Carlos Hernández Salvador Coordinador de Proyectos
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Carlos Hernández SalvadorCoordinador de ProyectosUnidad de Investigación en Telemedicina y e-SaludInstituto de Salud Carlos III
GerTech 2013
Proyecto REHABILITA: Tecnologías disruptivas para
rehabilitación
ASPAYM. Madrid 12 abril 2013
Proyecto CEN 2009-1043
Ministerio de Industria (CDTI) (15 Meuros)Consorcio: GMV (Coord.), 20 partners
Objetivo: I+D de tecnologías futuras para rehabilitationEscenarios clínicos: Rehabilitación cognitiva Rehabilitación funcional Rehabilitación cardiaca Rehabilitación respiratoria
REHABILITA - Tecnologías disruptivas para la rehabilitación del futuro
Contexto (1)
3
La medicina avanza ayudada por la tecnología Ingeniería Biomédica
UIMP- Santander- 2 de Julio 2010
Contexto (2)
No se ha producido en rehabilitación una revolución tecnológica como en otros campos clínicos (neurología, cardiología, y otros)
Nuevo paradigma
Rehabilitación personalizada, monitorizada y ubícua, con una valoración contínua de
la eficacia y eficiencia de los procedimientos, con capacidad de generar
conocimiento que impulse la ruptura del paradigma actual, en unos términos
sostenibles para la sociedad.
Tecnologías disruptivas
Tejidos sensoactivosEntornos Virtuales Interactivos y Contextuales Vídeo interactivo Realidad virtual Eye-tracking
Dispositivos Biónicos HíbridosMinería de datos, Algoritmos adaptativos inteligentes
6
Ciclo de la rehabilitación
7
Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
Conocimientoy evidencia
Tecnologías necesarias
8
Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
Herramienta dedefinición de
terapiasDispositivo
BiónicoHíbrido
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
SistemasInteligentesde Análisisde Datos
Entorno VirtualUbicuo
Conocimientoy evidencia
Extracción y Generación de Conocimiento
AlgoritmosInteligentes
deAdaptación
Nuevos escenariosRehabilitación
Centro día, gimnasio, domicilio
(1) Modelado de procesos
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Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
Herramienta dedefinición de
terapias
Conocimientoy evidencia
Visión integrada, optimización y planificación:
Definición de escenarios de rehabilitación
Definición de modelos disfuncionales
Definición de nuevas ontologías
Modelos alterados experimentales
Ejemplo: AVD en rehabilitación funcional: coger una percha, hervir agua, abrir un armario, etc.
(1) Modelado de procesos
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Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
Herramienta dedefinición de
terapias
Conocimientoy evidencia
Visión integrada, optimización y planificación:
InputSecuencia
de Actividades
Output
¿Cómo es? ¿Cómo debe ser?
Lenguajes de notación gráfica (UML,BPMN)
(1) Modelado de procesos
11
Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
Herramienta dedefinición de
terapias
Conocimientoy evidencia
Visión integrada, optimización y planificación:
(1) Modelado de procesos
Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
Herramienta dedefinición de
terapias
Conocimientoy evidencia
Visión integrada, optimización y planificación:
Modelos alterados experimentales
Ejemplo: AVD en rehabilitación funcional: coger una percha, hervir agua, abrir un armario, etc.
