vida de las personas, por lo que tanto los sistemas encargados de las aplicaciones como el equipo deben ser muy especializados y altamente depurados para evitar errores o problemas en el diagnostico del médico y la compatibilidad electromagnética con el resto 22 del equipo médico por lo que deben cumplir diferentes normativas y recomendaciones internacionales. Podemos definir a un equipo médico como cualquier aparato, instrumento, aplicación, material y otro articulo que se utilice, solo en combinación de otros, (incluidos software necesario para su funcionamiento) con la finalidad de diagnostico, prevención, monitorización, tratamiento de un paciente etc. Para nuestros fines vamos a clasificar al equipo médico en tres grupos según la clasificación internacional ISM, los cuales se catalogan de la siguiente manera: • Equipos ISM en los que es intencionadamente generada y/o usada energía electromagnética conducida; la cual es necesaria para el funcionamiento interno del propio equipo. • Equipos ISM en los que la energía radioeléctrica es intencionadamente generados y/o usados en forma de energía electromagnética radiada para el tratamiento. • Equipo electromédico, los cuales son equipos médicos con componentes eléctricos y/o electrónicos. Entre otros, se encuentra el siguiente equipo médico destinado para: • La aceleración de los análisis químicos utilizando 2450 MHz. • El tratamiento local del cáncer por radiaciones de frecuencias inferiores a 400 MHz (hipertermia11). • La fijación de tejidos. • La formación de imágenes por resonancia magnética con frecuencias de 10 a 100 MHz en salas especialmente apantalladas. • Equipos electromédicos. (Equipos con componentes tanto eléctricos con electrónicos). Debido a que en la medicina hay muchas disciplinas, hay equipos médicos que realizan muchas funciones y están diseñados para cumplir dichas tareas. Algunas de estas funciones involucran, por ejemplo, la medición de niveles muy bajos de las señales de monitorización de un paciente, que pueden llegar a ser comparables a los niveles de ruido electromagnético. El fabricante debe revelar los niveles en los cuales el equipo satisface los requisitos de funcionamiento y especificar las características del entorno de uso electromagnético, en el cual el equipo funcionará según se ha previsto. La tabla 2.3 muestra los posibles entornos electromagnéticos en los que se ven envueltos los equipos médicos. Entorno Localizaciones Caracteristicas generales Típico para el cuidado de la salud Hospital, clínica, consulta Parcialmente controlado, cubierto por estándares de norma. Residencial Consulta clínica pequeña No controlado esta presente un responsable del cuido de la salud 11 Elevación de la temperatura del cuerpo diferente a la fiebre. 23 Entorno Localizaciones Caracteristicas generales Residencial Hogar No controlado esta presente un responsable del cuido de la salud Transporte móvil Vehículo, avión, helicóptero, ambulancia No controlado amplias variaciones entornos severos de RF y campos electromagnéticos Especial Quirófano sala de urgencias Análisis caso a caso Tabla 2.3 Posibles entornos electromagnéticos en los que se ven envueltos los equipos médicos12. En cualquier aplicación médica es sumamente necesaria la precisión y fiabilidad del equipo, al tratarse de vidas humanas, por lo que es necesario trabajar a bajos niveles de potencia en estos entornos. En la tabla 2.4 se presentan algunos de los parámetros y los tipos de señales que se pueden registrar en una aplicación de telemetría. Señal Biològica Rango de voltaje Numero de sensores Ancho de banda ( Hertz) ECG 0,5–4 mV 5-9 0,01–250 Sonido cardíaco Muy bajo 2-4 5–2000 Ritmo cardíaco 0,5–4 mV 2 0,4–5 EEG 2–200 μV 20 0,5–70 EMG 0,1–5 mV 2+ 0–10.000 Ritmo respiratorio Pequeño 1 0,1–10 Temperatura corporal 0–100 mV 1+ 0–1 Tabla 2.5 Parámetros presente en equipos médicos13. La figura 2.1 muestra algunas imágenes que se pueden ver en diferentes equipos médicos 12 http://bvs.isciii.es/mono/pdf/UCIS_02.pdf 13 http://www.mdsr.ecri.org/summary/detail.aspx?doc_id=8117 24 Figura 2.1 Imágenes Médicas14. Las EMI (interferencias electromagnéticas), pueden ser un problema considerable para cualquier dispositivo electrónico, pero en los dispositivos médicos, las consecuencias pueden ser fatales. En el Reino Unido, La Médical Device Agency y en Canadá el Health Canada’s Médical Devices Bureau han realizado registros de este tipo de incidentes. Los problemas con este origen registrados por la Food and Drug Administration (FDA) de los EEUU, desde 1979 incluyen fallos debidos a EMI conducidas y radiadas, alteraciones producidas por líneas de alta tensión y por descargas electrostáticas. Todos estos casos destacan la necesidad de incrementar las precauciones adoptadas por parte de usuarios, ingenieros, fabricantes, investigadores y organismos reguladores. Así mismo, el Health Canada’s Médical Devices Bureau recibió entre los años1984 y 2000, treinta y seis informes de fallos de funcionamiento de equipos médicos atribuidos a Interferencias Electromagnéticas. En la tabla 2.6 se muestran algunas de las incidencias médicas registradas y su fuente de origen. Dispositivo médico Fuente de origen de la incidencia en el dispositivo médico Monitores de apnea Radiodifusión en FM Monitores de gas de anestesia Electrobisturíes Electrocardiograma Telefonía móvil celular analógica y digital Bombas de infusión y de jeringa Telefonía móvil celular analógica y digital y equipos de rayos-X portátiles Sillas de ruedas electrónicas Equipos de comunicaciones de policía, bomberos y radioaficionados Análisis hematológicos Buscapersonas Indicación de temperatura y presión sanguínea Electrobisturíes Monitores de incubadoras Radioaficionados, telefonía móvil celular Marcapasos Comunicaciones de ambulancias, walkytalkies,detector de metales Monitor de telemetría cardíaco Comunicaciones en 160 - 174 MHz Respirador Equipos de rayos-X portátiles, walky-talkies y radiodifusión en FM Equipos de diálisis Telefonía móvil celular Desfibriladores Telefonía móvil celular Monitor de telemetría Paging Ayudas a la audición Walky-talkies, telefonía móvil celular Equipos de laparoscopia Electrobisturíes Tabla 2.6 Incidencias Médicas15. 