Transmisión inalámbrica de imágenes médicas para un ecógrafo ultra-portátil

Abstract

Taote es un dispositivo de ultrasonido portable completamente diseñado y construido en los laboratorios de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile. Está orientado al uso en etapas tempranas de diagnóstico como una herramienta para médicos generales y como un dispositivo que permite ofrecer exámenes de ultrasonido en lugares de difícil acceso. Actualmente en etapa de comercialización como un producto terminado, se busca flexibilizar el uso del dispositivo e integrarlo con tecnologías portátiles y móviles modernas. En el presente trabajo se procede a analizar y comparar diversas técnicas de envío y almacenamiento de imágenes digitales para sistemas embebidos utilizando enlaces inalámbricos orientado a la implementación en Taote con un especial énfasis en el cumplimiento de condiciones que garanticen el resguardo de la capacidad de diagnóstico médico para exámenes de ultrasonido. El trabajo se realizó ocupando entre otras herramientas, plataformas modernas de Altera, lenguajes de descripción de hardware, programación de rutinas por software en el lenguaje C y módulos de comunicación inalámbrica. En particular, se emplearon sistemas de circuitos System on a Chip (SoC) en conjunto con el uso de circuitos digitales re-programables Field Programmable Gate Array (FPGA). El uso de ambas tecnologías conforman los chips SoC-FPGA desarrollados bajo la línea de modelos de Altera Cylone V SoC que se ocupan para este trabajo , los cuales permiten juntar el mundo de los circuitos lógicos programables, con la flexibilidad y rapidez de desarrollo otorgada por los procesadores. Los primeros resultados consistieron en la implementación de un módulo de comunicación serial en FPGA, que se integra específicamente para que el procesador del SoC tome control del módulo y permita ejecutar rutinas de software para la transacción de datos por cable. Este sistema de comunicación se re-utiliza de forma satisfactoria en el desarrollo de rutinas de transmisión y recepción inalámbrica de imágenes para las tecnologías de Bluetooth y WiFi. Para el procesamiento de imágenes se presentó un sistema en FPGA con proyección digital de imagen a pantalla según una serie de datos almacenados en memoria que conforman un mapa de bits llamado framebuffer. Este esquema permitió crear rutinas en el procesador del SoC para tener acceso y modificar el framebuffer de modo que se crea un sistema de proyección de video completo controlado por software capaz de realizar capturas de pantalla y compresión de imágenes por JPEG para un posterior envío por transmisión inalámbrica. Finalmente se presenta un sistema SoC-FPGA con proyección a pantalla, captura, compresión y envío inalámbrico de imágenes por Bluetooth. Este sistema conjunto satisface las necesidades de conectividad y almacenamiento de imágenes requeridas en un equipo moderno de ultrasonido al mismo tiempo que otorga un diseño versátil, robusto, escalable y modular lo que abre una puerta a futuros desarrollos que exploten la tecnología utilizada.