TR Caídas y Desmayos - Departamento de Sistemas Informáticos
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Interacción en Movimiento para la Detección de Caídas y Desmayos Guiada por un Estudio Paramétrico Technical Report #DIAB Juan E. Garrido, Víctor M. R. Penichet, María D. Lozano, José A. F. Valls Enero 2013 DEPARTAMENTO DE SISTEMAS INFORMÁTICOS ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA INFORMÁTICA UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA Avenida de España s/n Albacete – 02070 – España Teléfono +34 967 599 200 Fax + 34 967 599 224 Abstract Los entornos sanitarios han sido siempre un importante escenario sobre el que aplicar nuevas tecnologías con el fin de mejorar sus condiciones, solucionando problemas y facilitando la realización de sus tareas. En este sentido la aparición de sensores que permitan la interacción en movimiento de los usuarios ha creado la posibilidad de obtener una solución a un importante problema existente, la detección de caídas y desmayos de forma automática. En este artículo se presenta un sistema ubicuo y sensible al contexto, focalizado en geriátricos, el cual hace uso del sensor Kinect para la localización de este tipo de situaciones de manera automática. El sistema, aplicable a la mayoría de centros sanitarios, permite por medio de un procedimiento basado en avisos y estados de alerta, el control automático de las posturas de los residentes. Cuando el sistema detecta alguna situación anómala, analiza la postura del residente de modo que si finalmente se considera oportuno, el empleado más cercano será avisado con el fin de actuar con la mayor urgencia posible. Es por esto que el sistema ha de ser ubicuo y sensible al contexto, para ser capaz de conocer en todo momento la localización de cada empleado así como de la tarea que está realizando. Con esta información, podrá determinar cuál será el empleado más adecuado para solucionar la situación de emergencia. 1 Introducción Los entornos sanitarios implican condiciones de trabajo cuya complejidad en muchas ocasiones es un factor importante a tener en cuenta ([13], [4], [5] y [16]). Los empleados han de realizar varias tareas de forma simultánea o al menos, es posible que durante la realización de una tarea tengan que estar pendientes de la finalización de un proceso que mantenía detenida una tarea previa (por ejemplo, la recepción de los resultados del análisis de sangre requerido para la aplicación de un tratamiento específico sobre un paciente o residente). Dentro de los entornos sanitarios, los geriátricos son objeto de estudio por parte de los autores, quienes han centrado sus esfuerzos a la hora de estudiar y analizar posibles mejoras que permitan en primer lugar favorecer el desarrollo de las tareas que los empleados han de realizar por medio de las nuevas tecnologías [10]; y en segundo lugar, mejorar el día a día de los residentes de los geriátricos, consecuencia directa del primer objetivo. La tecnología actual permite la creación de sistemas con diversos modos de interacción con el fin de satisfacer las necesidades de cada tipo de usuario implicado. En este sentido, no serán las mismas necesidades las de un empleado en constante movimiento a lo largo del entorno de trabajo, que aquel que se encuentra en la zona de recepción sin necesidades de movimiento alguna. Sin embargo, existe una problemática importante en los geriátricos, la cual crea la necesidad de utilizar nuevas formas de interacción para encontrar soluciones viables y precisas. Dicha problemática es la localización y gestión de situaciones en las que los residentes se vean implicados en desmayos o caídas [19]. El principal objetivo en estas situaciones consiste en detectar lo más rápidamente posible la incidencia para ser atendida inmediatamente. El problema incrementa en complejidad cuando el residente se encuentra en un lugar sin empleados cercanos que puedan visualizar in situ lo ocurrido. Los dispositivos que permiten la interacción en movimiento, ayudan en la creación de sistemas con capacidad para interactuar con los usuarios de forma continua y activa, analizando sus posturas y localizando aquellas que se califiquen como peligrosas (desmayos o caídas principalmente). Actualmente existe una amplia gama de dispositivos de interacción en movimiento de entre los cuales es posible destacar Kinect1, Asus Xtion Pro/Pro Live 2,3 y SoftKinect DepthSense4. A la hora de obtener una solución al problema previamente citado sobre desmayos y caídas en un centro geriátrico, se ha elegido Kinect como el dispositivo adecuado. La primera razón de la elección es la relación calidad-precio que ofrecer respecto al resto. A pesar de tener un coste menor (hasta la tercera parte) que el resto de los citados, sus características y capacidades son