14 http://bvs.isciii.es/mono/pdf/UCIS_02.pdf 15http://212.170.242.14/pesalud/Main?ISUM_ID=Groups&ISUM_SCR=serviceScr&ISUM_CIPH=NO4nynRwy0N- IpMEtu9egsdqfukqoiIKAtwb3IrFAo4_ 25 2.5 Protección de la información. Con respecto a la información de un paciente, su historial clínico tiene una gran importancia porque son instrumentos necesarios para garantizar una correcta asistencia médica por lo que están vinculados de una manera muy profunda al derecho de la vida y la protección de la salud. La acumulación de esta información y la correcta manipulación de ella son elementos necesarios para el seguimiento de la salud de las personas. Así mismo, los datos médicos de un paciente son algo que afecta su ambiente personal e íntimo, por lo que probablemente una persona desee tener toda la información médica manejada con gran confidencialidad. Su conocimiento por terceros puede atentar gravemente a la intimidad personal y familiar, provocando en muchas situaciones el atropellamiento de sus derechos. La gestión de la asistencia y de los servicios médicos tanto en atención primaria, como en atención especializada, en la urgencia o en la atención hospitalaria, exige necesariamente una acumulación masiva de información personal. Como ya hemos mencionado antes, las tecnologías de la información y las comunicaciones son un instrumento muy útil y positivo para mejorar la calidad asistencial de los pacientes, pero proyectos como el que planteamos, requieren de una masiva concentración de información sobre pacientes, a las cuales, personal médico, con distintos niveles de privilegio, tendrán acceso por lo que esto podría convertirse en una potencial amenaza a la confidencialidad del paciente. 26 Capitulo 3. 3. Compatibilidad electromagnética. 3.1Introducción. En relación a la compatibilidad de los equipos médicos con las aplicaciones inalámbricas tendremos que tomar en cuenta los siguientes aspectos: • Evitar interferencias entre los diferentes sistemas de comunicación. • Entre sistemas de comunicación inalámbrica y el equipo médico presente en el lugar. • Entre sistemas de comunicación inalámbrica y las aplicaciones relacionadas a la gestión y administración de la información de pacientes. Dentro de la definición de servicios en entornos hospitalarios abordamos la posibilidad de comunicación cableada e inalámbrica, pero haremos énfasis en las ventajas de la comunicación inalámbrica debido a: • Monitorización (telemedicina) y medición de signos vitales (telemetría), lo que hará mas fácil la forma en que el personal médico acceda a este tipo de información. • Disponer de una estructura de red más económica. • Disponer de datos sin necesidad de presencia con el paciente. Algunos de los actuales sistemas de comunicación utilizan las bandas de frecuencia ISM de 2403-2500 MHz y 5725-5875 MHz, que son bandas de comunicación bidireccional asignadas a dispositivos de comunicación de corto alcance, telemedicina, telemando, etc. Dentro de estas bandas de frecuencias, se encuentra la banda de 2400 – 2483,5 MHz asignada a las WLAN’s para la conexión de computadoras y dispositivos periféricos para aplicaciones en interior de edificios y aplicaciones de baja potencia para transmisión de datos en recintos cerrados y exteriores de corto alcance. El desarrollo de las TIC’s se ha visto involucrada en el ambiente hospitalario, esto junto con el desarrollo de las redes móviles, sistemas de tercera generación UMTS (Universal Mobile Telecommunications System, Sistema de Telecomunicación Móvil Universal), protocolos de seguridad WAP y redes personales inalámbricas, las cuales facilitaran la movilidad del personal médico y el acceso a la información pertinente de pacientes en cualquier parte de un centro hospitalario y con sistemas e interfaces amigables. En la figura 3.1 se puede observar las diferentes tecnologías que dan soporte a aplicaciones hospitalarias. 27 RX, ECG, HISTORIA CLINICA ELECTRONICA E-Mail, Videoconferencia ATM, RDSI, GSM. SATELITE Tecnologías Especificas Tecnologías Interfaz Usuario Servicios Genéricos Figura 3.1 Soporte a aplicaciones hospitalarias16. 