Òscar Coltell^1*, Consuelo Beltrán², Dolores Corella³, José I. González⁴,
Marisa Guillen⁵, Olga Portolés⁶, Carmen Sáiz⁷

Grupo de Investigación en Integración y Re-ingeniería de Sistemas (IRIS). Departamento de Informática. Universitat Jaume I

Unidad de Epidemiología Genética y Molecular. Departamento de Medicina Preventiva y Salud Pública, Bromatología, Toxicología y Medicina Legal. Universitat de València

Presentamos un sistema software, basado en programación visual y entorno MS Windows 95/98/NT denominado GEDA (Gestión de Encuestas para Dietas Alimentarias), para la entrada y gestión de información procedente de cuestionarios rellenados por los pacientes objeto de estudio en proyectos de investigación relativos a la interacción entre factores de riesgo genéticos y ambientales y la prevención alimentaria en las enfermedades cardiovasculares, cáncer y cistinuria.

Este sistema pretende cubrir un hueco importante en el software desarrollado específicamente para estudios epidemiológicos que manejan información sobre la ingesta alimentaria de los individuos de la muestra, su transformación en nutrientes e inter-relación con otras variables. Entre las características más importantes, están las facilidades para el almacenamiento de dicha información y además, permite obtener informes sobre los pacientes bajo distintos criterios. Además, existe una base de datos complementaria en la que se guardan los alimentos en su forma natural y el desglose en principios energéticos, nutrientes y no nutrientes. Esto sirve para convertir y calcular las dietas de los pacientes, que expresan los cuestionarios correspondientes, en los principios mencionados. También incorpora facilidades para importar datos desde hojas de cálculo en formato MS Excel y exportarlos en el mismo formato o en formato "DBF" o SPSS, ambos pensados para poder efectuar análisis estadísticos exhaustivos con dicho paquete estadístico.

La Unidad de Investigación en Epidemiología Genética y Molecular adscrita al Departamento de Medicina Preventiva y Salud Pública de la Universitat de València, está llevando a cabo estudios en los que se analiza la incidencia de diversos factores en las enfermedades del corazón y del cáncer [2]. Es un tema de sumo interés dado que, actualmente, es evidente han aumentado este tipo de enfermedades. Siguiendo la misma línea, se está llevando a cabo también un estudio sobre la enfermedad de la Cistinuria.

Dichos estudios se inician con unos cuestionarios que deben responder los pacientes. En estos cuestionarios hay datos tanto de la dieta como de otros factores de la vida diaria que pueden suponer un riesgo para ese tipo de enfermedades. El sistema software propuesto consiste en facilitar ese estudio proporcionando un soporte informático adecuado que permita gestionar la gran cantidad de información que proporcionan los cuestionarios y obtener, más fácilmente, unos resultados que puedan ser interesantes para poder abordar el problema. Hasta el momento, no se disponía de una herramienta adecuada que realizase está función. Por lo tanto, el objetivo de los autores ha sido principalmente la aportación de una aplicación que se utiliza en los estudios que se están llevando a cabo en la actualidad, y podrá ser ampliada para ser aplicada en proyectos futuros.

En los tipos de estudios mencionados el factor común es la dieta. Y para analizarla es importante obtener la cantidad de energía, nutrientes y componentes no nutritivos que consumen los pacientes, y su incidencia desde el punto de vista médico. Para ello se pasan cuestionarios a los pacientes, en los que se trata de obtener los hábitos del paciente relacionados con su salud así como datos relacionados con su dieta. De los alimentos que componen la dieta de cada paciente se debe obtener su conversión en energía, nutrientes y no nutrientes. Esto se puede hacer mediante la información de unas tablas [3] en las que se tiene la composición de cada alimento en energía, nutrientes y componentes no nutritivos. La aplicación debe gestionar estos datos, y para ello, debe realizar las tareas que se describen a continuación:

• El mantenimiento de la información de los pacientes: datos personales, datos clínicos, y datos sobre consumo de alimentos, consumo de bebidas y recuerdo de 24h. El recuerdo de 24h es la especificación por parte del paciente de los alimentos consumidos el día anterior. Sirve para comprobar que sigue una relación con el consumo de alimentos y de bebidas que ha detallado el paciente previamente.

• El mantenimiento de los datos de conversión de los alimentos: tablas de composición de alimentos y tablas de tipos de cocción.

