LST – Life Supporting Technologies@2008 | Elena Villalba Mora 1 · 2009-10-16 · Resoluciónde...

InvestigaciónInnovación en

e Salude-Salud

El Impacto Esperado de las Nuevas Tecnologías en la vida del Ciudadano del Siglo XXI

LST – Life Supporting Technologies@2008 | Elena Villalba Mora 1

Contenidos

1. ¿Cuál es el contexto social actual?

2. ¿Qué es la Inteligencia Ambiental?

3 B T ló i3. Base Tecnológica

4. ¿En dónde veremos el desarrollo de la Inteligencia Ambiental?

5. Ejemplos de Proyectos


¿Cúal es el contextosocial actual?


Preocupaciones Actuales

Seguridad

Riesgos Mayores

Epidemias


Preocupaciones

Enfermedades cardiovasculares

Envejecimiento

Crónicos

Sedentarismo y obesidad


Envejecimiento de la sociedad, HF y crónicos

◘ Envejecimiento de la

población mundialp

– Aumento de las enfermedades

crónicas y del gasto sanitario

◘ Enfermedades cardiovasculares

– Principal causa de muerte

– Insuficiencia cardiaca: la sufren el 10% de los

mayores de 70 años en España (SEC, 2004)

– Importancia del cuidado extra‐hospitalariop p


El contexto del cuidado de la salud: Consecuencias

Desde … Hacia …

Tratamiento Promoción, prevención y tratamiento

Gestión de la enfermedad Salud y gestión de la vida

Consentimiento del paciente Experiencia en salud

Paciente ClientePaciente Cliente

7LST – Life Supporting Technologies@2008 | Elena Villalba Mora

El contexto del cuidado de la salud: Del tratamiento a la mejora

Información Salud HospitalesInformación Salud Hospitales

Especialista

Médico de Monitorización Médico de familia

Diagnóstico

EmergenciaTerapia

Información


El cuidado personal significa...

◘ Mantener un estilo de vida saludable.◘ Mantener un estilo de vida saludable.

◘ Manejar los factores de riesgo.

◘ Detección temprana de las enfermedades.

◘ Manejar las enfermedades y los procesos crónicos.◘ Manejar las enfermedades y los procesos crónicos.


Tendencias para PHC

◘ Integración de los procesos en espacios AmI: end to end.

◘ Aumentar la personalización.

◘ Superar limitaciones de tiempo y espacio.

◘ Potenciación del ciudadano.


¿Qué es laInteligenciaAmbiental?Ambiental?


El origen…Computación ubicua

Weiser, en el 91 plantea un nuevo paradigma de la computación en el que la tecnología rodeaa las personas de manera que interactúan con ella de manera natural, casi invisible:

– Las tecnologías más profundas son aquellas que desaparecen.

– La computación ubicua es el método de potenciar el uso de las computadoras haciendoque una gran cantidad de ellas estén disponibles a través del entorno físico, pero demanera invisible al usuario.

– La desaparición de la tecnología a los sentidos humanos no es una consecuencia de latecnología, sino fundamentalmente de la propia psicología humana.

(Mark Weiser, chief technologist at Xerox PARC 1952‐1999)


El Concepto en Europa (20 años después….)

En 2001 el ISTAG elaboró una visión a largo plazo de lo que podría ser la vida de una persona con AmI en 2010.

AmI es la visión de un ambiente el cual

la tecnología se vuelve “invisible”,

embebida en el entorno natural,

presente donde se la necesite, activada

por interacciones simples, sintonizada a

nuestros sentidos, adaptable a los

usuarios y al contexto, y proactiva.


El Concepto

La visión de Inteligencia Ambiental (Ambient InteligenceAmI) consiste en la creación de espacios donde…

… los usuarios interactúen con el entorno de forma

natural y sin esfuerzo…

l l í d l i f ió d l… las tecnologías de la información y de la

comunicación deben ser invisibles para el usuario,

estar integradas en los objetos cotidianos.


Revisemos los principios de AmI

Características del entorno AmI:

◘ El entorno es sensible al contexto, varía su comportamiento en función de éste.

• “Context awareness”

• Captura de información mediante monitorización.

