InnoEPOC

Els anomenats espiròmetres típicament utilitzats per mesurar les capacitats respiratòries són aparells de referència, però presenten 3 limitacions importants com són el contacte amb el pacient que s'ha de tapar el nas amb una pinça i respirar a través d'una embocadura, la mesura de la capacitat respiratòria global sense possibilitat d'analitzar-la per zones, i la manca d'una representació gràfica del flux d'aire respirat que permeti visualitzar les zones afectades d'una manera intuïtiva.

Ens proposem construir un prototip d'instrument que sigui complementari als espiròmetres de referència, però que superi les 3 limitacions anteriorment indicades, de tal manera que proporcioni unes millors prestacions per mesurar la capacitat respiratòria de pacients amb MPOC!.

Les principals característiques del prototip seran:

• Mesura sense contacte mitjançant llum del flux d'aire respirat pel pacient, a partir de la mesura 4D (X, Y, Z, t) de la superfície de tòrax i abdomen durant la respiració
• Obtenció del flux d'aire a nivell global (en tota la zona pectoral mesurada) i també separadament per regions
• A partir del volum i flux d'aire mesurat, càlcul dels paràmetres espiromètrics de referència en la pràctica clínica, tant a nivell global com separadament per regions
• Mesura de la freqüència respiratòria del pacient
• Reconstrucció gràfica de la superfície mesurada al llarg del temps com a imatge 4D amb escala de color
• Registre de la reconstrucció 4D, del flux d'aire i dels paràmetres espiromètrics mesurats, de manera que quedin emmagatzemats i puguin ser recuperats en qualsevol moment , per tal de poder avaluar l'evolució del pacient amb MPOC en diferents moments temporals de la malaltia
• Resolució espacial de mesura ≈ 1 mm
• Baix cost
• Basat en components comercials estàndard (i.e. no fabricats a mida) amb ràpida disponibilitat, incloent càmeres CCD d'alta velocitat i memòria interna, projector DLP, objectius òptics estàndard, un ordinador amb monitor, estructura mecànica de perfils d'alumini, i peces mecàniques estàndard
• Interfície d'usuari (GUI) amigable.

La MPOC és una malaltia degenerativa que provoca un empitjorament progressiu de la funció respiratòria dels malalts, provocant un empitjorament gradual en l'activitat física i, en definitiva, en la qualitat de vida dels malalts. És una de les malalties amb més alt impacte a nivell mundial, amb altes taxes de discapacitat i índex de mortalitat. En l'actualitat, la MPOC afecta ja al 10% de la població del nostre país que està per sobre dels 40 anys. En ser una malaltia degenerativa, els tractaments mèdics de la malaltia se centren en alentir el seu avanç i millorar la qualitat de vida del pacient .

Perquè aquest projecte?

Un instrument com el proposat permetrà avaluar millor la capacitat respiratòria dels malalts amb MPOC, mesurant de forma més completa l'estat del pacient. En conseqüència, ha de permetre un benefici en dos aspectes de particular importància:
1.) Una major taxa de detecció precoç de la malaltia, ja que als estadis inicials de la malaltia és on els tractaments mèdics a aplicar són més efectius i els malalts experimenten més millores.
2.) Uns tractaments mèdics més personalitzats tant en el seu tipus com en la seva dosi depenent de l'estat del pacient. Així mateix, l'instrument permetrà conèixer millor la resposta del pacient davant d'un determinat tractament i monitoritzar millor l'evolució clínica del pacient.

A qui s'adreça especialment el projecte?

• A totes aquelles persones que pateixen la malaltia pulmonar obstructiva crònica
• A associacions d'afectats per la malaltia MPOC
• A professionals mèdics, institucions mèdiques públiques i privades (clíniques, hospitals, fundacions sanitàries, etc.) que treballen amb malalts MPOC
• A totes aquelles persones i institucions que creuen en la investigació biomèdica per millorar la qualitat de vida dels malalts
• A totes aquelles persones que creuen en un model d'economia basat en el coneixement al servei del bé comú, que contribueixi a millorar la qualitat de vida i benestar dels malalts.

