Sistema inteligente para la monitorización y seguimiento de la diabetes basado en un modelo de reglas

Abstract

Objetivos de la tesis Desarrollar una plataforma global inteligente y colaborativa para la mejora de los procesos de prevención, monitorización, diagnóstico y tratamiento en la auto-gestión de la salud en enfermedades como la diabetes. Para conseguirlo se definieron las siguientes tareas específicas:  Obtención de un modelo basado en reglas para la representación del conocimiento del dominio de la diabetes.  Obtención de un sistema para la monitorización de distintos parámetros vitales, físicos y mentales.  Obtención de un sistema para la recomendación específica al paciente basado en tecnologías del conocimiento.  Obtención de un sistema para el seguimiento de tratamientos y recomendaciones de salud.  Obtención de una plataforma integral móvil para la prevención, monitorización y tratamiento de enfermedades basada en la autogestión de la salud.

Metodología La metodología utilizada en este trabajo básicamente se compone de 3 fases: la primera fase consta del estudio del estado del arte, la segunda fase comprende el diseño de la aplicación inteligente para el monitoreo y seguimiento de la diabetes basada en un modelo de reglas, y la tercera fase consiste en la validación de la propuesta. • Estudio del estado del arte: Análisis de los conceptos y terminología de las tecnologías de la información en el ámbito de la salud. Estudio de arquitecturas existentes de los sistemas inteligentes para la autogestión de la salud para el tratamiento de la diabetes. Adicionalmente se presenta un análisis de las principales aplicaciones móviles para la autogestión de la salud. • Diseño de la aplicación inteligente para la monitorización y seguimiento de la diabetes basada en un modelo de reglas: Se diseñó una aplicación web y móvil utilizando reglas de inferencia basadas en el conocimiento. Los expertos ayudaron a determinar las especificaciones, reglas y recomendaciones que engloba el tratamiento y control de la diabetes. • Validación de la propuesta: Con la intervención de pacientes y expertos en el dominio de la diabetes, se procedió a realizar pruebas constantes del sistema de autogestión en función de los principales indicadores de salud tales como niveles de glucemia, presión arterial, sobrepeso, entre otros. Se evaluó la evolución del paciente antes y después del uso de la aplicación de autogestión y finalmente se evalúo la adaptabilidad de pacientes y médicos en el uso de la herramienta. Conclusiones El presente trabajo de tesis doctoral presenta una propuesta de un sistema de ayuda a la decisión basado en reglas en el dominio del control, y seguimiento de la diabetes mellitus. Sin embargo, indirectamente involucra otras enfermedades tales como la presión arterial y obesidad. El sistema presenta como características principales la portabilidad para un sin número de dispositivos de hardware, la facilidad de uso para los pacientes, la confiabilidad en los resultados presentados y recomendable en el uso del tratamiento de la diabetes. La plataforma presentada ofrece soluciones efectivas para el control, diagnóstico y prevención de pacientes con diabetes mellitus. A continuación, se mencionan las principales aportaciones de esta tesis:  Se obtuvo un modelo basado en reglas para la representación del conocimiento del dominio de la diabetes.  Se obtuvo un sistema para la monitorización de distintos parámetros vitales, físicos y mentales.  Se consiguió un sistema para la recomendación específica al paciente basado en tecnologías del conocimiento.  Se obtuvo un sistema para el seguimiento de tratamientos y recomendaciones de salud.  Se consiguió una plataforma integral móvil para la prevención, monitorización y tratamiento de enfermedades basada en la autogestión de la salud.

Objectives of the thesis To develop an intelligent and collaborative global platform using information provided by the patient and other information that comes from different sources for the improvement of prevention, monitoring, diagnosis and treatment processes in health self-management in diseases such as diabetes. To achieve the main objective of this hesis the following specific tasks were defined:  To obtain a rule-based model for the representation of knowledge in the diabetes domain.  To obtain a system for monitoring different vital, physical and mental parameters.  To obtain a knowledge-based system for the personal recommendation to patients.  To obtain a system for monitoring treatments and health recommendations.  To obtain a comprehensive mobile platform for prevention, monitoring and treatment of diabetes based on health self-management.

Methodology

The methodology used in this work basically consists of 3 phases: the first phase consists of the study of the state of the art, the second phase includes the design of the intelligent application for the monitoring of diabetes based on a rules model, and the third phase consists in the validation of the proposal.  Study of the state of the art: Analysis of the concepts and terminology of the information technologies in the field of health. Study of existing architectures of intelligent systems for diabetes self-management. Additionally, an analysis of the main mobile applications for health self-management is presented.

 Intelligent application design for the monitoring of diabetes based on a rules model: A web and mobile application using inference rules was designed, based on the experts’ knowledge. They supported to determine the specifications, rules and recommendations that include the treatment and control of diabetes.

 Validation of the proposal: With the intervention of patients and experts in the field of diabetes, constant self-management system tests were carried out, based on the main health indicators such as blood glucose levels, blood pressure, overweight, between others. The evolution of the patient was evaluated before and after the use of the self-management application and finally the adaptability of patients and doctors in the use of the tool was evaluated.

Conclusions The present doctoral thesis presents a proposal for a decision support system based on rules in the health domain, specifically in the control, and monitoring of diabetes mellitus. However, indirectly it involves other related conditions such as blood pressure and obesity. The system presents as main features the portability for a number of hardware devices, the ease of use for patients, the reliability in the results presented and recommended in the use of diabetes treatment. The development of the rule-based system was based on the experts’ knowledge in the area of diabetes. Therefore, the platform presented offers effective solutions for the control, diagnosis and prevention in the health domain of patients with diabetes mellitus. The main contributions of this thesis are mentioned below:  A rule-based model was obtained for the representation of the knowledge of the diabetes domain.  A system for the monitoring of different vital, physical and mental parameters was obtained.  A system for specific patient recommendation based on knowledge technologies was achieved.  A system for monitoring health treatments and recommendations was obtained.  A mobile integrated platform for the prevention, monitoring and treatment of diseases based on health self-management was developed.