Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones

PPG & ECG Annotation Tool: Herramienta para la anotación de señales de ECG y PPG.

Resumen El estudio y diagnóstico precoz de las arritmias cardíacas es de gran interés en la actualidad. Desde hace varios años, nuevos estudios han destacado el potencial de la onda fotopletismográfica para detectar estos eventos. Sin embargo, para el diseño y evaluación de estos algoritmos es necesario contar con señales electrocardiográficas y fotopletismográficas adquiridas simultáneamente y anotadas por especialistas. Existe una baja disponibilidad de señales de fotopletismografía anotadas para el estudio de las arritmias, así como de herramientas que permitan realizar análisis y anotaciones sobre estas señales. Este trabajo muestra el software "PPG & ECG Annotation Tool" para anotar registros de electrocardiografía (ECG) y fotopletismografía (PPG). El software propuesto facilita tres tipos principales de anotaciones: puntos característicos, por ejemplo, picos R del electrocardiograma, eventos arrítmicos con duración ajustable y calidad de la señal. La herramienta contiene algoritmos para la detección de puntos de referencia de señales ECG y PPG y permite su corrección por parte del usuario. También permite calcular intervalos de tiempo y frecuencias cardíacas en segmentos seleccionados. El software está diseñado para médicos especialistas, no requiere conocimientos de programación y la interfaz de usuario es sencilla e intuitiva. El software está disponible para plataformas Windows y Linux.

Abstract The study and early diagnosis of cardiac arrhythmias are of great interest today. For several years, new studies have highlighted the potential of the photoplethysmographic wave to detect these events. However, for the design and evaluation of these algorithms, it is necessary to have electrocardiographic and photoplethysmographic signals acquired simultaneously and annotated by specialists. There is low availability of annotated photoplethysmography signals for the study of arrhythmias, as well as tools that make it possible to perform analysis and annotations on these signals. This work shows the software "PPG & ECG Annotation Tool" for annotating electrocardiography (ECG) and photoplethysmography (PPG) records. The proposed software facilitates three main types of annotations: characteristic points, for example, R-peaks of the electrocardiogram, arrhythmic events with adjustable duration, and signal quality. The tool contains algorithms for detecting fiducial points ECG and PPG signals and enables their correction by the user. It also allows computing time intervals and heart rates in selected segments. The software is designed for medical specialists, does not require programming skills, and the user interface is simple and intuitive. The software is available for Windows and Linux platforms.

Sistema para la supervisión de indicadores productivos y tecnológicos en la Planta Cloro-Sosa ELQUIM

Resumen Tradicionalmente, los Sistemas de Control Industrial han estado aislados en redes privadas y altamente seguras. Sin embargo, en los últimos años ha surgido una tendencia hacia la integración de estos sistemas con Internet, buscando facilitar el intercambio de datos fundamentales para la gestión empresarial y la toma de decisiones precisas en el ámbito de la producción. Este movimiento hacia la convergencia con Internet plantea desafíos significativos en el ámbito de la ciberseguridad. La empresa Electroquímica (ELQUIM) de Sagua la Grande implementó recientemente una nueva planta más productiva y segura. Un Sistema de Control Industrial supervisa y controla los parámetros productivos y tecnológicos de la planta, sin embargo, no existía un mecanismo de recolección y almacenamiento de los mismos desde la zona empresarial. Se diseñó un sistema para la adquisición de forma segura de los datos de la zona de procesos y colocarlos disposición de los especialistas y tecnólogos en la zona empresarial. A través de esta información los tecnólogos pueden detectar un mal funcionamiento de la planta, así como mejorar los procesos productivos de la misma. Como software de supervisión fue utilizado el SCADA ErosXD diseñado y programado por las empresas SERCONI y XETID.

Abstract Traditionally, Industrial Control Systems have been isolated in private and highly secure networks. However, in recent years a trend has emerged towards the integration of these systems with the Internet, seeking to facilitate the exchange of fundamental data for business management and making precise decisions in the field of production. This movement towards convergence with the Internet poses significant challenges in the field of cybersecurity. The Electrochemical company (ELQUIM) of Sagua la Grande recently implemented a new, more productive and safer plant. An Industrial Control System supervises and controls the productive and technological parameters of the plant, however, there was no mechanism for collecting and storing them from the business area. A system was designed to securely acquire data from the process area and place it at the disposal of specialists and technologists in the business area. Through this information, technologists can detect malfunctions in the plant, as well as improve its production processes. The SCADA ErosXD designed and programmed by the companies SERCONI and XETID was used as supervision software.