• Obtener automáticamente la conversión de los alimentos que toma un determinado paciente en los componentes que lo forman, y posteriormente guardarlos.

• Realizar diversas consultas, tanto de pacientes como de alimentos.

• Obtener informes de los resultados del estudio.

Se debe tener en cuenta que la cantidad de datos a introducir de cada paciente es muy elevada e importante. Esto es debido a que la información que se debe introducir consiste en indicar, alimento por alimento, la cantidad habitual de consumo. Todo esto lleva a que el entorno de la aplicación deba ser un entorno gráfico, amigable y fácil de utilizar, ya que si no, puede llegar a ser tediosa la introducción de todos los datos.

A los puntos anteriores, es importante añadir que la aplicación debe ser modular para prever que se puedan contemplar nuevos casos de estudio. El esquema de trabajo en los tres proyectos es básicamente similar. Únicamente cambian algunos datos en los cuestionarios que se pasan a los pacientes. Además de la parte común, para englobar los proyectos en una aplicación es necesario implementar tablas distintas con los datos de los pacientes de cada proyecto por separado. Así, se pueden utilizar las tablas de los alimentos y todo el diseño de la aplicación para cualquier número de proyectos. De esta manera, en caso de añadirse nuevos casos de estudio, bastaría con seguir el mismo planteamiento.

En la sección que viene a continuación, presentamos la descripción de la arquitectura de la herramienta informática. A continuación, describimos el funcionamiento de la aplicación. Posteriormente, mostramos un ejemplo de aplicación práctica. Y finalmente presentamos las conclusiones obtenidas en el trabajo, así como las posibles extensiones en las que ya se está trabajando.

El sistema que hemos construido se ha denominado GEDA, acrónimo de Gestión de Encuestas para Dietas Alimentarias. Y su misión principal es la gestión de datos obtenidos en distintos estudios médicos. La arquitectura del sistema se descompone en subsistemas correspondientes a cada uno de los distintos estudios que se realizan. El funcionamiento dentro de cada subsistema será similar, con pequeños cambios dados por los propios datos de dichos estudios. En la primera versión, los estudios que se han incorporado son dos, pero gracias al diseño modular se permite añadir los datos de los futuros estudios que se puedan abordar. Una vez dividido en módulos, dentro de cada uno de éstos se han implementado las funciones necesarias para la gestión de esos datos.

En el diseño del sistema se ha adoptado un enfoque orientado a objetos fundamentalmente en las fases de análisis y diseño detallado [6]. Se ha identificado las entidades del problema como objetos y se han generalizado en clases de objetos, así como las relaciones entre clases y los atributos y operaciones propias de cada clase y relación. Todo ello ha servido para obtener un modelo de análisis y otro de diseño que se han representado mediante el lenguaje de modelado UML (Unified Modelling Language) [4] y la herramienta CASE (Computer Aided Software Engineering) Rational Rose [7].

Vamos a describir el funcionamiento de GEDA. La descripción es similar a cada uno de los subsistemas correspondientes a cada proyecto, por lo que únicamente se muestra la del módulo Cardiovascular. Dentro de este módulo, se pueden realizar las siguientes funciones (la estructura de las funciones se muestra en la Figura 2):

1. Gestionar datos: En esta función se puede realizar la inserción, modificación, consulta y eliminación de los datos que componen la base de datos de la aplicación. Para ello, se muestran en una pantalla las distintas opciones, mediante una presentación basándose en pestañas. Pulsando sobre cada una de ellas, se accede a unos datos concretos. Las distintas opciones son las siguientes:

2. Altas masivas: opción que simplifica la inserción de los datos de los cuestionarios de forma masiva. Se introducen en primer lugar los datos del paciente. Al grabar aparece una nueva pantalla con los espacios en blanco para insertar los datos clínicos. El nombre del paciente es insertado automáticamente desde la pantalla anterior. Siguiendo este método se insertan sucesivamente los datos de consumo de alimentos, los datos de consumo de bebidas y los datos del recuerdo de 24h. Con esto se consigue introducir todos los datos del cuestionario de un paciente únicamente pulsando el botón para grabar y con ello se pasa de una pantalla a la otra a la vez que se guardan los datos. Además para evitar confusiones el nombre que aparece en todas las pantallas es el que se ha introducido en la primera, es decir, en los datos del paciente.