3.2 Bandas de frecuencias de uso libre y regulado. Un medio de vital importancia para el desarrollo del sector de las telecomunicaciones es el constituido por las radiocomunicaciones, a las que podremos definir como aquellas comunicaciones que precisan del uso de frecuencias radioeléctricas. Con el fin de facilitar la cooperación internacional en materia de telecomunicaciones, fue creada la ITU (International Telecommunications Union, Unión Internacional de Telecomunicaciones), la cual reconoce en toda su plenitud, el derecho soberano de cada estado a reglamentar sus telecomunicaciones y teniendo en cuenta la importancia creciente de las radiocomunicaciones para salvaguarda de la paz, el desarrollo económico y social, por medio del buen funcionamiento de las radiocomunicaciones. Con el objeto de normar las actividades, del sector Telecomunicaciones, especialmente mediante la regulación de la explotación del espectro radioeléctrico, fue elaborada la Ley de Telecomunicaciones, en la cual se establece que el “Espectro Radioeléctrico es propiedad del Estado”. Así como la creación de la SIGET (Superintendencia General de Electricidad y Telecomunicaciones), en la cual se determina que la SIGET es la entidad competente para aplicar las normas contenidas en tratados internacionales sobre electricidad y telecomunicaciones vigentes en El Salvador17. Con el fin de lograr una eficiente utilización y coordinación del espectro radioeléctrico es preciso disponer de un marco reglamentario que recoja tanto la normativa internacional como nacional en materia de radiocomunicaciones, el cual se ha convenido en llamar CNAF (Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias). 16 “Elementos Técnicos para la gestión de frecuencias en espacios complejos: Entornos Sanitarios”. Colegio oficial de Ingenieros en Telecomunicaciones Madrid España 2005. 17 Texto extraído del documento “Cuadro nacional de atribución de frecuencias (CNAF) de la Republica de El Salvador”. 28 Actualmente se conocen usos de las frecuencias en el país los cuales mencionaremos a continuación18: • Libre (L): El espectro de uso libre lo constituye el conjunto de bandas de frecuencias que pueden ser utilizadas por el público en general para operar estaciones radioeléctricas que incluyan transmisores bajo determinadas condiciones establecidas por la SIGET en el CNAF, las bandas de uso libre pueden ser compartidas con bandas de uso Oficial y de uso Regulado, en estas circunstancias, las de uso libre deberán dar protección a las de uso oficial y regulado. Por lo que no se dará protección contra interferencias perjudiciales a las emisiones de uso Libre cuando las bandas de frecuencias sean compartidas. • Oficial (O): El espectro de uso oficial se constituye por el conjunto de bandas de frecuencias destinadas para uso exclusivo de las instituciones gubernamentales, las bandas de frecuencias que deban ser reservadas para aplicaciones futuras, así como las que deban ser protegidas en virtud de Tratados, Acuerdos o Convenios internacionales. Las frecuencias oficiales serán consignadas como tales en el CNAF y a excepción de las asignadas a las diferentes instituciones gubernamentales se registrarán a nombre de la SIGET; su uso requerirá de autorización. • Regulado (R): El espectro de uso Regulado se constituye por el conjunto de bandas de frecuencias que no han sido contempladas en esta Ley como de uso Libre o de uso Oficial; su uso requerirá de concesión. En la realización de este documento se hablara mucho de la banda ISM que pertenece una banda de espectro de uso libre en el país. 3.3 Servicios de comunicaciones dentro de la banda ISM. A continuación se enuncian algunos de los servicios que podrían ser utilizados dentro de la banda ISM y que podrían ser no susceptibles en entornos hospitalarios. Muchos de estos servicios existen en países europeos como en países del continente americano, y algunos de estos servicios están presentes en nuestro país. • Dispositivos de baja frecuencia conocidos como de bucle inductivo. • Dispositivos de corto alcance para aplicaciones de baja potencia no específicas. • Banda ciudadana CB-27. • Walkie-Talkies. • Sistemas de radiocomunicaciones de telemando, teleseñalizacion y usos afines de baja potencia. • Telemando y telemedicina. • Telemando, telemedicina y telealarmas. • Radio enlaces fijos y radio enlaces móviles de televisión. • Redes de área local inalámbrica. • Enlaces de video de corto alcance. • RDFI (Dispositivos de Radiofrecuencia para aplicaciones de Identificación). • Dispositivos genéricos de corto alcance. • Dispositivos de baja potencia arriba de 10 GHz. 18 Texto extraído del documento “Cuadro nacional de atribución de frecuencias (CNAF) de la Republica de El Salvador”. 29 3.4 Servicios de comunicaciones fuera de la banda ISM. A continuación se enuncian algunos de los servicios que podrían ser utilizados fuera de la banda ISM, estos servicios serian susceptibles al ser usados en entornos hospitalarios, muchos de los cuales se encuentran operando en nuestro país. • GSM y GPRS (General Radio Packet Service, Servicio General de Paquetes de Radio). • UMTS. • DECT. • TETRA (Terrestrial Trunked Radio, Radio Truncado Terrestre). • TRAC. • Radiodifusión. • Televisión. • Militares y Estado. • GPS (Global Position System, Sistema de Posición Global). 