similares. La segunda razón es debida a su aplicación inicial, ser utilizado como periférico de la consola Xbox 3605. El uso en un ámbito tan importante comercialmente como es el mundo de los videojuegos, es una razón de peso debido a presentar importantes y bien definidos desarrollos que impliquen interacciones complejas. La consecuencia directa es que debido a la similitud que en múltiples ocasiones tienen los videojuegos con la vida real, será posible trasladar soluciones virtuales hacia entornos reales, o al menos, podrán servir como base para desarrollos más específicos que solventen problemas de la vida cotidiana. En este artículo se presenta una solución a la detección de desmayos y caídas en centros geriátricos, aplicable en la mayoría de los centros sanitarios. Basado en la interacción en movimiento de los residentes y empleados con Kinect, el sistema tiene como objetivo aquellas situaciones en las que ningún empleado puede visualizar la caída o desmayo. Como consecuencia, el sistema permite solventar esta situación de forma automática, alertando en el momento de la detección al personal adecuado en base al contexto ([2], [7] y [11]) que rodea al residente, a través de la ejecución de un proceso de avisos. El sistema propuesto incorpora dos características consideradas como fundamentales para completar el correcto comportamiento del sistema propuesto: ubicuidad ([8], [12], [13], [20] y [18]) y sensibilidad al contexto ([1], [2], [6] y [7]). La necesidad proviene del procedimiento utilizado para saber en todo momento quién es la persona adecuada para solventar la urgencia. El hecho de que el sistema sea ubicuo permite ofrecer conectividad al mismo a los empleados del centro geriátrico, en todo momento y bajo cualquier circunstancia. El sistema podrá saber dónde está cada empleado en cada momento y qué tarea está realizando. Con esta información recogida, el sistema será capaz de saber bajo una situación de emergencia, esto es, ante la detección de una caída o desmayo, quién es el empleado más adecuado para atender la urgencia. Dicho de otro modo, el sistema será sensible al contexto, ya que al conocer dónde está cada empleado y qué tarea realiza, así como dónde ha ocurrido la caída o desmayo, adaptará la urgencia a quién esté en mejores condiciones de actuar. 1 Kinect, Microsoft, 2012: http://www.xbox.com/es-es/kinect ASUS Xtion Pro, ASUS, 2012: http://www.asus.com/Multimedia/Motion_Sensor/Xtion_PRO/ 3 ASUS Xtion Pro Live, ASUS, 2012: http://www.asus.com/Multimedia/Motion_Sensor/Xtion_PRO_LIVE/ 4 SoftKinetic DepthSense, SoftKinectic, 2012: http://www.softkinetic.com/Solutions/iisuSDK.aspx 5 Xbox, Microsoft, 2012. http://www.xbox.com/es-ES/ 2 El resto del artículo está estructurado como sigue: el apartado 2 describe brevemente los fundamentos de Kinect así como diferentes usos reales del dispositivo, herramientas de desarrollo y trabajos relacionados. El apartado 3 presenta la solución desarrollada haciendo uso de Kinect para la detección de caídas y desmayos en un centro geriátrico. Dado que el desarrollo ha conllevado ciertos problemas que han tenido que ser solventados y que han formado un importante punto de inflexión, en este apartado son explicados juntos con las soluciones aplicadas. Finalmente, el apartado 4 contiene las conclusiones obtenidas del trabajo realizado así como el trabajo futuro que plantea. 2 Interacción en Movimiento en entornos Healthcare Los entornos sanitarios ofrecen múltiples posibilidades a la hora de utilizar nuevas tecnologías debido a la enorme cantidad de tareas de diversa índole que se han de realizar y los múltiples problemas a solventar. Los centros geriátricos por las características que presentan los residentes de los mismos, contienen la problemática de detectar desmayos y caídas en aquellas situaciones en las que los residentes se encuentran en zonas sin empleados que puedan visualizarlos directamente. Esto es importante tenerlo en cuenta ya que es inviable que en todo momento, todo residente esté siendo visualizado por al menos un empleado. Dada esta problemática a solventar así como la accesibilidad de los autores a un centro geriátrico específico, el sistema se centra en este tipo de centros sanitarios. Considerando la problemática expuesta, los autores han desarrollado un sistema ubicuo y sensible al contexto, cuyo objetivo es la detección automática de situaciones anómalas en las posiciones adoptadas por los residentes de un geriátrico. El sistema se basa en la distribución de múltiples dispositivos Kinect en localizaciones adecuadas del centro. Cada dispositivo, el cual se encuentra conectado a un ordenador, se mantiene continuamente interaccionando con las personas presentes en su campo de acción. La interacción en movimiento de la que hace uso Kinect, permite