Internet de las cosas y la salud centrada en el hogar

Internet of Things and Home-Centered Health

Paul Sanmartín Mendoza¹, Karen Ávila Hernández², César Vilora Núñez³, Daladier Jabba Molinares⁴

¹ Ingeniero de Sistemas, Ms.C. Docente investigador, Universidad Simón Bolívar. Barranquilla (Colombia).

² Ingeniero de Sistemas, investigador, Universidad del Norte. Barranquilla (Colombia).

³ Ingeniero Electrónico, Ms.C. Docente investigador, Universidad del Norte. Barranquilla (Colombia).

⁴ Ingeniero de Sistemas Ph.D. Profesor asistente, Universidad del Norte. Barranquilla (Colombia).

Fecha de recepción: 12 de febrero de 2016
Fecha de aceptación: 29 de abril de 2016

Este artículo presenta una revisión del Internet de las cosas en el área de la salud, centrándonos en las soluciones que existen actualmente en la salud orientada al hogar. El Internet de las cosas aplicado a la salud permitirá que muchas personas, independientemente de su clase social, utilicen los servicios que por medio del IoT se podrían ofrecer y que en muchos países ya se estén implementando. Teniendo en cuenta que en las próximas décadas el modelo de asistencia médica se transformará del presente hospital-céntrico que comúnmente conocemos a un modelo de salud totalmente centrado en el hogar, en el que se tendrá menor intensidad laboral y costo operacional. El servicio de salud en el hogar permite el aprovechamiento de la tecnología IoT, llamado muy a menudo Salud IoT. Esto suena prometedor para la industria del sector salud y las TIC en general porque permite personalizar el servicio sanitario, y acelerar su evolución.

Palabras clave: e-Salud, Internet of things, Telemedicina.

Abstract

This paper presents an overview about the Internet of Things (IoT) in health area, focusing on solutions that currently exist in home-centric health. The IoT implemented in ​​health area, allows that many people, regardless of their social class, using the services through the IoT could offer, and many countries are being implemented. Considering that in the coming decades, the model will transform health care in this hospital-centric commonly known to a health model focused entirely on the home, in which lower labor intensity and operating costs will be taken at home. The health service at home allows get advantage about the use of IoT technology, often called as IoT Health. This sounds promising for the health industry and the ICT sector in general, because it let you to customize the sanitary service, accelerating their evolution.

Keywords: e-Salud, Internet de las Cosas, Telemedicine.

INTRODUCCIÓN

Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) se trata de la conexión de dispositivos y objetos de la vida cotidiana a través de Internet (1). IoT permite integrar sensores y dispositivos con objetos que quedan conectados a Internet a través de redes fijas e inalámbricas (2-5). Cabe destacar que los objetos que conformarán la red son variados: electrodomésticos, maquinaria industrial, vehículos, entre otros.

En IoT cada objeto tendría su propia dirección de su proveedor de Internet. (En Latinoamérica existen muchos proveedores de Internet pero entre los más reconocidos podemos citar a Claro y Telefónica). Esto indica que si tenemos objetos como partes de automóviles y cámaras conectados a Internet, será más fácil su ubicación e identificación, sería más fácil realizar inventarios, saber si el objeto está encendido o apagado en cualquier instante.

Este artículo consta de 6 secciones. En la segunda sección se habla sobre el Internet en la Salud; en la tercera, de Tecnologías de IoT en la Salud; en la cuarta, de las Arquitecturas comunes de Aplicación de IoT en la Salud; en la quinta se explican los Escenarios típicos de aplicación del Internet de las cosas en la salud, y por último se presentan las Conclusiones y Trabajos Futuros.

EL INTERNET EN LA SALUD

El Internet de las cosas aplicado en el área de la salud permitirá que muchas personas, independientemente de su clase social, utilicen los servicios que por medio del IoT se podrían ofrecer y que en muchos países ya se están ofertando. Servirá para llevar un control constante de nuestra salud, teniendo en cuenta que hay muchas enfermedades en las cuales síntomas son silenciosos y que un diagnóstico temprano permitiría la prevención y posibles soluciones a las enfermedades que pueden resultar mortales. Todo lo anterior suena muy conveniente, teniendo en cuenta que el sistema de salud a nivel mundial tiende a cambiar, centrándose en la atención en el hogar. En la figura 2 se presentan diferentes aplicaciones del IoT en la salud.

Las diferentes soluciones/ aplicaciones del IoT en la salud pueden ser sectorizadas en los servicios de Telemedicina, Emergencia, Medicación, Redes sociales para la salud, salud en el hogar, paquetes farmacéuticos inteligentes, dispositivos biomédicos, como se muestra en la figura 1 (6).