3.5 Equipo médico, bandas de frecuencias de trabajo y señales biomédicas. Un dispositivo médico es cualquier aparato, instrumento, aplicación, material u otro artículo que se utilice, solo o en combinación de un Software, con la finalidad de: • Diagnostico, prevención, monitorización, tratamiento o alivio de una enfermedad. • Diagnostico, monitorización, tratamiento, alivio o compensación de cualquier daño o limitación. • Investigación, sustitución o modificación de la anatomía o de un proceso fisiológico. • Control de concepción. • Todo lo que no consigue su finalidad dentro o sobre el cuerpo por medios farmacológicos, inmunológicos o metabólicos pero que puede ser parte de estos medios. Los dispositivos, equipos o sistemas médicos lo podremos separar en tres grupos: • El primer grupo son los dispositivos que usan energía de radiofrecuencia solo internamente. • El segundo grupo lo conforman los dispositivos que usan energía de radiofrecuencia externamente. • El tercer grupo son los dispositivos médicos que pueden estar o no asociados a dispositivos transmisores o receptores. Ahora describiremos con detalle los equipos de uso médico y que trabajan en la banda de frecuencia ISM: • Equipos ISM del grupo 1: equipos ISM en los que es intencionalmente generada y/o usada energía electromagnética conducida, la cual es necesaria para el funcionamiento interno del propio equipo. • Equipos ISM del grupo 2: equipos ISM, en los que la energía radioeléctrica es intencionalmente generada y/o usada en forma de energía electromagnética radiada para el tratamiento. 30 • Equipos Electromédicos: equipos médicos con componentes eléctricos y electrónicos. En relación al entorno del ambiente electromagnético en cuestión del cuidado de la salud puede verificarse la interacción de algunos entornos inalámbricos con algunas aplicaciones relacionadas al cuidado de la salud. Algunos parámetros y tipos de señales que se pueden registrar en una aplicación de telemetría referenciados a algunas aplicaciones inalámbricas. 3.6 Emisiones Radioeléctricas. En 1974, la IRPA (Asociación Internacional para la Protección contra la Radiación) formó un grupo de trabajo para Radiaciones No-Ionizantes, con la finalidad de examinar los problemas suscitados en el campo de la protección contra varios tipos de RNI (Radiaciones No-Ionizantes). En el Congreso de la IRPA en París en 1977, este grupo de trabajo se convirtió en el INIRC (Comité Internacional para las Radiaciones No- Ionizantes). En cooperación con la División de Salud Ambiental de la OMS (Organización Mundial de la Salud), la IRPA/INIRC desarrolló un número de documentos sobre criterios de salud en relación a las RNI, como parte del Programa de Criterios de Salud Ambiental de la OMS, auspiciado por el UNEP (Programa de Naciones Unidas para el Ambiente). En el VIII Congreso Internacional de la IRPA en Montreal en mayo de 1992, fue establecida una nueva organización científica independiente, la ICNIRP (Comisión Internacional para la Protección contra las Radiaciones No-Ionizantes) como sucesora de la IRPA/INIRC. Las funciones de la Comisión son investigar los posibles peligros asociados con las diferentes formas de RNI, desarrollar recomendaciones internacionales sobre límites de exposición para las RNI y tratar todos los aspectos sobre protección. En abril de 1998, la ICNIRP publicó las Recomendaciones sobre límites de la exposición a campos variables en el tiempo hasta 300 GHz. Esta guía revisa y sustituye las anteriores de 1984, 1987, 1991 y 1993, y se incorporó a la Recomendación del Consejo Europeo 1999/519/CE. La Tabla 3.1 muestra los limites básicos de exposición especificados en las recomendaciones de la ICNIRP-98. Tipo de exposicion Freecuencias Densidad espectral de potencia (S) (W/m2) SAR media en todo el cuerpo (W/Kg) SAR localizada (cabeza y tronco) (W/Kg) SAR localizada (extremidades) (W/Kg) Ocupacional 10 MHz-10 GHz -- 0.4 10 20 Publico en general 10 MHz-10 GHz -- 0.08 2 4 Tabla 3.1 Limites básicos de la ICNIRP-9819. 19 “Elementos Técnicos para la gestión de frecuencias en espacios complejos: Entornos Sanitarios”. Colegio oficial de Ingenieros en Telecomunicaciones Madrid España 2005. 31 3.7 Análisis de interferencia y compatibilidad electromagnética. La habilidad de los sistemas eléctricos y electrónicos para operar en un ambiente electromagnético sin efectos adversos, sin introducir perturbaciones intolerables en ese ambiente y soportar las producidas por otros equipos, se conoce como EMC (compatibilidad electromagnética). El estudio de la problemática de generación, propagación, influencia sobre otros circuitos y medidas de corrección de interferencias electromagnéticas se denomina EMI (Interferencia Electromagnética). Además de la EMC en otros equipos, debe prestarse especial atención al tema de las EMI entre equipos de radiocomunicaciones, entendiendo ésta como la degradación de la recepción de la señal útil causada por una perturbación radioeléctrica. Desde el punto de vista de la compatibilidad electromagnética son dos los factores a tener en cuenta: • El nivel de perturbación de las interferencias del generador. • La susceptibilidad del receptor. El término susceptibilidad y su opuesto inmunidad, se emplean para indicar la mayor o menor propensión de un dispositivo o equipo a ser afectado por interferencias radioeléctricas, es decir, el nivel de susceptibilidad de un equipo es la propiedad que tiene éste para funcionar correctamente en un ambiente electromagnéticamente complejo. Así pues, resulta prácticamente imposible hablar de susceptibilidad, inmunidad o medidas de protección en términos generales, sin referirse a equipos o dispositivos en concreto, ya que cada uno de ellos tendrá un comportamiento distinto al de otros tipos de interferencias electromagnéticas. Los problemas debidos a las interferencias radioeléctricas pueden ocurrir entre sistemas independientes dentro de un amplio espectro de frecuencias (50 Hz a 30 GHz) tales como emisores de