• Adaptación personalizada a los usuarios (por perfil y por “situación actual”)

◘ Acceso a la información desde cualquier lugar y momento (ubicuo) y de manera eficiente.

◘ Permite movilidad. Interconexión de sistemas: continuidad.



Características de entornos AmI

◘ Centrada en los usuarios.

◘ Adaptada a los usuarios. Respetando su espacio y privacidady privacidad.

◘ Soportan al usuario en el aprendizaje de los sistemas.

◘ Tecnología proactiva.



Características de entornos AmI

◘ Deben ser seguras…

… y estar bajo control.

◘ Y por supuesto sostenibles◘ Y por supuesto… sostenibles


Base Tecnológica


Convergencia Tecnológica


Tecnologías implicadas

◘ Modelos de referencia◘ Modelos de referencia

◘ Redes de comunicaciones

◘ Tecnologías de inteligencia computacional

◘ Nuevos sistemas (sensores)

◘ Interacción en los Ambientes Inteligentes


Tecnologías ImplicadasTecnologías ImplicadasModelos de referencia


Modelos de Referencia

◘ Actualmente no existe un consenso acerca de qué partes debe contener un sistema de

inteligencia ambientalinteligencia ambiental.

◘ Es necesario para:

– Asegurar la continuidad espacial de los servicios.

– Asegurar la interoperabilidad entre sistemas.

– Asegurar la calidad de los sistemas y la seguridad.


Arquitectura de referencia

SECTORESO

SERVICIOS

EG

OC

I

InterfacesS

UR

A

DE

N

Middleware inteligente

Redes de Comunicaciones

E

G

U

RTR

UC

TU

LO

S

Sensores Actuadores Tecnología de interfaces

Electrónicaµelectrónica

Tecnología textil

Tecnología fotónica

Sistemas empotrados

Tecn. demateriales

Fuentes deenergía

R

I

D

AFR

AEST

MO

DE

µelectrónica textil fotónica empotrados materiales energía D

IN


Tecnologías ImplicadasTecnologías ImplicadasRedes de Comunicaciones


Redes de Comunicaciones

WANIEEE 802 20 3GPP EDGE

MANIEEE 802.16Wireless MAN

ETSI HPERMAN &

WANIEEE 802.20(propuesto)

3GPP, EDGE(GSM)

LANIEEE 802.11 ETSI

MANWireless MAN HPERMAN &HIPERACCESS

PANIEEE 802.15Bluetooth

ETSI HPERPAN

LANWireless LAN HPERLAN

BANZigBee UWB

PANBluetooth HPERPAN

BANBluetooth RFID


Redes de Comunicaciones (BAN)

BODY AREA NETWORKBODY AREA NETWORK

• Conexión de dispositivos en un rango poco mayor al cuerpo humano.

• Principal función: conexión de sensores (p e distribuidos por elPrincipal función: conexión de sensores (p. e., distribuidos por el cuerpo de una persona) conectados a través de Tecnología BAN inalámbrica con un dispositivo central (normalmente conectado a una red inalámbrica LAN o WAN).

Imagen cortesía del Proyecto Wealthy

• Permite la monitorización de personas de forma no intrusiva.

Imagen cortesía del Proyecto Wealthy (IST‐2001‐37778)


Redes de Área Personal (BAN) (ejemplo: Sensation)

BAN

Sensores

Módulos de comunicación de los sensores

Dispositivo central


Redes de Área Personal (PAN)

PERSONAL AREA NETWORKPERSONAL AREA NETWORK

◘ Se incluyen en la red los dispositivos que usa el usuario en

su actividad diaria

– Dispositivos de control – dispositivos portátiles

médicos (ej.: monitorización)

– Conexión de Portátiles, PDAs con teléfonos móviles

( d GPRS)(modem GPRS)

– Dispositivos de discapacitados.

◘ Conexión Inalámbrica (corto alcance y baja potencia) de

grupos de dispositivos de usuario.

Redes ad‐hoc sin instalación (Bluetooth)


Redes de Comunicaciones (LAN)

Local Area NetworkLocal Area Network

UWB (Ultra Wide Band)

Es la banda ancha de las comunicaciones de corto alcance y bajo consumo


Redes de Comunicaciones (MAN)

Metropolitan and WideArea NetworkMetropolitan and WideArea Network

GPS, Galileo, EGNOS, Triangulación GSM, g ,UMTS


Ejemplo: Plataforma de Comunicación Sensation - Interconexión

Camera (wired to LAN) BAN:

O b d

◘ Finger, ear and EEG sensors.

