MX2014001555A - Sistemas, aparatos y metodos para el rastreo del movimiento no invasivo para intesificar la rehabilitacion fisica administrada al paciente. - Google Patents

Abstract

Por lo tanto se proporciona un sistema, aparato y método para el rastreo del movimiento no invasivo para intensificar la terapia física administrada al paciente vía un aparato de rastreo del movimiento, una pantalla, y una plataforma de computación acoplada al aparato para el rastreo del movimiento y la pantalla. La plataforma de computación sirve para proveer una interfaz de manejo de menú al paciente, una instrucción al paciente, una determinación del movimiento o acción del paciente en respuesta a la instrucción, una comparación entre la instrucción al paciente y la determinación del movimiento o acción del paciente, y para proporcionar una pantalla de retroalimentación al paciente, en ciertas modalidades, el sistema, aparato y métodos además incluyen un enlace con la red social, en aún otras modalidades, se provee un enlace a telemedicina en vivo, y opcionalmente se activa con base en la detección de una alerta o condición de alarma. En aún otras modalidades, se utilizan las herramientas de la rehabilitación.

Description

SISTEMAS, APARATOS Y METODOS PARA EL RASTREO DEL MOVIMIENTO NO INVASIVO PARA INTENSIFICAR LA REHABILITACION FISICA ADMINISTRADA AL PACIENTE CAMPO DE LA INVENCION Sistemas, aparatos y métodos provistos para monitorear las acciones y posición de un mamífero. Particularmente, proporcionan el rastreo no invasivo de la posición y movimiento de un humano con el propósito de intensificar la rehabilitación física.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Muchos estados de enfermedad agudos y crónicos tienen un impacto significativo en el sistema musculoesquelético en ya sea una forma directa, por ejemplo trastornos musculoesqueléticos primarios; o, en una forma indirecta como una manifestación de la lesión musculoesquelética, desacondicionamiento, o incapacidad. Desde la perspectiva del diagnóstico, un componente clave de la evaluación médica puede incluir una evaluación enfocada del funcionamiento musculoesquelético. Estos incluyen, pero no se limitan a trastornos neurológicos , enfermedades de los huesos y articulaciones, y lesión/trauma . Desde la perspectiva terapéutica, las maniobras musculoesqueléticas de grado terapéutico, específicas son componentes clave para el tratamiento para estados de enfermedad musculoesqueléticos, Ref. 246257 neurológicos , cardiovasculares, y pulmonares. Usualmente agrupados bajo la categoría de terapia de "rehabilitación", o rehab para terminología abreviada, como se utiliza en la presente de manera intercambiable, estas maniobras pueden emplear técnicas utilizadas por, pero no limitándose a, terapéuticas físicas, terapeutas ocupacionales , y logopedas para mejorar la eficacia global de la terapia médica y quirúrgica contrarrestando el desacondicionamiento físico, formando/manteniendo la fortaleza musculoesquelética, el intervalo de movimiento, coordinación/balance, y facilitando el alivio del dolor. Las poblaciones de pacientes de ejemplo que se benefician de la rehabilitación incluyen a aquellos con problemas musculoesqueléticos primarios tales como osteoartritis , artritis reumatoide, incapacidad por infarto, y pacientes que han experimentado cirugía musculoesquelética así como pacientes con obesidad, enfermedad cardiovascular, y enfermedades pulmonares tales como infarto al miocardio y enfermedad pulmonar obstructiva crónica.

La terapia rehabilitación se prescribe a pacientes por medio de profesionales médicos y depende de varios profesionales de la salud incluyendo terapeutas físicos, terapeutas ocupacionales y médicos para suministrar cuidados. Sin embargo, existen retos significativos en los modelos actuales de provisión e implementación de la rehabilitación. Entre éstos, en primer lugar, la rehabilitación tradicional puede ser prohibitiva en cuanto a costo tanto para uso a corto como largo plazo (mantenimiento) . En segundo lugar, las dificultades logísticas pueden evitar que los pacientes se involucren en la red clínica de rehabilitación de pacientes ambulatorios actual. En tercer lugar, los ejercicios de la rehabilitación pueden ser difíciles de entender y realizar correctamente .

Los protocolos establecidos en la forma de ejercicios musculoesqueléticos específicos actualmente se administran a pacientes en una variedad de instalaciones tanto de pacientes ambulatorios como hospitalizados. Estos típicamente se administran inicialmente vía profesionales médicos entrenados (terapeutas físicos, terapeutas ocupacionales , reumatólogos , médicos de medicina interna, cirujanos ortopédicos) durante sesiones designadas, típicamente de tres a cuatro semanas, con sesiones típicamente con una duración de 30-60 minutos. En puntos intermitentes hasta el final, el avance de la terapia de rehabilitación, ambas mediciones tanto objetiva como subjetivas se obtienen y verifican por visitas clínicas o visitas por los profesionales de rehabilitación relevantes.

Fuera de los centros de rehabilitación de pacientes ambulatorios, supervisados, se estimula a los pacientes a realizar las maniobras de rehabilitación apropiadas en casa, típicamente utilizando folletos en papel con instrucciones pasivas que despliegan una secuencia de ejercicios impresa. Adicionalmente , los pacientes pueden tener acceso a contenido de rehabilitación digital a través de medios digitales y/o descargados de proveedores de rehabilitación en internet que consisten de animaciones y/o videos de maniobras de rehabilitación.