Evaluación comparativa de sensores de partículas en Santa Clara, Cuba

Resumen El material particulado es uno de los contaminantes criterio del aire regulado de acuerdo a estándares establecidos por la OMS y las normas nacionales. Los avances tecnológicos han permitido el desarrollo y la implementación de sensores de bajo costo para su monitoreo, pero presentan limitaciones en la fiabilidad de sus datos. El objetivo de este artículo es evaluar dos modelos de sensores de bajo costo (OPC-N3 y el SDS011) en un estudio de campo en el período lluvioso con y sin afectación de polvos del Sahara en Santa Clara, Cuba. Para ello, se monitorea el PM10 y el PM2,5 en tres sitios de la carretera principal de Santa Clara. Se calcula el rendimiento del OPC-N3 en la medición de PM10, comparado con la concentración determinada por gravimetría en un captador de pequeño volumen, mediante dos indicadores de desempeño, la raíz del Error Cuadrático Medio (RMSE) y el índice de Willmott (d). Los resultados se corresponden con las características de los escenarios evaluados, demostrando la fiabilidad de las mediciones de concentraciones de material particulado para los dos sensores y los experimentos de calibración del OPC-N3 para PM10 en el laboratorio fueron satisfactorios con bajos valores de RMSE y un índice de Willmott de 0,95.La evaluación de los sensores OPC-N3 y SDS011 en condiciones de campo en los dos escenarios demostró la fiabilidad de sus mediciones, la calibración del sensor OPC-N3 con el instrumento de referencia evidencia la factibilidad de uso de este sensor para la medición de PM10.

Abstract: Particulate matter is one of the criteria air pollutants regulated according to standards established by the WHO and national regulations. Technological advances have allowed the development and implementation of low-cost sensors for monitoring, but they present limitations in the reliability of their data. This article aims to evaluate two low-cost sensor models (OPC-N3 and SDS011) in a field study in the rainy period with and without Saharan dust impact in Santa Clara, Cuba. For this purpose, PM10 and PM2.5 are monitored at three sampling sites on the main road of Santa Clara. The performance of OPC-N3 in measuring PM10, compared to the concentration determined by gravimetry in a small volume sampler, is calculated using two performance indicators, the root mean square error (RMSE) and the Willmott index (d). The results correspond to the characteristics of the evaluated scenarios, demonstrating the reliability of the measurements of particulate matter concentrations for the two sensors and the OPC-N3 calibration experiments for PM10 in the laboratory were satisfactory with low RMSE values and a Willmott of 0.95. The evaluation of the OPC-N3 and SDS011 sensors under field conditions in the two scenarios demonstrated the reliability of their measurements, the calibration of the OPC-N3 sensor with the reference instrument shows the feasibility of using this sensor for the measurement of PM10.

Diseño de un sistema de medición y monitoreo de variables asociadas a calidad del aire

Resumen Uno de los desafíos al desarrollo sostenible para los países subdesarrollados es el acceso a datos objetivos sobre el posible impacto de la contaminación del aire en la salud humana, la agricultura y el clima en sentido general. Por esta razón, se ha diseñado un sistema de bajo costo para la medición de parámetros asociados a calidad del aire, denominado HZS-GARP-AQ-03. El mismo se basa en hardware y software abierto, que combinados con sensores de bajo costo conforman un sistema de medición capaz de proveer información de valor para la toma de decisiones. En aras de asegurar la calidad mínima de la información obtenida, se han realizado experimentos de calibración, para la casi totalidad de los sensores integrados al sistema. El HZS-GARP-AQ-03, es un prototipo de concepto, con autonomía energética, que puede operar aislado o conectado a una plataforma de IoT, sus prestaciones han sido evaluadas a lo largo de varios meses en diferentes ubicaciones de la región central de Cuba.

Abstract One of the most common challenges to sustainable development for underdeveloped countries is access to objective data on the possible impact of air pollution on human health and the climate. For this reason, a low-cost system has been designed for the measurement of variables associated with air quality, called HZS-GARP-AQ-03. It is based on open hardware and software, which, combined with low-cost sensors, make up a measurement system capable of providing valuable information for decision-making. To ensure the minimum quality of the information obtained, calibration experiments have been carried out for almost all of the sensors integrated into the system. The HZS-GARP-AQ-03 is a concept prototype, with energy autonomy, that can operate isolated or connected to an IoT platform, its performance has been evaluated over several months in different locations in the central region of Cuba.

Mediciones de coeficiente de atenuación para muestras compresibles simulando tejido mamario