Comparación Patrón Normalidad vs. Patrón Patológico en AVD
Información necesaria para algoritmos de
adaptación terapéutica
(1) Modelos disfuncionales
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Metodología de captura de datos:
(2) Monitorización
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Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Conocimientoy evidenciaMonitorización
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Estado y evolución del paciente: variables fisiológicas, cognitivas y físicas
Actividades de rehabilitación del paciente
Actividades de Vida Diaria (AVD)
Plasticidad del modelo disfuncional
Interacción paciente-tecnología
(2) Monitorización
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Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Conocimientoy evidenciaMonitorización
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Monitorización
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Monitorización de interacción cognitiva
(2) Monitorización
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Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Conocimientoy evidenciaMonitorización
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Actividades de rehabilitación del paciente Actividades de Vida Diaria (AVD) Estado y evolución del paciente: variables
fisiológicas, cognitivas y físicas Plasticidad del modelo disfuncional Interacción paciente-tecnología Nivel de autonomía y calidad de vida
Monitorización
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Redes de sensores
(2) Monitorización
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Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Conocimientoy evidenciaMonitorización
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Actividades de rehabilitación del paciente Actividades de Vida Diaria (AVD) Estado y evolución del paciente: variables
fisiológicas, cognitivas y físicas Plasticidad del modelo disfuncional Interacción paciente-tecnología Nivel de autonomía y calidad de vida
Monitorización
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Captura de movimiento por vídeo
(2) Monitorización
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Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Conocimientoy evidenciaMonitorización
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Actividades de rehabilitación del paciente Actividades de Vida Diaria (AVD) Estado y evolución del paciente: variables
fisiológicas, cognitivas y físicas Plasticidad del modelo disfuncional Interacción paciente-tecnología Nivel de autonomía y calidad de vida
Monitorización
TecnologíasMonitorización
Ubicua y Transparente
Tejidos sensoactivos
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(3) Entornos virtuales (EV)
Ejecución
Entorno VirtualUbicuo
• El terapeuta diseña el guión del procedimiento de rehabilitación
• La herramienta codifica el guión en un entorno virtual
• La aplicación accede a los contenidos multimedia existentes
• La IU se soporta en un dispositivo ubícuo multiplataforma
• El terapeuta interacciona con el paciente a través del entorno virtual-> Terapeuta Virtual
Creación de EV interactivos y contextuales
Ejecución
Entorno VirtualUbicuo
Entornos virtuales interactivos
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(3) Entornos virtuales (EV)
Ejecución
Entorno VirtualUbicuo
• El terapeuta diseña el guión del procedimiento de rehabilitación
• La herramienta codifica el guión en un entorno virtual
• La aplicación accede a los contenidos multimedia existentes
• La IU se soporta en un dispositivo ubícuo multiplataforma
• El terapeuta interacciona con el paciente a través del entorno virtual-> Terapeuta Virtual
Creación de EV interactivos y contextuales
Ejecución
Entorno VirtualUbicuo
Editor de Guiones Terapéuticos
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(3) Entornos virtuales (EV)
Ejecución
Entorno VirtualUbicuo
• El terapeuta diseña el guión del procedimiento de rehabilitación
• La herramienta codifica el guión en un entorno virtual
• La aplicación accede a los contenidos multimedia existentes
• La IU se soporta en un dispositivo ubícuo multiplataforma
• El terapeuta interacciona con el paciente a través del entorno virtual-> Terapeuta Virtual
Creación de EV interactivos y contextuales
Ejecución
Entorno VirtualUbicuo
EVs con asistencia robótica
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Ejecución
Dispositivo BiónicoHíbrido
(4) Dispositivos
Ejecución
Ortesis robotizadas
Dispositivo BiónicoHíbrido
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Ejecución