Adicionalmente, otras plataformas de rastreo del movimiento en la forma de sistemas de juego de rastreo del movimiento habilitados o intensificados con acelerómetro comercialmente disponibles, tal como el sistema Kinect de Microsoft, han sido utilizados en una instalación de rehabilitación supervisada permitiéndole a los pacientes participar en programas de entrenamiento específicos para la plataforma de juegos.

Aún otro sistemas de reconocimiento y monitoreo de actividad con base en otra visión han sido propuestos para la rehabilitación virtual guiada. Ver, por ejemplo Dariush y otros, solicitud de patente de E.U.A. no publicada US 2011/0054870, incorporada en la presente por referencia. El sistema sigue la secuencia de proporcionar instrucciones para el movimiento guiado, la captura del movimiento del sujeto, el rastreo de los movimientos en un Avatar, cálculo de cantidades biomecánicas, y proporciona retroalimentación al paciente.

A pesar de estas soluciones propuestas, aún queda un número de problemas serios. La inhabilidad de realizar ejercicios de rehabilitación en un problema serio para un número significativo de pacientes. Entre los aspectos que resultan en una participación y resultados de rehabilitación inferiores a los óptimos están, en primer lugar, la rehabilitación se convierte en agobiante y no participativa causando que decline el acatamiento al tratamiento con el tiempo. En segundo lugar, la rehabilitación puede ser prohibitiva en cuanto a costo. El costo de personal, las instalaciones y el equipo limita el acceso a servicios de rehabilitación a los pacientes ambulatorios para ambos problemas agudos así como la terapia de mantenimiento a largo plazo. En tercer lugar, la rehabilitación puede ser consumidora de tiempo, además de tiempo consumido en los ejercicios actuales, existe tiempo perdido en el tránsito a las instalaciones y las citas de rehab . Estas pérdidas a su vez de traducen en pérdidas en productividad correspondientes. En cuarto lugar, existen retos de complejidad de ejercicios. Los ejercicios de la rehabilitación pueden consistir de una secuencia compleja de movimientos que podría ser difícil de interpretar apropiadamente cuando se presenta a través de folletos impresos, y descripciones de texto bidimensionales , de esta forma aumentando el riesgo de una terapia inapropiada y lesiones. En quinto lugar, existen aspectos de ejecución apropiada y la provisión de retroalimentación útil. A menos que los ejercicios de rehabilitación sean supervisados por médicos entrenados, los pacientes no reciben la apropiada y oportuna retroalimentación mientras ejecutan las maniobras específicas. De esta forma, los pacientes pueden adoptar una técnica inapropiada para los ejercicios de rehabilitación y un posible aumento del riesgo de lesión. En sexto lugar, existen problemas con el acatamiento a la rehab. Los pacientes con regímenes prescritos de rehabilitación para pacientes ambulatorios pueden exhibir patrones de aceptación inconsistentes. Esto puede ser secundario a los factores mencionados anteriormente pero también puede ser secundario al tedio percibido y falta de participación que resulta en un acatamiento reducido al régimen de ejercicios de rehab. En séptimo lugar, el rastreo del avance de la rehabilitación puede ser difícil. La efectiva evaluación de la eficacia de rehabilitación combina tanto la retroalimentación subjetiva del paciente así como las medidas objetivas. La falta de rutina, las mediciones detalladas del movimiento del paciente durante los ejercicios de rehab, especialmente en las instalaciones de rehabilitación domésticas, hacen que el rastreo del progreso del paciente en la rehabilitación serial sea difícil. Esto a su vez hace difícil evaluar la eficacia del régimen de rehabilitación prescrito.

Los sistemas, aparatos y métodos de las presentes invenciones buscan remediar algunas o todas las desventajas de los sistemas anteriores.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Los sistemas, aparatos y métodos combinan una nueva plataforma de rastreo del movimiento automatizada que puede utilizar una variedad de sistemas de captura de video, tales como cámaras y otros sensores para identificar y rastrear los movimientos de los pacientes y las herramientas clínicas, opcionalmente por lo tanto permitiendo el reconocimiento de voz, detección facial y rastreo de la cara con el propósito de permitir las maniobras de diagnóstico y terapéuticas médicas guiadas. El sistema puede recibir y almacenar maniobras de rehabilitación, terapéuticas de grado médico que pueden actualizarse y después desplegarse al paciente utilizando una computadora y un monitor estándar tal como, pero no limitándose a, una televisión o monitor de computadora. Una plataforma de software incorporada permite el acceso a aplicaciones médicas especialmente diseñadas que incluyen la rehabilitación. La aplicación de rehabilitación a su vez puede permitir a los pacientes diseñar y revisar una rutina de ejercicios de rehabilitación personalizada así como guiar a los pacientes para realizar movimientos específicos consistentes con los protocolos de rehabilitación establecidos. Con la captura de datos en tiempo real de un grupo sensor que consiste de sistemas de rastreo del movimiento o captura de video, tal como un arreglo de cámara y arreglo de micrófono, el movimiento del paciente, voz y otras características del paciente pueden rastrearse precisamente y utilizarse por el programa para proporcionar en análisis de la ejecución tanto longitudinalmente y en comparación con una trayectoria de movimiento predefinida proporcionar la retroalimentación e instrucciones al paciente .