Resumen En mamografía cuasi 3D es necesario contar con maniquíes compresibles que simulen mamas para la realización de controles de calidad específicos y para fines de investigación. Los maniquíes disponibles son poco accesibles debido a la economía Latinoamérica, por eso se desarrollará uno más económico. Los objetivos de este trabajo fueron: caracterizar un haz de rayos X calidad Molibdeno - Molibdeno, construir muestras similares a tejido adiposo, glandular y maligno y obtener los coeficientes de atenuación. Se construyeron muestras de siliconas, geles, aceites de silicona, microesferas de vidrio, polvo de cuarzo, ácido poliláctico y poliuretano termoplástico. Se realizaron mediciones de capas hemirreductoras para el equipo de rayos X y para las muestras en 22, 25, 28, 30, 32 y 35 kV. Los valores de las capas hemirreductoras y de las energías equivalentes para los voltajes mencionados arriba fueron 0.26, 0.30, 0.32, 0.34, 0.35 y 0.37 mm de Aluminio y 13.95, 14.61, 15.03, 15.28, 15.52 y 15.77 keV, respectivamente. Entre los resultados obtenidos mencionamos que las capas hemirreductoras para las muestras con gel + Thinner + microesferas, gel + Thinner + cuarzo y gel + silicona + Thinner + microesferas, para 15 keV, fueron 7.03 mm, 7.16 mm y 3.97 mm, respectivamente. Se concluye que los valores de las muestras de gel + Thinner + microesferas y gel + Thinner + cuarzo podrían simular el tejido adiposo y la muestra de gel + silicona + Thinner + microesferas podría simular tejido maligno y glandular cambiando las proporciones de las microesferas.

Abstract In quasi 3D mammography, it is necessary to have compressible phantoms that simulate breasts for specific quality controls and for research purposes. The available phantoms are not very accessible due to Latinoamerican economy, so a more economical phantom will be developed. The objectives of this work were: to characterize the X ray beam in Molybdenum-Molybdenum quality, to build samples like adipose, glandular, and malignant tissue and to obtain the attenuation coefficients. Samples were built with silicones, gels, silicone oils, glass microspheres, quartz powder, polylactic acid and thermoplastic polyurethane. Half value layer measurements were performed for X ray equipment and samples at 22, 25, 28, 30, 32 y 35 kV. Values of half layer and equivalent energy for the voltages mentioned above were 0.26, 0.30, 0.32, 0.34, 0.35 and 0.37 mm of Aluminum and 13.95, 14.61, 15.03, 15.28, 15.52 y 15.77 keV, respectively. Among the results obtained we can mention that the half value layer for the samples of gel + Thinner + microspheres, gel + Thinner + quarts and gel + silicone + Thinner + microspheres, for 15 keV, were 7.03 mm, 7.16 mm and 3.97 mm, respectively. It was concluded that the simples of gel + Thinner + microspheres and gel + Thinner + quartz could simulate adipose tissue and the sample of gel + silicone + Thinner + microspheres could simulate malign and glandular tissue, changing the microspheres proportions.

Evaluación “a distancia” de calidad de imagen en Tomografía Computada: validación de una herramienta

Resumen El control de calidad de imagen de Tomografía Computada (TC) es un requisito de la normativa nacional cubana, cuyo cumplimiento se dificulta por varias razones. Este trabajo forma parte de la validación de una herramienta en desarrollo (EvaCT) diseñada para calcular parámetros de control de calidad de imágenes de TC (CCCT) en maniquíes de varios fabricantes, “a distancia”. Para ello, se estudió el comportamiento de los parámetros de control de calidad de imagen, en 17 estudios de la rutina clásica de CCCT equipo Mediso PET/SPECT/CT Anyscan Trio, y se compararon los resultados tomando como referencia los valores y las tolerancias del fabricante, y/o las recomendaciones nacionales e internacionales, según su correspondencia. Los resultados del sistema fueron confrontados numéricamente con los obtenidos por el fabricante, para cada parámetro comprable disponible, en el protocolo correspondiente, y no mostraron diferencias significativas (p≥0.05). En general, el sistema mostró un comportamiento satisfactorio. Se analizó la correlación entre descriptores de calidad establecidos con diferentes metodologías. La herramienta mostró correspondencia con los resultados del fabricante, poniendo a disposición un mayor número de parámetros y condiciones operacionales a evaluar. Conclusiones: Los valores medios ±DE, caracterizan estos parámetros en el equipo-maniquí y se pueden emplear para la verificación periódica, independiente y remota de parámetros de calidad de imagen.

Abstract Computer tomography image quality control assessment take part of Cuban national legislation, which could be difficult to accomplish for many reasons. This work is part of the set-up verifications of “in house tool” (EvaCT) designed to calculate parameters of quality control of CT images (CCCT) in various manufacturer’s phantoms, “at distance”. For this, the behavior of the established parameters was studied in 17 studies of the stablished CCCT routine with the Mediso PET/SPECT/CT Anyscan Trio equipment, comparing the results using manufacture´s reference values, and/ or the international recommended parameter´s tolerances. The results of the system were compared numerically with those obtained by the manufacturer, for each available related parameter, in the corresponding protocol, and did not show significant differences (p≥0.05). In general, the system showed a satisfactory behavior, taking as reference the values and tolerances of the manufacturer, CECMED and IAEA. The correlation between quality descriptors established with different methodologies was analyzed. The tool showed correspondence with the manufacturer's results, making available a greater number of parameters and more operational conditions to be evaluated. The mean values ±SD characterize these parameters in the equipment and its phantom, and can be used for periodic, independent and remote CCCT verification.