3. Informes: mediante los informes se obtiene información tanto de la conversión de los datos del consumo de alimentos, como de los datos del consumo de bebidas, y de los datos del recuerdo de 24h. A estos informes se accede a través de un menú en el que se elige uno de ellos. A esto hay que añadir la posibilidad de obtener informes no tipificados mediante una facilidad para construir consultas a la base de datos.

Se ha previsto la implementación de un módulo para la realización de un sistema de importación/exportación de los ficheros de bases de datos con la finalidad que éstos puedan ser utilizados y/o tratados por otras aplicaciones informáticas.

Como el propósito principal del sistema es la conversión de alimentos, es conveniente dar una explicación más detallada de este proceso. El proceso de conversión se inicia cuando se introducen los datos de los alimentos consumidos por un paciente, y las cantidades de cada uno de ellos, así como el tipo de cocinado. Se obtienen de la tabla de alimentos, la composición de cada alimento, y de la tabla del tipo de cocinado, la modificación sobre la composición según cómo está cocinado el alimento. El cálculo es el siguiente: la información que contienen las tablas es por cada 100 gramos de alimento. Por lo tanto, para calcular la cantidad de cada componente se debe multiplicar por la cantidad ingerida, y dividir por 100. En cuanto a la variación según el tipo de cocción, a la composición de cada alimento se le debe restar dicha composición multiplicada por la variación según el tipo de cocción dividida por 100 debido a que todos los datos suministrados son por cada 100 gramos de alimento. Esta modificación de la composición según el tipo de cocción se debe realizar antes del cálculo definitivo de la cantidad consumida.

Por ejemplo, el paciente indica que ha tomado 2 vasos de leche entera acompañados de una madalena en cada ocasión. En la comida, toma 200 gramos de carne asada y un vaso de vino. Entonces, sobre la base de las tablas de composición de alimentos y bebidas [3], el cálculo se realiza de la forma siguiente:

2 vasos de leche: 500 gr

Carne asada: 200 gr

1 vaso de vino: 200 gr

Al entrar en la función de Gestión Datos se accede a una pantalla con distintas pestañas que engloban los distintos apartados en los que se divide la información que se está gestionando. Para acceder a uno de estos apartados, es necesario pulsar con el ratón o seleccionar con el tabulador la pestaña que contiene el nombre del apartado que queremos gestionar. El análisis de los distintos apartados se realiza a continuación.

Al pulsar la pestaña con el título de Alimentos se accede a una pantalla que contiene todos los datos que se guardan de los alimentos (ver la Figura 5). Es una pantalla de consulta y se puede seleccionar el alimento del que queremos ver sus datos mediante los botones Anterior y Siguiente. Los alimentos están ordenados en la base de datos alfabéticamente, por lo que es rápido acceder a uno de ellos sabiendo el orden que ocupa. En esta misma pantalla están los botones que dan acceso a las distintas funciones que se pueden ejecutar sobre los datos de los alimentos. Estas funciones se detallan a continuación:

En esta misma pantalla están los botones que dan acceso a las distintas funciones que se pueden ejecutar sobre los datos de los datos de los pacientes: Añadir, Modificar, Consultar y Eliminar.

Al pulsar la pestaña de Datos Clínicos se accede a una pantalla similar a las otras, que contiene los datos clínicos de un paciente (ver la Figura 8). Una diferencia importante con las anteriores, es que en ésta no existe botón de Borrar, ya que no se puede borrar una información parcial de un paciente, sólo se puede borrar la totalidad de los datos. Las funciones que sí se pueden realizar con los datos clínicos vienen dadas por los botones del formulario y son las siguientes: Añadir, Modificar, y Consultar. Este caso destacamos solamente la descripción de la primera función:

1. Añadir: Al pulsar este botón aparece una pantalla similar a la anterior en la que se pueden insertar los datos clínicos de un paciente. La salvedad con las otras pantallas que realizan la misma función es que en ésta el nombre del paciente no lo puede escribir el usuario sino que lo debe elegir de entre los nombres que aparecen en un botón desplegable. Estos nombres son los de los pacientes que han sido dados de alta con los datos personales. Si se selecciona un paciente del cuál ya se han introducido sus datos clínicos, el sistema lo indica y pasa a la pantalla Datos Clínicos. Mediante el botón Cancelar se vuelve a la pantalla Datos Clínicos sin grabar ningún dato.

