Carlos Hernández Salvador Coordinador de Proyectos

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


Adaptación

Herramienta dedefinición de

terapiasDispositivo

BiónicoHíbrido

TecnologíasMonitorización

Ubicua y Transparente

SistemasInteligentesde Análisisde Datos

Entorno VirtualUbicuo


Extracción y Generación de Conocimiento

AlgoritmosInteligentes

deAdaptación

Nuevos escenariosRehabilitación

Centro día, gimnasio, domicilio

(1) Modelado de procesos

9


Adaptación


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.


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Adaptación


terapias



InputSecuencia

de Actividades

Output

¿Cómo es? ¿Cómo debe ser?

Lenguajes de notación gráfica (UML,BPMN)


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Adaptación


terapias





Adaptación


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

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Metodología de captura de datos:

(2) Monitorización

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Adaptación



Conocimientoy evidenciaMonitorización



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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Adaptación






Monitorización



Monitorización de interacción cognitiva

(2) Monitorización

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Adaptación






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



Redes de sensores

(2) Monitorización

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Adaptación








Monitorización



Captura de movimiento por vídeo

(2) Monitorización

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Adaptación








Monitorización



Tejidos sensoactivos

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(3) Entornos virtuales (EV)

Ejecución


• 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


Entornos virtuales interactivos

20


Ejecución








Ejecución


Editor de Guiones Terapéuticos

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Ejecución








Ejecución


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

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

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Ejecución

Dispositivo BiónicoHíbrido

(4) Dispositivos

Ejecución

Ortesis robotizadas


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Ejecución


Dispositivo biónico-híbrido

(4) Dispositivos

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(5) Evaluación, evidencia, adaptación

Evaluación

Adaptación





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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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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Evaluación

Adaptación





deAdaptación




Análisis de Minería de datos (KDD)

27


Evaluación

Adaptación





deAdaptación




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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Evaluación

Adaptación





deAdaptación




28

Evaluación

Adaptación





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

29


Evaluación

Adaptación





deAdaptación




29

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


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


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

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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

Carlos Hernández Salvador Coordinador de Proyectos

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