Neuroinformatica. FRANCESCO SICURELLO Presidente IITM- Istituto Internazionale di TeleMedicina; Docente Informatica

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1 Tecnologie Info-Bio- Mediche, Telemedicina, Neuroinformatica FRANCESCO SICURELLO Presidente IITM- Istituto Internazionale di TeleMedicina; Docente Informatica Medica, Università di Milano Bicocca 1

2 Tecnologíe Biomediche Tecnología Applicazioni di conoscenza empirica e scientífica per fini pratici. Tecnologíe in Sanità las empleadas en la atención de las personas para la protección frente a los riesgos, prevención de daños,diagnostico,, tratamiento y rehabilitación. Tecnologíe Biomediche Conoscenze scientífiche espresse da farmaci, dispositivi, equipments, procedimenti medico chirúrgici, strumentazioni e devices usati nei processi clinici e nella gestione e programmazione sanitaria Strumenti, apparecchiature, (Farmaci?), procedure usate per prevenzione, diagnosi, trattamento di malattie e riabilitazione (coi sistemi organizzativi e di supporto, es sistemi informativi ICT)

3 Tecnologíe Info-Biomediche Tecnologíe infotelematiche ICT applicate alla Biomedicina INFORMATICA Medica BioInformatica Telemedicina i. Passaggio da Analogico a Digitale (info) di dispositivi biomedicali e devices diagnostici e di monitoraggio (radiologia, cardiologia, oculistica,.

4 Analogic Technology MIGRATION FROM ANALOGICAL TO DIGITAL ENVIRONMENT Imaging print Analogic WF Archive Patient Digital gta Technology RIS Radiological Information System PACS Picture Archive Communication System Digital WF ward Data and Images Data and Image GPs/Pediatrics

5 DEVICES DIGITALI ECG 5

6 BioDevices ECG

7 ECG WITH PERSISTENT MEMORY 7

8 SPO2. Digital Pulse

9 9

10 Pulsimeter Watch Cateye wireless Pulsimeter technology, using a Chest Strap mounted transmitter. Wrist watch type receiver/monitor with Liquid Crystal Display and push button night light. Integrated Bicycle computer functions include: Current Speed Average Speed Maximum Speed Total Distance Lap Record Heart Rate Other Bio-feedback functions include: Maximum Heart Rate Time in Zone Zone Time Remaining Remaining Memory available for Recording

11 Spirometer

12 Glucometer

13 Digital Biodevices

14 T-shirt with BIO-SENSORS

15 DEVICE PER TELEEMERGENZA 15

16 Devices for Emergency

17 Device for emergency/2

18 Portable Radiological Device

19 Other devices

20 Other devices Magnetic stirrer Organ bath Heat ramp & pressure probe Negative pressure tank Algae fluorometer Solar Powered Datalogger

21 Data acquisition

22 Smart card for Alzheimer patients

23 Hybrid Card for neurological patients

24 m-health Mobile phones or Smart Phones / PDA connected with the simple biomedical devices for at home data acquiring and data transmission;

25 Internet of Things (IoT) 1999 Rete di oggetti fisici o "cose" embedded (incorporate) in componenti elettronici, software, sensori e connesse per ottenere maggiore valore e servizi grazie allo scambio di dati tra operatori o e dispositivi collegati Ogni oggetto o è unicamente identificabile nell ambito della infrastruttura Internet. L'interconnessione di questi dispositivi embedded ( oggetti intelligenti), ti) consente applicazioni i i avanzate da Smart Grid. Le cose di IoT sono tanti dispositivi come impianti di monitoraggio cardiaco, biochip, sensori integrati in automobili, per controllo energia, sistemi intelligenti per termostati, elettrodomestici, ecc. IoT genera notevole quantità di dati (Big Data) da luoghi diversi che poi occorre aggregare, g indicizzare, archiviare, elaborare (Data Analitycs)

26 Applicazioni di IoT Domotica Robotica Avionica Industria automobilistica Biomedicale Monitoraggio in ambito industriale Telemetria Reti wireless di sensori Sorveglianza Trasporti Monitoraggio ambientale Rilevazione eventi avversi Smart grid e Smart City Sistemi Embedded Telematica (in sanità Telemedicina e telecare)

27 ICT in health care delivery Growing Globalisation Health care economics Patient process Medical profession New technologies (mobile videophone, mobile networks)

28 3 Healthcare University it Hospitals Regional Hospitals District 2 clinics and Healthcare general hospitals 1 GP Healthcare

29 Focus Medical record Electronic patient record Patient data card Health Information Systems. Record linkage - Integration of health database - Epidemiology - Evaluation of care and structures quality - Clinical research Networking - Telemedicine (teleconsulting/telediagnosis) - Teleassistance/telemonitoring - Internet in health care - Medical www Portals Ontology

30 Internet in medicina Diffusione di Internet in sanità Costruzione di siti web e portali in campo medico Accesso alle informazioni cliniche (protocollo di cura, linee guida, ecc.) Teleconsulto e telediagnosi in strutture sanitarie periferiche e a domicilio

31 Medical informatics Health telematics (telemedicine) e-health e-health includes: medical information systems, public health surveillance, e-learning for health professionals, telehomecare telemedicine

32 e-health Access to care Quality of care Telemedicine Teleconsultation Home care Monitoring Image assistant by computers Continuos education E-prescription Electronic health record Digitalized health system Hospital information systems Regional networks E-reimbursement/procurement Smart cards economy of care

33 ICT CONVERGENCE

34 Definizione data dall OMS (Convegno internazionale, Ginevra 1997): La telemedicina è l erogazione di servizi sanitari quando la distanza è un fattore critico, per cui è necessario usare, da parte degli operatori, le tecnologie dell informazione e delle telecomunicazioni, al fine di scambiare informazioni utili alla diagnosi, al trattamento ed alla prevenzione delle malattie e per garantire un informazione continua agli erogatori di prestazioni sanitarie e supportare la ricerca e la valutazione della cura.