◘ PDPU (bridge function)

On board computer (LAN)

Ear Sensor (BAN)

EEG Sensor (BAN) LAN:

◘ Camera and seat sensor.

PDPU (BAN)

◘ Car computer.

◘ Processing of all the signals received.

◘ Application to keep the driver awake.

S t Finger Sensor Seat (wired to LAN)

Finger Sensor (BAN)

Micro and nano sensors, with the aim to achieve unobtrusive, cost-effective, real-time monitoring, d t ti d di ti f h h i l i l t t i l ti t k f l f ti d t


detection and prediction of human physiological state in relation to wakefulness, fatigue and stress.

Ejemplo: Plataforma de Comunicación Sensation - Interconexión

Personal Data Processing Unit (PDPU):

BAN ApplicationBANWAN

• BAN Application

• Bridge Sensors-LAN/WAN

LAN


El futuro...

• Cyberworld.... Los usuarios y sus agentes inteligentes i úinteractúan..


Tecnologías ImplicadasTecnologías ImplicadasInteligencia computacional


Inteligencia Computacional

◘ Algoritmos y técnicas de computación que darán al sistema las capacidades de:

– AprendizajeAprendizaje

– Razonamiento sobre modelos del dominio bajo estudio.

◘ Gestión del conocimiento◘ Gestión del conocimiento

◘ Resolución de problemas complejos con sistemas expertos

◘ Web semántica◘ Web semántica

◘ Sistemas de Apoyo a la Decisión

◘ Reconocimiento de patrones◘ Reconocimiento de patrones

◘ Planificación de actuaciones y Algoritmos capaces de detectar situaciones de riesgo a ciertos

usuarios. Seguridad activada por el ambiente.

◘ Biometría: comprensión del lenguaje natural, reconocimiento del iris, rostro

◘ Tratamiento de señales vitales


Tecnologías ImplicadasTecnologías ImplicadasNuevos sistemas (sensores)


Sistemas

Sensores y redes de sensores:

Trabajan de manera autónoma

Ropa Biomédica Inteligente


Nuevos sensores: Redes de sensores (Proyecto Sensation)

Sensor Communication Communication Module SCM

Personal Data Processing Unit Processing Unit (PDPU)

Wireless Comunication Miniaturised Device Eyelid closure and blinks Posture movements


Nuevos sensores: Ropa Biomédica (Proyecto MyHeart)

0 5 1


Nuevos sensores: Ropa Microelectrónica (Proyecto MyHeart)

◘ ECGFiltrado de artefactosAnálisis P-QRS-TMonitorización continuaDetección de arritmias

◘ Movimientos 3D◘ Acelerómetros◘ Temperatura corporal◘ SatO2

Captura de la señalCaptura de la señal

Preprocesamiento

Almacenamiento

Transmisión

Preprocesamiento

Almacenamiento

Transmisión


Nuevos sensores: Sensores en sábanas y mantas (Proyecto MyHeart)


◘ Detección de posición y movimientos.

Sensores piezoresistivos. ◘ Portable

◘ Unobtrusive


Sensores embebidos (Proyecto MyHeart)


Tele Rehabilitación

Physician / Therapist

Remote ti

PCULSGWearable Acquisition System (wireless)

BlueTooth

connection

Patient


Tele Rehabilitación

BlueToothWearable AcquisitionFBSG

Wearable AcquisitionSystem (Wireless) PDA

Tested on: golf, soccer


Funcionalidades

C di l i l i Ski ti Ch i l t E i

… of the human being… of the human beingSensorsSensors

Cardiological signs Skin properties Chemical agents Ergonomic

Teperature Sweat Pressure

Breath Smell Acoustics

Movement of thebody

Electrical signs Biological agents

Amplio rango de posibilidades


Funcionalidades

… of the environement… of the environement

Temperature Radiation Water / humidity

SensorsSensors

Movements Pressure Electromagnetic fields

Biological Position

Chemical SoundChemical Sound

… of the actuator… of the actuatorAnswerAnswer

Termic Mechanic Chemical

Electric Optical Biological

Acoustic


Aplicaciones

… casi infinitas… casi infinitas

Medicine & Health Industrial uses Agriculture

Sport & leisure Transport Fashion

Military Home Packaging

Civil security & professional use Building & geotextiles Amusement & entertainment


