O transtorno do espetro do autismo é uma condição do neurodesenvolvimento com repercussões clínicas, sociais e económicas significativas ao longo da vida. Segundo a Organização Mundial de Saúde, estima-se que afete aproximadamente 1 em cada 160 crianças em todo o mundo. A sua origem é multifatorial, resultando da interação entre fatores genéticos, como mutações em genes associados ao desenvolvimento cerebral, e fatores ambientais, como complicações na gestação ou exposição pré-natal a substâncias neurotóxicas.
Início / Publicações / Publicação
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SISTEMA ROBÓTICO AUTÓNOMO PARA A TERAPIA DO AUTISMO
Tipo de publicação: Resumo do Artigo
Título original: Project INSIDE: towards autonomous semi-unstructured human–robot social interaction in autism therapy
Data da publicação do artigo: Maio de 2019
Fonte: GitHub
Autores: Francisco Melo, Alberto Sardinha, David Belo, Marta Couto, Miguel Faria, Anabela Farias, Hugo Gambôa, Cátia Jesus, Mithun Kinarullathil, Pedro Lima, Luís Luz, André Mateus, Isabel Melo, Plinio Moreno, Daniel Osório, Ana Paiva, Jhielson Pimentel, João Rodrigues, Pedro Sequeira, Rubén Solera-Ureña, Miguel Vasco, Manuela Veloso & Rodrigo Ventura
Qual é o objetivo, público-alvo e áreas da saúde digital em que se enquadra?
O estudo tem como objetivo desenvolver e avaliar o sistema robótico autónomo INSIDE, projetado para promover interações sociais dinâmicas, adaptativas e personalizadas para crianças diagnosticadas com transtorno do espetro do autismo, em contexto clínico real. O público-alvo inclui profissionais de saúde envolvidos em contextos terapêuticos, investigadores na área da interação humano-robô e entidades dedicadas ao desenvolvimento de tecnologias digitais aplicadas à saúde. No âmbito da saúde digital, enquadra-se nas áreas de robótica social, reabilitação digital, inteligência artificial aplicada a contextos clínicos e tecnologias de apoio.
Qual é o contexto?
O transtorno do espetro do autismo é uma condição do neurodesenvolvimento com repercussões clínicas, sociais e económicas significativas ao longo da vida. Segundo a Organização Mundial de Saúde, estima-se que afete aproximadamente 1 em cada 160 crianças em todo o mundo. A sua origem é multifatorial, resultando da interação entre fatores genéticos, como mutações em genes associados ao desenvolvimento cerebral, e fatores ambientais, como complicações na gestação ou exposição pré-natal a substâncias neurotóxicas.
Esta condição carateriza-se por uma heterogeneidade significativa, com manifestações clínicas que vão desde défices graves na comunicação e interação social até dificuldades mais subtis, como alterações no uso funcional da linguagem no dia a dia. Esta diversidade levou à unificação de classificações clínicas anteriormente distintas — como o autismo infantil, a síndrome de Asperger ou o transtorno desintegrativo da infância — no transtorno do espetro do autismo, como refletido na quinta edição do Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders.
Dada a variabilidade dos perfis sensoriais e cognitivos destas crianças, as abordagens terapêuticas devem ser cuidadosamente adaptadas a cada caso. Neste contexto, o interesse espontâneo que muitas delas demonstram por dispositivos previsíveis e não humanos tem impulsionado a utilização de tecnologias interativas, como os robôs sociais, ajudando a criar contextos terapêuticos mais acessíveis e menos intimidantes.
Quais são as abordagens atuais?
Atualmente, as intervenções terapêuticas para crianças com transtorno do espetro do autismo são baseadas em abordagens multidisciplinares e personalizadas, combinando modelos comportamentais e educacionais. Entre os modelos com maior evidência científica estão a Applied Behavior Analysis, o Early Start Denver Model e o Treatment and Education of Autistic and Related Communication Handicapped Children. Estas intervenções são frequentemente complementadas por terapias especializadas, como a terapia da fala, terapia ocupacional e psicomotricidade. Em casos com comorbilidades associadas, como ansiedade, défice de atenção/hiperatividade ou perturbações do sono, pode ser necessária intervenção farmacológica, supervisionada por profissionais de saúde.
Paralelamente, tecnologias digitais interativas, como a realidade virtual e os robôs sociais, têm sido exploradas como ferramentas complementares. Robôs como o NAO, o QTrobot e o KASPAR têm demonstrado eficácia no desenvolvimento de competências sociais e comunicativas. No entanto, a maioria destes sistemas ainda depende do modelo Wizard-of-Oz, onde o robô é controlado por um humano, limitando a sua autonomia e aplicabilidade clínica em larga escala.
