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Prototipo de simulador de parto tipo pelvis con sistema de visualización en tiempo real para el Instituto Universitario American
College-2023. pp. 79 - 91 / Volumen 5, número 2, edición especial / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v5i2.132
Fecha de recepción: 13 / 11 / 2023
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Fecha de publicación: 20 / 02 / 2024
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Prototipo de simulador de parto tipo pelvis con sistema de visualización en tiempo
real para el Instituto Universitario American College-2023
Prototype of a pelvis-type birth simulator with real-time visualization system for the American
College University Institute-2023
María del Cisne Cuenca Soto1 , Jorge Patricio Chuya Zumba2 , Sandra Cecilia Salazar Montesdeoca3
Diego Mauricio Salazar Montesdeoca4
1 Instituto Universitario American College, investigacion@americancollege.edu.ec, Guayaquil, Ecuador
2 Instituto Universitario American College, jorge.chuya@americancollege.edu.ec, Guayaquil, Ecuador
3 Instituto Universitario American College, rectorado@americancollege.edu.ec, Guayaquil, Ecuador
4Instituto Universitario American College, vicerrectorado@americancollege.edu.ec, Guayaquil, Ecuador
Autor para correspondencia: @americancollege.edu.ec
RESUMEN
Los simuladores de parto son herramientas educativas utilizadas en entornos médicos y de capa-
citación para entrenar a futuros profesionales, en el sistema sanitario. El objetivo general de esta
investigación es realizar un prototipo de simulador de parto tipo pelvis con un sistema de visualiza-
ción en tiempo real mediante el módulo ESP-Wroom 32 adaptado a la web para el Instituto Univer-
sitario American College. La metodología que se utilizó fue preexperimental de tipo transversal, se
desarrolló un prototipo que consta de tres fases que son: diseño, programación y ensamblaje. Para
la adquisición y adecuación de los datos se emplea seis sensores que están ubicados en puntos es-
tratégicos en el neonato. Las variables de medición son presión, fuerza y nivel de curvatura, mien-
tras que, para la transmisión de datos hacia la web, se realiza mediante una conexión WIFI que se
habilita por medio de una dirección IP con el módulo. El resultado fue, que el simulador de parto se
adapta a estos dispositivos con la finalidad de tener un ambiente controlado especialmente durante
el proceso enseñanza aprendizaje, los datos que se obtiene permite al estudiante tener una retroali-
mentación directa en tiempo real, para que en el momento de un parto realice el manejo adecuado.
Palabras clave: ESP-Wroom 32, Simulador de parto, Ambiente controlado, Atención Prehospitalaria
ABSTRACT
Birth simulators are educational tools used in medical and training settings to train future professio-
nals in childbirth-related procedures. These kits can have varying levels of realism and functionali-
ty, but typically include aspects such as the anatomy of the pelvis and female reproductive organs,
as well as the ability to simulate various birth scenarios. The general objective of this research is
to make a prototype of a pelvis-type birth simulator with a real-time visualization system using the
ESP-Wroom 32 module adapted to the web for the American College University Institute. The me-
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thodology used is pre-experimental of a transversal type, a prototype was developed that consists
of three phases: design, programming, and assembly. For the acquisition and adaptation of the data,
six sensors are used that are located at strategic points in the neonate. The measurement variables
are pressure, force and level of curvature, while, for the transmission of data to the web, it is done
through a WIFI connection that is enabled through an IP address with the module, this allows the
data to be viewed from any device. As a result, the birth simulator adapts to these devices to have a
controlled environment, especially during the teaching-learning process. The data obtained allows
the student to have direct feedback in real time, so that, at the time of delivery, carry out appropriate
management. This simulator allows the teacher and student to improve the quality of prehospital
care.
Key words: ESP-Wroom 32, Birth simulator, Controlled environment, Prehospital Attention
1. INTRODUCCIÓN
Si bien el embarazo es considerado un evento fisiológico completamente normal, existen compli-
caciones en donde las pacientes embarazadas desarrollan patologías obstétricas que se asocian no
solo a la mortalidad perinatal, sino también a la mortalidad materna, es un problema bastante fre-
cuente que mujeres fallecen durante el embarazo o el parto, por complicaciones obstétricas, como
señalan estudios realizados, entre otros países, en Estados Unidos como consecuencia de errores
médicos y por falta de prácticas en simuladores, existía una estadística de 100.000 muertes anuales
en hospitales de este país (Astudillo, 2015).