El funcionamiento de la opción para la introducción de alimentos es diferente a los vistos hasta el momento. Al pulsar la pestaña Consumo alimentos, se accede directamente al formulario de entrada de datos (ver la Figura 9). Este formulario sigue la estructura de las encuestas realizadas a los clientes, ya que de esta forma se facilita la entrada de datos.

Las opciones más interesantes son las siguientes:

Las opciones más interesantes son las siguientes:

1. Añadir: Para añadir los datos de las bebidas consumidas por un paciente, se debe elegir primero el paciente de entre los que aparecen en el botón desplegable, que han sido dados de alta. Para insertar los datos de las bebidas se debe seguir el formulario hasta el final, indicando la frecuencia de consumo de cada bebida. Al finalizar este proceso, se debe pulsar el botón Grabar para guardar estos datos. Si no se pulsa, los datos no quedarán grabados.

2. Conversión: Para realizar la conversión de los datos que se han almacenado sobre las bebidas consumidas por un paciente en valores de nutrientes y componentes no nutritivas, se debe pulsar el botón Conversión. De esta forma se accede a una pantalla que contiene una rejilla similar a la de la opción Consultar. En esta rejilla se debe elegir el paciente del que se desea realizar la conversión de los datos, y una vez elegido mediante la barra vertical o los botones Anterior y Siguiente, se debe pulsar el botón Calcular. (El paciente elegido viene indicado por una flecha en situada en la parte izquierda.) Al pulsar este botón, aparece una nueva rejilla que contiene los datos obtenidos tras realizar los cálculos que permiten mostrar la conversión de los datos de las bebidas en cantidades de nutrientes y no nutrientes contenidos en el consumo de las bebidas de ese paciente. Una vez obtenido estos datos, se puede pulsar el botón Cerrar para salir de la pantalla.

Esta opción permite introducir de forma masiva los datos de las encuestas de los pacientes. El funcionamiento es de forma secuencial y circular, de manera que se pasa de una pantalla a la siguiente automáticamente, sin tener que indicar el nombre del paciente ni la pantalla que sigue. El proceso de introducción de los datos en las pantallas sucesivas es el mismo que el descrito anteriormente. Con este procedimiento se pretende facilitar la introducción de un gran número de encuestas en la forma más rápida posible.

Al pulsar el botón se accede a una pantalla similar a la de entrada de datos de un paciente. Mediante el botón Cancelar se sale al menú principal, sin realizar ninguna acción. Para iniciar las altas, se debe introducir el nombre en primer lugar, ya que de esta forma el sistema indica si ese paciente ya ha sido dado de alta. Si es así, se vuelve a la misma pantalla sin haber grabado el nombre del paciente. Una vez introducido el resto de los datos, se puede pulsar el botón Grabar para guardarlos. Además de guardar los datos, al pulsar este botón se accede a la pantalla de introducción de los datos clínicos del paciente. Y así con el resto de datos. En cualquiera de estas pantallas, para modificar un dato mal introducido, se debe situar el cursor encima del dato e insertar el dato correcto, puede hacer mientras se esté en la misma pantalla. Una vez se ha pasado a la pantalla siguiente, para modificar cualquier dato se debe ir a la opción de Gestión Datos y buscar la opción correspondiente para poder modificar el dato en concreto. Esto no está permitido en este menú ya que está dedicado a la realización de altas masivas únicamente.

Los informes a los que se puede acceder a través del menú son por el momento los siguientes:

Conversión Alimentos: Muestra los datos obtenidos en la conversión de los datos sobre el consumo de alimentos en energía, nutrientes y componentes no nutritivos. Las opciones de esta pantalla están comentadas anteriormente, ya que son las mismas para todos los informes.

Conversión Bebidas: Muestra los datos obtenidos en la conversión de los datos sobre el consumo de bebidas en energía, nutrientes y componentes no nutritivos. En la pantalla del ejemplo se pueden observar los botones situados en la parte superior izquierda, y cuyo funcionamiento está comentado anteriormente.

Conversión Rdo. 24h.: Muestra los datos obtenidos en la conversión de los datos del consumo alimentario del día anterior en energía, nutrientes y componentes no nutritivos. El funcionamiento de esta pantalla y la utilidad de los botones es similar a los otros informes explicados anteriormente.