Opcionalmente , las herramientas de rehabilitación de grado médico especialmente diseñadas, incluyendo pero no limitándose a, bandas de resistencia ópticamente codificadas, y pesas para las manos, pueden reconocerse automáticamente por el sistema, tal como por medio del sistema de rastreo de video, y posteriormente analizarse por el algoritmo de software subyacentes para intensificar los grupos de ejercicios. Las mediciones específicas del movimiento del paciente así como el acatamiento pueden recolectarse y rastrearse para crear una base de datos de ejecución individualizada. La retroalimentación e instrucciones adicionales pueden obtenerse por la activación de la funcionalidad de telemedicina para conectar ambos, pacientes y proveedores utilizando la plataforma sensor. El sistema puede organizar y exportar los datos de ejecución y acatamiento en tiempo real, así como las tendencias, a las partes pertinentes incluyendo el paciente, proveedores médicos, intercambios de información para el cuidado de la salud, o terceros según sea apropiado para calibras la eficacia, eficiencia, y para el valor de entrenamiento. Opcionalmente , el uso de una psicología de juego y herramientas de red social permite mejorar el acatamiento.

El sistema puede organizar y exportar datos de ejecución y acatamiento en tiempo real, así como tendencias, a partes pertinentes incluyendo el paciente, proveedores médicos, intercambios de información para el cuidado de la salud, o terceros según sea apropiado para calibrar la eficacia, eficiencia, y para el valor de entrenamiento. Opcionalmente, el uso de una psicología de juego y herramientas de red social permite mejorar el acatamiento.

Por lo tanto se proporciona un sistema, aparato y método para para el rastreo del movimiento no invasivo para intensificar la terapia física administrada al paciente vía un aparato para el rastreo del movimiento, una pantalla, y una plataforma de computación acoplada al aparato para el rastreo del movimiento y la pantalla. La plataforma de computación sirve para proporcionar una interfaz para manejo de menú para el paciente, una instrucción para el paciente, una determinación del movimiento o acción del paciente en respuesta a la instrucción, una comparación entre la instrucción al paciente y la determinación del movimiento o acción del paciente, y para proporcionar una pantalla de retroalimentación al paciente. En ciertas modalidades, el sistema, aparato y métodos además incluyen un enlace a la red social. En aún otras modalidades, se provee un enlace de telemedicina en vivo, y opcionalmente activado con base en la detección de una condición de alerta o alarma. En aún otras modalidades, se utilizan las herramientas de la rehab.

De esta forma, el sistema proporciona el rastreo de la ejecución de la rehab. Los datos sobre la aceptación, resistencia, intervalo de movimiento, así como retroalimentación subjetiva del paciente pueden registrarse y enviarse a profesionales médicos para registrar el acatamiento, juzgar el beneficio terapéutico, tendencia de la ejecución, y formular planes terapéuticos.

El sistema promueve la economía. El sistema reduce ambos costos directos e indirectos del cuidado de la salud comparado con las soluciones previas. El uso de un sistema automatizado sin guías del proveedor directas, constantes, mejoró potencialmente la participación y acatamiento de la rehabilitación y el potencial de un uso reducido de centros de rehabilitación para pacientes ambulatorios podría llevar a reducidos costos indirectos para servicios de rehab. Similarmente, la productividad operativa mejorada secundaria al acatamiento mejoras y los resultados de este sistema de rehabilitación así como la reducción potencial en el uso de medicamentos prescritos y el uso reducido de servicios de captación de imágenes, pacientes ambulatorios y proveedores para pacientes internados contribuyen a ahorros en costos indirectos.

El sistema provee guías y retroalimentación en tiempo real para pacientes con grupos de ejercicios para rehabilitación específicos. Además de proveer instrucciones paso por paso para ejercicios de rehabilitación utilizando una representación del paciente en pantalla, o avatar, el sistema puede realizar una comparación en tiempo real entre el movimiento del paciente y el movimiento previsto consistente con el ejercicio de rehabilitación mostrado en la pantalla de salida. Las secuencias de rehabilitación complejas pueden subdividirse en instrucciones guiadas con avatar fácilmente entendibles y manejables. El sistema usa esta comparación para generar retroalimentación en audio y/o visual diseñada para instruir al paciente en el movimiento apropiado. Este grado de retroalimentación de grado terapéutico, médico actualmente falta en otras plataformas de rastreo del movimiento.

El sistema proporciona conveniencia. Un sistema de rehabilitación guiado, automatizado le da al paciente la habilidad de realizar ejercicios de rehabilitación apropiadamente, en el hogar o en otros entornos no clínicos. Esto reduce el costo del uso de clínicas de rehabilitación así como el tiempo necesario para desplazarse a los centros de rehabilitación. Adicionalmente , el programa de software de rehabilitación subyacente podría accederse en un factor en forma portátil dependiendo del tipo de salida de monitor utilizada de esta forma dando a los pacientes flexibilidad en la elección de lugar y tiempo ideales para su participación en los ejercicios de rehabilitación.

El sistema requiere un hardware mínimo. A diferencia de la tecnología para rastreo del movimiento utilizada por las plataformas para juego comercialmente disponibles, esta implementación de rastreo del movimiento para rehabilitación no requiere, aunque opcionalmente puede utilizar, dispositivos de hardware adicionales, tales como acelerómetros , controladores portátiles, o cualquier aparato acoplado al paciente.

El sistema provee flexibilidad en un entorno clínico. El factor de forma y funcionalidad características otorga al sistema ser utilizado en una amplia variedad de entornos clínicos además del lugar de residencia del usuario. Estos incluyen, pero no se limitan a, las instalaciones del hospital de pacientes hospitalizados, clínicas de rehabilitación de paciente ambulatorio, instalaciones de enfermería especializadas, y clínicas médicas para paciente ambulatorio generales.

