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Carlos Hernández Salvador Coordinador de Proyectos

ASPAYM. Madrid 12 abril 2013. Proyecto REHABILITA: Tecnologías disruptivas para rehabilitación. Carlos Hernández Salvador Coordinador de Proyectos Unidad de Investigación en Telemedicina y e-Salud Instituto de Salud Carlos III. Proyecto CEN 2009-1043.

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Presentation Transcript

  1. ASPAYM. Madrid 12 abril 2013 Proyecto REHABILITA: Tecnologíasdisruptivas para rehabilitación Carlos Hernández Salvador Coordinador de Proyectos Unidad de Investigación en Telemedicina y e-Salud Instituto de Salud Carlos III GerTech 2013

  2. Proyecto CEN 2009-1043 REHABILITA - Tecnologías disruptivas para la rehabilitación del futuro • Ministerio de Industria(CDTI) (15 Meuros) • Consorcio: GMV (Coord.), 20 partners • Objetivo: I+D de tecnologíasfuturaspara rehabilitation • Escenarios clínicos: • Rehabilitacióncognitiva • Rehabilitaciónfuncional • Rehabilitacióncardiaca • Rehabilitaciónrespiratoria

  3. Contexto (1) • La medicina avanza ayudada por la tecnología • Ingeniería Biomédica 3 UIMP- Santander- 2 de Julio 2010

  4. Contexto (2)  No se ha producido en rehabilitación una revolución tecnológicacomo en otros campos clínicos (neurología, cardiología, y otros)

  5. 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.

  6. Tecnologías disruptivas • Tejidossensoactivos • Entornos VirtualesInteractivos y Contextuales • Vídeointeractivo • Realidad virtual • Eye-tracking • DispositivosBiónicosHíbridos • Minería de datos, Algoritmosadaptativosinteligentes 6

  7. Ciclo de la rehabilitación Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación 7

  8. Tecnologías necesarias Entorno Virtual Ubicuo Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Herramienta de definición de terapias Sistemas Inteligentes de Análisis de Datos Extracción y Generación de Conocimiento Dispositivo Biónico Híbrido Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación Nuevos escenarios Rehabilitación Centro día, gimnasio, domicilio Algoritmos Inteligentes de Adaptación 8

  9. (1) Modelado de procesos Visión integrada, optimización y planificación: Herramienta de definición de terapias Definición de escenarios de rehabilitación Definición de modelos disfuncionales Definición de nuevas ontologías Modelos alterados experimentales Ejemplo: AVD en rehabilitación funcional: cogerunapercha, herviragua, abrir un armario, etc. Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación 9

  10. (1) Modelado de procesos ¿Cómo debe ser? ¿Cómo es? Visión integrada, optimización y planificación: Herramienta de definición de terapias • Lenguajes de notación gráfica (UML,BPMN) Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación 10

  11. (1) Modelado de procesos Visión integrada, optimización y planificación: Herramienta de definición de terapias Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación 11

  12. (1) Modelado de procesos Visión integrada, optimización y planificación: Herramienta de definición de terapias Modelos alterados experimentales Ejemplo: AVD en rehabilitación funcional: cogerunapercha, herviragua, abrir un armario, etc. Comparación Patrón Normalidad vs. Patrón Patológico en AVD Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación Información necesaria para algoritmos de adaptación terapéutica

  13. (1) Modelos disfuncionales Metodología de captura de datos: 13

  14. (2) Monitorización Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente 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 Monitorización Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación 14

  15. (2) Monitorización Monitorización de interacción cognitiva Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Monitorización Monitorización Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación 15

  16. (2) Monitorización Redes de sensores Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Tecnologías Monitorización 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 Monitorización Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación 16

  17. (2) Monitorización Captura de movimiento por vídeo Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Tecnologías Monitorización 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 Monitorización Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación 17

  18. (2) Monitorización Tejidos sensoactivos Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Tecnologías Monitorización Ubicua y Transparente Tecnologías Monitorización 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 Monitorización Monitorización Ejecución Evaluación Conocimiento y evidencia Definición Adaptación 18

  19. (3) Entornos virtuales (EV) Entornos virtuales interactivos Creación de EV interactivos y contextuales • El terapeuta diseña el guióndel 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 Entorno Virtual Ubicuo Entorno Virtual Ubicuo Ejecución Ejecución 19

  20. (3) Entornos virtuales (EV) Editor de Guiones Terapéuticos Creación de EV interactivos y contextuales • El terapeuta diseña el guióndel 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 Entorno Virtual Ubicuo Entorno Virtual Ubicuo Ejecución Ejecución 20

  21. (3) Entornos virtuales (EV) Creación de EV interactivos y contextuales EVs con asistencia robótica • El terapeuta diseña el guióndel 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 Entorno Virtual Ubicuo Entorno Virtual Ubicuo Ejecución Ejecución 21

  22. (4) Dispositivos Ortesis robotizadas Dispositivo Biónico Híbrido Dispositivo Biónico Híbrido Ejecución Ejecución 22

  23. (4) Dispositivos Dispositivo biónico-híbrido Dispositivo Biónico Híbrido Ejecución 23