Em que consiste a inovação? Como é que é avaliado o impacto deste estudo?
A inovação deste estudo consistiu no desenvolvimento do INSIDE, um sistema robótico totalmente autónomo, projetado para facilitar interações sociais personalizadas com crianças com transtorno do espectro do autismo, em ambiente clínico real. Para permitir sessões terapêuticas independentes foi criada uma infraestrutura integrada que permite ao robô ASTRO adaptar, em tempo real, o seu comportamento às respostas da criança e às orientações definidas pela equipa clínica.
O hardware do sistema INSIDE inclui o robô ASTRO, câmaras 3D, um tablet para atividades interativas, microfones para comandos de voz e sensores no robô para detetar objetos. Para interpretar o ambiente e ajustar-se às ações da criança, o sistema usa algoritmos como: os filtros de Kalman que estimam a posição da criança utilizando os dados das várias câmaras; a localização Monte-Carlo que permite ao robô localizar-se na sala, com base nos sensores e mapa da sala; e os modelos de Markov que reconhecem os comandos de voz, orientando a resposta do robô. A arquitetura de software é hierárquica e composta por quatro módulos: perceção, que transforma os dados dos sensores em informação útil; decisão, que define o comportamento do robô com base nessa informação; execução, que traduz essas decisões em ações; e supervisão, que permite corrigir perceções ou decisões. Assim, os terapeutas podem acompanhar em tempo real o comportamento do robô e da criança, intervindo apenas quando necessário.
Numa sessão, o robô ao entrar na sala cumprimenta a criança de forma personalizada, posiciona-se automaticamente no espaço e propõe atividades terapêuticas com procurar objetos, resolver puzzles, colaborar em tarefas ou jogar em turnos. Em seguida, explica a atividade selecionada e encoraja a criança a participar. Durante as interações, o robô utiliza uma linguagem verbal em voz humanizada, expressões faciais animadas num ecrã LCD e movimentos físicos ajustados ao contexto.
Para avaliar o impacto do sistema INSIDE foi realizado um programa terapêutico com 18 crianças diagnosticadas com transtorno do espetro do autismo durante 4 semanas no Hospital Garcia de Orta, em Almada, Portugal. As 121 sessões terapêuticas realizadas, com duração entre 15 e 25 minutos, foram avaliadas em três dimensões: autonomia funcional, pela capacidade do robô atuar sem intervenção humana; qualidade da interação social, com base no envolvimento espontâneo das crianças; e aceitação clínica, através do feedback dos profissionais de saúde. Além disso, para recolher dados fisiológicos, 4 das crianças usaram uma t-shirt equipada com sensores de eletrocardiograma e acelerómetros para medir a sua frequência cardíaca e os seus movimentos durante todas as sessões.
Quais são os principais resultados? Qual é o futuro desta tecnologia?
Os resultados demonstraram a eficácia e a aplicabilidade do sistema INSIDE em contexto clínico real. O robô ASTRO realizou todas as sessões sem necessidade de controlo direto por parte dos técnicos. Ao longo das sessões, foi registada uma frequência cada vez mais reduzida das intervenções humanas, o que evidenciou a capacidade do sistema para se adaptar às respostas das crianças e às exigências de cada interação. As crianças mantiveram um envolvimento consistente nas atividades e apresentaram comportamentos socialmente relevantes, como reciprocidade, imitação e capacidade de respeitar o turno do robô durante os jogos. Os profissionais de saúde destacaram a facilidade de integração do robô na prática clínica e a sua relevância terapêutica, salientando ainda o aumento da motivação e da participação por parte das crianças. A análise mostrou também que a frequência cardíaca das crianças era geralmente mais elevada durante tarefas com maior estímulo, como o jogo da bola ou situações com obstáculos, o que fornece dados úteis para a personalização das próximas sessões terapêuticas.
Para o futuro, prevê-se a evolução do sistema através da integração de modelos mais avançados de perceção emocional, processamento de linguagem natural e reconhecimento de padrões comportamentais, permitindo uma personalização ainda mais profunda das interações. O INSIDE poderá ser adaptado a outros contextos, como escolas e centros de apoio ao desenvolvimento e integrado em modelos de intervenção híbrida ou à distância, através de soluções de telessaúde, contribuindo para uma maior acessibilidade a terapias especializadas.
