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Investigación
Innovación en
e Salud
e-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 Base Tecnológica
3.
B
T
ló i
4. ¿En dónde veremos el desarrollo de la Inteligencia Ambiental?
5. Ejemplos de Proyectos LST – Life Supporting Technologies@2008 | Elena Villalba Mora
2
¿Cúal es el contexto
social actual?
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3
Preocupaciones Actuales
Seguridad
Riesgos Mayores
Epidemias
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4
Preocupaciones
Enfermedades cardiovasculares
Envejecimiento
Crónicos
Sedentarismo y obesidad
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5
Envejecimiento de la sociedad, HF y crónicos
◘ Envejecimiento de la población mundial
p
– 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
p
del cuidado extra‐hospitalario
p
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6
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
Cliente
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7
El contexto del cuidado de la salud: Del tratamiento a la mejora
Información
Salud
Hospitales
Especialista
Monitorización
Médico de
familia
Diagnóstico
Terapia
Emergencia
Información
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8
El cuidado personal significa...
◘
Mantener un estilo de vida saludable.
◘
Manejar los factores de riesgo.
◘
Detección temprana de las enfermedades.
◘
Manejar las enfermedades y los procesos crónicos.
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9
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.
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10
¿Qué es la
Inteligencia
Ambiental?
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11
El origen…Computación ubicua
Weiser, en el 91 plantea un nuevo paradigma de la computación en el que la tecnología rodea
a 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 haciendo
que una gran cantidad de ellas estén disponibles a través del entorno físico, pero de
manera invisible al usuario.
– La desaparición de la tecnología a los sentidos humanos no es una consecuencia de la
tecnología, sino fundamentalmente de la propia psicología humana.
(Mark Weiser, chief technologist at Xerox PARC 1952‐1999)
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12
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.
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El Concepto
La visión de Inteligencia Ambiental (Ambient Inteligence
AmI) consiste en la creación de espacios donde…
… los usuarios interactúen con el entorno de forma natural y sin esfuerzo…
… las
l tecnologías
l í de la información
d l i f
ió y de la d l
comunicación deben ser invisibles para el usuario, estar integradas en los objetos cotidianos.
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14
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.
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Revisemos los principios de AmI
Características de entornos AmI
◘ Centrada en los usuarios.
◘ Adaptada a los usuarios. Respetando su espacio y privacidad
y privacidad.
◘ Soportan al usuario en el aprendizaje de los sistemas.
◘ Tecnología proactiva.
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Revisemos los principios de AmI
Características de entornos AmI
◘ Deben ser seguras…
… y estar bajo control.
◘ Y por supuesto… sostenibles
Y por supuesto sostenibles
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Base
Tecnológica
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18
Convergencia Tecnológica
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Tecnologías implicadas
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◘
Modelos de referencia
de referencia
◘
Redes de comunicaciones
◘
Tecnologías de inteligencia computacional
◘
Nuevos sistemas (sensores)
◘
Interacción en los Ambientes Inteligentes
20
Tecnologías Implicadas
Modelos de referencia
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Modelos de Referencia
◘ Actualmente no existe un consenso acerca de qué partes debe contener un sistema de inteligencia ambiental
inteligencia 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.
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Arquitectura de referencia
SERVICIOS
I N F R A E S T R U C T U R A
MODELOS
DE
NEGOCIO
SECTORES
Interfaces
Middleware inteligente
Redes de Comunicaciones
Sensores
Electrónica
µelectrónica
Tecnología textil
Actuadores
Tecnología fotónica
Tecnología de interfaces
Sistemas empotrados
Tecn. de
materiales
Fuentes de
energía
S
E
G
U
R
I
D
A
D
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Tecnologías Implicadas
Redes de Comunicaciones
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Redes de Comunicaciones
IEEE 802
802.20
20
(propuesto)
WAN
3GPP, EDGE
3GPP
(GSM)
IEEE 802.16
Wireless MAN
MAN
ETSI
HPERMAN &
HIPERACCESS
IEEE 802.11
Wireless LAN
LAN
IEEE 802.15
Bluetooth
ZigBee
Bluetooth
PAN
BAN
ETSI
HPERLAN
ETSI
HPERPAN
UWB
RFID
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Redes de Comunicaciones (BAN)
BODY AREA NETWORK
BODY AREA NETWORK
•
Conexión de dispositivos en un rango poco mayor al cuerpo humano.
•
Principal función: conexión de sensores (p e distribuidos por el
Principal 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).
•
Permite la monitorización de personas de forma no intrusiva.