El sistema proporciona la adaptación del entrenamiento. Además de ser capaz de adaptarse a grupos de ejercicios de rehabilitación específicos, así como la apariencia y proyección de la aplicación de la rehabilitación, el usuario es capaz de adaptar las maniobras de ejercicio utilizándose a sí mismos por medio del entrenamiento del sistema para la captura del movimiento utilizando sus propios movimientos corporales. Los algoritmos para rastreo del movimiento del sistema pueden capturar y almacenar los movimientos del paciente para varias funciones incluyendo para revisión y puntos de referencia así como las posteriores sesiones de entrenamiento de rehabilitación. De esta forma, el usuario y/o paciente puede actuar como su propio control para los ejercicios de rehabilitación.

El sistema provee extensibilidad . Opcionalmente la plataforma de software tiene la habilidad de incorporar sensores adicionales con el propósito de capturar datos fisiológicos adicionales mientras los pacientes están ejecutando la rutina de rehabilitación. Los dispositivos de ejemplo incluyen, pero no se limitan a monitores de ritmo cardíaco, dispositivos de monitoreo metabólico, y dispositivos de electromiograma . Los sensores a base de parches inalámbricos ilustrativos se encuentran en "Patch Based Ultrasound Sensor", Solicitud de E.U.A. Número de Serie 13/094,678, incorporada en la presente por referencia en su totalidad como si se determinara en la presente.

El sistema provee mejoras en la ciencia de la medicina de rehabilitación. Actualmente, la medicina de rehabilitación carece de un entendimiento con base en una fuerte evidencia de técnicas y regímenes de rehabilitación específicos que proveen los mejores resultados al paciente. Esta aplicación de rehabilitación puede proporcionar un valor significativo obteniendo la evidencia científica apropiada para ensayar y validar los regímenes de rehabilitación vía la cuantificación del acatamiento, el movimiento corporal vía rastreo preciso del movimiento, y otras características de las técnicas rehabilitación y el uso de paciente. De esta forma, la aplicación de software de rehabilitación podría proporcionar una plataforma de investigación para que los investigadores conduzcan la investigación en la medicina de rehabilitación.

La adaptación automatizada de la información de la ejecución del paciente longitudinal y con base el régimen de la rehabilitación obtenida del historial clínico del paciente y la ejecución durante regímenes previos para dinámicamente actualizar el grupo de ejercicios con base en la optimización del nivel de dificultad para cada paciente.

El sistema provee la integración de la herramienta de rehabilitación para el rastreo en el sistema de rastreo del movimiento. Los ejercicios de la rehabilitación comúnmente utilizan herramientas terapéuticas adicionales, o "herramientas de la rehabilitación", tales como pesas y bandas de resistencia. Este sistema opcionalmente utiliza herramientas de la rehabilitación clínicas especialmente codificadas que pueden reconocerse por medio del algoritmo del software clínico como el paciente manipula la herramienta. Este reconocimiento puede utilizarse para rastrear el uso de la herramienta para rehabilitación apropiada y la posterior ejecución en los ejercicios que la requieren. Las características únicas en la construcción de las herramientas de la rehabilitación permiten el reconocimiento automático por la rehabilitación para habilitar el rastreo de características específicas tales como pesas o resistencia de esta forma evitando la captura manual de estas características por los pacientes. La codificación puede ser una codificación óptica, o puede comprender información comunicada, tal como vía comunicación inalámbrica utilizando RFID u otros sistemas de comunicación, tales como Bluetooth. Las herramientas de la rehabilitación pueden opcionalmente controlarse por el sistema, tal como cuando se cambia el peso o resistencia de una herramienta para efectuar la rehabilitación óptima. El sistema puede comunicarse con las herramientas vía comunicación cableada o inalámbrica, tal como Bluetooth.

Los grupos de ejercicios pueden cambiarse y/o actualizarse dependiendo de la participación, ejecución y/o estado de enfermedad. Los grupos de ejercicios provistos por el sistema son maniobras de grado terapéutico, médicas que han sido validadas en una instalación clínica según opuesto al software para juegos de grado comercial utilizados por otras plataformas de rastreo del movimiento.

El sistema provee una fácil interfaz con otros sistemas y aparatos a través del factor forma y conectividad . Las opciones para resultados estandarizados para varios tipos de monitores y proyectores permiten la flexibilidad en uso en varios entornos. Además, el pequeño factor de forma del hardware permite la portabilidad y conveniencia. La conectividad del internet permite la integración potencial de las consultas de telemedicina entre el paciente en rehabilitación y los profesionales clínicos de la rehabilitación.

El sistema es provisto ya sea dirigido al proveedor y/o la independencia del proveedor. Este sistema de rehabilitación podría ser tanto dirigido al proveedor, es decir, prescrito y/o recomendado por médicos y otros proveedores así como iniciado independientemente por pacientes que lo consideran apropiado.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático del sistema y aparato, para llevar a cabo los métodos en éstos.

La Figura 2 es una vista en perspectiva de la configuración del sistema terapéutico de rastreo del movimiento .

La Figura 3 es una presentación de la imagen ilustrativa de un estudio de aplicación clínica.

La Figura 4 es una presentación de la imagen ilustrativa de una selección del ejercicio de rehabilitación.

La Figura 5 es una pantalla de la imagen ilustrativa del visualizador de revisión y métricos de la ejecución de la rehabilitación.

La Figura 6 es una vista en perspectiva de una pantalla que tiene una interfaz de rehabilitación con guía con avatar.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La Figura 1 proporciona una visión general esquemática en bloques de los componentes clave del sistema. La Figura 2 es una vista en perspectiva de un sistema terapéutico de rastreo del movimiento.