Deporte

T‐shirt or top of different design colour and sizeT‐shirt or top of different design colour and size

Smart Training System

design, colour and sizedesign, colour and size

Detachable electronic unit (not in the image)Detachable electronic unit (not in the image)

Mobile smart phone with band for fitting on Mobile smart phone

with band for fitting on the upper armthe upper arm

Mobile smart phone with fitting on the belt

(not shown in the image)

Mobile smart phone with fitting on the belt

(not shown in the image)


Salud

Shoulder articulation Shoulder articulation

ECG(Einthoven’s triangle) RA

LA

Thoracic respiration

EMG bicepsEMG biceps

Thoracic respiration

Thoracic impedanceThoracic impedance

Elbow Elbow

EMG tricepsEMG tricepsPrecordial leads

Abdominal respirationarticulationarticulation

LF

Abdominal respiration


Tecnologías ImplicadasTecnologías ImplicadasInteracción en los Ambientes Inteligentes


Implicit HCI Model

Implicit Input

yste

m

rld

User Input

Applicationon

text

S

y

f the

Wor

Explicit Output

pp

Co

wor

k

Res

t of

Implicit Output

Net

w

iHCI model (Adapted from Schmidt, 2005)


Holistic Patient Interaction Model

UIs – Implicit Input

N Sensors N Actuators

GUIs – Explicit Clinical ServicesSocial Services

Input

DistributedBack‐end system

N ServicesCognitive Factors &

Patients

N Interaction Artifacts/Devices

Medical Professionals

GUIs – Explicit Output

GUIs – Explicit Interaction

system& servicesMental Model Devices

Patient Context: Human factors, patient routine, health status system around the patient

UIs – Implicit Output

Informal Care givers/relatives volunteers

Enhanced HH I ihealth status, system around the patient.

Medical Context: Treatment, protocols, vital signs, symptoms, etc.

Social and business context: familiar organization social organization business model

Interaction


Social and business context: familiar organization, social organization, business model.

Interaction en los Ambientes Inteligentes (Human-Computer Interfaces)

Las interfaces se encargan de la

relación física y psicológica entre la

persona y el sistema.

La interacción debe ser:

•Natural

•Ubicua

•Transparente

•Multimodal


Interfaces naturales

NaturalesNaturales

No es necesario un aprendizaje previo.


Usabilidad

◘ Para que un sistema interactivo cumpla sus objetivos tiene que ser usable y accesible a la mayor parte de la población humana.accesible a la mayor parte de la población humana.

◘ La usabilidad es la medida en la que un producto se puede usar por determinados usuarios para conseguir unos objetivos específicos con:usuarios para conseguir unos objetivos específicos con:

• Efectividad

• Eficiencia

• Satisfacción en un contexto de uso dado


Usabilidad: Software usable

◘ Software usable: fácil de aprender y fácil de utilizar.

• Fácil de utilizar: realiza la tarea para la que se usa• Fácil de utilizar: realiza la tarea para la que se usa.

• Fácil de aprender: permite realizar las tareas rápidamente y sin errores.

U li ió bl l it l i t t l◘ Una aplicación usable es la que permite al usuario centrarse en su tarea, no en la aplicación.

Las interfaces se ponen en el medio. No quiero concentrar mis energíasen la interfaz me quiero concentrar en mi trabajoen la interfaz, me quiero concentrar en mi trabajo.

(Donald Norman)


Usabilidad: Principios generales

1. Facilidad de aprendizaje

2. Flexibilidad

3. Consistencia

4. Robustez

5 Re pera ión de errores5. Recuperación de errores

6. Tiempo de respuesta

7. Adecuación de las tareas

8. Disminución de la carga cognitiva


En dónde veremosel desarrollo de la InteligenciagAmbiental?


Universo de aplicación AmI

AmI no es sólo un concepto y una visión del futuro de

la SI, sino un nuevo paradigma sobre la forma en que

las personas van a utilizar la información y elp y

conocimiento.