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SISTEMA ROBÓTICO AUTÓNOMO PARA A TERAPIA DO AUTISMO
Tipo de publicação: Resumo do Artigo
Título original: Project INSIDE: towards autonomous semi-unstructured human–robot social interaction in autism therapy
Data da publicação do artigo: Maio de 2019
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Autores: Francisco Melo, Alberto Sardinha, David Belo, Marta Couto, Miguel Faria, Anabela Farias, Hugo Gambôa, Cátia Jesus, Mithun Kinarullathil, Pedro Lima, Luís Luz, André Mateus, Isabel Melo, Plinio Moreno, Daniel Osório, Ana Paiva, Jhielson Pimentel, João Rodrigues, Pedro Sequeira, Rubén Solera-Ureña, Miguel Vasco, Manuela Veloso & Rodrigo Ventura
Qual é o objetivo, público-alvo e áreas da saúde digital em que se enquadra?
O estudo tem como objetivo desenvolver e avaliar o sistema robótico autónomo INSIDE, projetado para promover interações sociais dinâmicas, adaptativas e personalizadas para crianças diagnosticadas com transtorno do espetro do autismo, em contexto clínico real. O público-alvo inclui profissionais de saúde envolvidos em contextos terapêuticos, investigadores na área da interação humano-robô e entidades dedicadas ao desenvolvimento de tecnologias digitais aplicadas à saúde. No âmbito da saúde digital, enquadra-se nas áreas de robótica social, reabilitação digital, inteligência artificial aplicada a contextos clínicos e tecnologias de apoio.
Qual é o contexto?
O transtorno do espetro do autismo é uma condição do neurodesenvolvimento com repercussões clínicas, sociais e económicas significativas ao longo da vida. Segundo a Organização Mundial de Saúde, estima-se que afete aproximadamente 1 em cada 160 crianças em todo o mundo. A sua origem é multifatorial, resultando da interação entre fatores genéticos, como mutações em genes associados ao desenvolvimento cerebral, e fatores ambientais, como complicações na gestação ou exposição pré-natal a substâncias neurotóxicas.
Esta condição carateriza-se por uma heterogeneidade significativa, com manifestações clínicas que vão desde défices graves na comunicação e interação social até dificuldades mais subtis, como alterações no uso funcional da linguagem no dia a dia. Esta diversidade levou à unificação de classificações clínicas anteriormente distintas — como o autismo infantil, a síndrome de Asperger ou o transtorno desintegrativo da infância — no transtorno do espetro do autismo, como refletido na quinta edição do Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders.
Dada a variabilidade dos perfis sensoriais e cognitivos destas crianças, as abordagens terapêuticas devem ser cuidadosamente adaptadas a cada caso. Neste contexto, o interesse espontâneo que muitas delas demonstram por dispositivos previsíveis e não humanos tem impulsionado a utilização de tecnologias interativas, como os robôs sociais, ajudando a criar contextos terapêuticos mais acessíveis e menos intimidantes.
Quais são as abordagens atuais?
Atualmente, as intervenções terapêuticas para crianças com transtorno do espetro do autismo são baseadas em abordagens multidisciplinares e personalizadas, combinando modelos comportamentais e educacionais. Entre os modelos com maior evidência científica estão a Applied Behavior Analysis, o Early Start Denver Model e o Treatment and Education of Autistic and Related Communication Handicapped Children. Estas intervenções são frequentemente complementadas por terapias especializadas, como a terapia da fala, terapia ocupacional e psicomotricidade. Em casos com comorbilidades associadas, como ansiedade, défice de atenção/hiperatividade ou perturbações do sono, pode ser necessária intervenção farmacológica, supervisionada por profissionais de saúde.
Paralelamente, tecnologias digitais interativas, como a realidade virtual e os robôs sociais, têm sido exploradas como ferramentas complementares. Robôs como o NAO, o QTrobot e o KASPAR têm demonstrado eficácia no desenvolvimento de competências sociais e comunicativas. No entanto, a maioria destes sistemas ainda depende do modelo Wizard-of-Oz, onde o robô é controlado por um humano, limitando a sua autonomia e aplicabilidade clínica em larga escala.
Em que consiste a inovação? Como é que é avaliado o impacto deste estudo?
A inovação deste estudo consistiu no desenvolvimento do INSIDE, um sistema robótico totalmente autónomo, projetado para facilitar interações sociais personalizadas com crianças com transtorno do espectro do autismo, em ambiente clínico real. Para permitir sessões terapêuticas independentes foi criada uma infraestrutura integrada que permite ao robô ASTRO adaptar, em tempo real, o seu comportamento às respostas da criança e às orientações definidas pela equipa clínica.