radio/TV, radares, aviones, barcos, líneas de distribución de energía eléctrica, equipos de radiodifusión, etc. Para solucionar estos problemas, el control en la asignación de frecuencias reduce la posibilidad de que estos sistemas interfieran. Otros métodos para reducir las interferencias son el reparto del tiempo de emisión, la localización geográfica y la orientación de las antenas de los mismos. La evaluación del riesgo de interferencias radioeléctricas en un centro hospitalario involucra una serie de consideraciones: • La posibilidad de aumentar las prestaciones de las redes de comunicaciones internas de gestión. • La posibilidad de instalar equipos radioeléctricos (estaciones base GSM, emisoras de radiodifusión) en el exterior del centro o sus proximidades. • La posibilidad de extender las redes de comunicaciones de aplicaciones hospitalarias a un área mayor de la prevista inicialmente. Las normas y recomendaciones sobre interferencias radioeléctricas suelen distinguir entre los distintos tipos de receptores afectados y distintas categorías o clases de efectos. Las clases de receptores son: • Dispositivos, entendiendo como tales los elementos o componentes más simples que intervienen en un sistema. • Equipos, que son conjuntos funcionales destinados a desempeñar alguna función concreta. 32 • Sistemas, o conjunto de equipos destinados a realizar tareas o procesos más complejos. Y las clases de efectos son: • Clase O: No se produce mal funcionamiento del equipo o dispositivo. La perturbación no influye. • Clase A: La perturbación produce efectos aceptables, pero no altera el funcionamiento del equipo o dispositivo. • Clase B: La perturbación altera temporalmente el funcionamiento del equipo o dispositivo, pero éste no sufre efectos irreversibles, pudiendo funcionar de nuevo sin intervención técnica. • Clase C: La perturbación altera el funcionamiento del equipo o dispositivo, haciendo necesaria la intervención técnica para volver a funcionar. • Clase D: La perturbación produce daños irreversibles en el equipo o dispositivo, quedando irrecuperable. La creciente disponibilidad de equipos eléctricos/electrónicos en medicina, plantea problemas de seguridad nuevos, para los que la propia técnica ofrece soluciones. La comprensión de éstas es esencial en el diseño, fabricación, instalación, utilización y mantenimiento de la instrumentación médica. 3.8 Incidencias médicas. Las interferencias electromagnéticas, EMI, pueden ser un problema considerable para cualquier dispositivo electrónico, pero en los dispositivos médicos, las consecuencias pueden ser fatales. En el Reino Unido, la Médical Device Agency y en Canadá el Health Canada’s Médical Devices Bureau20 han realizado registros de este tipo de incidentes. Los problemas con este origen registrados por la FDA (Food and Drug Administration, Administración de Drogas y Alimentos) de los EEUU, desde 1979 incluyen fallos debidos a EMI conducidas y radiadas, alteraciones producidas por líneas de alta tensión y por descargas electrostáticas. Todos estos casos destacan la necesidad de incrementar las precauciones adoptadas por parte de usuarios, ingenieros, fabricantes, investigadores y organismos reguladores. Así mismo, el Health Canada’s Médical Devices Bureau recibió entre los años 1984 y 2000, treinta y seis informes de fallos de funcionamiento de productos sanitarios atribuidos a Interferencias Electromagnéticas21. Aunque el número de fallos registrados debidos a EMI es relativamente bajo en comparación con todos los fallos registrados, la gran difusión de estos informes y la gravedad de los problemas descritos, demuestra que las consideraciones sobre EMC en el diseño de equipos, la normativa, las verificaciones y las precauciones tomadas por los usuarios, son esenciales para la seguridad y la fiabilidad de los dispositivos médicos electrónicos. La tabla 2.6 del capitulo 2 muestra algunas incidencias médicas registradas por equipos médicos y su origen. 20 http://www.mohca.org/ 21 http://www.mohca.org/ 33 3.9 Seguridad electromagnética para pacientes y para la aplicación. El incremento de la utilización de las tecnologías inalámbricas en las aplicaciones hospitalarias, además de las inherentes ventajas que conlleva, requiere una adecuada planificación para tener en cuenta las interferencias radioeléctricas y electromagnéticas. Por tanto, se hace necesario garantizar la seguridad y la compatibilidad electromagnéticas en las aplicaciones de Telemedicina y servicios hospitalarios por medio de: • Disminución del riesgo de interacciones adversas. • Identificación y minimización de estas interacciones. La definición de un procedimiento para la implementación de una aplicación de telemedicina supondrá una mejora en: • Reducción de los errores médicos, mejora en la eficiencia y de la calidad de la atención al paciente. • Aumentar el número de dispositivos médicos utilizados en la aplicación. • Reducción de los errores de los dispositivos. • Disminución del temor a lo desconocido. Por último, en el despliegue de estas redes debe tenerse en cuenta el incremento del uso de redes de comunicaciones en las proximidades de los centros hospitalarios y/o los dispositivos médicos, es importante determinar las zonas con niveles altos de exposición, así como la contribución relativa de antenas auxiliares que se puedan instalar en las proximidades (incluso sin licencia o no instaladas permanentemente). 