La realización de AmI requiere un gran esfuerzo deLa realización de AmI requiere un gran esfuerzo de

investigación y desarrollo interdisciplinar que aborde

los grandes desafíos sociales y económicos y que

impulse el desarrollo tecnológico y sus aplicaciones.

(ISTAG 2001‐2002).


Los sectores de interés de AmI

ViviendaVivienda

Añadir valor para el usuario a través de sistemas y servicios de control sencillos, integrados, intuitivos y transparentes.integrados, intuitivos y transparentes.

Servicios:

◘ Automatización.

◘ Comunicación, socialización e intercambiod i ide experiencias.

◘ Descanso y entretenimiento

◘ Trabajo y aprendizaje.



Transporte y movilidadTransporte y movilidad

Mejorar los actuales Sistemas Inteligentes de Transporte hacia servicios integrados en toda la cadena de valor centrados en el usuario.

Servicios:

◘ Gestión tráfico.

◘ Navegación.

◘ Asistencia en viaje.

◘ Seguridad.

◘ Información y entretenimiento.◘ Información y entretenimiento.



ComercioComercio

Nuevas oportunidades para el marketing y la publicidad personalizada, interactiva y contextualizada.y

Servicios:

◘ M‐Commerce.

◘ Publicidad personalizada.



Cultura ocio y entretenimientoCultura, ocio y entretenimiento

AmI posibilitará la convergencia hacia servicios nuevos donde se integran cultura, ocio y entretenimiento en una experiencia “total”.y p

Servicios:

◘ Herencia cultural.

◘ Participación cultural.

◘ Nuevos medios.

◘ Entretenimiento.

D fi◘ Deporte y fitness.



Medio ambienteMedio ambiente

Mayor participación de los ciudadanos en el cuidado del medio ambiente y nuevas herramientas para la detección y control de factores que lo dañan.herramientas para la detección y control de factores que lo dañan.

Servicios:

◘ Sistemas pervasivos de detección.

◘ Redes de vigilancia.



Salud y atención socialSalud y atención social

Hacer posible el cambio efectivo hacia la atención sanitaria centrada en el paciente, personalizada, ubicua, en cualquier lugar y momento.

Servicios:

p , , q g y

◘ Gestión de enfermedades.

◘ Rehabilitación.

◘ Apoyo a la decisión/adherencia al tratamiento.



Salud y atención socialSalud y atención social

Con AmI, más personas con dependencia podrán vivir en su casas por más tiempo, con un aceptable grado de autonomía y seguridad.

Servicios apoyo a la vida i d di t

p g y g

◘ Apoyo para actividades de la vida diaria.

◘ Seguridad y gestión de riesgo

independiente:

◘ Seguridad y gestión de riesgo.

◘ Integración social.

◘ Movilidad.


Ejemplos:

Proyecto NUADU


Sistema Cuore

Cuore es un sistema integrado de gestión de pacientes deinsuficiencia cardiaca en régimen extra‐hospitalario, que lespermite realizar una serie de medidas de parámetros vitalespermite realizar una serie de medidas de parámetros vitales,controlar su medicación y estar en contacto con el personalsanitario.

Permite al usuario gestionar su salud en cualquier momento yPermite al usuario gestionar su salud en cualquier momento ylugar haciendo uso de la tecnología.

A través de la motivación y la educación se obtiene el‘empowerment’ del paciente.empowerment del paciente.


Ejemplos:

Proyecto MyHeart


Proyecto MyHeart

Fighting Cardio Vascular Diseases by prevention and early diagnosis

◘ Productos y servicios para mejorar de manera eficiente el estilo de vida preventivo.

◘ Soluciones para la (auto) gestión enfermedades cardiovasculares.

S id d id d l bi id d d lid d◘ Seguridad y cuidado por el acceso ubicuo a un cuidado de calidad.