TECNOLOGÍAS DE IOT EN LA SALUD

Entre las características fundamentales que ofrece Internet de las cosas está el incremento de los nodos conectados entre sí, que al mismo tiempo se convierte en un gran reto para el desarrollo de nuevos protocolos de comunicación y actualización de topologías. Las redes de sensores (WSN, Wireless Sensor Network) (7, 8) cumplen muchos de los requisitos que propone la solución tecnológica de Internet de las cosas. Las WSN están conformadas por un conjunto de nodos esparcidos en un área determinada, comunicados de forma ad-hoc (9) y pueden trabajar de modo cooperativo, esto permite que se incremente su aplicabilidad en casi todos los campos de la industria.

Las tecnologías inalámbricas para sistemas de censado biomédicos incluyen: red de área personal inalámbrica (WPAN) (10, 11), Wireless Body Area Network (WBAN) (12, 13), también llamadas redes sensores corporales (BSN) (14) o simplemente redes de área corporal (BAN) (15), redes cuerpo médico (mBan) (16), red de área local inalámbrica (WLAN) (17, 18), Wi-Fi (19), WiMAX (20), ZigBee (17), Bluetooth (19), ANT (21), ultrawideband (UWB) (22), E-textiles (23), conferencias web, cápsula endoscópica, implantables y sensores ingeribles, y electrónica epidérmicas, vendas inteligentes, aplicaciones de teléfonos inteligentes (24), identificación por radiofrecuencia (RFID) (25-28), sistema de localización en tiempo real (RTLS) (29), sistema de posicionamiento en interiores (IPS) (30), entre otros.

Las tecnologías de RFID (Identificación por Radiofrecuencia) (25-28) y ZigBee (32-35) además de la computación en nube también pueden ser utilizadas para reducir los tiempos de trabajo y de costes a través de la conexión de dispositivos inteligentes a Internet. Su gran variedad de aplicaciones las vuelve atractivas para ser manipuladas en entornos de atención médica, de tal forma que permitan crear sistemas de seguimiento y control de pacientes en hospitales y clínicas, que faciliten la toma de decisiones del personal médico y administrativo. ZigBee está basado en el estándar IEEE 802.15.4 (32-35), que se utiliza para la comunicación de datos, de dos a muchos dispositivos de consumo conectados entre sí, donde estos generalmente son equipos industriales; además sirve para aplicaciones inalámbrica de área personal.

Estas etiquetas tienen incorporado un microchip, el cual va almacenando la información, esta información es única, razón por la cual tiene una identificación ID, y luego es almacenada en la memoria RFID; estas etiquetas son de diferente tamaño de acuerdo al sistema. Luego el RFID se incorpora al objeto que se quiere identificar y localizar; es por esto que en el área de la salud sería de gran interés, porque lo que se quiere es que a un paciente o trabajador se le haga un seguimiento y control para tener una mejor atención.

ARQUITECTURAS COMUNES DE APLICACIÓN DE IOT EN LA SALUD

El IoT hace buen provecho de las tecnologías inalámbricas. En (36) se presenta una arquitectura que sirve como banco de pruebas para aplicaciones sobre redes de área corporal (BAN) ( ver figura 3) o redes de sensores de área corporal (WSAN), es una red diseñada con dispositivos (sensores) de baja potencia incorporados en el cuerpo, a través de los cuales se controlan los movimientos de este y sus parámetros vitales, y a su vez estos estarán conectados a una red inalámbrica para poder transmitir los datos a una estación base, y esos datos se envían en tiempo real al hospital y clínicas. Como se dijo, esta arquitectura se utiliza para implementar aplicaciones de prueba; muchas soluciones a nivel mundial que se basan en BAN usan arquitecturas similares a esta.

Después de lo todo lo expuesto anteriormente no es difícil darse cuenta de que la ubicuidad de la IoT casi que nos exige que la mayoría de los objetos cotidianos puedan ser accesible a través de las famosas direcciones IP (Internet Protocol). La IPV6 (IP versión 6) sobre redes de sensores de área personal 6LoWPAN (37) (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks) es un protocolo que proporciona compatibilidad de IPv6 con las redes de sensores. En (38) se presenta una arquitectura que integra hardware y software, basada en redes heterogéneas 6LoWPAN. Está motivada por la necesidad de la fusión de una red de área corporal y una red de control de medio ambiente, para aplicaciones de monitoreo de salud. La conectividad a Internet se añadió a través del uso de un enrutador de borde, y permite acceder a cada nodo directamente desde cualquier lugar en Internet.