identificar diferentes puntos que conforman el esqueleto de cada persona identificada. Cuando se realiza esta identificación se activa el proceso de análisis de la postura actual detectada por parte del sistema, tal y como se especifica en el flujo de trabajo de la Figura 3. El resultado será crear una alerta de diverso grado para verificar el estado del residente o en caso contrario, continuar en la búsqueda de situaciones anómalas. La identificación de posturas en el sistema se realiza por medio de la utilización del kit de desarrollo que Microsoft proporciona. Este proceso es un elemento clave por lo que es importante realizar una descripción sobre cómo internamente el sistema lleva a cabo la identificación. La SDK permite obtener todos y cada uno de los puntos de articulaciones del esqueleto que Kinect es capaz de identificar, concretamente veinte. Estos puntos son proporcionados al sistema a través de una clase que representa al esqueleto y a través de la cual es posible acceder a los puntos. Una vez se ha obtenido esta clase, el siguiente paso es la obtención de aquellos puntos que sean necesarios para la identificación de las posturas a localizar, recopilando su posición de entre los parámetros que lo representan. Cada posición es almacenada en una clase específica formando una tripleta de valores que hacen referencia a la posición exacta del punto en el espacio (eje x, eje y, eje z). Una vez se han obtenido las posiciones en esta representación, se procede a la detección de la postura del residente en cuestión. Para ello es necesario definir algorítmicamente cada postura considerada como conocida, bien sea clasificada como peligrosa o no. De este modo todas aquellas posturas conocidas quedarán almacenadas algorítmicamente como si de un patrón se tratara. El siguiente paso en la identificación de posturas es comprobar que cada postura detectada se encuentra dentro de cada patrón. Para ello, cada postura debe ser analizada por el algoritmo que representa cada postura definida como patrón. Aquella que obtenga un error con respecto al patrón, que se encuentre dentro de un rango adecuado, podrá considerarse como postura relativa a ese patrón y quedará identificada. La Figura 1 muestra algunos ejemplos de posturas correctamente identificadas. Figura 1. Ejemplo de posturas identificadas correctamente por el sistema Para el correcto funcionamiento del sistema, el despliegue realizado a lo largo del centro geriátrico objetivo, está compuesto por cuatro elementos principales (ver Figura 2): área de vigilancia, ordenadores personales, Servidor Web y base de datos. El primero de ellos se centra en el área de vigilancia, que hace referencia a cualquier zona del geriátrico en la que se pueden dar situaciones de caídas o desmayos y que a su vez exista la posibilidad de que un empleado no se encuentre presente. Ejemplos de este tipo de áreas pueden ser salones comunes en los que los residentes interactúan unos con otros, pasillos (cuyo número puede ser importante), ascensores, etc. En estas zonas el sistema contiene una cámara Kinect la cual interactúa con los residentes con el fin de detectar sus posturas. El siguiente elemento necesario para el despliegue son los ordenadores a los que cada cámara Kinect ha de estar conectada. Estos ordenadores contienen una parte importante del sistema, concretamente, la parte encargada de hacer uso de la SDK de Microsoft para Kinect. Su función principal es identificar la postura actual de cada residente o empleado detectado. A continuación, el sistema hace uso del Servidor Web el cual permite la comunicación con empleados del mismo, la creación de alertas y por supuesto, la localización de los empleados requeridos en base a ciertas condiciones. El servidor accede al cuarto componente, la base de datos, la cual contiene el estado actual del sistema. Este estado permite al sistema ser calificado como sensible al contexto ya que permite saber qué hace y sobretodo, saber dónde está cada empleado, básicamente su contexto actual. Dicha información le da la capacidad al sistema de conocer en todo momento a quién avisar ante un desmayo o caída. Cada vez que se detecta una de estas situaciones, el ordenador relativo a la detección solicita al servidor un listado de las personas que se encuentren en mejores condiciones para solventar el problema. Para ello, el servidor conociendo la localización del dispositivo Kinect asociado y la de todos y cada uno de los empleados, así como su tarea actual, será capaz de seleccionar los empleados más adecuados. Figura 2. Despliegue del sistema de detección de caídas y desmayos propuesto Un aspecto adicional del sistema en base a su comportamiento sensible al contexto, es la recopilación del contexto que rodea a cada usuario. Para ello, el sistema