35 Telemedicina Teleconsulto lt clinico i clinico i Telediagnosi clinico medico Telemonitoraggio centro medico paziente Teleassistenza: struttura sanitaria paziente

36 Campi della Telemedicina Telecardiologia Telepatologia Teleradiologia Teledermatologia Telemergenza.

37 Tele-Cardiological System

38 Tele - Pathology

39 TeleRadiology

40 Teleophthalmology

41

42 TeleDIABETOLOGY

43 Tele - Care

44 Telecare/e-Care Project: Supporting Independently Living Citizens Communication links : Sensor technologies Telemonitoring of critical body functions Wireless communication Alarm triggering ing (with biometric ic data available) Alarm device including biometric sensors for monitoring: Heart pulse rate Body temperature Spatial orientation and movements Glucose level

45 Telemedicare project using Mobile Phone GSM Emergency botton (dialing with service center) Electrodes for ECG recording Location function by means GPS

46 30 pazienti (cardiopatie, diabete, respiro), 3 MMG Centro specialistico: INRCA Press. e Freq. Casatenovo Cardio ECG, (LC) Glucosio, Peso, SPO2

47 Devices e interfaccia SW <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <utenti> <utente> <nome>luca</nome> <cognome>ruggero< /cognome> <indirizzo>milano</in dirizzo> </utente> <utente> <nome>max</nome> <cognome>rossi</c ognome> <indirizzo>roma</in dirizzo> </utente> </utenti>

48 T-Care Project T-Care is an innovative integrated system in order to support the independent living of the elderly or disable people, especially those suffering with chronic diseases, in the meanwhile ensuring them timely health assistance, alert, using TV as a main user interface

49 Teleriabilitazione Telespirometria x controllo e riabilitazione polmonare BPCO, Fibrosi cistica, Asma Telecontrollo di parametri clinici (respiro, posture, peso, ecg ) in pazienti con problemi di cammino (tetra-paraplegici, p Sla, ) Progetto carrozzina intelligente

50 Riabilitazione e Robotica Uso di Robot a domicilio per controllo ambiente e acquisizione diretta di dati, immagini e parametri ambientali e sanitari di anziani e di pazienti gravi allettati Uso e controllo di robot - esoscheletri per il cammino in disabili presso centri di riabilitazione, RSA, casa Strumenti percettivi (vision) e cognitivi

51 sensori di monitoraggio parametri clinici para e tetraplegici Esoscheletro "robot" indossabile

52 Neuroinformatica Grande quantità neuroni Dati 4D (immagini del cervello) Comprensione sistema nervoso centrale Cognizione Mappe cerebrali Reti neutrali Trattamento immagini Funzioni i cognitive Interfacce cervello/macchine

53 Neuro-Informatica Analisi dati sperimentali di: Informazione molecolare Records elettrofisiologici Immagini cervello Per elaborare data base del cervello - Modelli di reti neurali da livello ll molecolare l a cognitivo i per capire funzioni elevate cervello - Costruzione di macchine e computer neurali per applicazioni come robot intelligenti, sistemi diagnostici, ecc.

54 Sinergia Informatica Medica Bio e Neuroinformatica Dati e conoscenza scaturita dalla biologia molecolare (test, ecc.), utili alla pratica clinica (record medico, data base e sistemi informativi sanitari) Estrazione conoscenza e data mining Pattern recognition Cura patologie e casi clinici controllati Prevenzione (epidemiologia) Politiche sanitarie regionali

55 NEUROWEB PROJECT NeuroWeb is a medical web portal specifically oriented to neurosciences, with advanced intelligent t tools to retrieve e e relevant e information o from different sources on the web, to integrate and to present it to the users, as elderly people subjected to several neurological diseases like Alzheimer, Parkinson, etc. Neuroweb is a network that links some neurological departments of National Institute of Neurology "C. Besta" of Milan and allows doctors to access neurological databases and web sites, in order to share clinical information and knowledge (other neurological centres of excellence in Europe are involved)

56 Logical Architecture/1 Internet Connection Databanks Literature Genomics G i Data Guidelines... Web Service Interface (for Navigation and Query on Relations between tests/diagnosis/outcome) SQL (DBMS) Statistical Packcage Neural Network SW Data D t Miner Text explorer Search explorer.kb MS Genomic Spider GL Searcher VPN Connection Clinical DB Images DB DT Protocols Ontologiesg Epidemiological Registers Knoledg g Base (Cerebrovascular Diseases, Diabetes, ecc) Otologies Epidemiological Data

57 Acq.ti Knoledg Base Knoledg Base Genomic Genomic CLINICAL Genomic Genomic CLINICAL DB CLINICAL DB DB CLINICAL DB DB DB DB DB DeGeL LIBRARY Acq.ti Computational Services MAPPING TOOL MEDIATOR GENOMIC DATA BANK GENOMIC ENGINE API GL SEARCH ENGINE Intelligent Visualization explorer (Query on KBi, DBJ, COMPk) Protocol & GL appliccation