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| El sistema consta de un chaleco con sensores y un microcomputador que ofrece información en tiempo real para mejorar la ejecución de la RCP. Suministrado por los estudiantes. |
Con el apoyo del Benemérito Cuerpo de Bomberos Voluntarios de Cali y del Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), cuatro estudiantes de la Universidad del Valle desarrollaron un sistema inteligente que busca mejorar el aprendizaje de la técnica de reanimación cardiopulmonar (RCP).
El dispositivo, de bajo costo, se acopla a maniquíes de práctica y ofrece retroalimentación en tiempo real sobre la posición, la fuerza, la profundidad y la frecuencia de las compresiones torácicas, factores clave para ejecutar correctamente la maniobra. Esta información permite ajustar la técnica durante el entrenamiento y fortalecer la preparación del personal de emergencias, lo que podría resultar determinante para salvar vidas.
El potencial impacto del sistema es tal que fue seleccionado para presentarse en la International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), uno de los eventos académicos más importantes del mundo en instrumentación electrónica, que este año se celebrará en Nancy, Francia.
RCP: una técnica que salva vidas
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La reanimación cardiopulmonar es una maniobra de emergencia que se realiza cuando una persona deja de respirar o su corazón deja de latir, es decir, cuando ocurre un paro cardiorrespiratorio. Mediante la combinación de compresiones torácicas (presiones rítmicas y firmes sobre el pecho) y ventilación artificial (suministro de aire en la boca del paciente), se busca mantener la circulación sanguínea y el aporte de oxígeno a los órganos vitales hasta que llegue atención médica especializada.
Esta técnica resulta crucial si se considera el aumento en el número de personas diagnosticadas con enfermedades cardiovasculares, las cuales provocan cerca de 19,8 millones de muertes en el mundo cada año y constituyen la principal causa de mortalidad a nivel global.
El protocolo moderno de la RCP se consolidó entre las décadas de 1950 y 1960, cuando organizaciones como la American Heart Association, la American Red Cross y la American Medical Association respaldaron las investigaciones de William Kouwenhoven, Guy Knickerbocker y James Jude , sobre las compresiones torácicas, y las de Peter Safar, James O. Elam y Lourdes A. Escarraga, centradas en la ventilación artificial boca a boca. Esto permitió estandarizar y difundir la técnica a nivel mundial, contribuyendo a salvar millones de vidas.
Según la American Heart Association, la aplicación inmediata de la reanimación cardiopulmonar puede incrementar las probabilidades de supervivencia en más de un 80 % frente a los casos en los que no se aplica, elevando la tasa de supervivencia en paros cardíacos extrahospitalarios de menos del 10 % a cerca del 18 %.
No obstante, la efectividad de la maniobra depende de que se ejecute correctamente. Presiones torácicas inadecuadas pueden no generar el flujo sanguíneo necesario para mantener la oxigenación de los órganos vitales o provocar lesiones como fracturas de costillas o contusiones pulmonares. Asimismo, una ventilación incorrecta puede causar hipoxia o hiperventilación, generando complicaciones adicionales.
En este contexto, el proceso de aprendizaje de la RCP resulta fundamental, especialmente en su componente práctico, donde el personal en formación puede ejecutar y corregir su técnica.
La idea que nació en un laboratorio
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| Los estudiantes José Luis Moreno Campeón, Santiago Córdoba Tovar, Juan Sebastián Tobar Moriones y Luis Mauricio Molina Valencia, junto con el docente Asfur Barandica López, durante el desarrollo del prototipo. Suministrado por los estudiantes. |
Con este panorama en mente, los estudiantes José Luis Moreno Campeón, Santiago Córdoba Tovar, Juan Sebastián Tobar Moriones y Luis Mauricio Molina Valencia, con el apoyo del docente Asfur Barandica López, desarrollaron el proyecto "Dispositivo inteligente para entrenamiento en reanimación cardiopulmonar (RCP) con retroalimentación en tiempo real", orientado a crear un sistema que brindara información objetiva sobre la calidad de las compresiones torácicas durante el proceso de aprendizaje.