3.10 Medidas tomadas en diferentes países. El registro de los problemas originados por interacción entre equipos de comunicaciones y dispositivos médicos y la preocupación por garantizar la operación segura en centros hospitalarios, es una cuestión considerada en distintos países desde hace tiempo. Las primeras fuente de emisiones radioeléctricas eran las instalaciones de radiodifusión y desde los años 90, cuando empezó el despliegue a gran escala de la telefonía móvil celular, las estaciones base pasaron a ser la primera preocupación social y también de los profesionales en la área de la salud. En los últimos tiempos, con el despliegue generalizado de redes inalámbricas en muchos centros hospitalarios, empieza a ser tema de interés para los responsables de servicios informáticos y departamentos de bioingeniería en los citados centros. Sin embargo, estas instalaciones inalámbricas sólo se han empezando a desplegar intensivamente en los últimos años. No es el caso de las redes de telefonía móvil celular, con respecto a las cuales ya se han tomado medidas de precaución o restrictivas de uso en varios países como se presenta a continuación. En el Reino Unido, en cada hospital se decide individualmente. El problema se considera de baja prioridad, en comparación con otras causas de fallos, tales como el uso inapropiado del equipo médico o los errores de los operadores. Por ejemplo, en el Hospital de St. James en Leeds, el uso de teléfonos móviles está prohibido en todo el 34 centro, excepto para propósitos clínicos esenciales en cuyo caso se recomienda que no se utilice a distancias inferiores a 2 m de los dispositivos médicos. En la tabla 3.2 se muestran algunas medidas tomadas en diferentes países: País Medida Australia Separación de 2 metros Francia Prohibición total Alemania Recomendación de prohibición total Holanda Prohibición de algunas zonas y separación de 1.5 metros en el resto EEUU Prohibición de algunas zonas Reino Unido Recomendación de prohibición de algunas zonas Necesidad de regulación y responsabilidad legal en relación con la instalación de microceldas y picoceldas Tabla 3.2 Medidas tomadas en diferentes países22. 3.11 Prevención de riesgos. La prevención de degradación de prestaciones en los dispositivos o productos hospitalarios requiere el esfuerzo tanto de fabricantes como de usuarios, así como de los organismos de normalización. Los fabricantes deben asegurar el mantenimiento de las especificaciones de los dispositivos en el entorno de uso. El empleo de técnicas de atenuación adecuadas durante el diseño, junto con la verificación del cumplimiento de la normativa existente sobre interferencias electromagnéticas, ayuda a prevenir los problemas. Los fabricantes también deben proporcionar a los usuarios una guía clara de funcionamiento y de reconocimiento y prevención de estos problemas. El problema de las posibles interferencias producidas por EMC deben tener en consideración en la etapa de construcción e instalación de instrumentación así como durante a selección de nuevos equipos eléctricos y electrónicos, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: • Identificación de posibles riesgos en el escenario de la aplicación. • Control de los riesgos. Los riesgos relacionados con el uso de dispositivos médicos en ciertos entornos electromagnéticos deben considerarse detalladamente en un proceso de análisis de riesgos. La finalidad es minimizar el riesgo asociado al uso en las proximidades de emisores radioeléctricos, asegurar que el usuario utiliza el dispositivo de forma segura y 22 “Elementos Técnicos para la gestión de frecuencias en espacios complejos: Entornos Sanitarios”. Colegio oficial de Ingenieros en Telecomunicaciones Madrid España 2005. 35 eficiente, así como también facilitar la introducción de nuevos dispositivos. El control del riesgo debe ayudar a la identificación, comprensión, control y prevención de fallos que puedan derivar en riesgos y debe ser una aplicación sistemática de políticas, procedimientos y prácticas de análisis, evaluación y control. Este análisis comprenderá la identificación y descripción de riesgos y cómo se pueden presentar, sus consecuencias esperadas y la estimación de su probabilidad relativa así como la severidad del daño y sus consecuencias. Las incidencias producidas por sistemas radioeléctricos en dispositivos médicos se presentan con baja probabilidad pero las consecuencias suelen ser graves y con gran difusión, lo que hace recomendable la redacción de procedimientos de instalación y utilización segura en los entornos sanitarios. Las situaciones peligrosas e infrecuentes son a menudo difíciles de identificar siendo a veces necesario obtener la información de los usuarios o de las pruebas a las que se someten en condiciones reales o simuladas. En el análisis de riesgos debería de estudiarse el uso de dispositivos, con consideraciones tales como: • Usuarios del dispositivo: paciente, miembro de la familia, médico, enfermera, cuidador, etc. • Utilización típica y atípica del dispositivo. • Características del dispositivo. • Características del entorno en el que se van a utilizar dispositivos médicos (hospital, consulta, quirófano) y entornos en los que es previsible que los dispositivos se vean afectados. • Interacción entre usuarios, dispositivos y entorno de uso. Sobre el estudio de la utilización del dispositivo, es preciso identificar e