El sistema de rehabilitación de rastreo del movimiento consiste de varios componentes clave. El sistema incluye un sistema de rastreo del movimiento. Preferiblemente, los componentes del sistema de rastreo del movimiento pueden incluir hardware para el rastreo del movimiento, software para el rastreo del movimiento, un sistema de cámara, un arreglo de micrófono y sensores adicionales. Los sistemas conocidos por el experto en la técnica incluyen el sistema Kinect de Microsoft, la plataforma PrimeSense, o un sistema de una o más cámaras acopladas con el software de rastreo del movimiento. El aparato para el rastreo del movimiento puede estar con o sin y un sensor de profundidad. El sensor de profundidad preferiblemente consiste de un arreglo de cámaras y luz estructurada que es capaz de formar imágenes y evaluar el entorno y los objetos discretos dentro del espacio tridimensional dentro su campo de visión. A los objetos dentro de ese campo de visión se le puede asignar una profundidad y tamaño que puede enviarse a los algoritmos del software con el propósito de permitir la identificación automática sobre algoritmos preexistentes. Además de medir la profundidad, el sensor de profundidad también está equipado con una cámara de video y un arreglo de micrófono para permitir la grabación de video y el reconocimiento de voz/sonido. Las características de la rehabilitación del paciente detectadas pueden incluir, pero no se limitan a, el tiempo consumido, repetición, posición, velocidad, intervalo de movimiento, retroalimentación subjetiva, y rastreo de la herramienta .

Se proporciona una plataforma de computación central. La plataforma de computación central hospeda la plataforma de software clínica así como los componentes de hardware que permiten la conectividad con el internet y la conectividad con el sensor de profundidad y la pantalla externa. La plataforma de computación central también es capaz de soportar componentes de hardware complementarios adicionales que podrían potencialmente utilizarse para intensificar la experiencia de la rehabilitación tal como sensores adicionales o herramientas de diagnóstico. Los componentes de la plataforma de computación central pueden incluir un servidor de aplicación terapéutica, estudio de aplicación de terapia, un estudio de aplicación de terapia y registros de salud. La ubicación e interconexión de los varios componentes descritos en la presente pueden configurarse en cualquier forma o manera como se conoce por los expertos en la técnica, consistente con el objetivo de obtener la funcionalidad de los métodos descritos en la presente .

Una pantalla externa interactúa con el usuario/paciente. Una pantalla estándar en la forma de un monitor de computadora, televisión o proyector puede utilizarse para ver la salida de la plataforma de software clínica y los sensores de profundidad. Opcionalmente , una pantalla que muestra imágenes tridimensionales (3D) puede utilizarse para proporcionar una apariencia más realista, tal como la del avatar.

Una plataforma de software clínica reside en la plataforma de computación central y hospeda el software que provee el acceso a un grupo de aplicaciones clínicas de grado médico y terapéutico dirigidas al cuidado del paciente. Los pacientes interactúan con el sistema del menú utilizando ya sea navegación con voz y/o gesticulaciones de movimiento que pueden rastrearse con el sensor de profundidad. Las interfaces adicionales incluyen, pero no se limitan a, un menú de aplicación de la rehabilitación y el cuadro de navegación, un inicio de sesión e interfaz del proveedor, y un inicio de sesión e interfaz del paciente. A los pacientes se les presenta un menú personalizado en donde pueden acceder el historial clínico pertinente y una tienda de aplicación en donde pueden descargar y actualizar el software clínico prescrito. Una base de datos de la rehabilitación interactúa con un módulo de soporte de decisión de rehabilitación, varios ejercicios de rehabilitación, que interactúan con el usuario vía un avatar y el sistema de captura de movimiento. La plataforma de software mantiene una conexión con un servidor de aplicación de software clínico centralizado vía una conexión de internet. Adicionalmente , también hospeda componentes de software necesarios para permitir consultas de telemedicina y mensajería entre los proveedores médicos y homólogos pacientes.

Con particular referencia a la Figura 2, un paciente (a) se muestra utilizando el sistema. Preferiblemente, una representación digital, tal como un Avatar (b) es provista del paciente (a) . El avatar representa una representación estática y dinámica en tiempo real del paciente. Una variedad de características del cuerpo específicas y/u otras características del paciente se utilizan para rastrear la posición y movimiento del paciente. Cualquier movimiento del paciente se representa en pantalla por un movimiento correspondiente del avatar. El movimiento del paciente específico puede cuantificarse a un grupo de vectores que pueden exportarse para revisión y utilizarse por otras partes del programa. El sistema de rastreo del movimiento permite que el paciente observe su movimiento en la pantalla en tiempo real. El aparato para rastreo de movimiento (c) puede incluir un sensor de profundidad y otros dispositivos tales como un arreglo de cámara, que se dirige hacia el paciente para recolectar características visuales acerca del paciente incluyendo posición y movimiento. Esto provee información recolectada a la plataforma de computación central. Una representación posible de la plataforma de computación central (d) se describe, sin embargo cualquier forma conocida por el experto en la técnica puede utilizarse. La plataforma de computación centralizada puede manifestarse como una amplia variedad de factores de forma de hardware con diferentes entrelazamientos, formas y tamaños. En esta descripción, la plataforma de hardware se coloca en cercana proximidad con el monitor; sin embargo, otras interacciones pueden permitir flexibilidad en la ubicación física. Esta plataforma de computación contiene todo el hardware de conectividad y computación para permitir la ejecución de otros componentes de rastreo de movimiento y aplicación clínica. Varias herramientas clínicas de la rehabilitación (e y £) pueden incorporarse en el sistema rehabilitación. Aquí una herramienta clínica especialmente codificada, en este caso por color, a ser utilizada por el paciente se reconoce por la plataforma de cámara de rastreo de movimiento y la aplicación de la rehabilitación y se coloca enseguida del avatar en la forma que corresponde a la posición de las herramientas en el espacio tridimensional. Ambos, el tipo y movimiento de la herramienta pueden rastrearse por la plataforma para enriquecer la terapia de la rehabilitación. Todos los datos de las herramientas pertinentes incluyendo, tipo, precisión del movimiento, y acatamiento pueden incorporarse en la función de rastreo de la ejecución de la rehabilitación de la aplicación de la rehabilitación. Una unidad de pantalla (g) tal como una televisión LCD o monitor de computadora puede utilizarse para transmitir la información de la aplicación de rehabilitación. Opcionalmente, puede utilizarse una pantalla tridimensional (3D) .