ESCENARIOS TÍPICOS DE APLICACIÓN DEL INTERNET DE LAS COSAS EN LA SALUD

• Servicio de Emergencia Inteligente

Los servicios de emergencia (SE) también se unen a la evolución y el nuevo paradigma del servicio médico centrado en el paciente desde el hogar. El SE en sumamente importante, pues muchas vidas dependen de su buena y oportuna gestión; muchas veces la responsabilidad recae en el servicio prehospitalario y calidad del servicio médico de emergencia. Hasta el momento existen varias soluciones que ayudan a una oportuna gestión del servicio prehospitalario, a través de las tecnologías inalámbricas y utilización de IoT como base. En (39) se describe un sus temas el tiempo como propósito para mejorar la comunicación entre la ambulancia, el centro de control de despacho y el servicio de urgencia del hospital.

• Asistencia Médica en Hogares Inteligentes

La atención domiciliaria o en el hogar se ha convertido en la preferida por los pacientes de la tercera edad, por ende, dicha atención domiciliaria a distancia es una de las áreas con mayor crecimiento en el campo de la salud (41). Un ejemplo se encuentra en la figura 4.

Gracias a esto, muchas aplicaciones cuyo objetivo sea, de una forma u otra el cuidado del paciente en el hogar se han desarrollado, implementado y evaluado. El principal objetivo de estos sistemas es tener un mejor control en la atención de la salud del paciente, lo cual puede reducir las visitas al hospital y posibilitar el mejoramiento de la calidad de vida (41).

eBPlatform es un sistema de información propuesto en (42) basado en IoT. Fue diseñado para la atención domiciliaria de los pacientes con enfermedades no transmisibles en China. Fue utilizado un sensor denominado eBox, el cual puede ser desplegado en el hogar del paciente y permite el monitoreo constante de su presión arterial, azúcar en la sangre y señales de electrocardiograma. Los datos asociados a las mediciones son desplegados en un portal web en el cual los médicos pueden proporcionar un tratamiento en línea. eBPlatform fue probado mediante un caso de estudio en Beijing con 50 pacientes asociados. Según los autores, los resultados de la prueba muestran que la plataforma puede aumentar la eficiencia del médico debido a la comunicación constante con el paciente, logrando así un mayor control en el tratamiento propuesto.

• Servicio de Medicación Inteligente

El éxito en el tratamiento de cualquier enfermedad depende en gran medida del cumplimiento al tomar la medicina prescrita en el momento adecuado. Factores asociados al paciente pueden llevar al incumplimiento en la toma de medicina, ya sea por factores psicológicos asociados con la ansiedad, motivación de recuperación, actitud hacia la enfermedad, o el olvido del horario en las personas de la tercera edad (43).

En una consulta rutinaria es casi imposible que el medico detecte que el paciente no está tomando la medicina de manera adecuada, a menos que el paciente mismo lo mencione, lo cual afecta sin duda alguna el proceso de recuperación. Por este motivo, han surgido diferentes proyectos de sistemas de administración de medicamentos, con el objetivo de controlar la medicación del paciente en el hogar.

En (43) se diseñó e implementó una plataforma denominada iHomeHealth-IoT, la cual está conformada por una caja de medicina inteligente (iMedBox) y envases farmacéuticos inteligentes (iMedPack) con capacidades de comunicación por RFID. La plataforma es capaz de enviar una alerta al paciente visualizada en la caja inteligente indicando que la hora de la toma del medicamento ha pasado; además esta alerta se complementa con un mensaje de texto al médico a cargo.

• Dispositivos Biomédicos Portátiles Inteligentes

Soluciones portátiles son especialmente necesarias en materia de salud con el fin de gestionar y unificar las aplicaciones médicas; ejemplos de estas soluciones son mostradas a continuación.

En (45) se propone una arquitectura de red basada en 3G, GSM, infraestructura de Internet y en redes de sensores inalámbricos de área corporal (WBASN, Wireless Body Area Sensor Network), llamada Redes de Médicos Comunitarios, CMN por sus siglas en inglés (Community Medical Network). La arquitectura propuesta por You et al. (45) está divida en 5 grandes partes: WBASN, dispositivos móviles, redes de comunicación móviles, backbone y servidores en los hospitales locales. En cuanto a la implementación del sistema propuesto, WBASN es responsable tanto de la supervisión del estado de salud de los pacientes como de la adquisición de la información médica; este manejo juega un papel importante en el CMN. De acuerdo con sus autores, CMN no necesita grandes costos para su despliegue, no se ve alterada con la movilidad de los pacientes, y puede reducir los costos de diagnóstico y tratamiento de enfermedades.