Un problema grave se origina, cuando las urgencias de tipo obstétrico se producen en pacientes que
no presentan factores de riesgos asociados, casos donde la prevención y una identificación precoz,
sumada a la respectiva intervención, son de vital importancia para poder prevenir y reducir la tasa
de mortalidad (Rey et al, 2006).
La enseñanza de la parte clínica con pacientes reales presenta desventajas en el área de urgencia o
emergencias, porque implica partes bioéticas que generan restricciones, haciendo que sea imposi-
ble que el docente realice una exposición uniforme del problema o explicar detalladamente méto-
dos o maniobras que permiten el desarrollo de habilidades y destrezas en los estudiantes. En esta
misma línea, se ha demostrado que mediante la valoración de la utilidad del uso de simuladores en
los procesos de enseñanza-aprendizaje, se mejora el nivel de conocimientos y destrezas en emer-
gencias obstétricas (Astudillo et al, 2015).
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Durante el embarazo y el parto se pueden presentar complicaciones que ponen en riesgo la vida de la mujer
y el feto, por lo tanto, es importante que el tecnólogo paramédico tenga los conocimientos y destrezas nece-
sarias para estabilizar a una mujer gestante, es importante que los estudiantes puedan identificar problemas
durante la gestación e iniciar las maniobras o tratamientos adecuados para disminuir el riesgo de muerte
materna y neonatal.
Por lo antes mencionado surgen las siguientes preguntas de investigación:
¿Cuáles son las estrategias para que el profesional paramédico mejore las habilidades y destrezas en
temas obstétricos?
¿Por qué es importante que el simulador de parto tipo pelvis tenga un sistema de visualización en
tiempo real como retroalimentación?
¿Cuáles son los beneficios de incorporar simuladores tecnológicamente adaptados en el proceso
enseñanza aprendizaje?
Ante la problemática encontrada se identificó la necesidad de mejorar la formación de los profesionales en
base a simuladores que abarcan un amplio espectro, desde la reproducción de partes del cuerpo, hasta la
imitación de las interacciones complejas del organismo con parámetros fisiológicos variables. En el área
obstétrica, la utilización de simuladores ha permitido un mejor adiestramiento de estudiantes de medicina,
enfermería y de especialistas en diferentes residencias clínicas y quirúrgicas, además del perfeccionamien-
to de técnicas invasivas y quirúrgicas (Argandoña, 2017).
Otra arista destacada es el uso de simuladores, dependiendo el tipo, es que permite practicar sin riesgo,
pudiendo repetir las maniobras en reiteradas ocasiones, y fomentar el trabajo en equipo (Odriozol et al,
2011). La simulación obstétrica ha sido desarrollada para la práctica de competencias, tanto en partos nor-
males o complicados, aplicados específicamente en el campo de las urgencias obstétricas, que son las que
el tecnólogo paramédico debe afrontar en su día a día. En otros estudios se concluyó que los estudiantes,
mejoraron su confianza para realizar maniobras de Leopold y medición de la altura después del taller con el
simulador de embarazo gracias al entrenamiento con el simulador (Palés y Gomar, 2010). Sobre la aplica-
bilidad de simuladores de mediana complejidad en el proceso de formación de residentes de ginecología y
obstetricia; utilizaron aleatoriamente 2 grupos y las habilidades asociadas al uso de las espátulas de Thierry
se adquirieron completamente en el grupo expuesto a un taller con simuladores (Baeza et al, 2010).
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El Instituto Universitario “American College”, como institución educativa comprometida con la sociedad
y con la mejora de los procesos de enseñanza-aprendizaje en los profesionales tecnológicos y técnicos en el
área de Paramedicina ha desarrollado una serie de laboratorios de simulación que permite que el estudiante
desarrolle habilidades y destrezas específicas en sus distintas áreas de aplicación.
Conscientes de la necesidad de brindar todas las herramientas posibles que permitan la mejora de las des-
trezas de los estudiantes y puedan afrontar los retos profesionales de una mejor manera, se ha identificado
la necesidad de implementación de nuevos simuladores dentro del área Gineco – Obstétrica. Una vez con-
cluido el análisis de estas necesidades, se observó que el material de simulación existente en del laboratorio
de urgencias obstétricas, no es el suficiente ni adecuado para cubrir la demanda de estudiantes, por ende,
los objetivos de aprendizaje planteados del programa de estudio no serían cubiertos en su totalidad. La im-
plementación de estos equipos de simulación constituye un mecanismo pedagógico innovador que ayudará
a la pericia de los estudiantes y la comprensión de la teoría. El uso de simuladores de parto ha demostrado
ser sumamente efectivo para generar seguridad a la hora de realizar exploraciones ginecológicas y al mo-
mento de asistir partos, evitando el uso de pacientes como escenario de aprendizaje, además se comprueba
una mejor comprensión de la teoría vista en las aulas (De la Calle et al, 2014).