“La idea surgió al observar unas pruebas con un maniquí que simulaba la marcha humana. En ese momento recordé los maniquíes de RCP con los que había trabajado: eran muy básicos y no ofrecían retroalimentación más allá de la que podía dar el capacitador”, explicó José Luis Moreno, estudiante de Ingeniería Electrónica y líder del equipo.
Durante la fase práctica del adiestramiento en RCP, los aprendices realizan la técnica sobre maniquíes que simulan la anatomía del torso humano. Por lo general, explica Moreno, estos dispositivos “son torsos de goma con un resorte interno que genera resistencia y unos canales que simulan las vías aéreas”, que permiten a los practicantes percibir el rebote después de cada compresión y la elevación del pecho tras la ventilación, pero no brindan información sobre la calidad de la ejecución de la maniobra.
En consecuencia, los aprendices dependen casi exclusivamente de las observaciones del instructor para evaluar y corregir su técnica, lo que puede limitar la precisión del entrenamiento.
Del concepto al prototipo
El equipo recibió el acompañamiento del Benemérito Cuerpo de Bomberos Voluntarios de Cali durante el desarrollo del prototipo. Suministrado por los estudiantes.
Para desarrollar el sistema, los estudiantes contaron con el apoyo del Benemérito Cuerpo de Bomberos Voluntarios de Cali, que les brindó capacitación en reanimación cardiopulmonar y les permitió comprender mejor los factores clave de esta maniobra.
“Gracias a eso pudimos entender mejor qué hace que una compresión sea correcta y cómo debía aplicarse”, explicó Moreno.
El grupo también logró financiar el proyecto mediante la convocatoria EPICS in IEEE, un programa internacional que apoya iniciativas de ingeniería orientadas a resolver problemas reales de la comunidad.
“Participamos a través de la rama estudiantil del IEEE en la Universidad del Valle y resultamos ganadores. Eso nos permitió obtener 1700 dólares para construir el prototipo”, añadió Moreno.
Un sistema para medir cada compresión
El chaleco cuenta con dos tipos de sensores que sirven para medir, en tiempo real, el ritmo, la fuerza, la ubicación y la profundidad de las compresiones. Suministrado por los estudiantes.
Tras cerca de un año de trabajo, el equipo desarrolló un prototipo compuesto por un chaleco equipado con cinco sensores piezorresistivos y un sensor de tiempo de vuelo, además de un microcomputador con pantalla integrada y un software de análisis.
Los sensores piezorresistivos, ubicados en el centro del chaleco, a la altura del pecho, son dispositivos cuya resistencia eléctrica varía cuando se les aplica presión.
“Al relacionar el valor de la resistencia con una determinada fuerza de presión, podemos calcular la intensidad con la que se realiza cada compresión. Además, al contar las variaciones sucesivas, podemos estimar el número por minuto, es decir, el ritmo de las compresiones. Y, al combinar la información de los cinco sensores, podemos saber dónde están ubicadas las manos y verificar si las presiones se hacen en la zona correcta”, indicó Luis Mauricio Molina, estudiante de Ingeniería Electrónica.
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| Especificaciones del sensor piezorresistivo utilizado. Suministrado por los estudiantes. |
Por su parte, el sensor de tiempo de vuelo, ubicado en una estructura orientada hacia el centro del pecho del maniquí, permite medir la profundidad de los movimientos de compresión.
“Estos sensores miden la distancia desde ellos hasta un punto determinado usando un haz de luz. En nuestro caso, lo usamos para medir la distancia entre el sensor y las manos sobre el pecho antes y durante las compresiones. Así podemos estimar la profundidad de cada una y ver si está dentro de los cinco o seis centímetros recomendados”, destacó Molina.
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| Los sensores de tiempo de vuelo miden distancias a partir del tiempo que tarda la luz en llegar a un objeto, reflejarse y regresar. Suministrado por los estudiantes. |
En cuanto al microcomputador (un Raspberry Pi 4), este recibe la información de los sensores y la procesa mediante el software desarrollado por los estudiantes.