Dispositivo BiónicoHíbrido
Dispositivo biónico-híbrido
(4) Dispositivos
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(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Evaluación
Adaptación
SistemasInteligentesde Análisisde Datos
Conocimientoy evidencia
Extracción y Generación de Conocimiento
AlgoritmosInteligentes
deAdaptación
• Algoritmos inteligentes de adaptación terapéutica
• Análisis de minería de datos para extracción y generación de conocimiento
• Clasificación y tipificación de alteraciones estructurales cerebrales por análisis de imagen médica
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(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Adaptación inteligente terapia
Sistema de adquisición
Determina-ción de la posición óptima
Realimenta-ción
Decisión de necesidad
de realimenta-
ción
Criterios de decisión
Modelo funcional
Criterios de ergonomía +
modelo disfuncional
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(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Evaluación
Adaptación
SistemasInteligentesde Análisisde Datos
Conocimientoy evidencia
Extracción y Generación de Conocimiento
AlgoritmosInteligentes
deAdaptación
• Algoritmos inteligentes de adaptación terapéutica
• Análisis de minería de datos para extracción y generación de conocimiento
• Clasificación y tipificación de alteraciones estructurales cerebrales por análisis de imagen médica
Análisis de Minería de datos (KDD)
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(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Evaluación
Adaptación
SistemasInteligentesde Análisisde Datos
Conocimientoy evidencia
Extracción y Generación de Conocimiento
AlgoritmosInteligentes
deAdaptación
• Algoritmos inteligentes de adaptación terapéutica
• Análisis de minería de datos para extracción y generación de conocimiento
• Clasificación y tipificación de alteraciones estructurales cerebrales por análisis de imagen médica
Análisis de imagen médica
Pacientes
Datos clínicos
Imágenes médicas
Base de datos Procesado de la imagen
Sistema inteligente
Clasificación y tipificación de
la lesión
Segmentación
Registro
Alg. búsqueda
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(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Evaluación
Adaptación
SistemasInteligentesde Análisisde Datos
Conocimientoy evidencia
Extracción y Generación de Conocimiento
AlgoritmosInteligentes
deAdaptación
• Algoritmos inteligentes de adaptación terapéutica
• Análisis de minería de datos para extracción y generación de conocimiento
• Clasificación y tipificación de alteraciones estructurales cerebrales por análisis de imagen médica
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Evaluación
Adaptación
SistemasInteligentesde Análisisde Datos
Conocimientoy evidencia
Extracción y Generación de Conocimiento
AlgoritmosInteligentes
deAdaptación
• HCE de rehabilitación• Interoperabilidad en HCE-
>Motores de integración • Estándares en HCE-> 13606,
HL7, IHE• HCE de la rehabilitación
personalizada y ubicua• Contribución a la base de
datos y conocimiento a partir de fuentes heterogéneas
Interoperabilidad y estándares
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(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Evaluación
Adaptación
SistemasInteligentesde Análisisde Datos
Conocimientoy evidencia
Extracción y Generación de Conocimiento
AlgoritmosInteligentes
deAdaptación
• Algoritmos inteligentes de adaptación terapéutica
• Análisis de minería de datos para extracción y generación de conocimiento
• Clasificación y tipificación de alteraciones estructurales cerebrales por análisis de imagen médica
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Interoperabilidad y estándares
Rehabilitación cognitiva
Entorno Virtual Interactivo
InternetHCE
Servidor decontenidos
Gestión deconocimiento
Innovación específica:- Contenidos digitales interactivos orientados a AVD- Herramientas de creación, edición y publicación de contenidos basados en Realidad Virtual y/o video digital
Rh cognitiva: DemostradorEl paciente realizará AVD mediante el video digital interactivo. Se monitorizarán las decisiones del paciente (clics sobre la pantalla) y la atención visual (mediante eye-tracking). Se aportará feedback al paciente personalizado y adaptado a su condición durante la ejecución de la AVD a través de un “terapeuta virtual”. El paciente recibirá el feedback oportuno de forma que será guiado para la correcta ejecución de la actividad, del modo en que un terapeuta lo haría si presenciara personalmente la sesión del paciente