La Figura 3 es una presentación de la imagen ilustrativa de un estudio de aplicación clínica. Una pantalla de usuario describe el estudio de aplicación terapéutica global en donde el usuario puede acceder y utilizar varias aplicaciones habilitadas para el rastreo de movimiento. Las varias aplicaciones de usuario (b) se despliegan, o puede ser provista adicionalmente una lista de búsqueda de aplicaciones terapéuticas o diagnósticas obtenida por el usuario. Una aplicación de buscador (c) provee una lista de búsqueda de aplicaciones diagnósticas o terapéuticas disponibles del servidor de estudio de aplicación. Puede ser provisto un componente de salud y red de social (d) . El enlace de mensajería y telemedicina (e) para ambos los proveedores clínicos y los servicios de red social provee las consultas y el soporte de telemedicina. Opcionalmente, un sistema de programación (e) provee la programación o rastreo de sesiones de terapia o telemedicina próximas.

La Figura 4 es una presentación de la imagen ilustrativa de una selección del ejercicio de rehabilitación. La aplicación de rehabilitación consiste de todos los componentes necesarios para guiar a los pacientes a través de los ejercicios de rehabilitación. Específicamente a los pacientes que activan la aplicación de rehabilitación desde el sistema de menú de la plataforma de software inicial se les presenta una pantalla de consola que les permite conectarse vía el internet a un servidor central para descargar los grupos de ejercicios de la rehabilitación, ver los grupos de ejercicios descargados, seleccionar ejercicios específicos de rehabilitación a activar, revisar sus ejercicios previos de rehabilitación y la ejecución, y exportar sus ejercicios y registros de ejecución a otros individuos tales como sus proveedores para el cuidado de la salud. La aplicación sirve para crear una rutina de ejercicios terapéuticos. La ventana de vista previa (a) permite al usuario previsualizar animaciones de video de las rutinas de ejercicio en la secuencia seleccionada por el médico o el paciente. Este componente también puede desplegar ejercicios sugeridos, el nivel actual de dificultad, y la clasificación. La representación de secuencia (c) describe la secuencia de ejercicios individuales para crear una rutina. Esto proporciona la habilidad al usuario de adaptar la secuencia de ejercicios de una lista disponible y ordenarla según sea apropiado. Puede ser provisto un buscador de ejercicios (d) para listar los ejercicios terapéuticos disponibles para el usuario. La información adicional puede obtenerse mediante la selección de ejercicios individuales.

Después de la selección de un grupo de ejercicios, se les puede presentar a los pacientes un avatar en pantalla y la representación del ejercicio específico. El paciente tiene la habilidad de cambiar la vista y las opciones de cambio pertenecientes al ejercicio específico, tal como el nivel de dificultad, el intervalo de límites de movimiento, y las repeticiones. Los pacientes son capaces de observar las instrucciones de cómo realizar los ejercicios de rehabilitación por medio del avatar en pantalla. Después, pueden iniciar la rutina de ejercicios rehabilitación equiparando sus movimientos corporales con el movimiento del avatar en pantalla. Cuando estos dos patrones de movimiento son incompatibles en la pantalla se da una retroalimentación de audio y visual al paciente para corregir sus movimientos y mantener la técnica del ejercicio apropiada. El paciente puede pausar y resumir la rutina de ejercicios en cualquier momento. Adicionalmente , los pacientes pueden completamente adaptar sus rutinas de ejercicios o revertir los grupos de ejercicios estándar prescritos por sus proveedores clínicos.

Adicionalmente, las rutinas de ejercicios preprogramadas en pantallas pueden cambiarse a las rutinas grabadas del paciente que se capturaron y rastrearon en cuanto a movimiento mientras están en el entorno de entrenamiento tal como el centro de terapia física del paciente ambulatorio bajo la supervisión de proveedores clínicos. Esta funcionalidad permite un alto nivel de personalización y continuidad del cuidado.

El avatar en pantalla por sí mismo puede cambiarse de una simple representación de un cuerpo humano a una forma que se asemeje al paciente u otro humano en detalle que también permite la personalización y participación del paciente. Similarmente , el entorno simulado del avatar en pantalla puede cambiarse por medio del usuario de acuerdo con las preferencias.

El enlace de telemedicina en la aplicación rehabilitación contiene la habilidad de la participación de médicos en la forma de un enlace de telemedicina que permite a los proveedores del cuidado de la salud del paciente no solamente observar las grabaciones del acatamiento y ejecución sino también observar la ejecución de los ejercicios por parte del paciente en tiempo real para evaluar la técnica y la eficacia del ejercicio. Opcionalmente , el sistema puede monitorear los signos vitales y/o actividades del usuario para automáticamente detectar una alerta o una condición de alarma. El enlace de telemedicina puede activarse para así conectar al profesional médico con el usuario para tomar acción correctiva para aliviar la alerta o condición de alarma.