“El software genera una interfaz que se muestra en la pantalla y permite ver, en tiempo real, el ritmo, la fuerza, la ubicación y la profundidad de las compresiones”, explicó Juan Sebastián Tobar, estudiante de Ingeniería de Sistemas y desarrollador del software.
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| El microcomputador ejecuta el programa que interpreta los datos de los sensores. Suministrado por los estudiantes. |
El resultado es un sistema que ofrece retroalimentación inmediata durante el entrenamiento y cuyo costo es considerablemente inferior al de tecnologías comparables disponibles en el mercado.
“La ventaja es que el chaleco se acopla a los maniquíes básicos con los que ya cuentan muchos organismos de emergencia. Además, producirlo cuesta alrededor de un millón seiscientos mil pesos, que es una fracción de lo que valen equipos similares. Incluso resulta más barato que algunos maniquíes electrónicos que solo dan señales visuales”, destacó Molina.
Entrenar con datos mejora los resultados
Con el apoyo del Benemérito Cuerpo de Bomberos Voluntarios de Cali, fue posible evaluar el impacto del sistema en el entrenamiento de la RCP.. Suministrado por los estudiantes.
Durante las pruebas realizadas con el acompañamiento del Benemérito Cuerpo de Bomberos Voluntarios de Cali, el equipo comprobó el impacto del sistema en el aprendizaje de la RCP. Al comparar dos grupos de aprendices (uno entrenado mediante métodos tradicionales y otro con el chaleco), se evidenciaron mejoras significativas en la calidad de las compresiones torácicas del grupo que utilizó el dispositivo.
“La eficiencia global de las compresiones de quienes no usaron el chaleco fue menor al 88 %, e incluso hubo personas por debajo del 70 %. En cambio, todos los que entrenaron con nuestro prototipo superaron el 92 %. Eso muestra una mejora clara en el aprendizaje y aumenta las probabilidades de aplicar bien la técnica y salvar más vidas”, resaltó Moreno.
Adicionalmente, el proyecto ha despertado el interés de investigadores del sector salud, quienes ven en el dispositivo una oportunidad para profundizar en el estudio de la reanimación cardiopulmonar y en sus procesos de entrenamiento.
“Por ejemplo, nos han dicho que podría servir para monitorear de manera objetiva si las personas mantienen la habilidad para aplicar RCP y para diseñar programas de reentrenamiento para el personal de emergencias”, añadió Moreno.
De Univalle a un escenario científico internacional
El potencial impacto del dispositivo es tal que fue seleccionado para representar a Colombia en la IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), uno de los encuentros más importantes del mundo en instrumentación y sistemas de medición electrónicos.
“Primero, superamos una selección interna para representar a la Universidad del Valle. Después, competimos con cientos de proyectos de estudiantes de pregrado y posgrado de todo el mundo relacionados con sistemas de medición electrónica, y quedamos entre los diez mejores”, explicó Molina.
El equipo presentará su trabajo en el evento, que se realizará este año del 25 al 28 de mayo en Nancy, Francia, con la participación de investigadores, ingenieros y estudiantes de todo el mundo.
“Vamos a presentar el prototipo y también a vivir la experiencia de compartir con expertos y conocer nuevas tecnologías para medir fenómenos físicos. Es muy emocionante”, señaló Molina.
Esto representa un logro significativo para el grupo, especialmente si se tiene en cuenta que el proyecto nació solo como una iniciativa académica.
“La verdad es que es algo muy especial porque, cuando iniciamos con esto, no esperábamos un impacto así. Sentimos que todo el esfuerzo ha valido la pena”, concluyó Tobar.
Así, el dispositivo desarrollado en la Universidad del Valle se proyecta como una innovación tecnológica con potencial para fortalecer el aprendizaje de la reanimación cardiopulmonar y, en última instancia, ayudar a salvar vidas.
Desde la Facultad de la Universidad del Valle, exaltamos a los estudiantes José Luis Moreno Campeón, Santiago Córdoba Tovar, Juan Sebastián Tobar Moriones y Luis Mauricio Molina Valencia por su valioso aporte a la sociedad y los animamos a seguir desarrollando soluciones de ingeniería al servicio del bienestar humano.
¡Felicitaciones!
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