En (46) se propone un dispositivo llamado AMI (Active Monitoring Insole) para el monitoreo de cargas de miembros inferiores. De acuerdo con sus autores, el sistema formulado AMI está capacitado para ser utilizado por un médico o por un terapeuta con el fin de analizar el avance de los pacientes y tomar los correctivos necesarios para su recuperación.

Por otro lado, MuSa (MUlti Sensor Assistant) (47) es propuesto por Bianchi et al. MuSa es un dispositivo portátil multisensor, capacitado en la detección de caídas del el ritmo cardíaco y tasas de respiración.

• Servicio de Redes Sociales enfocados en la Salud

Con la aparición de la World Wide Web, el Internet ha sido protagonista de numerosos avances en la sociedad, incluso con la explosión de la llamada Web 2.0, empezó el fenómeno de las redes sociales. Los sitios de medios sociales (redes sociales), tales como Facebook, Twitter, Youtube, entre otros, se han convertido en poderosas herramientas a través de Internet, aplicaciones de generación de contenido, blogs, wikis, han fortalecido en gran parte la forma de hacer negocios en la Internet, siendo la fuente de ingreso de muchas empresas y familias a nivel mundial.

Actualmente con el IoT crecen aún más las comunidades en Internet, como por ejemplo, en (48) se describe una comunidad de apoyo social a la pérdida de peso, que se encuentra compartida a través de una red social de Internet. Estas personas pueden compartir sus motivaciones y experiencias; el apoyo a estas personas es tan personalizado como si estuvieran cara a cara con el médico, pero ofrece aspectos únicos de comodidad, anonimato e interacción sin prejuicios. Dentro de la metodología utilizada realizan encuestas para analizar información. En (48) se propone que el apoyo social dentro de las comunidades de Internet para pérdida de peso merece mayor atención y mejores evaluaciones; estas comunidades pueden mejorar, para que los médicos puedan tomar decisiones que aporten al bienestar de estas personas con la utilización de las redes sociales en línea, teléfonos móviles, servicio de mensajes cortos (SMS; es, mensajes de texto) y blogs.

En (49) también se realiza un estudio a jóvenes adultos entre 18 y 29 años con propósito de controlar su pérdida de peso. El propósito era ofrecer orientación respecto a sus hábitos alimenticios y analizar su comportamiento en el control de peso. El trabajo arrojó buenos resultados y contribuyó a la comprensión de las fortalezas y limitaciones del uso de Facebook en la investigación y promoción de la salud en general.

En (50) presenta un estudio estadístico no muy común, en el que se utiliza las redes sociales para el uso médico e investigación relacionados con el control, la confianza y la intimidad. Con dicho estudio se utilizan datos de Europa, que contienen información sobre el comportamiento y las percepciones en temas sociales como los medios de comunicación, privacidad y redes sociales. Los resultados arrojan que existe alguna evidencia de una brecha digital debido a la edad, mientras que los ingresos no afectan significativamente el acceso a las redes sociales en el área de la salud. Las percepciones de privacidad parecen ser un elemento de disuasión, mientras que la confianza en los proveedores de cuidado de la salud no es un factor importante para el desarrollo social y el uso de la red.

Según Lober y Flowers (52), el cambio acelerado de la tecnología en salud tienen sus raíces en las tendencias; en su trabajo revisan las actividades en la capacitación de los consumidores y la tecnología, y encontraron que las tendencias sociales son visibles en la integración de las tecnologías de la información y las comunicaciones en el área de la salud, tanto en la búsqueda y el intercambio de información en Internet, en el uso de los medios sociales para crear nuevos tipos de interacciones con la familia, proveedores y compañeros, y en el e-paciente, que integra estas nuevas funciones y nuevas tecnologías.

Otro ejemplo importante lo encontramos en (53), donde las redes sociales y sitios web de intercambio de archivos han concentrado a los pacientes con EM de todo el mundo y han facilitado la distribución de las experiencias personales y la información derivada de la investigación médica y su relación con la CCSVI (chronic cerebrospinal venous insufficiency). En este trabajo se revisa cuidadosamente los recursos disponibles en Internet para los pacientes con EM que buscan información sobre la CCSVI, y las responsabilidades de los médicos a medida que participan en estas discusiones en línea. Como resultado ha habido un crecimiento acelerado en el número de pacientes que buscan tratamiento para este síndrome, contemplando la posibilidad de mejorar su condición actual.