Monitorización de la atención visual (Instante de tiempo en que se realiza la captura, Coordenadas del punto exacto donde se realiza la fijación, Posición de cada uno de los ojos con respecto al eye-tracker, Distancia a la pantalla, Tamaño de la pupila, Código de validez del registro)
Tobii 1750Vídeo interactivo
Tarea: Ir a comprar el pan
Rehabilitación funcional
Sensores, monitorización y ortesis
InternetHCE
Servidor decontenidos
Gestión deconocimiento
Innovación específica:- Entornos virtuales con asistencia robótica- Ortesis robóticas modulares, de diseño ergonómico, portable, fácil de instalar y usar
Rh Funcional: Demostrador 2
ÓRTESIS SENSORIZADA Sistema de Asistencia al Movimiento(Assisted as needed)
CAMISETA SENSORIZADA(de sensores extensiométricos sobre textil)
Equipo portátil capaz de monitorizar y asistir el movimiento de Miembro Superior y aportar feedback visual basado en Realidad Virtual al paciente durante la ejecución de AVD
Registro objetivo del movimiento de la extremidad superior, Monitorización continua (principalmente de movimiento y fuerza), Representación de los datos de manera comprensible por el personal clínico (ángulos, fuerzas), Interacción con el sistema de feedback visual, Interacción con el sistema de feedback háptico, Portabilidad/Vestibilidad, Fácil de colocar, No invasivo, Seguro, Transparencia hacia el usuario, Interfaz de usuario sencillo
Tarea: Botella-Estante
Rehab. cardio-respiratoria
HCEInternet
Gestión deconocimiento
Innovación específica:- Ropa inteligente y biosensores para monitorizar variables biomédicas, biométricas y movimiento
- Sensores de actuación y monitorización en máquinas de rehabilitación (bicicletas, elípticas, treadmills)
Rh cardiaca: Demostrador 3Equipo portable capaz de monitorizar de forma objetiva la intensidad de trabajo del paciente y aportarle “feedback” auditivo (motivación, información) durante las sesiones de marcha.Se monitorizan parámetros biomédicos y de contexto con el fin de mejorar la valoración del progreso de las sesiones y optimizar el efecto terapéutico de la actividad.
Parámetros biomédicos: Monitorización de la FC a partir del ECG, Saturación de oxígeno, FR, presión arterial; Parámetros de “sesión”: Tiempo marcha y distancias, Perfil de trayecto (pendientes), velocidades, Calorías gastadas (en función de METs), Autochequeo/registro de síntomas/incidencias; Parámetros ambientales (por captura indirecta): Temperatura, Parámetros calidad del aire
Camiseta sensorizada +smartphone
Sesiones de esfuerzo constante Sesiones de esfuerzo interválico
Arquitectura demostrador
Camiseta signos vitales
- ECG- SpO2- PNI- FC
Temperatura ambienteCalidad del aireDistancia GPSTiempo
Adquisición de datos de
sensores
Gateway
Concentrador
Planificador de terapias
PAC
IEN
TEH
OSP
ITA
L
Exportación datos de sesiones
Gestión de la actividad
Innovaciones tecnológicas (1)
Campos de investigación globales:• Planes terapéuticos personalizados y basados en la evidencia
• Objetivación de la evolución de las alteraciones del paciente en el proceso rehabilitador basado en taxonomías estándares (p.ej. CIF, WHODAS II, de la OMS)
• Contenidos parametrizables (grado de dificultad, perfil del paciente) y de resultados medibles (objetivación del grado de consecución de objetivos)
• Ejercicios orientados a Actividades de la Vida diaria (AVD) motivadas mediante estímulos virtuales audiovisuales
Innovaciones tecnológicas (2)
Campos de investigación globales (cont.):• Motivación y realimentación para el paciente
• Gestión del conocimiento para el soporte a las decisiones en el diseño de planes terapéuticos
• Explotación de datos para la extracción de evidencia
• Plataforma distribuida, abierta, y sujeta a estándares de interoperabilidad
• Seguridad, integridad y protección de datos
• Conectividad e interoperabilidad de sistemas de información
• Estándares HCE; Motores de integración para sistemas de información
Sanitarios; Web-services
GerTech 2013
¡Gracias!Unidad de Investigación en Telemedicina y e-SaludInstituto de Salud Carlos IIIc/ Monforte de Lemos 3,5.28029 Madridhttp://www.isciii.es/telemedicina
Carlos H. SalvadorCoordinador Área de ProyectosTno: 91 8222101Móvil: 677921080E-mail: [email protected]
ASPAYM. Madrid 12 abril 2013
DIAR
REA
HIV
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HEAR
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SEAS
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LOW
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RHEA
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GEN
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SELF
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CYN.