Proyecto MyHeart

Sistema Gestión Salud en movilidad

Diagnóstico Experiencia

Algoritmos personalizados

Terapia Monitorización

Estilo de vida

Medicación

Acceso

Señales vitales

Ambiente

ActividadAcceso Actividad


Productos desarrollados en el Proyecto MyHeart

Heart Failure Post‐Evento

Enfermedad Crónica

NeuroRehab

Management

Sano en riesgo

Post Evento

TakeCare

Activity Coach

Sano

Activity Coach


Producto Activity Coach: Versión Final tras la validación

Fitness Coach Bike FCSC Music Manager

Avatar

Teclado integrado en la pantalla


Producto Heart Failure Management

Es un sistema vestible cuyo objetivo es mejorar la morbididad y mortalidad de la población con IC

Detección precoz de la descompensación Detección precoz de la descompensación Estratificación continua ambulatoria del Estratificación continua ambulatoria del de la IC ( re‐hospitalizaciones)de la IC ( re‐hospitalizaciones)riesgo arrítmico ( MS)riesgo arrítmico ( MS)

◘ Promover el ejercicio y el estilo de vida saludable.

◘ Mejorar la eficiencia de la gestión de los recursossanitarios dedicados a la Insuficiencia Cardíacasanitarios dedicados a la Insuficiencia Cardíaca


Producto Heart Failure Management: Sistema completo


Producto Heart Failure Management: Estación del paciente


…


Producto Heart Failure Management: portal

◘ Login page

◘ Homepage

◘ Patient Page◘ Patient Page

List of Patient List of Notification


Producto Heart Failure Management: portal

◘ Login page

◘ Homepage

◘ Patient Page◘ Patient Page


Ejemplos:

ProyectoHeartCycleHeartCycle


HeartCycle

HeartCycle tiene como objetivo cerrar el lazo alrededor del paciente de insuficiencia cardiaca y post infarto de miocardio p y ppara asegurar su pronta recuperación así como evitar su empeoramiento, manteniendo un a buena calidad de vida.

Los profesionales tendrán acceso a los datos de los pacientesLos profesionales tendrán acceso a los datos de los pacientes integrados y compartidos con todas las unidades de hospitalización y atención primaria necesarios.

Los pacientes y sus cuidadores tendrán en sus hogares unLos pacientes y sus cuidadores tendrán en sus hogares un sistema adaptado a sus necesidades a través del cual podrán controlar su estado de salud y recibir un seguimiento de los profesionales así como una educación sobre cómo mejorar su auto‐cuidado.

Por otro lado, se pondrá especial interés en la auto‐gestión de la medicación, uno de los principales problemas a los que se enfrentan los pacientes crónicos en su vida diaria. p


Ejemplos:

Proyecto Perform


Perform

A sophisticated multi‐Parametric system for the continuous‐effective assessment and monitoring of Motor status in parkinson’s disease and other neurodegenerative diseasesother neurodegenerative diseases

Diseñar, desarrollar y validar un sistema sofisticado y multiparamétricopara la evaluación continua y la monitorización del estado los pacientes depara la evaluación continua y la monitorización del estado los pacientes de enfermedades neurodegenerativas.


Perform

Las Enfermedades de Neurodegeneración Motora

Condición que causa una pérdida progresiva de células en el cerebro o la medula espinal

ENFERMEDAD DE PARKINSON

Entre otros síntomas :

‐ Temblor

‐ Enfermedad que afecta el 0.1 ‐ 0.3% de la población (4 millones de personas)

‐ Rigidez‐ Lentitud‐ Inestabilidad‐ Distonía (Rigidez)

(4 millones de personas)

‐ Espera incrementarse x5 para el 2050, dado el

j i i t d l ‐Hipofonía (habla)‐Disfagia‐Micrografía‐Demencia (Alucinaciones,

envejecimiento de la población

‐ Costes de ~ $20.000 por


Paranoia)año

Perform: funcionamiento de la solución

INCREMENTO EN LA CALIDAD/EXPECTATIVA DE VIDA

Cuidado y Tratamiento del Paciente

Monitorización

del Paciente

del Paciente

Imitar Valoración de Pruebas Motoras


Perform: funcionamiento de la solución

EOG

Percepción de su Propio Estado

Saturación

O2

Sensores de Movimiento

PosturaPDA

Inc. Ingesta de Medicamentos

y Alimentos


Sensores de Presión

Ejemplos:

Proyecto METABO


METABO: Controlling Chronic Diseases related to Metabolic Disorders


METABO


METABO

THE METABO SEGMENTATION


Muchas gracias

¿Preguntas?


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