Imagen cortesía del Proyecto
del Proyecto Wealthy Wealthy
(IST‐2001‐37778)
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Redes de Área Personal (BAN) (ejemplo: Sensation)
BAN
Módulos de
comunicación
de los sensores
Sensores
Dispositivo
central
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Redes de Área Personal (PAN)
PERSONAL AREA NETWORK
PERSONAL 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
(modem GPRS)
GPRS)
–
Dispositivos de discapacitados.
◘ Conexión Inalámbrica (corto alcance y baja potencia) de
grupos de dispositivos de usuario. Redes ad‐hoc sin instalación (Bluetooth)
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Redes de Comunicaciones (LAN)
Local Area Network
Local Area Network
UWB (Ultra Wide Band)
Es la banda ancha de las comunicaciones de corto alcance y bajo consumo
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Redes de Comunicaciones (MAN)
Metropolitan and WideArea Network
Metropolitan and WideArea Network
GPS, Galileo, EGNOS, Triangulación GSM, g
,
UMTS
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30
Ejemplo: Plataforma de Comunicación Sensation - Interconexión
Camera
(wired to LAN)
BAN:
◘ Finger, ear and EEG sensors.
◘ PDPU (bridge function)
O bboardd
On
computer (LAN)
EEG Sensor
(BAN)
Ear Sensor
(BAN)
LAN:
◘ Camera and seat sensor.
◘ Car computer.
◘ Processing of all the signals received.
PDPU
(BAN)
Finger Sensor
(BAN)
◘ Application to keep the driver awake.
S t
Seat
(wired to LAN)
Micro and nano sensors, with the aim to achieve unobtrusive, cost-effective, real-time monitoring,
d t ti
detection
and
d prediction
di ti
off human
h
physiological
h i l i l state
t t in
i relation
l ti
to
t wakefulness,
k f l
fatigue
f ti
and
d stress.
t
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Ejemplo: Plataforma de Comunicación Sensation - Interconexión
Personal Data Processing Unit
(PDPU):
WAN
BAN
• BAN Application
• Bridge Sensors-LAN/WAN
LAN
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32
El futuro...
• Cyberworld.... Los usuarios y sus agentes inteligentes i
interactúan..
ú
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Tecnologías Implicadas
Inteligencia computacional
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Inteligencia Computacional
◘
Algoritmos y técnicas de computación que darán al sistema las capacidades de:
– Aprendizaje
– Razonamiento sobre modelos del dominio bajo estudio.
◘
Gestión del conocimiento
del conocimiento
◘
Resolución de problemas complejos con sistemas expertos
◘
Web semántica
Web semántica
◘
Sistemas de Apoyo a la Decisión
◘
Reconocimiento de patrones
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
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35
Tecnologías Implicadas
Nuevos sistemas (sensores)
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36
Sistemas
‰
Sensores y redes de sensores: ‰ Trabajan de manera autónoma
‰ Ropa Biomédica Inteligente
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37
Nuevos sensores: Redes de sensores (Proyecto Sensation)
Sensor
Communication
Module SCM
Personal Data
Processing Unit
(PDPU)
Wireless Comunication Miniaturised Device
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Eyelid closure and blinks Posture movements
38
Nuevos sensores: Ropa Biomédica (Proyecto MyHeart)
05
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1
39
Nuevos sensores: Ropa Microelectrónica (Proyecto MyHeart)
◘
ECG
Filtrado de artefactos
Análisis P-QRS-T
Monitorización continua
Detección de arritmias
Captura de la señal
◘
◘
◘
◘
Movimientos 3D
Acelerómetros
Temperatura corporal
SatO2
Preprocesamiento
Almacenamiento
Transmisión
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40
Nuevos sensores: Sensores en sábanas y mantas (Proyecto MyHeart)
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◘
41
Detección de posición y movimientos.
Sensores piezoresistivos.