recopila por medio de los dispositivos que cada empleado utiliza, la información que requiere. Las tareas que realizan se obtienen por medio de sus solicitudes al sistema por medio del propio servidor (quien le indica la siguiente tarea a realizar) y las localizaciones gracias a la red de interconexión establecida. Esta red está compuesta por un conjunto de puntos de acceso, asociados a una zona del centro concreta. De este modo, cada vez que un usuario se conecta a un nuevo punto de acceso, localizando mayor señal Wi-Fi, el dispositivo lo comunica al servidor quien lo refleja en la base de datos. Teniendo en cuenta esta red de interconexión, queda claro que el sistema ofrece ubicuidad gracias a la misma, ya que mantiene a todo usuario conectado, permitiéndole en todo momento y bajo cualquier circunstancia, hacer uso del sistema. 2.1 Proceso de Detección y Actuación Ante Caídas y Desmayos El flujo que sigue el sistema desarrollado (ver Figura 3) comienza con la detección de una persona cuando se sitúe dentro del radio de acción sobre el que cada dispositivo Kinect es capaz de captar movimiento. Una vez se ha detectado un usuario, el sistema captura la posición del mismo y la analiza posteriormente. El análisis consiste en la comparación de la posición detectada con un conjunto de patrones sobre posturas previamente definidas y conocidas. Dentro de este conjunto es importante indicar que cada una tiene un grado de alerta que permite saber si la postura identificada implica mayor o menor grado de peligro, por lo que permite saber si actuar con mayor o menor urgencia, o no actuar. Adicionalmente, el sistema trabaja siguiendo cuatro estados a partir de los cuales se guía su comportamiento: normal, pre-alerta, alerta y urgencia. Estos estados implican diferentes grados de actuación como a continuación se describirán. Inicialmente el sistema se encuentra en estado normal buscando de forma continuada una postura. Si el sistema detecta una postura normal en cuanto a que no implica riesgo alguno en la integridad del residente, es decir, que no refleja que pueda haberse producido una caída o desmayo, el sistema continúa con la búsqueda de situaciones anómalas. En el caso de que la postura encontrada corresponda a un patrón de postura con riesgo de caída o desmayo, así como una postura que no coincida con patrón alguno, el sistema entra en un estado de pre-alerta. El estado de pre-alerta consiste en esperar cinco segundos antes de lanzar la alerta. El sentido de este estado no es otro que confirmar si se ha producido una caída o desmayo, o por el contrario es una postura puntual que el residente ha adquirido momentáneamente. El procedimiento adoptado para diferenciar ambos casos es detectar un movimiento claro en el usuario implicado, modificando su posición anómala de manera contundente. Si por el contrario, el usuario no modifica su posición, el sistema continúa con el estado de alerta. Figura 3. Flujo de trabajo del sistema de detección de caídas y desmayos propuesto Llegados a este punto el sistema actúa con el estado de alerta pero diferenciando dos tipos de situaciones temporales en el geriátrico: silenciosas y no silenciosas. En el primer caso, el sistema entiende que es de noche y por lo tanto se ha de actuar de diferente manera que durante el día y la tarde. Concretamente, el sistema envía un aviso al empleado encargado de gestionar las alertas, de modo que su labor será visualizar por pantalla el estado del residente, gracias al envío de la imagen que captura la posición detectada por parte del ordenador al que la cámara Kinect implicada se encuentra conectada. Si el empleado no ve riesgo alguno devuelve al sistema al estado normal, en caso contrario, introduce al sistema en estado de urgencia y avisa por medio del mismo, al empleado más cercano con el fin de que ayude al residente lo más rápidamente posible. Cuando la detección se produce durante el día o la tarde, el sistema actúa siguiendo tres pasos. En primer lugar se envía al residente implicado una señal de audio que se emite desde unos altavoces instalados en el ordenador al que la cámara Kinect en cuestión está conectada. La señal indicará al residente que proceda al levantamiento de un brazo. En este momento la cámara Kinect interactuará para detectar el movimiento solicitado por el sistema. Si el sistema detecta la posición esperada, la alerta se elimina ya que se descarta peligro alguno, se vuelve al estado normal en el sistema de manera automática y se continúa analizando posturas. Si no se recibe una señal visual adecuada del residente por medio de su interacción en movimiento con el sistema, este entra en estado de urgencia y envía un aviso al empleado encargado de caídas y desmayos. Dicho empleado analizará la situación determinando si es necesaria o no la intervención de un segundo empleado cercano al lugar donde se encuentre el residente implicado. En caso afirmativo hará uso de la funcionalidad asociada que ofrece el sistema, eligiendo automáticamente al empleado más adecuado. 