Objetivos
General: Desarrollar un prototipo de simulador de parto tipo pelvis con sistema de visualización en
tiempo real mediante el módulo ESP-Wroom 32 con conexión a la web para el Instituto Universitario
American College.
Específicos:
• I-
• Diseñar y programar el sistema electrónico de visualización, utilizando sensores especializados y
el módulo ESP- Wroom 32.
• Acoplar el controlador con el simulador.
• Realizar la comunicación entre el módulo y los dispositivos para la lectura de los datos.
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2. MATERIALES Y MÉTODOS
Diseño metodológico
Enfoque: Cuantitativo.
Tipo de estudio: preexperimental y transversal.
Diseño: Estudio de campo prototipo
Área de estudio: El presente estudio se desarrolló en la Unidad de Investigación y Desarrollo Tecno-
lógico e Innovación (UIDTI) del Instituto Universitario “American College”, en la ciudad de Cuenca,
Azuay, Ecuador.
El proyecto se lo realiza en tres fases como se muestra en el siguiente diagrama:
Figura 1: Diagrama de metodología para el desarrollo del proyecto
Nota: La figura representa la distribución de las fases que se utilizó en la metodología del proyecto, donde se ejecuta tres
fases.
En la fase uno, se realiza una recopilación de información donde permite seleccionar los dispositivos
que se utilizó en el proyecto tales como:
• ESP WROOM 32
• Sensor de fuerza FSR 402
• Sensor de fuerza FSR 1645
• Sensor Flex 4.5 pulgadas
• Protoboard mini de 400 Puntos 2 terminales
• Batería 18650 de li-ion 2600 mAh + cargador
• Resistencias de ¼ w de varios valores
• Simulador de parto tipo pelvis (estándar)
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• Cables de conexión
• Dispositivo electrónico (Tablet o celular)
En la fase dos, se realiza la programación específicamente para el controlador ESP WROOM 32 y la
conexión de los sensores, las líneas de código del programa se realizaron mediante el programa IDE Ara-
duino versión 1.8.19, para la comunicación web se utilizó librerías para que el módulo funcione como un
servidor web y la visualización de los datos se ejecutó en una página diseñada en código HTML. Estos dos
programas se fusionaron para obtener y visualizar las variables de fuerza, presión y giro en los dispositivos
electrónicos.
Por último, la fase tres es la de acople, es decir acoplar el sistema de control electrónico con el simulador
de parto estándar, es decir la parte física está constituida por el simulador de pelvis tipo parto, el controm-
lador (ESP32) y los sensores que están ubicados estratégicamente en el neonato (simulador). Para que el
sistema entre en funcionamiento, se ha configurado al módulo ESP32 como un servidor Web por medio de
librerías especializadas, que permite a su vez recibir los datos y visualizar mediante gráficas los valores que
emiten los 6 sensores (fuerza, presión y rotación). Estos datos se adquieren en tiempo real, lo cual permite
al docente realizar la retroalimentación inmediata mientras observa la ejecución realizada por el estudiante.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Diseño del circuito
Una vez que se seleccionaron y adquirieron todos los dispositivos para el proyecto, se procedió con
el diseño del circuito electrónico que permite conectar los seis sensores al cerebro ESP-Wroom 32 y
este a su vez a la batería externa para que todo el hardware del proyecto pueda enviar información de
forma inalámbrica. En la figura 2 se puede observar el diagrama de conexión de todos los componeno-
tes del proyecto.
Figura 2. Diagrama del diseño del circuito
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Nota. Se observa la conexión de los seis sensores (presión, fuerza y giro) que receptan la información y el controlador ESP-
Wroom 32 para el procesamiento de los valores.
Programación de los sensores y el controlador
La programación del controlador asignado como cerebro del prototipo, se utiliza un lenguaje de prol-
gramación tipo C++, esto permite configurar las variables con los sensores para registrar los valores de
cada punto estratégico. Dos sensores de fuerza están colocados en el parietal (Fontanela esfenoidal), los
sensores de presión están colocados en el cuello y los de giro en el húmero, colocados en la zona dereo-
cha e izquierda para que se lean los valores, permitiendo realizar la retroalimentación necesaria. Para la
conectividad en la web se utiliza librerías de licencia libre del programa IDE Arduino, el cual permite
conectar mediante WiFi a cualquier dispositivo electrónico (tablet o celular). Además, se ha programa -
do una conexión bidireccional para enviar y recibir datos hacia una página Web, el controlador será el
servidor y en la plataforma Web mediante una IP que es el cliente se dará el acceso para la visualización
de los resultados.
