Presentacion nº 3 dia 12 de abril 2013 Carlos Hernández de ISCIII

1. 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

2. 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

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

4. Contexto (2)
No se ha producido en rehabilitación una revolución tecnológica
como 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
Tejidos sensoactivos
Entornos Virtuales Interactivos y Contextuales
 Vídeo interactivo
 Realidad virtual
 Eye-tracking
Dispositivos Biónicos Híbridos
Minería de datos, Algoritmos adaptativos inteligentes
6

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

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

9. (1) Modelado de procesos
9
Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
Herramienta de
definición de
terapias
Conocimiento
y evidencia
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. (1) Modelado de procesos
10
Definición Monitorización Ejecución Evaluación
Adaptación
Herramienta de
definición de
terapias
Conocimiento
y evidencia
Visión integrada, optimización y planificación:
Input
Secuencia
de
Actividades
Output
¿Cómo es?
¿Cómo
debe ser?
 Lenguajes de notación gráfica (UML,BPMN)

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

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

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

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

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

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

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

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

19. 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. 20
(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
Editor de Guiones Terapéuticos

21. 21
(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
EVs con asistencia robótica

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

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

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

25. 25
(5) Evaluación, evidencia, adaptación
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. 26
(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Evaluación
Adaptación
Sistemas
Inteligentes
de Análisis
de Datos
Conocimiento
y evidencia
Extracción y
Generación de
Conocimiento
Algoritmos
Inteligentes
de
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
Análisis de Minería de datos (KDD)

27. 27
(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Evaluación
Adaptación
Sistemas
Inteligentes
de Análisis
de Datos
Conocimiento
y evidencia
Extracción y
Generación de
Conocimiento
Algoritmos
Inteligentes
de
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
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. 28
(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Evaluación
Adaptación
Sistemas
Inteligentes
de Análisis
de Datos
Conocimiento
y evidencia
Extracción y
Generación de
Conocimiento
Algoritmos
Inteligentes
de
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
28
Evaluación
Adaptación
Sistemas
Inteligentes
de Análisis
de Datos
Conocimiento
y evidencia
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. 29
(5) Evaluación, evidencia, adaptación
Evaluación
Adaptación
Sistemas
Inteligentes
de Análisis
de Datos
Conocimiento
y evidencia
Extracción y
Generación de
Conocimiento
Algoritmos
Inteligentes
de
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
29
Interoperabilidad y estándares

30. Rehabilitación cognitiva
Entorno Virtual
Interactivo
Internet
HCE
Servidor de
contenidos
Gestión de
conocimiento
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)
Tobii 1750
Vídeo interactivo
Tarea: Ir a comprar el pan

32. Rehabilitación funcional
Sensores, monitorización y
ortesis
Internet
HCE
Servidor de
contenidos
Gestión de
conocimiento
Innovación específica:
- Entornos virtuales con asistencia robótica
- Ortesis robóticas modulares, de diseño ergonómico, portable, fácil de
instalar y usar

33. 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

34. Rehab. cardio-respiratoria
HCEInternet
Gestión de
conocimiento
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
Camiseta sensorizada +
smartphone
Sesiones de esfuerzo constante
Sesiones de esfuerzo interválico

36. 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
PACIENTEHOSPITAL
Exportación
datos de
sesiones
Gestión de
la actividad

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

40. DIARREA
HIV
H
I
V
HEARTDISEASE
LOWERRESPIRATORY
DIARRHEA
PRETERM
MALNUTRITION
STROCKE
HIV
LOWBACKPAIN
MALARIA
ROADINJURY
DEPRESSION
DIABETES
TB
NENCEPH
CONGENITAL
SELF-HARM
FALL
NECKPAIN
LUNGCANCER
OTHERMUSCULO
MENINGITI
S
CARCINOSIS
IRONDEFICENCIENCY
N.SEPSIS
COPD
%ChangeintotalDALYs:1990-2010
2010 mean rank
Contexto (1)

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
Fortalezas 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)

46. 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