2.2 Parámetros Utilizados El sistema utiliza un estudio paramétrico con el fin de actuar frente a caídas y desmayos de residentes de un centro geriátrico. En primer lugar, el sistema debe encontrar la información a ser utilizada en el proceso relativo al estudio. En este sentido, tal y como se ha descrito en el apartado 2.1, un conjunto de dispositivos Kinect recopilan la postura adoptada por cada residente detectado. Una vez el sistema ha detectado un cambio de postura, el proceso comienza por medio del análisis de un conjunto de parámetros establecidos: transición de estados, tiempo de transición, estado del sistema, tiempo de alerta, postura previa y día/noche. El sistema almacena de manera actualizada dichos parámetros para cada residente, de modo que su análisis permitirá al sistema reaccionar de acuerdo a un conjunto de reglas. A continuación se describe cada parámetro así como las acciones a realizar en función del estudio realizado. Transición de estados. Los cambios de postura realizados por los residentes son un elemento fundamental en el sistema. Este parámetro define el punto de inicio del proceso relativo al estudio sobre la situación actual en el centro geriátrico. El sistema debe analizar el resto de parámetros con el fin de saber qué acción debe ser realizada cuando se detecta un cambio de postura. Se consideran cinco posturas a identificar y que por lo tanto, cada residente puede adoptar: de pie, sentado, sentado y desmayado, tumbado y desconocida. Dos de estas posturas han de ser destacadas del resto: sentado y desmayado y desconocida. La primera ha de ser considerada con el fin de tener en cuenta una potencial y conflictiva situación. Se ha detectado un problema importante cuando un residente se encuentra sentado y se desmaya. Esta situación ha implicado la necesidad de refinar el algoritmo inicial utilizado para la detección de posturas en busca de situaciones conflictivas. La segunda postura remarcable es la denominada como desconocida. Existe la posibilidad de que Kinect detecte posturas que no sean identificadas con alguno de los patrones de posturas definidos. En este sentido se considera necesario identificar la postura desconocida a la hora de estudiar las diferentes posturas adoptadas por los residentes. Tiempo de transición. El tiempo es un atributo importante en cada posible situación de emergencia. El sistema debe esperar un período de tiempo razonable (definido como un valor límite o umbral) para considerar que un residente se encuentra en peligro (se ha visto implicado en una caída o desmayo) si no cambia su posición. El tiempo de transición está directamente relacionado con la transición de estados porque se utiliza cuando el sistema detecta que un residente no ha cambiado su postura durante dos transiciones o si ha adoptado una postura crítica pero adquirida como una acción momentánea. Si el residente no ha modificado su postura mientras se encuentra sentado, es posible que se haya producido una caída o desmayo de modo que el sistema ha de controlar el tiempo durante el cual el residente permanece sin modificar la posición. Cuando un residente es detectado tumbado, el sistema debe esperar durante un período pequeño de tiempo por si simplemente se trata de una acción momentánea la cual no implica problemas. Es importante tener en cuenta llegados a este punto que será necesario diferencia las horas de sueño de los residentes, aquellas en las que es posible que duerman, con el fin de ampliar claramente el período de transición. Es por esto necesario tener en cuenta el parámetro día/noche que será explicado a continuación. Este parámetro es fundamental para controlar si un residente está sentado y desmayado. Controlar el tiempo de transición permite al sistema saber si un residente se encuentra sentado durante demasiado tiempo, lo cual puede indicar problemas en la salud del residente acaecidos mientras se entraba sentado. Estado del sistema y tiempo de alerta. La Sección 2.1 ha descrito el flujo de trabajo que el sistema sigue donde pasa por un conjunto de estados los cuales tienen una importante influencia en su comportamiento. El sistema puede encontrarse en cuatro estados diferentes: normal, prealerta, alerta y emergencia. Estos estados proporcionan diferentes niveles de alerta permitiendo al sistema a trabajar desde un modo relajado hasta un modo de urgencia. El estado del sistema es tenido en cuenta en la mayoría de las situaciones porque el sistema actúa de diferente manera en función de su propio estado. Por lo tanto es importante