Figura 3. Diagrama de conectividad del servidor
Nota. Se observa que el módulo es el servidor y mediante una IP se puede realizar la conexión para la visualización de los
valores mediante gráficas.
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Ensamblaje del prototipo del simulador de parto tipo pelvis modificado
Antes de probar todo el sistema de visualización completo, fue necesario configurar y testear por sepat-
rado, en primer lugar, el cerebro de todo el sistema: el microcontrolador mini ESP WROOM 32 debido
a que no sólo tiene periféricos para lectura de sensores sino también dispone de protocolos de comup-
nicación bluetooth y WiFi, para el actual proyecto se ha seleccionado el canal WiFi para la creación
de un Servidor Web que permite el acceso vía internet. A continuación, se probó de forma individual
cada uno de los sensores: Fuerza, Presión y Flex para configurarlos y poder generar las gráficas de
retroalimentación, que es la herramienta de ayuda que otorga el dispositivo.
Una vez que se han colocado los seis sensores en el simulador y se obtuvo el funcionamiento requerido
del circuito electrónico, se procedió con el ensamble completo del prototipo, siguiendo la secuencia que
se muestra en la parte superior de la figura 4.
Figura 4. Ensamblaje del prototipo del simulador tipo pelvis
Nota. Se observa la composición de prototipo, se tiene el controlador, adecuación de los sensores en los puntos estratégicos
en el neonato y conexión de los cables.
Visualización de los resultados en la Aplicación
Se puede observar los datos que se obtienen desde el sensor de Fuerza de tipo cuadrado, que está colocado
en la zona parietal del simulador neonato. La unidad de medida que se ha seleccionado son los Newtons y
la forma de interpretar este gráfico es que se determina un rango máximo de fuerza que es el valor de 240N,
esto permite indicar que, si el estudiante supera ese valor al atender un alumbramiento, se ha aplicado una
fuerza excesiva sobre la base del cráneo y parte del cuello del bebé, esta intervención puede causar lesioe-
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nes especialmente en plexo braquial o liga mentarías. El docente al visualizar que el estudiante sobrepasa
el rango de fuerza al realizar la maniobra corrige en tiempo real para que mejore la habilidad y destreza.
Figura 5. Datos de los sensores
Nota. Se observa los valores de fuerza al realizar la maniobra por los estudiantes al desarrollar un protocolo de
alumbramiento.
Por otro lado, en la figura 6 se puede observar los valores que se obtienen de los sensores de fuerza
de tipo redondos, la función de los sensores del cuello es determinar si el estudiante mientras recibe al
neonato cuida su cuello, están colocados en una posición específica que permite recibir esta informaa-
ción. En la interpretación de la gráfica, es necesario verificar si durante el proceso de intervención el
estudiante presiona los puntos específicos del cuello para cuidar la integridad del bebé, tanto en la parte
izquierda como derecha del cuello.
Figura 6. Datos de los sensores tipo redondo para el cuello
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Nota. Se observa los valores de fuerza al realizar la maniobra por los estudiantes al desarrollar un protocolo de alumbra-
miento.
Por último, en la figura 7 se puede observar los valores que se obtienen de los sensores flex, estos miden
el grado de rotación que se aplica al cuerpo del bebé, la función de los sensores flex es asegurarse que
al extraer al bebé se agregue un giro que facilita la extracción de este. En la interpretación de la gráfica,
es necesario verificar si durante el proceso de intervención el estudiante rotó al bebé, en valores esto se
observa como un cambio brusco de sus valores, en este caso una reducción de unidades indica que
existió un giro correcto durante el proceso.
Figura 7. Datos de los sensores tipo flex
Nota. Se observa los valores de fuerza al realizar la maniobra por los estudiantes al desarrollar un protocolo de alumbra-
miento.
Discusión
Este prototipo fue diseñado con la finalidad de apoyo en el proceso de enseñanza aprendizaje en los
estudiantes del quinto año de paramedicina, es importante incorporar tecnologías en su desarrollo de
formación profesional, porque les permiten adquirir y mejorar las habilidades necesarias para brindar
atención de calidad en situaciones obstétricas críticas, al tiempo que reducen los riesgos asociados
con la atención médica en dichas circunstancias.