La Figura 5 es una presentación de la imagen ilustrativa de una pantalla de revisión y métricos de la ejecución de la rehabilitación y puede incluir las características de rastreo y reporte. A pesar de que los pacientes participan en los ejercicios de rehabilitación, las variables específicas con respecto a sus movimientos se miden precisamente. Estas incluyen, pero no se limitan a, la precisión del paciente en la equiparación del movimiento presentado, la velocidad del movimiento del cuerpo, la posición en el espacio tridimensional, el ángulo de las articulaciones, el intervalo de movimiento, rotación, número de repeticiones completadas, nivel de precisión del sistema en el rastreo de los movimientos del paciente, y el tiempo ocupado durante cada ejercicio. Todas estas métricas se registran y pueden utilizarse para obtener medidas objetivas de la ejecución del paciente que pueden a su vez ser vistas por el paciente y los proveedores clínicos si es apropiado. El paciente y/o proveedor clínico pueden acceder estas métricas del paciente para ayudar en la guía de la terapia. Adicionalmente , estas métricas pueden exportarse para crear copias impresas, intercambios de información de la salud, y rehabilitación o redes sociales en línea. Para intensificar los reportes de ejecución, los pacientes y los cuidadores del paciente pueden proporcionar información de audio grabada o información en texto capturada por el arreglo de micrófono o un teclado conectado para proporcionar anotaciones contextúales para una futura revisión personal o revisión por parte de proveedores médicos.

La Figura 5 muestra una pantalla ilustrativa para revisar la ejecución de la terapia rehabilitación. Las imágenes y texto (b) representativas del usuario que opcionalmente incluyen información detallada acerca de los estados de enfermedad y otra información demográfica. La línea de tiempo (c) de sesiones de rehabilitación pasadas, actuales y futuras puede ser provista. Cada sesión puede seleccionarse para proporcionar detalles adicionales como se muestra. La representación (d) de las métricas de rehabilitación seleccionables del usuario se despliega tanto en forma tabular como gráfica. Los datos de la ejecución pueden reportarse en múltiples formatos. Un enlace de telemedicina clínica provee al usuario enviar mensajes y participar en la teleconferencia audio/visual con los proveedores del cuidado de la salud del paciente que pueden incluir cirujanos ortopédicos, enfermeras, enfermeras practicantes, terapeutas físicos, y médicos para cuidados primarios .

La Figura 6 muestra una interfaz de usuario de la aplicación de rehabilitación con guía con avatar. La información contextual (b) puede incluir, pero no se limita a: información de identificación del paciente, grupo de ejercicios de rehabilitación, opciones, funcionalidad de telemedicina, precisión y datos de ejecución de la rehabilitación en tiempo real. Puede desplegarse y accederse en el monitor por el usuario. Un avatar (c) o representación del paciente/usuario en el espacio tridimensional se provee preferiblemente. El movimiento del avatar corresponde al movimiento del paciente utilizando puntos de rastreo específicos asignados por el algoritmo de rastreo de movimiento. En el caso de movimiento de extremidad (d) , el avatar es capaz de instruir al usuario de cómo mover el brazo utilizando una silueta del brazo del usuario y moviéndolo en arco. El usuario se instruye para equiparar el movimiento de la extremidad del avatar, el movimiento del usuario correspondiente puede superponerse sobre la representación del movimiento del avatar. La precisión del movimiento del usuario que equipara al avatar puede obtenerse también así como la velocidad y la posición de la extremidad del usuario. La retroalimentación en tiempo real (e) puede desplegarse al usuario. Con base en el movimiento del usuario comparado con el movimiento "ideal" derivado de un protocolo de rehabilitación predeterminado desplegado por el avatar, pueden emitirse instrucciones en tiempo real dinámicas por la plataforma al usuario para asegurar la apropiada técnica de ejercicio de rehabilitación.

Los sensores adicionales pueden integrarse en el sistema. Para intensificar la precisión de los ejercicios de grado terapéutico médicos y agregar agudeza adicional en la fisiología del paciente, los sensores externos pueden integrarse en el rastreo de la ejecución y la característica de entrada al sistema de la aplicación de la rehabilitación y la plataforma de hardware. Los dispositivos de ejemplo incluyen acelerómetros adicionales, marcadores de rastreo de movimiento para evaluar la rotación de las extremidades durante los ejercicios clínicos. Estos dispositivos pueden agregarse y calibrarse utilizando la aplicación de rehabilitación y los datos resultantes de los sensores adicionales pueden incluirse en el reporte de la ejecución y en pantalla mientras se están realizando los ejercicios.

Las herramientas para ejercicios de rehabilitación clínicas tales como pesas, bandas de resistencia y tablas de equilibrio pueden proveerse o acondicionarse con marcadores del rastreo del movimiento. Tales marcadores incluyen, pero no se limitan a, esquemas de color de alto contraste o códigos de barras. Estas herramientas pueden identificarse en términos de sus características (nivel de resistencia, peso) y posteriormente rastrearse como el paciente ejecuta los ejercicios de rehabilitación. La naturaleza del uso de la herramienta de rehabilitación también se incorporará en el rastreo de la ejecución del sistema. Con el propósito de terapia ocupacional, las herramientas de la rehabilitación podrían expandirse para incluir la vida cotidiana tales como utensilios para comer, utensilios de higiene, y muebles utilizados para entrenar pacientes con trastornos neurovasculares o neuromusculares tales como enfermedad de Parkinson o infarto.

