Descripció del projecte
Els efectes de la qualitat de l’aire sobre la salut s’han investigat des de fa temps, amb evidències de diversos i diferents contextos epidemiològics que es remunten vàries dècades ençà. Segons l’Organització Mundial de la Salut (OMS), la contaminació de l’aire exterior és responsable d’uns 4,2 milions de morts prematures anuals i, al mateix temps, 3,8 milions de persones a l’any moren prematurament per malalties atribuïbles a la contaminació atmosfèrica a les llars. L’exposició diària i a llarg termini a contaminants nocius, com les partícules (PM) i el diòxid de nitrogen (NO2), pot causar no només els problemes pulmonars i cardiovasculars més comuns, com l’asma, la Malaltia Pulmonar Obstructiva Crònica (MPOC o COPD), el càncer de pulmó, o malalties cerebrocardiovasculars, sinó que també poden deteriorar la salut mental i provocar, per exemple, demència. és important destacar que una exposició a curt termini a contaminants atmosfèrics té un impacte no menyspreable sobre la salut. Per exemple, un estudi publicat a Environment International indica que una sobreexposició de 10 μg/m3 de PM2,5 a curt termini incideix en un augment de 0,89% de la mortalitat. Addicionalment, investigadors de la Universitat de Harvard han trobat que un augment de només 1 μg/m3 en PM2,5 s’associa amb un augment del 8% en la taxa de mortalitat per COVID-19. En conseqüència, hi ha una clara necessitat d’experimentar amb solucions eficients de monitorització continua que permetin un seguiment de la exposició de pacients d’alt risc a diferents nivells de contaminants com el PM2,5 i el NO2.
L’objectiu d’aquest doctorat és investigar l’impacte que té l’exposició a NO2 i PM2.5 de pacients diagnosticats de COVID-19 en el desenvolupament de la malaltia. En una primera etapa, l’estudi es centrarà en els primers dies post-diagnòstic de COVID-19, on existeix el major risc a que apareguin complicacions (com ara la pneumònia) i que impliquin la seva hospitalització. En una fase posterior, l’estudi es pretén obrir al seguiment de pacients que han estat afectats per la COVID-19, però que ja han superat la fase crítica (primers dies). En aquest cas, el seguiment serà durant un període de temps més llarg, i es valorarà la possibilitat d’incloure altres malalties respiratòries cròniques com l’asma i la MPOC. Això es farà mitjançant una estratègia de monitorització continua dels pacients en temps real, generant recomanacions personalitzades que permetin una intervenció proactiva del pacient que doni lloc a una millor gestió de la malaltia i una avaluació de l’eficàcia dels tractaments per part dels equips mèdics. L’objectiu últim és el d’aconseguir uns efectes positius en el manteniment de la salut i la qualitat de vida dels pacients. El doctorand tindrà un entorn de treball multidisciplinari: per un costat treballarà estretament amb un equip mèdic vinculat a l’entorn científic i acadèmic i, per una altre banda, s’integrarà en un equip de investigadors de l’àmbit ICT. Això generarà unes sinergies úniques per a desenvolupar un model de coneixement que interrelacionarà els mesuraments de la qualitat de l’aire amb l’evolució dels biomarcadors dels pacients. A més, es farà un seguiment intensiu sobre l’evolució dels símptomes i de l’estat de salut dels pacients en cada moment mitjançant una avaluació mèdica convencional. Tot el model es basarà en la definició de regles obtingudes a partir del coneixement mèdic i l’anàlisi de les dades capturades. Aquestes regles seran el fonament per a identificar indicadors d’alerta i de punts crítics en l’estat de salut d’un pacient o de la seva patologia, realitzar recomanacions per promoure una millora de la salut i prevenir l’aparició de simptomatologia clínica, així com donar consells amb l’objectiu de portar una vida saludable i promoure el benestar.
L’empresa aportarà al projecte tecnologies innovadores de sensorització i de detecció, així com tècniques avançades d’Intel·ligència Artificial (IA), les quals implementaran el model de coneixement desenvolupat pel doctorant. Tot plegat serà integrat a la seva plataforma de software IoMT (Internet of Medical Things) per a crear una aplicació centrada en el pacient que permeti el seguiment continu de la contaminació atmosfèrica i del seu estat de salut en diferents circumstàncies. La solució final fusionarà la informació de sensors de gas altament selectius, per a conèixer la concentració dels contaminants NO2 i PM2.5 en cada moment, i de sensors fisiològics de baixa intrusivitat, per a controlar els biomarcadors dels pacients, com ara la saturació d’oxigen a la sang, i les freqüències cardíaca i respiratòria.
En una primera fase, es desplegaran els sensors de gas i fisiològics en diferents grups de pacients per a fusionar les dades capturades i analitzar la seva variabilitat en l’espai i el temps. Posteriorment, es desenvoluparan sofisticats models de coneixement basats en IA per a detectar signes d’alerta en les constants vitals dels pacients, investigant i comprenent els vincles potencials entre els contaminants objectius, les seves concentracions, la freqüència d’exposició i els signes d’alerta detectats, per a desenvolupar una IA explicable i interpretable que permeti que les decisions resultants siguin completament comprensibles i, per tant, fiables per part dels experts mèdics. Mitjançant un enfocament d’ensenyament automàtic, els models desenvolupats, construïts amb les dades dels sensors desplegats, també podran integrar i processar el coneixement dels experts mèdics per fer-los encara més potents. Tot seguit, l’empresa desenvoluparà un sistema de recomanació personalitzat basat en IA per a suggerir bones pràctiques i hàbits als usuaris (pacients i personal sanitari), generar alertes de problemes relacionats amb l’aire i la salut, proporcionar alternatives intel·ligents per reduir l’exposició interior i exterior a contaminants (per exemple, canviar l’itinerari diari, tancar les finestres, o activar la filtració o ventilació de l’aire de la llar). En una fase final, la solució desenvolupada es validarà en diferents escenaris.