investigar usos y/o entornos de dispositivos que presenten alguna probabilidad de riesgo, así como investigar sobre riesgos conocidos o sospechados que se pueden traducir en diagnósticos erróneos (producidos por fallos en la identificación del paciente, de la enfermedad o en la exactitud del parámetro fisiológico evaluado), interpretación errónea de la información procedente de los dispositivos de monitorización, o en tratamientos incorrectos (terapias no efectivas o dañinas). Los usuarios también deben recibir indicaciones sobre identificación y eliminación de problemas de compatibilidad electromagnética, y deben dar a conocer la existencia de estos incidentes cuando tengan lugar, para alertar a la comunidad médica y poder tomar medidas adecuadas para evitar su repetición. La prohibición de la utilización de terminales móviles en las proximidades de dispositivos médicos puede ser adecuada en una fase inicial de la aplicación, pero las tecnologías inalámbricas no deben estar excluidas de ésta permitiendo una mayor calidad de la atención al paciente. Con un planteamiento adecuado, será posible identificar, controlar y advertir sobre problemas significativos de interferencias electromagnéticas antes de que ocurran, teniendo en cuenta que el riesgo de EMI depende de varios factores que incluyen la susceptibilidad de los productos sanitarios, la frecuencia en la que funcionan los transmisores, así como su potencia emitida, su tipo de modulación y la proximidad al dispositivo médico. 36 Capitulo 4. 4. Tecnologías Inalámbricas 4.1 Introducción La necesidad de comunicación actual a obligado a buscar formas de acceso a la información, cada vez mas accesibles y rápidas, en tal caso se han desarrollado las redes de datos inalámbricas, que como su nombre lo dice ofrecen acceso información por medio de un medio sin alambres, este medio es el aire, estas tecnologías ofrecen acceso a la información sin necesidad de encontrarse en un lugar fijo o inclusive encontrándose en movimiento, esta es la gran virtud de estas tecnologías. El desarrollo de las tecnologías de modulación y compresión que han impulsado en los últimos años plataformas como la tecnología celular, han favorecido en gran medida a la técnica de transmisión de las redes de datos. En este campo existen diferentes estándares de redes inalámbricas diseñadas para aplicaciones especificas y que se encuentran desarrolladas de una manera que permita optimizar los criterios de ancho de banda, cobertura, y movilidad de acuerdo a la aplicación, en tal sentido se pueden mencionar tecnologías como Bluetooth, que esta optimizada a ofrecer una taza media de datos con poco consumo de potencia de los equipos y utilizada para redes de pequeño alcance. Estas nuevas tecnologías están creando nuevas aplicaciones que por tener las características de movilidad, dan un grado de flexibilidad al usuario en el acceso a la información incrementando así la productividad y diversificando sus campos de acción. 4.2 Evolución de las tecnologías inalámbricas El origen de las WLAN se remonta a los resultados obtenidos de una investigación realizada en 1979 por ingenieros de IBM de Suiza, dicha investigación se basaba en un experimento en el cual trasmitían datos mediante rayos infrarrojos dentro de una fábrica para crear una red local. Estos resultados publicados por el IEEE, se pueden considerar como el punto de partida de la tecnología inalámbrica en redes de área local. En febrero de 1980 se formó en el IEEE un comité de redes locales con la intención de estandarizar un sistema de 1 o 2 Mbps, que básicamente era Ethernet .El numero 802 es el numero correlativo que le toco al comité. El primer estándar de las tecnologías de acceso inalámbrico de datos, denominadas Wi-Fi (Wireless Fidelity, Fidelidad Inalámbrica) nace en 1997 cuando la IEEE creo el estándar 802.11 el cual hacia uso de la frecuencia de 2.4Ghz y era capaz de manejar anchos de banda de 1 y hasta 2 Mbps, este protocolo mostró, lo que era capaz de realizarse con tecnologías inalámbricas, a pesar de no haber tenido el éxito que se esperaba, en parte por que el sistema era poco experimentado y los problemas de cobertura dados por los tipos de modulación utilizados. Estos inconvenientes trataron de solventarse y es así como en 1999 surge el estándar 802.11b el cual buscaba mejorar los problemas obtenidos con la norma inicial, esta vez se http://es.wikipedia.org/wiki/1980� 37 ofrecían anchos de banda mas elevados en el orden de los 5 Mbps a 11 Mbps y trabajaba sobre la frecuencia de 2.4 GHz, paralelo a este esfuerzo se presento un estándar que trabajaba en la frecuencia de 5 GHz y ofrecía velocidades de 54 Mbps. Los problemas de compatibilidad entre ambas normas impidió que los equipos para la norma A se desarrollaran y por ello se hizo necesario crear un estándar compatible con norma B y es así como surge el estándar 802.11g, esto mejoro las prestaciones de los equipos, al mostrar la compatibilidad con ambos estándares a tal grado que los dispositivos de mayor presencia en la actualidad utilizan compatibilidad con la norma B y G. La constante necesidad de mayor ancho de banda producida por las nuevas aplicaciones que pueden montarse sobre una red de datos obligo a crear nuevos estándares, por lo que IEEE ya trabaja en un nuevo estándar denominado 802.11n el cual pretende alcanzar velocidades de 600 Mbps, y con los nuevos protocolos para