El IoT a través de las redes sociales también ha tenido un impacto en la salud mental. En (54) se presenta un estudio con este propósito, en el que se revisa el desarrollo y los usos actuales de las redes sociales sobre la salud mental, Hidy et al. (54), los dilemas éticos y legales, así como directrices prácticas para los médicos de salud mental interesados en el desarrollo de un sitio de redes sociales para apoyar su práctica profesional. Como conclusión se discuten las implicaciones éticas que los médicos deben considerar en el uso de sitios de redes sociales personales.

• Servicio de telemedicina

La telemedicina es la práctica de la atención médica a través de computadoras, redes de comunicación, tecnología médica y el personal de expertos del área de la salud que se apoyan en estas herramientas para poder prestar servicios a pacientes remotamente (55). Entre estos servicios podemos encontrar: diagnóstico, consulta y tratamiento, educación sanitaria y transferencia de información médica a través de las comunicaciones audiovisuales y datos (56).

Con el desarrollo del IoT muchas personas en el mundo pueden estar conectadas a Internet a través de las redes de tecnología 3G, 4G y próximamente 5G. Esto ha reducido la brecha que existía respecto a poder asistir a pacientes remotamente. La experiencia en países como Colombia, China e India, entre otros, puede ser tomada como caso de estudio para otros países en desarrollo que han dado a conocer sus trabajos en Telemedicina utilizando IoT. En China (57) se prueba el funcionamiento más adecuado en IoT con las Sickroom basadoen las tecnologías del RFID. Otro ejemplo visible se puede ver en la India (58), donde el cáncer se ha convertido en uno de los principales problemas de salud pública debido al aumento en la incidencia de la enfermedad en ese país. La Telemedicina en oncología mediante tecnologías inalámbricas, les permite ofrecer atención sanitaria con expertos, ayudando a la prevención, detección precoz, cuidados paulativos y rehabilitación en el tratamiento del cáncer remotamente en sitios de difícil acceso. Otro trabajo en este mismo país es presentado en (59), el cual muestra tipos de arquitecturas para la telemedicina utilizando diferentes tecnologías muy usadas y de bajo costo.

Unas de las aplicaciones muy utilizadas de la telemedicina es el electrocardiograma (ECG); existen varios trabajos publicados; por ejemplo, en (60) se presenta el diseño de un sistema portátil de cardiología que permite transmitir en tiempo real a través de telefonía móvil la señal electrocardiográfica. Una solución similar pero más aplicada se presenta en un trabajo realizado en Bangladesh (sur de Asia) (61), donde la mayoría vive en zonas rurales que carecen de atención especializada, la necesidad de sistemas de telemedicina basados en Internet es mucho más grande, lo que permitiría a un gran número de médicos y hospitales proporcionar colectivamente servicios de salud a poblaciones enteras. Se propone una arquitectura escalable, basada en Internet para la telemedicina (ECG) (61), que integra múltiples hospitales; es un sistema de información distribuida basada en telemedicina móvil que permite conectar a los pacientes en localidades rurales con médicos especialistas. En cuanto a la conectividad, la solución indica que el equipo ECG portátil se comunica a través del dispositivo móvil a un servidor (computador robusto provisto de software sofisticado y acondicionado para la solución) que se encuentra en el centro médico rural; este, a su vez, se comunica a través de la red con un especialista que pueda verificar y procesar la información para diagnosticar a través de su dispositivo móvil o un computador.

CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

Este artículo presenta una revisión del Internet de las cosas en el área de la salud, centrándonos en las soluciones que existen actualmente en la salud orientada al hogar. Un porvenir muy prometedor se predice con la aparición de los dispositivos inteligentes portátiles, utilizando protocolos como el 6LoWPAN, que permitirá el desarrollo de muchas aplicaciones para la solución de problemas cotidianos en el sector salud y la rápida implementación del modelo de salud centrado en el hogar.

Esto refleja un amplio avance a nivel de tecnologías y arquitectura de redes basadas en IoT, que brindan soluciones específicas a problemas en el sector salud, especialmente en escenarios enfocados a la salud centrada en el hogar, lo cual permite el aprovechamiento al máximo de la tecnología IoT en esta área, muy comúnmente llamado Salud IoT. Lo anterior suena prometedor para la industria del sector salud y las TIC en general porque permite personalizar el servicio sanitario, y acelerar su evolución.

Conflicto de intereses: ninguno

Financiación: Universidad del Norte

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