Proyecto SIMPLICITY

SIMPLIFICACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DE LA APNEA DEL SUEÑO INFANTIL MEDIANTE NUEVAS TÉCNICAS DE PROCESADO DE SEÑALES CARDIORRESPIRATORIAS

Proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Agencia Estatal de Investigación y cofinanciado con Fondos Estructurales de la Unión Europea dentro del objetivo temático "Promover el desarrollo tecnológico, la innovación y una investigación de calidad

El objetivo principal del proyecto es investigar, desarrollar y validar nuevas metodologías automáticas de ayuda al diagnóstico del SAHS infantil y su severidad en base a la información obtenida de las señales de flujo aéreo, saturación de oxígeno en sangre y electrocardiograma.

Para ello, se plantean importantes objetivos específicos:

  1. Identificar la información más relevante extraída de las señales cardiorrespiratorias
  2. Evaluar su capacidad diagnóstica de manera individual y conjunta
  3. Validar nuevas técnicas emergentes de machine learning
  4. Analizar e interpretar los resultados por rangos de edad

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Grupo Responsable

GIB-UVa

El Grupo de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Valladolid es un grupo multidisciplinar, formado principalmente por Ingenieros de Telecomunicación y Médicos de diferentes especialidades (neumología, neurología, electrofisiología, psiquiatría y oftalmología). Sus miembros tienen una amplia experiencia en el procesado de señales biomédicas para la ayuda al diagnóstico de diferentes enfermedades.

Roberto Horneroroberto.hornero@tel.uva.es

Nuestros Objetivos

El objetivo principal del proyecto es investigar, desarrollar y validar nuevas metodologías automáticas de ayuda al diagnóstico del SAHS infantil y su severidad en base a la información obtenida de las señales de flujo aéreo, saturación de oxígeno en sangre y electrocardiograma.

Para ello, se plantean importantes objetivos específicos:

  1. Identificar la información más relevante extraída de las señales cardiorrespiratorias
  2. Evaluar su capacidad diagnóstica de manera individual y conjunta
  3. Validar nuevas técnicas emergentes de machine learning
  4. Analizar e interpretar los resultados por rangos de edad

Objetivos específicos

Objetivo 1

Analizar la calidad de los registros de flujo aéreo y ECG de la base de datos de registros polisomnográficos.>

Objetivo 2

Analizar los datos sociodemográficos y clínicos asociados a los sujetos pediátricos involucrados.

Objetivo 3

Diseñar la estrategia de validación para tener en cuenta la edad de los sujetos y la severidad del SAHS.

Objetivo 4

Estudiar e implementar nuevas técnicas de procesado de señal que involucren análisis wavelet, bispectrum y evolución temporal de la fase.

Objetivo 5

Estudiar e implementar nuevas técnicas de ensemble learning.

Objetivo 6

Estudiar e implementar nuevas técnicas de deep learning.

Objetivo 7

Aplicar las nuevas técnicas de procesado implementadas.

Objetivo 8

Identificar la información extraída más relevante y complementaria.

Objetivo 9

Entrenar y evaluar la capacidad diagnóstica de los métodos de ensemble learning y deep learning.

Objetivo 10

Analizar de forma crítica los resultados obtenidos.

Objetivo 11

Difundir los resultados alcanzados.

Objetivo 12

Estudiar la viabilidad de la generación de patentes y/o licencias software.

Objetivo 13

Transferir el conocimiento generado.

Objetivo 14

Impulsar la relevancia internacional del equipo de investigación.

Impacto esperado

Impacto cinetífico-técnico

  • Aplicación de nuevas técnicas de extracción de características.
  • Aplicación de nuevas técnicas de combinación de clasificadores
  • Aplicación de técnicas emergentes de deep learning
  • Identificación de las señales biomédicas más relevantes a incorporar en los dispositivos médicos simplificados de monitorización del sueño en niños

Impacto social y sanitario/clínico.

