InnoEPOC

Los denominados espirómetros típicamente utilizados para medir las capacidades respiratorias son aparatos de referencia, pero presentan 3 limitaciones importantes como son el contacto con el paciente que se tiene que tapar la nariz con una pinza y respirar a traves de una boquilla, la medida de la capacidad respiratoria global sin posibilidad de analizarla por zonas, y la falta de una representación gráfica del flujo de aire respirado que permita visualizar las zonas afectadas de una manera intuitiva.

¡Nos proponemos construir un prototipo de instrumento que sea complementario a los espirómetros de referencia, pero que supere las 3 limitaciones anteriormente indicadas, de tal manera que proporcione unas mejores prestaciones para medir la capacidad respiratoria de pacientes con EPOC!.

Las principales características del prototipo serán:

• Medida sin contacto mediante luz del flujo de aire respirado por el paciente, a partir de la medida 4D (X, Y, Z, t) de la superficie de tórax y abdomen durante la respiración
• Obtención del flujo de aire a nivel global (en toda la zona pectoral medida) y también separadamente por regiones
• A partir del volumen y flujo de aire medido, cálculo de los parámetros espirométricos de referencia en la práctica clínica, tanto a nivel global como separadamente por regiones
• Medida de la frecuencia respiratoria del paciente
• Reconstrucción gráfica de la superficie medida a lo largo del tiempo como imagen 4D con escala de color
• Registro de la reconstrucción 4D, del flujo de aire y de los parámetros espirométricos medidos, de manera que queden almacenados y puedan ser recuperados en cualquier momento, con el fin de poder evaluar la evolución del paciente con EPOC en diferentes momentos temporales de la enfermedad
• Resolución espacial de medida ≈ 1mm
• Bajo coste
• Basado en componentes comerciales estándar (i.e. no fabricados a medida) con rápida disponibilidad, incluyendo cámaras CCD de alta velocidad y memoria interna, proyector DLP, objetivos ópticos estándar, un ordenador con monitor, estructura mecánica de perfiles de aluminio, y piezas mecánicas estándar
• Interfaz de usuario (GUI) amigable.

La EPOC es una enfermedad degenerativa que provoca un empeoramiento progresivo de la función respiratoria de los enfermos, provocando una merma gradual en la actividad física y, en definitiva, en la calidad de vida de los enfermos. Es una de las enfermedades con mayor impacto a nivel mundial, con altas tasas de discapacidad e índice de mortalidad. En la actualidad, la EPOC afecta ya al 10% de la población de nuestro país que está por encima de los 40 años. Al ser una enfermedad degenerativa, los tratamientos médicos de la enfermedad se centran en ralentizar su avance y mejorar la calidad de vida del paciente.

¿Porqué este proyecto?

Un instrumento como el propuesto permitirá evaluar mejor la capacidad respiratoria de los enfermos con EPOC, midiendo de forma más completa el estado del paciente. En consecuencia, ha de permitir un beneficio en dos aspectos de particular importancia:
1.) Una mayor tasa de detección precoz de la enfermedad, lo cual es muy importante pues es en los estadios iniciales de la enfermedad donde los tratamientos médicos a aplicar son más efectivos y los enfermos experimentan más mejoras.
2.) Unos tratamientos médicos más personalizados tanto en su tipo como en su dosis dependiendo del estado del paciente. Asimismo, el instrumento permitirá conocer mejor la respuesta del paciente ante un determinado tratamiento y monitorizar mejor la evolución clínica del paciente.

¿A quién se dirige especialmente el proyecto?

• A todas aquellas personas que son enfermas de enfermedad pulmonar obstructiva crónica
• A asociaciones de afectados por la enfermedad EPOC
• A profesionales médicos, instituciones médicas públicas y privadas (clínicas, hospitales, fundaciones sanitarias, etc.) que trabajan con enfermos EPOC
• A todas aquellas personas e instituciones que creen en la investigación biomédica para mejorar la calidad de vida de los enfermos
• A todas aquellas personas que creen en un modelo de economía basado en el conocimiento al servicio del bien común, que contribuya a mejorar la calidad de vida y bienestar de los enfermos.