mejorar el desempeño de las aplicaciones sensibles al retardo, este panorama se muestra mas atractivo para la implementación de servicios basados en recursos multimedia, utilizando la interfase aire. Actualmente la norma N esta aun en discusión sin embargo ya existe un adelanto de esa norma y equipos que logran manejar velocidades de 300Mbps con este plus de la norma. La norma N pretende utilizar las frecuencias de 2.4 GHz y 5 GHz simultáneamente, aparte de mostrar compatibilidad total con los equipos de norma B y G. 4.3 Normalización IEEE. IEEE 802 es un comité y grupo de estudio de estándares perteneciente al IEEE, que actúa sobre Redes de Datos, concretamente y según su propia definición sobre redes LAN y redes MAN (redes de área metropolitana). El grupo de trabajo enfoco esfuerzos en la creación de estándares para redes personales (de algunos metros de rango) y en redes más amplias como las metropolitanas. Algunos de los estándares creados por este grupo de trabajo son los mostrados por la tabla 4.1. Estándar Aplicación IEEE 802.1 Protocolos superiores de redes de área local IEEE 802.2 Control de enlace lógico IEEE 802.3 Ethernet IEEE 802.4 Token Bus (abandonado) IEEE 802.5 Token Ring IEEE 802.6 Red de área metropolitana (abandonado) IEEE 802.7 Grupo de Asesoría Técnica sobre banda ancha (abandonado) IEEE 802.8 Grupo de Asesoría Técnica sobre fibra óptica (abandonado) IEEE 802.9 RAL de servicios integrados (abandonado) IEEE 802.10 Seguridad interoperable en RAL(abandonado) IEEE 802.11 Red local inalámbrica, también conocido como Wi-Fi IEEE 802.12 Prioridad de demanda IEEE 802.13 (no usado) (véase trece, la superstición llega a cualquier http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE� http://es.wikipedia.org/wiki/Redes_de_Ordenadores� http://es.wikipedia.org/wiki/LAN� http://es.wikipedia.org/wiki/MAN� http://es.wikipedia.org/wiki/Control_de_enlace_l%C3%B3gico� http://es.wikipedia.org/wiki/Ethernet� http://es.wikipedia.org/wiki/Token_Bus� http://es.wikipedia.org/wiki/Token_Ring� http://es.wikipedia.org/wiki/MAN� http://es.wikipedia.org/wiki/Banda_ancha� http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica� http://es.wikipedia.org/wiki/WLAN� http://es.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi� http://es.wikipedia.org/wiki/Trece� 38 Estándar Aplicación sitio) IEEE 802.14 Cable módems, es decir módems para televisión por cable. (abandonado) IEEE 802.15 Red de área personal inalámbrica, que viene a ser Bluetooth IEEE 802.16 Acceso inalámbrico de Banda Ancha, también llamada WiMAX, para acceso inalámbrico desde casa. IEEE 802.17 Anillos de paquetes con recuperación, se supone que esto es aplicable a cualquier tamaño de red, y está bastante orientado a anillos de fibra óptica. IEEE 802.18 Grupo de Asesoría Técnica sobre Normativas de Radio IEEE 802.19 Grupo de Asesoría Técnica sobre Coexistencia. IEEE 802.20 Acceso inalámbrico de Banda ancha móvil, que viene a ser como el 16 pero en movimiento. IEEE 802.21 Interoperabilidad independiente del medio IEEE 802.22 Red inalámbrica de área regional. Tabla 4.1 Normalización de estándares IEEE23. Entre estos estándares resaltan los inalámbricos 802.11, 802.15 y el 802.15 que son Wi- Fi, Bluetooth y WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access, Interoperabilidad Mundial para el Acceso por Microondas) respectivamente. Estos son los principales estándares para redes de acceso inalámbricos utilizados en la actualidad y en el caso de WiMax el que se cree será el futuro de estas tecnologías a mediano plazo, y que se convertirá en el acceso inalámbrico metropolitano. 4.3.1 802.11 legacy La versión original del estándar IEEE 802.11 publicada en 1997 especifica dos velocidades de transmisión teóricas de 1 y 2 Mbps que se transmiten por señales IR (señales infrarrojas) en la banda ISM a 2.4 GHz. IR sigue siendo parte del estándar, pero no hay implementaciones disponibles. El estándar original también define el protocolo CSMA/CA (Múltiple acceso por detección de portadora evitando colisiones) como método de acceso. Una parte importante de la velocidad de transmisión teórica se utiliza en las necesidades de esta codificación para mejorar la calidad de la transmisión bajo condiciones ambientales diversas, lo cual se tradujo en dificultades de interoperabilidad entre equipos de diferentes marcas. Estas y otras debilidades fueron corregidas en el estándar 802.11b, que fue el primero de esta familia en alcanzar amplia aceptación entre los consumidores. 4.3.2 802.11b La revisión 802.11b del estándar original fue ratificada en 1999. 802.11b tiene una velocidad máxima de transmisión de 11 Mbps y utiliza el mismo método de acceso CSMA/CA definido en el estándar original. El estándar 802.11b funciona en la banda de 23 http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE_802 http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cable_modem&action=edit� http://es.wikipedia.org/wiki/Modem� http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_%C3%A1rea_personal� http://es.wikipedia.org/wiki/Bluetooth� http://es.wikipedia.org/wiki/WiMAX� http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE� http://es.wikipedia.org/wiki/1997� http://es.wikipedia.org/wiki/Infrarrojo� http://es.wikipedia.org/wiki/Banda_ISM� http://es.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access_with_collision_avoidance� http://es.wikipedia.org/wiki/1999� ht