Rehabilita tecn20130412 gertech

Carlos Hernández Salvador

Coordinador de Proyectos

Unidad de Investigación en Telemedicina

y e-Salud

Instituto 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 rehabilitation

Escenarios 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 sensoactivos

Entornos Virtuales Interactivos y Contextuales

Vídeo interactivo

Realidad virtual

Eye-tracking

Dispositivos Biónicos Híbridos

Minería de datos, Algoritmos adaptativos inteligentes

6

Ciclo de la rehabilitación

7

Definición Monitorización Ejecución Evaluación

Adaptación

Conocimientoy evidencia

Tecnologías necesarias

8


Adaptación

Herramienta de

definición de

terapias

Dispositivo

Biónico

Híbrido

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente

Sistemas

Inteligentes

de Análisis

de Datos

Entorno Virtual

Ubicuo


Extracción y

Generación de

Conocimiento

Algoritmos

Inteligentes

de

Adaptación

Nuevos escenarios

RehabilitaciónCentro día, gimnasio, domicilio

(1) Modelado de procesos

9


Adaptación

Herramienta de

definición de

terapias


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.


10


Adaptación

Herramienta de

definición de

terapias



InputSecuencia

de Actividades

Output

¿Cómo es?¿Cómo

debe ser?

Lenguajes de notación gráfica (UML,BPMN)


11


Adaptación

Herramienta de

definición de

terapias





Adaptación

Herramienta de

definición de

terapias



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

13

Metodología de captura de datos:

(2) Monitorización

14


Adaptación

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente


Monitorización

Tecnologías

Monitorización

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

15


Adaptación

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente


Monitorización

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente

Monitorización

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente

Monitorización de interacción cognitiva

(2) Monitorización

16


Adaptación

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente


Monitorización

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente







Nivel de autonomía y calidad de vida

Monitorización

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente

Redes de sensores

(2) Monitorización

17


Adaptación

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente


Monitorización

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente








Monitorización

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente

Captura de movimiento por vídeo

(2) Monitorización

18


Adaptación

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente


Monitorización

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente








Monitorización

Tecnologías

Monitorización

Ubicua y

Transparente

Tejidos sensoactivos

19

(3) Entornos virtuales (EV)

Ejecución

Entorno Virtual

Ubicuo

• 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 Virtual

Ubicuo

Entornos virtuales interactivos

20


Ejecución

Entorno Virtual

Ubicuo







Ejecución

Entorno Virtual

Ubicuo

Editor de Guiones Terapéuticos

21


Ejecución

Entorno Virtual

Ubicuo







Ejecución

Entorno Virtual

Ubicuo

EVs con asistencia robótica

http://1.bp.blogspot.com/_WiqMAWNl9Js/ScI9FpRaYDI/AAAAAAAACME/6XS2Bb3mt8c/s1600-h/The+PITS+system++monitor+table+100+x+60+cm+data+gloves.bmp

22

Ejecución

Dispositivo BiónicoHíbrido

(4) Dispositivos

Ejecución

Ortesis robotizadas


23

Ejecución


Dispositivo biónico-híbrido

(4) Dispositivos

24

(5) Evaluación, evidencia, adaptación

Evaluación

Adaptación

Sistemas

Inteligentes

de Análisis

de Datos


Extracción y

Generación de

Conocimiento

Algoritmos

Inteligentes

de

Adaptación

• Algoritmos inteligentes de


• Análisis de minería de

datos para extracción y

generación de

conocimiento

• Clasificación y tipificación

de alteraciones

estructurales cerebrales por

análisis de imagen médica

25


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

26


Evaluación

Adaptación

Sistemas

Inteligentes

de Análisis

de Datos


Extracción y

Generación de

Conocimiento

Algoritmos

Inteligentes

de

Adaptación





generación de

conocimiento


de alteraciones



Análisis de Minería de datos (KDD)

27


Evaluación

Adaptación

Sistemas

Inteligentes

de Análisis

de Datos


Extracción y

Generación de

Conocimiento

Algoritmos

Inteligentes

de

Adaptación





generación de

conocimiento


de alteraciones



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

28


Evaluación

Adaptación

Sistemas

Inteligentes

de Análisis

de Datos


Extracción y

Generación de

Conocimiento

Algoritmos

Inteligentes

de

Adaptación





generación de

conocimiento


de alteraciones


análisis de imagen médica28

Evaluación

Adaptación

Sistemas

Inteligentes

de Análisis

de Datos


Extracción y

Generación de

Conocimiento

Algoritmos

Inteligentes

de

Adaptación

• 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

29


Evaluación

Adaptación

Sistemas

Inteligentes

de Análisis

de Datos


Extracción y

Generación de

Conocimiento

Algoritmos

Inteligentes

de

Adaptación





generación de

conocimiento


de alteraciones


análisis de imagen médica29

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: Demostrador

El 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 1750

Vídeo interactivoTarea: Ir a comprar el pan

Rehabilitación funcional

Sensores, monitorización y ortesis

InternetHCE

Servidor decontenidos



- 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 extensiométricossobre textil)

Equipo portátil capaz de monitorizar y asistir el movimiento de Miembro Superiory aportar feedback visual basado en Realidad Virtual al paciente durante la ejecución deAVD

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



- 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 3

Equipo portable capaz de monitorizar de forma objetiva la intensidad de trabajo del pacientey aportarle “feedback” auditivo (motivación, información) durante las sesiones de marcha.Se monitorizan parámetros biomédicos y de contexto con el fin de mejorar la valoración delprogreso 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 constanteSesiones de esfuerzo interválico

Arquitectura demostrador

Camiseta signos vitales

- ECG

- SpO2

- PNI

- FC

Temperatura ambiente

Calidad del aire

Distancia GPS

Tiempo

Adquisición

de datos de

sensores

Gateway

Concentrador

Planificador de terapias

PA

CIE

NT

EH

OS

PIT

AL

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-Salud

Instituto de Salud Carlos III

c/ Monforte de Lemos 3,5.

28029 Madrid

http://www.isciii.es/telemedicina

Carlos H. Salvador

Coordinador Área de Proyectos

Tno: 91 8222101

Móvil: 677921080

E-mail: [email protected]

ASPAYM. Madrid 12 abril 2013

DI

AR

RE

AH

IV

HIV

HEA

RT

DIS

EASE

LOW

ER R

ESP

IRA

TOR

Y

DIA

RRH

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PR

ETER

M

MA

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CK

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MA

LAR

IA

RO

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INJU

RY

DEP

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SIO

N

DIA

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ES

TB

NEN

CEP

H

CO

NG

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AL

SELF

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RM

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K P

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LUN

G C

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CER

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ING

ITI

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CA

RC

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S

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PD

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han

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ALY

s: 1

99

0-2

01

0

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

PRC

Domicili

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

supervisados

5. 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/bajo

3. Necesidad de efectuar adaptaciones

culturales/locales

4. Actividades terapéuticas no

supervisadas

5. Sin contacto con otros pacientes

PRC

Supervis

ados

1. Seguridad percibida por el paciente,

actividades terapéuticas supervisadas

2. Trato cara a cara con profesionales

de diferentes disciplinas

3. Programas integrales

4. 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

acceso

5. 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

Documents

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