Development of a patient-robot interface for a long-term interaction in cardiac rehabilitation at fundación cardioinfantil - instituto de cardiología

According to the World Health Organization, Cardiovascular diseases (CVDs) are the first cause of death worldwide. An estimated 17.9 million people die each year because of CVDs. In order to treat the consequences and improve the quality of life of the patients affected by these diseases, Cardiac Re...

Full description

Autores:
Céspedes Gómez, Nathalia
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
Repositorio:
Repositorio Institucional ECI
Idioma:
eng
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
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Palabra clave:
Robótica de Asistencia social
Interacción humano-robot
Interacción Social
Rehabilitación Cardiaca
Socially Assistive Robotics
Human-Robot Interaction
Social Interaction
Cardiac Rehabilitation
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embargoedAccess
License
Derechos Reservados - Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, 2020
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description According to the World Health Organization, Cardiovascular diseases (CVDs) are the first cause of death worldwide. An estimated 17.9 million people die each year because of CVDs. In order to treat the consequences and improve the quality of life of the patients affected by these diseases, Cardiac Rehabilitation (CR) is developed. CR is a strategy that consists commonly in different phases with an established number of sessions (e.g., 20-36 sessions). CR is based mainly on exercise procedures and educational approaches. The main goals of CR are to achieve a full patient recovery, in terms of reach optimal physical, mental and social status, and modify the coronary risk factor to reduce subsequent mortality due to cardiovascular illnesses. However, there is evidence that adherence to the CR programs is very low, less than 50% of patients assist actively in the rehabilitation. This limitation can cause major public health issues and negative effects on the patients’ health. In this context, different applications can be used to motivate the patients and enhance the engagement to the rehabilitation. This master thesis presents the evaluation and integration of a patient-robot interface for CR in two studies. The first study (Study I) assess the effects of a socially assistive robot in a control vs a robot without personalized behavior scenario, through qualitative and quantitative parameters. The second study ( Study II) presents the integration of a multi-modal open set identification system and the evaluation of this strategy within a memory scenario. A total of 36 patients were evaluated in this master thesis (15 for the control and robot scenario; and 6 for the memory robot scenario). These patients perform on average 36 sessions of phase II of the CR program. Overall, the results regarding the physiological parameters do not show differences between groups due to the variability of the data and its high dependence on external factors. In contrast, qualitative results show that the patients recommend the use of the robot in CR and they feel more secure thanks to the on-line monitoring. However, clinicians and patients suggest improving the social behaviors of the robot. Thus, in Study II a memory module was implemented. In this case, the outcomes show that the patients perceive the social presence of the robot as they elucidate positive and negative attitudes towards the robot role. Concluding, this master thesis presents the results of the patient robot interface in a long-term/ real-world scenario, demonstrating that SAR holds the promising potential to be a feasible approach that enhances CR programs, increase the adherence to these programs and help to improve the quality of life of cardiac patients.
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CR is based mainly on exercise procedures and educational approaches. The main goals of CR are to achieve a full patient recovery, in terms of reach optimal physical, mental and social status, and modify the coronary risk factor to reduce subsequent mortality due to cardiovascular illnesses. However, there is evidence that adherence to the CR programs is very low, less than 50% of patients assist actively in the rehabilitation. This limitation can cause major public health issues and negative effects on the patients’ health. In this context, different applications can be used to motivate the patients and enhance the engagement to the rehabilitation. This master thesis presents the evaluation and integration of a patient-robot interface for CR in two studies. The first study (Study I) assess the effects of a socially assistive robot in a control vs a robot without personalized behavior scenario, through qualitative and quantitative parameters. The second study ( Study II) presents the integration of a multi-modal open set identification system and the evaluation of this strategy within a memory scenario. A total of 36 patients were evaluated in this master thesis (15 for the control and robot scenario; and 6 for the memory robot scenario). These patients perform on average 36 sessions of phase II of the CR program. Overall, the results regarding the physiological parameters do not show differences between groups due to the variability of the data and its high dependence on external factors. In contrast, qualitative results show that the patients recommend the use of the robot in CR and they feel more secure thanks to the on-line monitoring. However, clinicians and patients suggest improving the social behaviors of the robot. Thus, in Study II a memory module was implemented. In this case, the outcomes show that the patients perceive the social presence of the robot as they elucidate positive and negative attitudes towards the robot role. Concluding, this master thesis presents the results of the patient robot interface