Además de su uso en áreas como la logística, la industria y los productos de consumo, existe un interés creciente por utilizar IoT en aplicaciones médicas y sanitarias. Es lo que se conoce como Internet de las Cosas Médicas o IoMT. Se espera que el mercado de IoMT crezca significativamente en el futuro, pasando de 113.000 millones de USD en 2021 a 341.170 millones de USD en 2028. ^[1]

La IoMT consiste en recopilar y analizar datos de objetos conectados a Internet, como dispositivos, equipos e instalaciones, y utilizarlos para obtener nuevos conocimientos sobre el estado de los pacientes. Las posibles aplicaciones de la IoMT incluyen la gestión directa de las enfermedades de los pacientes mediante la medición de factores como el nivel de actividad, la presión arterial y el sueño. Además de mejorar directamente la vida de los pacientes, el uso del IoMT puede ayudar a médicos y hospitales a trabajar de forma más eficiente y lograr mejores resultados para los pacientes. Se espera que el IoMT contribuya a prolongar la esperanza de vida sana, reducir la escasez de mano de obra médica y mejorar la calidad de la atención médica y de enfermería.

Configuración de dispositivos y sistemas IoMT

Figura 1 Servicios IoMT de tres capas.

Un servicio IoMT se construye a partir de hardware, aplicaciones y redes, como se muestra en la Figura 1.

Los componentes principales pueden incluir

- Capa de sensores:
- Dispositivos IoMT como sensores portátiles con conectividad de red.
- Capa de comunicación:
- Pasarelas como dispositivos móviles y routers LAN inalámbricos (IEEE 802.11x/Wi-Fi®)
- Nube de agregación de datos
- Redes (red pública o Internet) de conexión entre la pasarela y la nube
- Capa de aplicación:
- Aplicaciones (implementadas en la nube o en los móviles) que prestan servicios como la visualización de los datos de detección

Los teléfonos móviles son una buena base para los servicios IoMT, principalmente porque mucha gente los posee. Los móviles también son fáciles de conectar a dispositivos IoMT como relojes inteligentes mediante Wi-Fi y Bluetooth® y también pueden conectarse a la nube a través de redes públicas 4G (LTE) o 5G. Gracias a su capacidad para ejecutar aplicaciones, los móviles pueden soportar diversas funciones.

* Wi-Fi® es una marca registrada de Wi-Fi Alliance®.
* Las marcas y logotipos de Bluetooth® son propiedad de Bluetooth SIG, Inc. y Anritsu utiliza estas marcas bajo licencia.

Captura de datos
Desde el dispositivo IoMT, los datos de detección se envían a móviles o pasarelas a través de Wi-Fi o Bluetooth. Algunos dispositivos IoMT incorporan tarjetas SIM y pueden conectarse directamente a redes públicas. Los datos adquiridos, como la frecuencia respiratoria, la temperatura corporal, el pulso y la tensión arterial, son información básica denominada constantes vitales, entre las que a veces se incluye la saturación de oxígeno en sangre (SpO2).
Una de las principales ventajas de la detección de datos biométricos mediante dispositivos sanitarios es que es mínimamente invasiva, ya que no requiere toma de muestras de sangre ni implantes corporales. Una tecnología básica es la fotopletismografía (PPG), que detecta ópticamente los cambios en el volumen de los vasos sanguíneos. Un LED situado en la parte posterior del reloj inteligente emite luz (principalmente verde) en los vasos sanguíneos de la muñeca, y la luz reflejada es recibida por un fotodetector. El reloj inteligente utiliza el procesamiento de señales para extraer las fluctuaciones regulares de los distintos componentes de ruido y obtener así la frecuencia del pulso. Cuando se utilizan conjuntamente los LED verde y rojo, se puede estimar la saturación transcutánea de oxígeno en sangre arterial (SpO2) a partir del grado de fijación de la hemoglobina.
La frecuencia respiratoria puede estimarse a partir de la frecuencia del pulso utilizando la arritmia sinusal respiratoria del cuerpo, en la que la frecuencia del pulso aumenta ligeramente durante la inhalación y disminuye ligeramente durante la exhalación. La presión arterial se calcula a partir del flujo sanguíneo basado en la frecuencia del pulso. Además, el estado del sueño se determina a partir de los movimientos corporales detectados por el acelerómetro del reloj inteligente.