  • Análisis de la mayor base de datos de estudios polisomnográficos de niños con sospecha de SAHS a nivel mundial
  • Transferencia del conocimiento a la práctica clínica con la implantación de nuestro método simplificado en la consulta de sueño infantil
  • Reducción de la lista de espera en las Unidades del Sueño, caracterizadas por su baja disponibilidad, accesibilidad y por tiempos de espera superiores a 1 año
  • Simplificación de la prueba diagnóstica, reduciendo su intrusividad y permitiendo su realización en el domicilio.
  • Diagnóstico temprano para evitar retrasos en desarrollo neurocognitivo, bajo rendimiento escolar o afecciones en la función cardiovascular y metabólica
  • Creación de empleo

Impacto económico

  • Reducción del número de PSGs completas necesarias, lo que a su vez permitirá reducir las listas de espera y los costes directos asociados
  • Ahorro de recursos humanos y de equipamiento médico dedicados al diagnóstico del SAHS infantil
  • Un diagnóstico temprano permite reducir comorbilidades y aumentar la calidad de vida, redundando en menos visitas al pediatra y en reducir los costes indirectos asociados

Transferencia y explotación de los resultados

Acción 1

Identificación de resultados potencialmente transferibles

Acción 2

Colaboración con la Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación (OTRI) de la Universidad de Valladolid, que asesorará sobre diferentes vías para la transferencia y explotación de los resultados

action 3

Involucrar en las acciones de difusión a las EPOs: OXS, FFM, CSA, CARTIF, HURH y Serenium

Acción 4

Evaluación de la viabilidad de transferir el test de screening al entorno sanitario y a las empresas para su explotación como servicio de valor añadido en el domicilio del paciente

Acción 5

Identificación de conocimientos científico-técnicos susceptibles de protección intelectual./p>

Acción 6

Identificación y análisis del mercado potencial

Tareas del Proyecto

Organización de la base de datos de sujetos pediátricos

Comprobación de la calidad de las señales de flujo aéreo y ECG (ya realizado para SpO2). Análisis de los datos sociodemográficos y clínicos para detectar sesgos; relacionar variables clínicas con la información extraída de los registros; o detectar la presencia de comorbilidades en los pacientes. Diseño de estrategias de validación en base a la edad de los sujetos.

Revisión bibliográfica de los métodos automáticos

Recopilación y análisis de los últimos artículos científicos relativos a métodos de extracción de características, ensemble learning y deep learning. Comparación entre métodos para decidir los más apropiados.

Implementación de los métodos automáticos seleccionados

Implementación mediante la herramienta Matlab® y Python de los métodos de extracción de características, ensemble learning y deep learning seleccionados.

Extracción, selección y ayuda al diagnóstico automático

Aplicación de los métodos de procesado a la totalidad de registros de flujo aéreo, SpO2 y HRV. Estudio de las características que mejor diferencien las poblaciones bajo estudio. Aplicación de ensemble learning y deep learning para obtener una herramienta de ayuda al diagnóstico.

Análisis estadístico, discusión y extracción de conclusiones

Estudio y aplicación de los métodos estadísticos más adecuados para diferenciar entre los grupos de severidad y edad del SAHS infantil. Discusión sobre los resultados obtenidos para caracterizar los patrones obtenidos para cada población. Interpretación de los resultados desde un punto de vista clínico.

Difusión y transferencia de resultados

Difusión de resultados preliminares en congresos. Elaboración y publicación de al menos 20 artículos sobre los resultados finales en revistas internacionales de prestigio. Elaboración de material de difusión: página web, redes sociales, organización de seminarios, premios y notas de prensa. Elaboración de informes sobre la evolución del proyecto para su entrega a los EPOs. Reuniones semestrales para discutir los resultados con ellos. Elaboración de informes acerca del desarrollo de patentes.

Gestión y coordinación

Coordinación y control de cada una de las tareas y subtareas.

Publicaciones relacionadas


Agradecimientos


Section of Sleep Medicine, Department of Pediatrics Pritzker School of Medicine The University of Chicago Chicago, Estados Unidos

School of Medicine, University of Missouri Health, Department of Child health, Missouri, Estados Unidos

Hospital Universitario Río Hortega, Servicio de Neumología, Valladolid, España

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Dirección

  • Roberto Hornero
  • Director del Grupo de Ingeniería Biomédica
  • Paseo Belén 15 - CP. 47011 / Valladolid
  • tlfn +34 983 18 5570
  • robhor@tel.uva.es