  24. (5) Evaluación, evidencia, adaptación • 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 Sistemas Inteligentes de Análisis de Datos Extracción y Generación de Conocimiento Evaluación Conocimiento y evidencia Adaptación Algoritmos Inteligentes de Adaptación 24

  25. (5) Evaluación, evidencia, adaptación Adaptación inteligente terapia Criterios de decisión Modelo funcional Criterios de ergonomía + modelo disfuncional Sistema de adquisición Decisión de necesidad de realimenta-ción Determina-ción de la posición óptima Realimenta-ción 25

  26. (5) Evaluación, evidencia, adaptación Análisis de Minería de datos (KDD) • 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 Sistemas Inteligentes de Análisis de Datos Extracción y Generación de Conocimiento Evaluación Conocimiento y evidencia Adaptación Algoritmos Inteligentes de Adaptación 26

  27. (5) Evaluación, evidencia, adaptación Análisis de imagen médica • 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 Sistemas Inteligentes de Análisis de Datos Extracción y Generación de Conocimiento Evaluación Conocimiento y evidencia Adaptación Algoritmos Inteligentes de Adaptación 27

  28. (5) Evaluación, evidencia, adaptación Interoperabilidad y estándares • 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 • HCE de rehabilitación • Interoperabilidaden HCE->Motores de integración • Estándaresen HCE-> 13606, HL7, IHE • HCE de la rehabilitación personalizada y ubicua • Contribución a la base de datos y conocimiento a partir de fuentes heterogéneas Sistemas Inteligentes de Análisis de Datos Sistemas Inteligentes de Análisis de Datos Extracción y Generación de Conocimiento Extracción y Generación de Conocimiento Evaluación Evaluación Conocimiento y evidencia Conocimiento y evidencia Adaptación Adaptación Algoritmos Inteligentes de Adaptación Algoritmos Inteligentes de Adaptación 28 28

  29. (5) Evaluación, evidencia, adaptación Interoperabilidad y estándares • 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 Sistemas Inteligentes de Análisis de Datos Extracción y Generación de Conocimiento Evaluación Conocimiento y evidencia Adaptación Algoritmos Inteligentes de Adaptación 29 29

  30. Rehabilitación cognitiva • Innovación específica: • - Contenidos digitales interactivos orientados a AVD • Herramientas de creación, edición y publicación de contenidos basados en Realidad Virtual y/o video digital

  31. 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) Vídeo interactivo Tarea: Ir a comprar el pan Tobii 1750

  32. Rehabilitación funcional • Innovación específica: • - Entornos virtuales con asistencia robótica • Ortesis robóticas modulares, de diseño ergonómico, portable, fácil de instalar y usar

  33. Rh Funcional: Demostrador 2 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 ÓRTESIS SENSORIZADA Sistema de Asistencia al Movimiento (Assisted as needed) CAMISETA SENSORIZADA (de sensores extensiométricos sobre textil)

  34. Rehab. cardio-respiratoria 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)

  35. Rh cardiaca: Demostrador 3 Equipo 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 Sesiones de esfuerzo constante Camiseta sensorizada + smartphone Sesiones de esfuerzo interválico

  36. Arquitectura demostrador Planificador de terapias HOSPITAL Concentrador • ECG • SpO2 • PNI • FC Adquisición de datos de sensores PACIENTE Gestión de la actividad Temperatura ambiente Calidad del aire Distancia GPS Tiempo Exportación datos de sesiones Camiseta signos vitales Gateway

  37. 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

  38. 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

  39. ASPAYM. Madrid 12 abril 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: chsalvador@isciii.es GerTech 2013

  40. Contexto (1) HIV HIV HIV DIABETES DEPRESSION ROAD INJURY OTHER MUSCULO CARCINOSIS % Change in total DALYs: 1990-2010 MALARIA STROCKE SELF-HARM LOW BACK PAIN FALL NECK PAIN LUNG CANCER HEART DISEASE CONGENITAL MALNUTRITION PRETERM TB LOWER RESPIRATORY NENCEPH MENINGITIS DIARRHEA COPD N. SEPSIS IRON DEFICENCIENCY DIARREA 2010 mean rank

  41. RC: Marco general

  42. RC: Programas de marcha

  43. 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…)

  44. PRC Superv vs. PRC Domic • Los 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

  45. PRC Superv vs. PRC Domic

  46. Impacto del proyecto Situación actual: • Esquemas de rehabilitación basados en la experiencia Situación objetivo: • Esquemas de rehabilitación basados en macro-estadística REHABILITA Compartición y alimentación de evidencias • Adaptación dinámica del tratamiento a la evolución del paciente Monitorizarla evolución del paciente • Tratamientos estáticos no personalizados Permite la retro-alimentación de resultados • Dificultad para medir resultados de tratamientos • Retroalimentación de eficacia de tratamientos Interconexión de toda la información (incl. HCE) • Información distribuida e interconectada • Dispersión de información Permite tratamientos más efectivos • Periodos de rehabilitación estándar • Duración personalizada de los tratamientos Reduce costes directos e indirectos • Elevados costes para Administración y Hospitales • Optimización de costes Motor de transformación del modelo de rehabilitación hacia un esquema más seguro, efectivo y rentable

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