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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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slide1

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

slide2

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
slide3

Contexto (1)

  • La medicina avanza ayudada por la tecnología
  • Ingeniería Biomédica

3

UIMP- Santander- 2 de Julio 2010

slide4

Contexto (2)

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

slide5

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.

slide6

Tecnologías disruptivas

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

6

slide7

Ciclo de la rehabilitación

Monitorización

Ejecución

Evaluación

Conocimiento

y evidencia

Definición

Adaptación

7

slide8

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

slide9

(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

slide10

(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

slide11

(1) Modelado de procesos

Visión integrada, optimización y planificación:

Herramienta de

definición de

terapias

Monitorización

Ejecución

Evaluación

Conocimiento

y evidencia

Definición

Adaptación

11

slide12

(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

slide13

(1) Modelos disfuncionales

Metodología de captura de datos:

13

slide14

(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

slide15

(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

slide16

(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

slide17

(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

slide18

(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

slide19

(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

slide20

(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

slide21

(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

slide22

(4) Dispositivos

Ortesis robotizadas

Dispositivo

Biónico

Híbrido

Dispositivo

Biónico

Híbrido

Ejecución

Ejecución

22

slide23

(4) Dispositivos

Dispositivo biónico-híbrido

Dispositivo

Biónico

Híbrido

Ejecución

23

slide24

(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

slide25

(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

slide26

(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

slide27

(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

slide28

(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

slide29

(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

slide30

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
slide31

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

slide32

Rehabilitación funcional

  • Innovación específica:
  • - Entornos virtuales con asistencia robótica
  • Ortesis robóticas modulares, de diseño ergonómico, portable, fácil de instalar y usar
slide33

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)

slide34

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)

slide35

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

slide36

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

slide37

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
slide38

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
slide39

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

slide40

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

slide43

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…)
slide44

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
slide46

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