O hardware do sistema INSIDE inclui o robô ASTRO, câmaras 3D, um tablet para atividades interativas, microfones para comandos de voz e sensores no robô para detetar objetos. Para interpretar o ambiente e ajustar-se às ações da criança, o sistema usa algoritmos como: os filtros de Kalman que estimam a posição da criança utilizando os dados das várias câmaras; a localização Monte-Carlo que permite ao robô localizar-se na sala, com base nos sensores e mapa da sala; e os modelos de Markov que reconhecem os comandos de voz, orientando a resposta do robô. A arquitetura de software é hierárquica e composta por quatro módulos: perceção, que transforma os dados dos sensores em informação útil; decisão, que define o comportamento do robô com base nessa informação; execução, que traduz essas decisões em ações; e supervisão, que permite corrigir perceções ou decisões. Assim, os terapeutas podem acompanhar em tempo real o comportamento do robô e da criança, intervindo apenas quando necessário.
Numa sessão, o robô ao entrar na sala cumprimenta a criança de forma personalizada, posiciona-se automaticamente no espaço e propõe atividades terapêuticas com procurar objetos, resolver puzzles, colaborar em tarefas ou jogar em turnos. Em seguida, explica a atividade selecionada e encoraja a criança a participar. Durante as interações, o robô utiliza uma linguagem verbal em voz humanizada, expressões faciais animadas num ecrã LCD e movimentos físicos ajustados ao contexto.
Para avaliar o impacto do sistema INSIDE foi realizado um programa terapêutico com 18 crianças diagnosticadas com transtorno do espetro do autismo durante 4 semanas no Hospital Garcia de Orta, em Almada, Portugal. As 121 sessões terapêuticas realizadas, com duração entre 15 e 25 minutos, foram avaliadas em três dimensões: autonomia funcional, pela capacidade do robô atuar sem intervenção humana; qualidade da interação social, com base no envolvimento espontâneo das crianças; e aceitação clínica, através do feedback dos profissionais de saúde. Além disso, para recolher dados fisiológicos, 4 das crianças usaram uma t-shirt equipada com sensores de eletrocardiograma e acelerómetros para medir a sua frequência cardíaca e os seus movimentos durante todas as sessões.
Quais são os principais resultados? Qual é o futuro desta tecnologia?
Os resultados demonstraram a eficácia e a aplicabilidade do sistema INSIDE em contexto clínico real. O robô ASTRO realizou todas as sessões sem necessidade de controlo direto por parte dos técnicos. Ao longo das sessões, foi registada uma frequência cada vez mais reduzida das intervenções humanas, o que evidenciou a capacidade do sistema para se adaptar às respostas das crianças e às exigências de cada interação. As crianças mantiveram um envolvimento consistente nas atividades e apresentaram comportamentos socialmente relevantes, como reciprocidade, imitação e capacidade de respeitar o turno do robô durante os jogos. Os profissionais de saúde destacaram a facilidade de integração do robô na prática clínica e a sua relevância terapêutica, salientando ainda o aumento da motivação e da participação por parte das crianças. A análise mostrou também que a frequência cardíaca das crianças era geralmente mais elevada durante tarefas com maior estímulo, como o jogo da bola ou situações com obstáculos, o que fornece dados úteis para a personalização das próximas sessões terapêuticas.
Para o futuro, prevê-se a evolução do sistema através da integração de modelos mais avançados de perceção emocional, processamento de linguagem natural e reconhecimento de padrões comportamentais, permitindo uma personalização ainda mais profunda das interações. O INSIDE poderá ser adaptado a outros contextos, como escolas e centros de apoio ao desenvolvimento e integrado em modelos de intervenção híbrida ou à distância, através de soluções de telessaúde, contribuindo para uma maior acessibilidade a terapias especializadas.