Pueden descargarse varios grupos de ejercicios y rutinas de un servidor de software de rehabilitación central a su aplicación de rehabilitación vía una conexión de internet o unidad de memoria flash portátil. Los pacientes pueden acceder la información acerca de sus ejercicios adicionales incluyendo una breve descripción de su utilidad, su clasificación, y si han utilizado ese grupo en el pasado.

Se proporciona soporte para decisión de rehabilitación. La aplicación de la rehabilitación puede utilizar algoritmos, o el soporte de decisión de rehabilitación, para determinar si, con base en la ejecución del paciente, el nivel de dificultad de la rutina de ejercicios necesita intensificarse o reducirse y puede recomendar grupos de ejercicios alternativos para obtener los objeticos de la rehabilitación.

La red social de la rehabilitación en tiempo real se provee opcionalmente . Utilizando una conexión de internet y la aplicación de servidor rehabilitación el software de la rehabilitación puede interactuar con un paciente seleccionado o un grupo homólogo auto-seleccionado para comparar los resultados de la ejecución o participar en ejercicios de rehabilitación en una instalación comunitaria.

Los diagnósticos médicos pueden realizarse vía el sistema. La plataforma de software, además de ser capaz de servir para grupos de ejercicios terapéuticos, también puede utilizarse para diagnosticar trastornos médicos presentando movimientos patológicos u otras manifestaciones físicas de la enfermedad. Al activar una función de modo de diagnóstico incluida en el software, el paciente es capaz de exhibir la patología específica al sistema de movimiento o captura de video, tal como una cámara de rastreo. Los patrones de movimiento patológicos pueden grabarse y analizarse por los algoritmos de soporte de decisión clínica permitiendo el posterior diagnostico a los proveedores del cuidado de la salud.

El servidor de la rehabilitación central puede actuar como un depósito con base en la nube (cloud) de información terapéutica. Puede incluir conectividad y acceso a médicos, a contenido clínico tal como aplicaciones terapéuticas disponibles para descarga a la plataforma de computación central, y herramientas para manejo de cuentas del paciente.

Las aplicaciones clínicas adicionales pueden incluirse. La aplicación clínica de la rehabilitación puede ser una de muchas aplicaciones de grado terapéutico médicas, descargadas o instaladas desde el servidor centralizado de aplicación terapéutica. Las aplicaciones adicionales pueden incluir herramientas para ayudar a encontrar recursos de rehabilitación en proximidad al usuario, herramientas para ayudar en el diagnóstico y manejo de otros estados de enfermedad tales como un accidente cerebrovascular , entrenamiento y terapia para terapia ocupacional y actividades de la vida cotidiana incluyendo entrenamiento del habla, aplicaciones de buen estado físico, y programas que utilizan el sensor de profundidad rastreo de movimiento para trastornos del movimiento y trastornos del sueño.

Todas las publicaciones y patente citada en esta especificación se incorporan en la presente por referencia como si cada publicación o solicitud de patente individual se indicará específica e individualmente a ser incorporada por referencia. A pesar de que la invención anterior ha sido descrita en algo de detalle a manera de ilustración y ejemplo con el propósito de claridad y entendimiento, puede ser fácilmente evidente para los expertos en la técnica en vista de las enseñanzas de esta invención que pueden hacerse ciertos cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu y alcance de las siguientes reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (22)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente, caracterizado porque comprende: un aparato para el rastreo del movimiento, el aparato para el rastreo del movimiento monitorea el movimiento de un paciente y genera un resultado indicativo del mismo, una pantalla, y un procesador y memoria asociada para formar una plataforma de computación, utilizando la captura recibida del aparato para el rastreo del movimiento para proveer: (a) una interfaz de control del menú para la pantalla , (b) instrucciones para desplegar al paciente en la pantalla, (c) la determinación del movimiento o acción de paciente, y (d) una comparación de la instrucción de paciente y el movimiento o acción de paciente, y (e) una pantalla de retroalimentación .

2. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato para el rastreo del movimiento incluye la detección de la profundidad,

3. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye un micrófono.

4. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye la detección de la cara.

5. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la detección de la cara incluye el rastreo facial.

6. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye dispositivos ópticamente codificados.

7. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo ópticamente codificado es una banda de resistencia.

8. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo ópticamente codificado es una pesa.

9. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye la funcionalidad de la telemedicina.

10. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la funcionalidad de la telemedicina incluye una captura de un grupo de planes de terapia.

11. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la funcionalidad de la telemedicina permite la revisión de un plan de terapia.

12. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la funcionalidad de la telemedicina permite el ajuste del plan de terapia.

13. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque se comunican los datos de la ejecución.

14. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque se comunican los datos de acatamiento.

15. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye un sistema de comunicación síncrono.

16. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 15 caracterizado porque el sistema de comunicación síncrono es un sistema de videoconferencia .

17. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye una unidad de transmisión para comunicarse con un proveedor médico.

18. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye una unidad de transmisión para la comunicación con un intercambio de información para el cuidado de la salud.

19. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la funcionalidad de telemáticos se activa por una condición de alerta

20. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la funcionalidad de telemáticos se activa por una condición de alarma.

21. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se despliegan las imágenes del juego.

22. El sistema para el rastreo del movimiento no invasivo de un paciente para intensificar la terapia física administrada al paciente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se proporciona un enlace a la red social .