describir las implicaciones de cada estado: Normal. El sistema comienza en estado normal y continuará en él siempre que todo transcurra correctamente y sin problemas en el centro geriátrico. En definitiva si el sistema se encuentra en este estado esto significa que no hay residentes en peligro. Prealerta. El sistema necesita un estado previo para situarse en alerta ante posibles caídas y desmayos con el fin de eliminar falsas alarmas. El sistema entra en estado de prealerta cuando una postura anómala es detectada esperando a que el residente confirme su estado correcto por medio de un cambio postural. Si el residente confirma que se encuentra en correcto estado, el sistema cambia su estado a normal, de otro modo el sistema entra en estado de alerta siguiendo el camino marcado en el flujo de trabajo de la Sección 2.1 En este estado un nuevo parámetro ha de ser considerado: tiempo de alerta. Este parámetro define el período de tiempo durante el cual el sistema espera una respuesta de un residente en una posible postura conflictiva. Es importante para conocer cuándo el sistema ha de cambiar su estado en modo alerta. Por lo tanto, el tiempo de alerta puede ser definido como el tiempo durante el que el sistema mantiene el estado de prealerta cuando detecta una posible caída o desmayo en el centro geriátrico. Una vez dicho período de tiempo ha sido sobrepasado, el sistema cambia su estado a estado de alerta. Alerta. Este estado es utilizado cuando el sistema no obtiene respuesta de un residente indicando un correcto estado. Este estado implica el comienzo del proceso relativo a la confirmación de la necesidad de ayuda de un residente concreto debido a una caída o desmayo. Urgencia. Finalmente si una caída o desmayo es detectado, el sistema cambia su estado al de urgencia, lo cual implica actuar inmediatamente con el fin de solventar el problema ocurrido. Para ello los empleados en mejores condiciones de solventar el problema serán aislados de la situación, solicitando su presencia inmediata en la zona conflictiva. Día/Noche. El sistema se comunica con los residentes cuando se encuentra en el estado de alerta por medio de señales sonoras solicitando un movimiento específico. Sin embargo, por la noche, el sistema ha de comunicarse con el personal de vigilancia con el fin de molestar lo menos posible a los residentes. Este parámetro es fundamental para respetar las horas de sueños de los propios residentes, evitando sobresaltos innecesarios que puedan afectar en la salud de los implicados. Por lo tanto, en este contexto el término noche significa hora de sueño. 2.3 Estudio Paramétrico El estudio paramétrico genera el proceso principal del sistema. Este proceso consiste en el análisis de los parámetros descritos en la Sección 2.2 una vez detectada la postura de un residente o cuando éste no cambia su posición durante un tiempo específico de tiempo durante el cual es posible que se hay producido alguna incidencia. Cada combinación de parámetros implica una acción a realizar por el sistema, de modo que un completo análisis es requerido con el fin de no olvidar cualquier posible caso. El número de posibilidades que ofrecen los posibles valores de cada parámetro son 800, las cuales provienen del siguiente análisis de valores: (1) el número de posibles transiciones entre las cinco posturas que se pueden identificar de un residente es 25; (2) el número de posibles estados del sistema es 4; y (3) el sistema considera un umbral en el caso de tiempo de transición y el tiempo de alerta por lo que para tiempo se han de considerar 2 posible valores (cuando el tiempo umbral es excedido y cuando no). El análisis de toda combinación ha sido realizado y sus resultados suponen un elemento esencial a la hora de diseñar e implementar el sistema. Con el fin de facilitar la explicación de las diferentes combinaciones en el presente documento, se han agrupado tal y como se especifica en la Tabla 1. En primer lugar, el número de transiciones de estados se ha reducido. Para cada postura detectada, aquellas posturas previas que impliquen la misma acción a realizar por el sistema han sido agrupadas. En segundo lugar, los estados de alerta y urgencia se han eliminado del análisis de las combinaciones debido a que independientemente de la postura anterior siempre se seguirá el mismo proceso (ver Sección 2.1). Y tercero, la Tabla 1 no muestra las combinaciones donde el sistema no ha de realizar acción alguna. Tabla 1. Estudio realizado de las posibles combinaciones de los parámetros considerados Postura Nueva De pie Postura Anterior Normal De pie X De pie No De pie X De pie De pie Sentado Sentado De pie No De pie Sentado Sentado Sentado No Sentado Sentado Sentado and Desmayado Sentado and Desmayado Sentado and Desmayado Sentado and Desmayado Tumbado