El objetivo técnico del proyecto es desarrollar un prototipo de instrumento basado en componentes de bajo coste para medir en 4D la capacidad respiratoria de enfermos con EPOC.

Por lo tanto, a corto-medio plazo queremos diseñar el instrumento y construirlo a nivel de hardware y software, de manera que sea plenamente operativo para realizar medidas 4D de pacientes con EPOC. Asimismo, en este periodo, queremos establecer contactos firmes con profesionales sanitarios especialistas (neumólogos, médicos especialistas en medicina física y rehabilitación respiratoria, etc.) que puedan sentirse interesados por las prestaciones que ofrece el instrumento, y colaboren con nosotros en el refinamiento de funcionalidades para que sea lo más útil posible en la práctica clínica.

También en el corto plazo queremos realizar una página web donde compartir públicamente como se va desarrollando el proyecto, publicando imágenes, documentos de texto, videos, faqs, etc. de los resultados intermedios del proyecto.

A medio-largo plazo aspiramos a que el prototipo de instrumento que hemos desarrollado pueda ser testeado en el entorno clínico (con la colaboración de médicos e instituciones sanitarias interesadas) a través de pruebas piloto iniciales en pacientes con EPOC. A largo plazo, aspiramos a que los resultados de InnoEPOC contribuyan a conocer mejor los efectos de la EPOC en la salud de los pacientes, a administrar tratamientos médicos más personalizados para cada paciente en función de su estado y respuesta al tratamiento, y en definitiva a ayudar a mejorar la calidad y prolongar la esperanza de vida de los enfermos con EPOC.

El equipo de investigadores que desarrollaremos el proyecto InnoEPOC trabajamos en el campo de la metrología óptica (medida de objetos sin contacto) dentro del Centro de Desarrollo de Sensores, Instrumentación y Sistemas de la UPC (http://www.cd6.upc.edu). Somos un equipo multidisciplinar formado por expertos en ingeniería óptica, electrónica, mecánica e informática. Contamos con más de 5 años de experiencia en el desarrollo de prototipos de instrumentos basados en la técnica de estereovisión activa para la medida 3D del cuerpo humano. Hasta la fecha hemos diseñado y construido de manera autónoma 2 prototipos de escáner 3D, uno de alta resolución y otro de campo extenso, que hemos aplicado con éxito a la medida de arrugas faciales y de volúmenes corporales, respectivamente. Actualmente nuestro interés es evolucionar la técnica hacia el 4D (tiempo real) pero manteniendo el bajo coste, y aplicarla a proporcionar soluciones innovadoras en el campo biomédico que permitan mejorar la calidad de vida de los pacientes, como es el caso de los enfermos con EPOC en este proyecto.

A continuación presentamos a los miembros del equipo que desarrollaremos el proyecto:

• Miguel Ares (Dr.), investigador postdoctoral con amplia experiencia en el desarrollo de escáneres 3D de cuerpo humano basados en la técnica de estereovisión activa. Será el coordinador del proyecto, y se encargará de diseñar conceptualmente el prototipo, desarrollar los programas de control de los dispositivos para realizar medidas en 4D, e implementar la interfaz de usuario.

• Santiago Royo (Dr.), profesor e investigador experto en la dirección y gestión de proyectos de metrología óptica. Dará soporte a la gestión del proyecto, aportando su experiencia en las distintas fases del desarrollo del proyecto.

• Jordi Riu, ingeniero técnico de telecomunicaciones e ingeniero electrónico. Se encargará de la implementación de los programas para calcular el flujo de aire respirado y los parámetros espirómetricos de referencia a nivel global y por regiones, a partir de las medidas 4D realizadas.

• Francisco Azcona, ingeniero mecatrónico especializado en robótica. Se encargará del diseño mecánico detallado del prototipo.