SEP
SIS
COPD
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tota
l DAL
Ys: 1
990-
2010
2010 mean rank
Contexto (1)
RC: Marco general
RC: Programas de marcha
RC: Sesión de marcha
Actualmente, el control de la sesión la realiza el paciente: Medición de (tiempo/distancia), registro de incidencias/síntomas “Cumplimiento” FCE (monitorización de FC, o “pulso”, o escala de Borg)
El médico lleva a cabo la valoración del progreso del programa marcha a partir de información facilitada por el paciente (falta de precisión, información subjetiva…)
PRC Superv vs. PRC DomicLos Programas de Prevención Secundaria y Rehabilitación Cardiaca son considerados como indicación Clase I por las ESC, ACC, AHA La adopción de los PRC es insuficiente (ES 3-4%, US 30%, UK 30/40%, AU 20%)Revisión sistemática Cochrane PRC supervisados vs PRC domiciliarios.
• Muestra: 12 estudios, periodo 2001-08, 1938 pacientes (mayoritariamente bajo riesgo)
• Alta dispersión en las intervenciones (Duración, Actividades terapéuticas, Interacción)
• Sin diferencias significativas en relación los indicadores clínicos y de calidad de vida relacionada con la salud; no inferioridad!
• Sin resultados consistentes en relación a los costes• Mayor adherencia en los participantes en PRCD • La elección de participar en uno u otro tipo de programa debería reflejar la
preferencia del paciente
PRC Superv vs. PRC DomicFortalezas Debilidades
PRCDomicili
arios
1. Lugar natural para ubicar soporte a largo plazo de PS (continuidad, transición suave)2. Planteamiento flexible adaptado a preferencias/necesidades individuales 3. Favorece hábitos de autogestión en el paciente (proactividad)4. Única alternativa para pacientes que no pueden optar a programas supervisados5. Sin (tanta) necesidad de desplazamientos
1. Deben ir más allá del entrenamiento físico (control de factores de riesgo y psicosociales)2. Pacientes de riesgo bajo, medio/bajo3. Necesidad de efectuar adaptaciones culturales/locales4. Actividades terapéuticas no supervisadas5. Sin contacto con otros pacientes
PRC Supervis
ados
1. Seguridad percibida por el paciente, actividades terapéuticas supervisadas2. Trato cara a cara con profesionales de diferentes disciplinas3. Programas integrales4. Pacientes de cualquier nivel de riesgo y necesidades especiales 5. Interacción horizontal con otros pacientes
1. Soporte a corto plazo (2-3 meses, transición abrupta)2. Presencial en URC (desplazamientos)3. Planteamiento más rígido (enfoque grupal)4. Limitación de recursos y posibilidad de acceso5. Puede dificultar/retrasar la adopción de hábitos de autogestión en el paciente (reactividad, menor protagonismo)
Impacto del proyecto
REHABILITA
Motor de transformación del modelo de rehabilitación hacia
un esquema más seguro, efectivo y rentable
Situación actual:•Esquemas de rehabilitación basados en la experiencia
Situación objetivo:
•Esquemas de rehabilitación basados en macro-estadística
Compartición y alimentación de evidencias
Permite la retro-alimentación de resultados
•Retroalimentación de eficacia de tratamientos
•Dificultad para medir resultados de tratamientos
Monitorizar la evolución del paciente•Adaptación dinámica del tratamiento a la evolución del paciente
•Tratamientos estáticos no personalizados
Permite tratamientos más efectivos •Duración personalizada de los tratamientos
•Periodos de rehabilitación estándar
Reduce costes directos e indirectos •Optimización de costes•Elevados costes para Administración y Hospitales
Interconexión de toda la información (incl. HCE)•Dispersión de información • Información distribuida e
interconectada