Tumbado Tumbado Tumbado Tumbado Tumbado Tumbado Tumbado Tumbado No Sentado Sentado and Desmayado Sentado and Desmayado No Sentado and Desmayado No Sentado and Desmayado Tumbado Tumbado Tumbado Tumbado De pie De pie Sentado Sentado Sentado Sentado and Desmayado Sentado and Desmayado Desconocida Desconocida No Desconocida Tumbado Tumbado Desconocida Desconocida Desconocida Prealerta Día / Noche Noche Tiempo de Transición >20min X X Tiempo de Alerta >10min X =>20min X =>10min X X X Acciones Estado = Prealerta Tiempo de transición =0 Estado = Alerta Estado = Normal Estado = Prealerta Estado = Alerta Tiempo de transición =0 Estado = Normal Caso imposible X >5seg X Estado = Alerta Estado = Prealerta X X X >5seg Día Noche >2h >4h X X >5min >2h X X X X Estado = Alerta Estado = Prealerta Estado = Prealerta Estado = Alerta Estado = Alerta Estado = Prealerta Caso imposible <5seg >5seg Estado = Prealerta Estado = Prealerta Estado = Alerta X X Caso imposible X X X X Estado = Prealerta >10seg >5seg >5seg Estado = Prealerta Estado = Alerta Estado = Alerta El estudio paramétrico ofrece un conjunto de acciones que el sistema ha de realizar para cada combinación de parámetros estudiada (fila acciones en la Tabla 1). Estas acciones representan las reglas que guían el comportamiento del sistema, las cuales son descritas a continuación en función de la nueva postura detectada: De pie. El sistema busca una situación anómala cuando la postura previa ha sido de pie, es de noche y además, el tiempo de transición es mayor de veinte minutos, esta situación es anómala porque no se considera común el hecho de que una persona pasee por la noche por una residencia como término general. Es por esto que dicha situación lleva al sistema al estado de prealerta cuando se encontraba en el estado normal para poder controlar la situación descrita. Si el estado de prealerta persiste durante diez minutos, el sistema ha de cambiar al estado de alerta y con ello activar el proceso relativo. En el resto de casos, las situaciones se consideran normales así como usuales sin implicar peligros asociados manteniendo al sistema en estado normal o devolviéndolo a él si se encontraba buscando posibles alertas. Sentado. El sistema entra en estado de prealerta cuando detecta que un residente se encuentra sentado durante más de veinte minutos sin cambiar su postura. La principal razón e esta reacción es que es posible que exista una situación de peligro debido a que puede que el residente haya tenido problemas mientras estaba sentado. Consecuentemente, si el sistema está en prealerta y el tiempo de alerta es mayor de diez minutos, este cambia al estado de alerta empezando el proceso que se encargará de verificar lo ocurrido. En otro caso, el sistema continua o vuelve al estado normal debido al cambio de postura del residente en cuestión. Sentado y desmayado. El sistema cambia a estado de prealerta cuando se encuentra en estado normal y la postura previa no es sentado y desmayado, ya que la nueva postura es potencialmente peligrosa. Si la postura continúa sin variar durante cinco segundos, el sistema cambia al estado de alerta. Es importante destacar la posibilidad de que el sistema se encuentre en estado de prealerta siendo la postura previa una diferente a sentado y desmayado. En este caso el sistema ha de pasar a alerta debido a que puede ocurrir que la nueva postura tenga como origen un problema previo. El único caso imposible se presenta cuando el sistema esté en estado normal y la postura previa sea sentado y desmayado ya que cuando esta postura es detectada el sistema entra en estado de prealerta automáticamente debido a que como se ha comentado previamente es considerada una postura potencialmente peligrosa. Tumbado. El sistema entra en estado de prealerta cuando se encuentra en estado normal y el residente se mantiene tumbado durante un tiempo suficiente como para considerar que existe un problema. Dicho tiempo es mayor cuando el sistema analiza en un período de horas silenciosas (noche o siesta) porque en este caso, es lógico que el residente se encuentre durmiendo. Cuando el sistema se encuentra en estado de prealerta y el residente continúa tumbado durante un tiempo excesivo, el sistema cambia a estado de alerta ya que es posible que el residente tenga problemas. Si la postura previa fue sentado, el sistema estudia el tiempo de transición debido a que si la postura ha cambiado muy rápido es muy probable que se haya detectado un problema. Cuando el cambio proviene de encontrase de pie, la situación define con un alta probabilidad una caída o desmayo, por lo tanto el sistema entra en prealerta. El último posible caso aparece cuando la postura anterior fue sentado y desmayado o sentado mientras el sistema estaba en prealerta, algo que presenta otra potencial situación anómala lo que implica que el sistema quede en estado de alerta. Desconocida. Cuando el sistema detecta una postura desconocida, el procedimiento consiste básicamente en cambiar su estado al siguiente. La principal razón de este comportamiento es que como la postura es no conocida, el sistema debe considerar que el residente está en una posible situación de riesgo. 