Un paramédico mediante esta herramienta (simuladores especializados) se prepara en emergencias
reales, en la toma de decisiones oportunas, mejorar la organización del trabajo de equipo y colaborap-
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tivo para brindar una atención de calidad. Los simuladores en la formación académica proporcionan
una experiencia de entrenamiento lo más cercana posible a un parto real. Esto permite a los paramédi -
cos adquirir habilidades prácticas y familiarizarse con los procedimientos necesarios en un ambiente
controlado y seguro. Además, incrementar la confianza en el protocolo que se utiliza porque la retroe-
alimentación por parte del docente es inmediata.
El prototipo es considerado como una ayuda primordial en el proceso de formación, donde le permite
al estudiante practicar y manejar correctamente el protocolo para el alumbramiento del neonato, te-
niendo en cuenta los diferentes escenarios que se puedan presentar. Las variables de presión, fuerza y
rotación son los componentes más relevantes para realizar la maniobra, por tal motivo se puede visuaa-
lizar en el dispositivo mediante gráficas y rangos de valores cuando el estudiante aplica esta destreza.
Durante el análisis del estado del arte de los simuladores de parto, se encuentra que en el mercado
existe un simulador “NOELLE CON OMNI2”, que está a la venta para que los estudiantes del área
de la salud puedan realizar las prácticas correspondientes, este simulador consta de dos tablets inas-
lámbricas para el instructor OMINI2, modelo de bebé para el parto y un software especializado, este
es una empresa que se dedica a la fabricación de simuladores, la empresa es de España llamada More
Than Simulators, en relación al prototipo diseñado el enfoque es limitado porque se centra en la retroo-
alimentación del alumbramiento del neonato, en cambio el NOELLE permite realizar propuestas de
aprendizajes más completos, pero su precio de adquisición es alto con respecto al prototipo que tiene
un diseño en bajo costo pero con la funcionalidad de brindar una mejora en el proceso de enseñanza
aprendizaje con calidad, además un fácil uso.
Existe otro simulador de parto denominado Victoria, es una implementación con un aspecto del 98%
de realidad donde permite a los usuarios practicar en diferentes escenarios, pero no tiene un control
donde se pueda visualizar los signos del paciente mientras se realiza el protocolo, en comparación
con el prototipo desarrollado la retroalimentación en tiempo real permite a los estudiantes adaptar al
entorno, mantener un grado de presión y fuerza sobre el manejo de alumbramiento del bebe, practicar
con la maniobra las veces que sea necesario.
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4. CONCLUSIONES
Mediante la revisión de la literatura se encontró que en el mercado hay varias empresas destinadas
al diseño y construcción de simuladores de tipo pelvis con un control en tiempo real, el diseño que
utiliza es una estructura mecánica que simule la parte anatómica de forma precisa que oferte
movilidad y realismo, acoplados a sensores para medir fuerza, posición de las articulaciones, presión
entre otros parámetros, además al utilizar tecnología permite proporcionar retroalimentaciones de
forma visual o auditiva a los usuarios. Diseñar un simulador de pelvis eficaz puede ser un desafío
técnico y médico, pero puede ser una herramienta invaluable para la formación médica y la práctica
de procedimientos médicos. Es importante trabajar en estrecha colaboración con profesionales de la
salud y expertos en simulación médica durante todo el proceso de diseño.
En la parte del diseño y la programación fueron estructurados como fase uno y dos para posteriora-
mente realizar el ensamblaje, para el diseño se utiliza hardware que es el controlador compuesto por
el módulo y los sensores que receptaran los datos de fuerza, presión y posición del ángulo. La comples-
jidad del proyecto depende de los sensores que se seleccione y la interfaz de usuario que desees crear.
Para la comunicación se utiliza el módulo ESP-WROOM-32 transmisión de datos hacia la web, se
realiza mediante una conexión WIFI que se habilita por medio de una dirección IP con el módulo,
esto permite visualizar los datos desde cualquier dispositivo.
Un prototipo de simulador de parto tipo pelvis con sistema de visualización en tiempo real es una
herramienta valiosa para la capacitación, investigación y mejora de la atención obstétrica. Contribuye
a la seguridad del paciente, la formación de profesionales de la salud y el avance de la medicina en el
campo del parto y obstetricia. Este tipo de simulador no solo ofrece un ambiente seguro para el en-
trenamiento de profesionales de la salud, sino que también tiene un impacto positivo en el desarrollo
del aprendizaje de los estudiantes.
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