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◘
Portable
◘
Unobtrusive
42
Sensores embebidos (Proyecto MyHeart)
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43
Tele Rehabilitación
Physician / Therapist
Remote
connection
ti
ULSG
Wearable Acquisition
System (wireless)
BlueTooth
PC
Patient
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44
Tele Rehabilitación
FBSG
Wearable Acquisition
System (Wireless)
BlueTooth
PDA
Tested on: golf, soccer
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45
Funcionalidades
Sensors
… of the human being
C di l i l signs
Cardiological
i
Ski properties
Skin
ti
Ch i l agents
Chemical
t
Teperature
Sweat
Pressure
Breath
Smell
Acoustics
Movement of the
body
Electrical signs
Biological agents
E
Ergonomic
i
Amplio rango de posibilidades
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Funcionalidades
Sensors
… of the environement
Temperature
Radiation
Water / humidity
Movements
Pressure
Electromagnetic fields
Biological
Position
Chemical
Sound
Answer
… of the actuator
Termic
Mechanic
Chemical
Electric
Optical
Biological
Acoustic
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Aplicaciones
… casi infinitas
Medicine & Health
Industrial uses
Agriculture
Sport & leisure
Transport
Fashion
Military
Home
Packaging
Civil security & professional use
Building & geotextiles
Amusement & entertainment
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Deporte
T‐shirt or top of different design colour and size
design, colour and size
Smart Training System
Mobile smart phone with band for fitting on the upper arm
Detachable electronic unit (not in the image)
Mobile smart phone with fitting on the belt (not shown in the image)
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Salud
Shoulder articulation LA
ECG
(Einthoven’s triangle) RA
Thoracic respiration
Thoracic respiration Thoracic impedance
EMG triceps
Elbow articulation
EMG biceps
Precordial leads
Abdominal respiration
Abdominal respiration
LF
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50
Tecnologías Implicadas
Interacción en los Ambientes Inteligentes
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51
Sy
ystem
Implicit Input
Co
ontext
User Input
Explicit Output
Netw
work
pp
Application
Rest off the Worrld
Implicit HCI Model
Implicit Output
iHCI model (Adapted from Schmidt, 2005)
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Holistic Patient Interaction Model
UIs – Implicit Input
N Sensors
N Actuators
Patients
Cognitive Factors &
Mental Model
GUIs – Explicit Input
N Interaction Artifacts/
Devices
GUIs – Explicit Output
Clinical Services
Social Services
Medical Distributed
Professionals
Back‐end N Services
system
& services
GUIs – Explicit Interaction
Informal Care givers/
relatives volunteers
UIs – Implicit Output
Patient Context: Human factors, patient routine, health status system around the patient
health status, system around the patient.
Enhanced HH I
Interaction
i
Medical Context: Treatment, protocols, vital signs, symptoms, etc.
Social and business context: familiar organization social organization business model
Social and business context: familiar organization, social organization, business model.
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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
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Interfaces naturales
Naturales
No es necesario un aprendizaje previo.
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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
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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
Una aplicación usable es la que permite al usuario centrarse en su tarea, no en la li ió
bl
l
it l
i
t
t
l
aplicación.
Las interfaces se ponen en el medio. No quiero concentrar mis energías
en la interfaz,
interfaz me quiero concentrar en mi trabajo.
trabajo
(Donald Norman)
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Usabilidad: Principios generales
1.
Facilidad de aprendizaje
2.
Flexibilidad
3.
Consistencia
4.
Robustez
5
5.
Re pera ión de errores
Recuperación de errores
6.
Tiempo de respuesta
7.
Adecuación de las tareas
8.
Disminución de la carga cognitiva
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58
En dónde veremos
el desarrollo de la
Inteligencia
g
Ambiental?
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59
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
personas van a utilizar la información y el
las p
conocimiento.
La 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).
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60
Los sectores de interés de AmI
Vivienda
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 intercambio
d
de experiencias.
i i
◘
Descanso y entretenimiento
◘
Trabajo y aprendizaje.
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61
Los sectores de interés de AmI
Transporte y movilidad
Transporte y movilidad
Mejorar los actuales Sistemas Inteligentes de Transporte hacia servicios integrados en toda la cadena de valor centrados en el usuario.
Servicios:
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◘
Gestión tráfico.
◘
Navegación.
◘
Asistencia en viaje.
◘
Seguridad.
◘
Información y entretenimiento.
y entretenimiento.
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Los sectores de interés de AmI
Comercio
Nuevas oportunidades para el marketing y la publicidad personalizada, interactiva y
y contextualizada.
Servicios:
◘
M‐Commerce.
◘
Publicidad personalizada.
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63
Los sectores de interés de AmI
Cultura ocio y entretenimiento
Cultura, ocio y entretenimiento
AmI posibilitará la convergencia hacia servicios nuevos donde se integran cultura, ocio y entretenimiento en una experiencia “total”.
y
p
Servicios:
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◘
Herencia cultural.
◘
Participación cultural.
◘
Nuevos medios.
◘
Entretenimiento.
◘
D
Deporte
y fitness.
fi
64
Los sectores de interés de AmI
Medio ambiente
Medio 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.
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65
Los sectores de interés de AmI
Salud y atención social
Salud y atención social
Hacer posible el cambio efectivo hacia la atención sanitaria centrada en el paciente, personalizada, ubicua, en cualquier lugar y momento.
p
,
,
q
g y
Servicios:
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◘
Gestión de enfermedades.
◘
Rehabilitación.
◘
Apoyo a la decisión/adherencia al tratamiento.
66
Los sectores de interés de AmI
Salud y atención social
Salud 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.
p
g
y g
Servicios apoyo a la vida
i d
independiente:
di t
◘
Apoyo para actividades de la vida diaria.
◘
Seguridad y gestión
y gestión de riesgo.
de riesgo
◘
Integración social.