3 Conclusiones Los entornos sanitarios presentan gran cantidad de situaciones difíciles de manejar. Una de ellas es la detección de caídas y desmayos en lugares o instantes de tiempo en los que un empleado no puede visualizar lo ocurrido. La principal razón es debido a la dificultad que existe en conseguir la situación ideal, en la que todo residente o paciente es visualizado continuamente por al menos un empleado. Debido a esto, el uso de nuevas tecnologías es indispensable con el fin de lograr sistemas que permitan gestionar automáticamente estas situaciones, ayudando de este modo a los empleados en el manejo de situaciones complejas y de urgencia. Los dispositivos que permiten la interacción en movimiento con los usuarios, son un interesante elemento para ser utilizado en centros sanitarios con el fin de solventar la detección de caídas y desmayos. Estos dispositivos permiten localizar a los usuarios situados en su radio de acción, generando la posibilidad de detectar sus posturas, movimientos, gestos, etc. En el presente artículo se ha descrito un sistema aplicado a un geriátrico (pero válido para la mayoría de centros sanitarios) por medio del cual se detectan caídas y desmayos de forma automática haciendo uso de uno de los dispositivos de interacción en movimiento actuales, el dispositivo creado por Microsoft, Kinect. La elección de este dispositivo ha sido debida a su relación coste-prestaciones en comparación con dispositivo similares. A pesar de ser el más económico, sus capacidades eran muy similares al resto de dispositivos de interacción en movimiento. El despliegue del sistema consiste en la colocación de múltiples cámaras a lo largo de un geriátrico conectadas cada una a un ordenador personal. Su localización se basa en situarlas en aquellas zonas donde existe un alto grado de caídas y desmayos que puedan no ser visualizadas por empleados, como por ejemplo ascensores o pasillos. El sistema ofrece la capacidad de analizar las posturas de cada residente localizado en el área de alcance de cada cámara Kinect. El sistema estudia automáticamente cada postura comprobando si se trata de una situación anómala (caída o desmayo) o si por el contrario es una postura no problemática. Para ello el sistema compara cada postura con un conjunto de patrones establecidos. En el caso de que se detecte una caída o desmayo, así como una postura no conocida, el sistema activa un procedimiento de actuación que implica el paso del sistema por un conjunto de estados que componen un específico protocolo de actuación. Dicho protocolo contiene tres niveles de urgencia donde en el primero es el propio residente el que debe confirmar su estado; en el segundo el empleado encargado de las alertas debe comprobar visualmente en su ordenador el estado del residente; y finalmente, el tercero implica que el empleado en mejores condiciones de actuación ayude al residente, siendo avisado por el sistema de forma automática. El último paso es una acción que el sistema realiza de forma automática gracias a sus capacidades ubicuas y sensibles al contexto. La ubicuidad permite ofrecer conectividad en el sistema en todo momento y bajo cualquier circunstancia a todos los empleados. El resultado será poder conocer cuál es la localización de cada usuario ya que será almacenada cada vez que modifique su posición dentro de un radio específico. Con respecto a la sensibilidad al contexto, dado que el sistema almacena la localización de cada empleado y además sabe la tarea que se encuentra desempeñando, es capaz de saber quién es el empleado más adecuado en base a su contexto para ayudar a un residente en caso de caída o desmayo. Referencias 1. Ahn, C., Nah, Y. 2010. Design of Location-based Web Service Framework for COntextAware Applications in Ubiquitous Environments. In 2010 IEEE International Conference on Sensor Networks, Ubiquitous, and Trustworthy Computing, 426 – 433. 2. Anagnostopoulos, C.B., Tsounis, A., Hadjiefthmiades, S. 2006. Context Awareness in Mobile Computing Environments. Wireless Personal Communications 42, 445-464. 3. Ariel A., C.A. 2011. Detección de caídas en humanos usando Kinect. Trabajo Fin de Grado, Universidad de Castilla-La Mancha. 4. Arnrich, B., Mayora, O., Bardram, J., Tröster, G. 2010. Pervasive Healthcare, Paving the Way for a Pervasive, User-Centered and Preventive Healthcare Model. 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