Se presenta una aplicación informática para la gestión de encuestas sobre datos alimentarios, denominada GEDA, acrónimo de Gestión de Encuestas para Dietas Alimentarias. Esta aplicación pretende cubrir un hueco importante en el catálogo de productos informáticos como herramientas de apoyo en la investigación. En particular, en los proyectos de investigación sobre epidemiología de enfermedades cardiovasculares, no se ha encontrado ningún programa que satisfaciera las necesidades de gestión de datos de los pacientes y de los alimentos.

Este sistema es la evolución de un prototipo obtenido en un proyecto académico que se ha llevado a cabo siguiendo el proceso de Ingeniería del Software Orientado a Objetos, y culminando todas las fases del ciclo de vida que propugna este enfoque: análisis de requisitos, análisis orientado a objetos, diseño orientado a objetos, implementación, pruebas y puesta en marcha o implantación. Además, como técnica propia de orientación a objetos, se ha utilizado la denominada UML y el entorno Delphi 3 para la implantación. Uno de los aspectos que no se ha podido implementar bajo el paradigma de la orientación a objetos es la base de datos, ya que Delphi no ofrece más que el modelo relacional. En previsión de que se puedan realizar estudios sobre distintas enfermedades siguiendo este mismo esquema, se ha realizado la aplicación de forma modular, simplificando la ampliación de la misma.

Se puede extender este proyecto en un futuro con diversos aspectos como la ampliación a la gestión de datos de otros proyectos que se puedan llevar a cabo siguiendo el mismo método de investigación. También se podría extender el proyecto de forma que todos los datos de los cuestionarios se gestionen en la misma aplicación. Se ha comenzado por los datos de la conversión debido a que para este proceso en concreto no había ninguna aplicación. Una vez finalizado, la aplicación podría ampliarse al resto de datos, como por ejemplo, factores de riesgo, factores genéticos, etc.

También se ha contemplado la ampliación de formato de ficheros en los que se pueden importar y exportar datos. Por el momento, se ha pensado en la importación y exportación únicamente de ficheros en formato dbf, que es un pseudo-estándar provinente de la arquitectura de las bases de datos de dBase. No obstante, se pueden incorporar formatos de ficheros EXCEL, texto con separación de comas, puntos y comas o tabuladores, e incluso ficheros para el entorno estadístico SPSS, ya que la finalidad de la información almacenada por GEDA es el análisis estadístico por medio de SPSS.

Finalmente, otra extensión posible de este producto tiene relación con las herramientas de análisis genético de pedigrís o estructuras familiares (Genlink, Arlequín, etc.), ya que proporcionan información genética de los pacientes asociada a las relaciones familiares que existen entre ellos, y factores de riesgo heredados. Una de estas herramientas está siendo desarrollada en la actualidad bajo la dirección del autor principal y con la denominación de GenObLink (Genetic Object Logic Programming for Multipoint Linkage Analysis System).

Este proyecto ha sido financiado parcialmente por la Universitat de València, dentro del proyecto denominado "Enfermedades cardiovasculares en la Comunidad Valenciana: interacción entre factores de riesgo genéticos y ambientales" con la referencia UV98-2723; por la Consellería de Sanitat (Institut Valencià d’Estudis en Salut Pública), dentro del proyecto "Bases para un programa de prevención alimentaria del cáncer en la Comunidad Valenciana" con la referencia IVESP98-117; y por la Comisión Interministerial de Ciencia Y Tecnología, dentro del proyecto "Aplicación de los Conceptos de Integración y Re-Ingeniería de la Empresa a una Empresa Virtual de Transportes. Desarrollo de una Herramienta Informática de Soporte" con la referencia TAP98-0465, cuya realización está a cargo del grupo de investigación en Integración y Re-ingeniería de Sistemas (IRIS), de Departamento de Informática de la Universitat Jaume I.

Parte del esfuerzo invertido en este trabajo es fruto de la estancia de investigación que el autor principal, Òscar Coltell, desarrolló durante 1998 en el Human Nutrition Research Center de la Tufts University, Boston, MA (USA), financiada por el "Plan de Promoción de la Investigación Fundació Caixa Castelló-Bancaixa 1998. Programa Nº 2 - Estancias temporales en otros Centros de Investigación para personal docente de la Universidad, dirigidas a desarrollar un proyecto de investigación" de la Fundació Caixa Castelló-Bancaixa.