Retos del uso de dispositivos IoMT
Existen muchos retos para lograr el éxito de las aplicaciones IoMT, principalmente relacionados con los servicios, el hardware y las comunicaciones.
En cuanto a los servicios, gestionar la precisión de las mediciones de los datos físicos adquiridos y garantizar la seguridad de los datos personales agregados en la nube son consideraciones importantes. Otros retos son el cumplimiento de las leyes y normativas nacionales y regionales sobre radiocomunicaciones y la obtención de certificaciones.
Los dispositivos IoMT pueden conectarse de forma inalámbrica a móviles y pasarelas IoT, y mantener esta conectividad de comunicación es fundamental para que recopilen datos médicos precisos. Dispositivos como los relojes inteligentes y calzado inteligente utilizan Bluetooth para emparejarse fácilmente con los móviles y otros dispositivos y para consumir poca energía: en la banda de frecuencia de 2,4 GHz, Bluetooth está asignado como estación de radio de baja potencia sin licencia. Wi-Fi (IEEE 802.11x) se utiliza para dispositivos IoMT en ubicaciones fijas, como básculas inteligentes, camas y otros sensores para acostarse o levantarse, y cámaras de vigilancia.

En cuanto al hardware, uno de los principales retos de los dispositivos IoMT es la reducción de tamaño. Por ejemplo, un reloj inteligente, cuyo tamaño es similar al de un reloj de pulsera estándar, debe contener una batería, un circuito de carga, un microcontrolador, una función de comunicación, una pantalla y otros componentes, además de varios sensores. La escasez de batería también obliga a utilizar un diseño de bajo consumo.

Otros componentes importantes son un front-end analógico para amplificar las señales eléctricas débiles emitidas por fotodetectores y acelerómetros, y un proceso de filtrado para separar los componentes de ruido de la información necesaria.

Pruebas de ruido de alta frecuencia y cumplimiento de las normas sobre equipos de radiocomunicación
La comercialización de los dispositivos IoMT exige el cumplimiento de varias normas de ensayo de ruido de alta frecuencia. Se utiliza una prueba de emisión para verificar que el ruido de campo electromagnético de alta frecuencia del dispositivo IoMT no afecta a otros equipos, junto con una prueba de inmunidad (perturbación) para verificar que el dispositivo IoMT no se ve afectado por dicho ruido. El ruido del campo electromagnético emitido por el circuito electrónico puede interferir y distorsionar las débiles señales de los sensores incorporados y puede causar errores de comunicación Wi-Fi y Bluetooth.
Una fuente típica de ruido electromagnético en los dispositivos IoMT son las fuentes de alimentación conmutadas (convertidores CC/CC) que generan ruido armónico. Los relojes de los microordenadores y la memoria también son fuentes de ruido.
Las contramedidas del ruido incluyen la separación física de los circuitos electrónicos y las antenas, la incorporación de filtros EMI, la configuración de los diseños y las capas de las placas y el uso de blindajes físicos.

Las pruebas aplicables a los dispositivos IoMT de consumo son la CISPR 32 Clase B definida por el Comité Internacional Especial de Radiointerferencias (CISPR-International Special Committee on Radio Interference) para las pruebas de emisiones y la CISPR 35 para las pruebas de inmunidad. Además, los dispositivos IoMT con Wi-Fi y Bluetooth deben cumplir cada legislación nacional sobre regulación del uso de radio.

Figura 2 El ruido electromagnético en el sistema puede interferir y afectar a otros circuitos.

Seguridad y datos personales
Las medidas de ciberseguridad son otro reto. Por ejemplo, en marzo de 2023, la Administración Federal de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA-US Federal Food and Drug Administration) publicó nuevas directrices ^[2] para los vendedores de dispositivos médicos. Al desarrollar nuevos dispositivos médicos, las directrices recomiendan u obligan a diseños que tengan en cuenta la ciberseguridad, la creación de SBOM (lista de materiales de software) y la evaluación de vulnerabilidades. También se espera la pronta provisión de actualizaciones de seguridad a lo largo de la vida del producto, mientras que los productos que no las cumplan perderán su autorización de comercialización.
Otra cuestión es el cumplimiento de las leyes sobre protección de la información privada. Los datos recogidos por dispositivos IoMT y analizados por aplicaciones en la nube o móviles que puedan identificar a individuos podrían clasificarse como información personal y requerir una protección especial.

Perspectivas de IoMT
La sanidad y la medicina convergen en el mercado de la IoMT, en el que se espera un importante crecimiento futuro. Los servicios de IoMT deberían contribuir a prolongar la esperanza de vida sana y mejorar la calidad de vida, además de animar a la gente a trabajar todo el tiempo que pueda. Con una población más sana y unos costes de seguridad social reducidos, las cargas financieras sobre la población que paga impuestos estatales podrían reducirse significativamente.
Se espera que la telemedicina mediante IoMT se haga realidad pronto, ofreciendo servicios médicos a muchas personas, incluidas las que viven en zonas remotas, y los desarrolladores tendrán que producir dispositivos y servicios IoMT avanzados para satisfacer estas expectativas.

AUTOR:  Tomohide Yamazaki, Subdirector, Anritsu Corporation

Referencias:
[1] "Global Digital Health Market Forecast (2021–2028)," Global Information, Inc.
[2] Cybersecurity in Medical Devices: Refuse to Accept Policy for Cyber Devices and Related Systems Under Section 524B of the FD&C Act.