L'objectiu tècnic del projecte és desenvolupar un prototip d'instrument basat en components de baix cost per mesurar en 4D la capacitat respiratòria de malalts amb MPOC.

Per tant, a curt-mig termini volem dissenyar l'instrument i construir-lo a nivell de maquinari i programari, de manera que sigui plenament operatiu per a realitzar mesures 4D de pacients amb MPOC. Així mateix, en aquest període, volem establir contactes ferms amb professionals sanitaris especialistes (pneumòlegs, metges especialistes en medicina física i rehabilitació respiratòria, etc.) que puguin estar interessats per les prestacions que ofereix l'instrument, i col · laboren amb nosaltres en el refinament de funcionalitats perquè sigui el més útil possible en la pràctica clínica.

També en el curt termini volem fer una pàgina web on compartir públicament com es va desenvolupant el projecte, publicant imatges, documents de text, vídeos, faqs, etc. dels resultats intermedis del projecte.

A mig-llarg termini aspirem a que el prototip d'instrument que hem desenvolupat pugui ser testejat en l'entorn clínic (amb la col · laboració de metges i institucions sanitàries interessades) a través de proves pilot inicials en pacients amb MPOC. A llarg termini, aspirem a que els resultats de InnoEPOC contribueixin a conèixer millor els efectes de la MPOC en la salut dels pacients, a administrar tractaments mèdics més personalitzats per a cada pacient en funció del seu estat i resposta al tractament, i en definitiva a ajudar a millorar la qualitat i prolongar l'esperança de vida dels malalts amb MPOC.

L'equip d'investigadors que desenvoluparem el projecte InnoEPOC treballem en el camp de la metrologia òptica (mesura de objectes sense contacte) dins del Centre de Desenvolupament de Sensors, Instrumentació i Sistemes de la UPC (http://www.cd6.upc.edu). Som un equip multidisciplinari format per experts en enginyeria òptica, electrònica, mecànica i informàtica. Comptem amb més de 5 anys d'experiència en el desenvolupament de prototips d'instruments basats en la tècnica de estereovisió activa per mesurar en 3D el cos humà. Fins avui, hem dissenyat i construït 2 prototips de escàners 3D, un d'alta resolució i un altre de camp extens, que hem aplicat amb èxit a la mesura d'arrugues facials i de volums corporals, respectivament. Actualment el nostre interès és evolucionar la tècnica cap al 4D (temps real) però mantenint el baix cost, i aplicar-la a proporcionar solucions innovadores en el camp biomèdic que permetin millorar la qualitat de vida dels pacients, com és el cas dels malalts amb MPOC en aquest projecte.

A continuació presentem als membres de l'equip que desenvoluparem el projecte:

• Miguel Ares (Dr.), investigador postdoctoral amb àmplia experiència en el desenvolupament d'escàners 3D de cos humà basats en la tècnica de estereovisió activa. Serà el coordinador del projecte, i s'encarregarà de dissenyar conceptualment el prototip, desenvolupar els programes de control dels dispositius per fer mesures en 4D, i implementar la interfície d'usuari.

• Santiago Royo (Dr.), professor i investigador expert en la direcció i gestió de projectes de metrologia òptica. Donarà suport a la gestió del projecte, aportant la seva experiència en les diferents fases del desenvolupament del projecte.

• Jordi Riu, enginyer tècnic de telecomunicacions i enginyer electrònic. S'encarregarà de la implementació dels programes per calcular el flux d'aire respirat i els paràmetres espiromètrics de referència a nivell global i per regions, a partir de les mesures 4D realitzades.

• Francisco Azcona, enginyer mecatrònic especialitzat en robòtica. S'encarregarà del disseny mecànic detallat del prototip.