◘
Movilidad.
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67
Ejemplos:
Proyecto NUADU
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68
Sistema Cuore
Cuore es un sistema integrado de gestión de pacientes de
insuficiencia cardiaca en régimen extra‐hospitalario, que les
permite realizar una serie de medidas de parámetros vitales,
vitales
controlar su medicación y estar en contacto con el personal
sanitario.
Permite al usuario gestionar su salud en cualquier momento y
lugar haciendo uso de la tecnología.
A través de la motivación y la educación se obtiene el
‘empowerment’
empowerment del paciente.
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Ejemplos:
Proyecto MyHeart
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70
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
Seguridad
id d y cuidado
id d por el acceso
l
ubicuo
bi
a un cuidado
id d de calidad.
d
lid d
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Proyecto MyHeart
Sistema Gestión Salud en movilidad
Diagnóstico
Experiencia
Algoritmos personalizados
Terapia
Estilo de vida
Monitorización
Señales vitales
Medicación
Ambiente
Acceso
Actividad
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72
Productos desarrollados en el Proyecto MyHeart
Enfermedad Crónica
Post
Evento
Post‐Evento
Sano en riesgo
Sano
Heart Failure
Management
NeuroRehab
TakeCare
Activity Coach
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73
Producto Activity Coach: Versión Final tras la validación
Fitness Coach Bike
FCSC Music Manager
Avatar
Teclado integrado en la pantalla
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74
Producto Heart Failure Management
Es un sistema vestible cuyo objetivo es mejorar la morbididad y mortalidad de la población con IC
Estratificación continua ambulatoria del riesgo arrítmico (ØMS)
Detección precoz de la descompensación de la IC (Øre‐hospitalizaciones)
◘ Promover el ejercicio y el estilo de vida saludable.
◘ Mejorar la eficiencia de la gestión de los recursos
sanitarios dedicados a la Insuficiencia Cardíaca
sanitarios dedicados a la Insuficiencia Cardíaca
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75
Producto Heart Failure Management: Sistema completo
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76
Producto Heart Failure Management: Estación del paciente
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77
…
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78
Producto Heart Failure Management: portal
◘ Login page
◘ Homepage
◘ Patient Page
Patient Page
List of Patient
List of Notification
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79
Producto Heart Failure Management: portal
◘ Login page
◘ Homepage
◘ Patient Page
Patient Page
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80
Ejemplos:
Proyecto
HeartCycle
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81
HeartCycle
HeartCycle tiene como objetivo cerrar el lazo alrededor del paciente de insuficiencia cardiaca y post infarto de miocardio p
yp
para 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 pacientes
Los 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 un
Los 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 p
enfrentan los pacientes crónicos en su vida diaria. LST – Life Supporting Technologies@2008 | Elena Villalba Mora
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Ejemplos:
Proyecto Perform
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Perform
A sophisticated multi‐Parametric system for the continuous‐effective assessment and monitoring of Motor status in parkinson’s disease and other neurodegenerative diseases
other neurodegenerative diseases
Diseñar, desarrollar y validar un sistema sofisticado y multiparamétrico
para la evaluación continua y la monitorización del estado los pacientes de
para la evaluación continua y la monitorización del estado los pacientes de enfermedades neurodegenerativas.
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Perform
Las Enfermedades de Neurodegeneración Motora
Condición que causa una pérdida progresiva de células en
el cerebro o la medula espinal
ENFERMEDAD DE PARKINSON
‐ Enfermedad que afecta el 0.1 ‐ 0.3% de la población (4 millones de personas)
(4 millones de personas)
‐ Espera incrementarse x5 para el 2050, dado el j i i t d l
envejecimiento de la población
‐ Costes de ~ $20.000 por año
Entre otros síntomas :
‐ Temblor
‐ Rigidez
‐ Lentitud
‐ Inestabilidad
‐ Distonía (Rigidez)
‐Hipofonía (habla)
‐Disfagia
‐Micrografía
‐Demencia (Alucinaciones, Paranoia)
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85
Perform: funcionamiento de la solución
INCREMENTO EN LA CALIDAD/EXPECTATIVA DE VIDA
Cuidado y Tratamiento del Paciente
del Paciente
Monitorización del Paciente
Imitar Valoración de Pruebas Motoras
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86
Perform: funcionamiento de la solución
Percepción de su
Propio Estado
EOG
Saturación Sensores de
Movimiento
O2
PDA
Postura
Inc. Ingesta de
Medicamentos
y Alimentos
Sensores de Presión
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Ejemplos:
Proyecto METABO
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METABO: Controlling Chronic Diseases related to Metabolic Disorders
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METABO
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METABO
THE METABO SEGMENTATION
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Muchas gracias
¿Preguntas?
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