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Integração dos sistemas SONHO v2 e SClínico na ULS de Coimbra para melhorar cuidados de saúde
Com mais de meio milhão de consultas médicas hospitalares realizadas no primeiro semestre de 2024, a ULS de Coimbra destaca-se como uma instituição dedicada a cuidados de saúde integrados, de alta qualidade e centrados nas…
Ecossistema de cuidados para idosos: Uma plataforma inovadora para serviços personalizados e eficientes
Com a esperança de vida a aumentar e a taxa de fertilidade a diminuir, espera-se que, até 2050, a população com mais de 80 anos supere os jovens em várias regiões do mundo. O aumento…
Tecnologia inovadora que alivia subconscientemente a ansiedade através de um cachecol
A tecnologia SCAARF é uma ideia inovadora na área da saúde digital e da tecnologia wearable. A SCAARF visa a oferecer um método alternativo para aliviar os sintomas da ansiedade de uma forma não intrusiva…
Intervenções de saúde digital: Equidade dos cuidados da hipertensão para todos
Quase metade de todos os adultos nos Estados Unidos tem hipertensão, um dos principais fatores de risco para doenças cardiovasculares, e apenas cerca de um quarto (24%) dessas pessoas tem a hipertensão sob controlo. Estudos…
Personalização e tecnologia na gestão da diabetes
A crescente prevalência de doenças crónicas, particularmente DM, está a sobrecarregar os sistemas de saúde globais e a aumentar os custos dos cuidados de saúde devido à complexidade dos cuidados e à fraca integração, resultando…
Negociações sobre o Espaço Europeu de Dados de Saúde avançam com a participação da SPMS
O Espaço Europeu de Dados de Saúde será um sistema de partilha de dados de saúde comum à União Europeia. Prevê a utilização dos dados para fins que beneficiem as pessoas e a sociedade. Assegurará…
Secretária de Estado Margarida Tavares enfatiza inovação digital na promoção da saúde
O discurso de Margarida Tavares, Secretária de Estado da Promoção da Saúde, sublinhou a importância da digitalização e da inovação na promoção da saúde e prevenção de doenças, com uma perspetiva voltada para o futuro….
ARS Algarve moderniza radiologia com IA e novo data center
O serviço de radiologia da ARS Algarve já realizou perto de 29 mil exames utilizando a tecnologia de Inteligência Artificial (IA). Nos últimos anos, tem sido feita uma grande aposta em digitalização de imagem e…
Espaço Europeu de Dados de Saúde: Acesso unificado aos dados de saúde na UE
O objetivo do Espaço Europeu de Dados de Saúde (EEDS) é melhorar o uso de dados de saúde para fins de investigação, inovação e elaboração de políticas. Ao mesmo tempo, esta legislação visa dar aos…
Comissão Europeia altera programa Europa Digital com investimento de 762,7 milhões de euros
O Programa Europa Digital é o primeiro programa de financiamento da UE centrado em levar as tecnologias digitais até às empresas e aos cidadãos. Com um orçamento total previsto de 7,5 mil milhões de EUR…
SPMS integra a iniciativa TEF-Health
A SPMS participa na iniciativa TEF-Health como parceira de um consórcio composto por 51 entidades de 9 países da União Europeia. Esta ação é cofinanciada pela Comissão Europeia e tem uma duração de cinco anos….
FMUP cria academia júnior de inovação em saúde para estudantes do ensino secundário
A FMUP lançou a primeira edição da Academia Júnior no início de 2024. O programa permite aos participantes aprender mais sobre tópicos como as potencialidades no uso da inteligência artificial em saúde, o desenvolvimento da…
SPMS representa Portugal como vice-presidente da GDHP
A GDHP é uma organização intergovernamental da área da saúde digital que facilita a cooperação e colaboração entre representantes governamentais e a Organização Mundial da Saúde (OMS), cujo propósito é fomentar o desenvolvimento de políticas…
Transformação digital da saúde no INCoDe.2030 em Tomar
Dentro do roteiro INCoDe.2030, no evento em Tomar, a SPMS abordou o tema “Transformação digital da Saúde” com o objetivo de informar os projetos mais relevantes em curso e com maior impacto para profissionais de…
Hospital de Braga avalia memória com jogo interativo em pacientes com esclerose múltipla
A Esclerose Múltipla é conhecida como uma doença crónica do sistema nervoso central, com uma ampla variedade de sintomas motores e sensitivos, que podem conduzir à incapacidade de trabalho, sobrecarga socioeconómica e reduzida qualidade de…
Teleconsulta de neurocirurgia vence prémio de inovação
Durante a pandemia, o foco no combate à Covid-19 reduziu a atenção a outras doenças, criando uma necessidade urgente de recuperar a qualidade dos cuidados de saúde para essas condições. O objetivo do BI Award…
HealthData@PT: Nova iniciativa da SPMS para dados de saúde
A ação HealthData@PT é lançada no contexto da implementação do Espaço Europeu de Dados de Saúde, sendo uma iniciativa aprovada pela Comissão Europeia no âmbito do programa EU4Health 2021-2027. Esta iniciativa contribui para a transformação…
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