in a long-term/ real-world scenario, demonstrating that SAR holds the promising potential to be a feasible approach that enhances CR programs, increase the adherence to these programs and help to improve the quality of life of cardiac patients.Según la Organización Mundial de la Salud, las enfermedades cardiovasculares (CVD) son la primera causa de muerte en el mundo. Se estima que 17,9 millones de personas mueren cada año debido a las enfermedades cardiovasculares. Con el fin de tratar las consecuencias y mejorar la calidad de la vida de los pacientes afectados por estas enfermedades se crea la Rehabilitación Cardíaca (RC). La RC es una estrategia que consiste comúnmente en diferentes fases con un número establecido de sesiones (por ejemplo, 20-36 sesiones), se basa principalmente en procedimientos de ejercicio y enfoques educativos. Los principales objetivos de la RC son lograr una completa recuperación del paciente, en términos de alcanzar un óptimo nivel físico, mental y condición social; y modificar el factor de riesgo coronario para reducir la mortalidad. Sin embargo, hay evidencias de que la adherencia a los programas de RC es muy baja, menos del 50% de los pacientes asisten activamente a la rehabilitación. Esta limitación puede causar importantes problemas de salud pública y efectos negativos en la salud de los pacientes. En este contexto, se pueden utilizar diferentes aplicaciones para motivar a los pacientes y mejorar el compromiso con la rehabilitación. Esta tesis de maestría presenta la evaluación e integración de una interfaz paciente-robot para la RC en dos estudios. El primer estudio (Estudio I) evalúa los efectos de la robótica de asistencia social en un grupo control vs un grupo robot, a través de parámetros cualitativos y cuantitativos. El segundo estudio ( Estudio II) presentar la integración de un sistema de identificación multimodal dentro de un escenario de memoria (robot personalizado). Un total de 36 pacientes fueron evaluados (15 para el escenario de control y robot; y 6 para el escenario del robot de memoria). Estos pacientes realizan en promedio 36 sesiones de fase II del programa de RC. En general, los resultados relativos a los parámetros fisiológicos no muestran diferencias entre grupos debido a la variabilidad de los datos y su alta dependencia de las factores externos. Por el contrario, los resultados cualitativos muestran que los pacientes recomiendan el uso del robot en CR y se sienten más seguros gracias al monitoreo en línea. Sin embargo, durante el Estudio I los clínicos y los pacientes sugieren mejorar los comportamientos sociales de los robot. Por lo tanto, en el Estudio II se implementó un módulo de memoria. En este caso, los resultados muestran que los pacientes perciben la presencia social del robot mediante actitudes positivas y negativas. En conclusión, est a tesis de maestría presenta los resultados de la interfaz paciente-robot en un escenario de largo plazo/real, demostrando que el SAR tiene un potencial prometedor para ser un enfoque que mejora los programas de RC, aumentar la adherencia a estos programas y ayudar a mejorar la calidad de vida de los pacientes con enfermedad cardiovascular.MaestríaMagíster en Ingeniería Electrónicaapplication/pdfengEscuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería ElectrónicaDerechos Reservados - Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, 2020https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessAtribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_f1cfRobótica de Asistencia socialInteracción humano-robotInteracción SocialRehabilitación CardiacaSocially Assistive RoboticsHuman-Robot InteractionSocial InteractionCardiac RehabilitationDevelopment of a patient-robot interface for a long-term interaction in cardiac rehabilitation at fundación cardioinfantil - instituto de cardiologíaDesarrollo de una interfaz paciente-robot para una interacción a largo plazo para rehabilitación cardiaca en la Fundación Cardioinfantil-Instituto de CardiologíaTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTextinfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85ORIGINALCéspedes Gómez, Nathalia-2020.pdfTesis maestría Nathalia Céspedes Gómezapplication/pdf14563414https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1228/1/C%c3%a9spedes%20G%c3%b3mez%2c%20Nathalia-2020.pdffca3f90bbd73845c204e1ae91abe5973MD51open accessAutorizacion.pdfacuerdo de confidencialidadapplication/pdf2220019https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1228/2/Autorizacion.pdfc8842e60751710b0d2dc5a6dc6d78b70MD52metadata only accessLICENSElicense.txttext/plain1748https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1228/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53open accessTEXTCéspedes Gómez, Nathalia-2020.pdf.txtCéspedes Gómez, Nathalia-2020.pdf.txtExtracted texttext/plain209427https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1228/6/C%c3%a9spedes%20G%c3%b3mez%2c%20Nathalia-2020.pdf.txt53b400a80d87025cb166d22c1cc02abfMD56open accessAutorizacion.pdf.txtAutorizacion.pdf.txtExtracted texttext/plain2https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1228/8/Autorizacion.pdf.txte1c06d85ae7b8b032bef47e42e4c08f9MD58metadata only accessTHUMBNAILCéspedes Gómez, Nathalia-2020.pdf.jpgCéspedes Gómez, Nathalia-2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg6812https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1228/7/C%c3%a9spedes%20G%c3%b3mez%2c%20Nathalia-2020.pdf.jpgcfe79a0ff1bdd440a5ea4472fdafa961MD57open accessAutorizacion.pdf.jpgAutorizacion.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg17694https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1228/9/Autorizacion.pdf.jpg1fab49eec4c1455a6258591e3abbd61fMD59metadata only access001/1228oai:repositorio.escuelaing.edu.co:001/12282021-10-01 17:12:19.944open accessRepositorio Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavitorepositorio.eci@escuelaing.edu.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