Projetando sistemas IdC para monitoramento remoto de pacientes que sejam interoperáveis, escaláveis ​​e sustentáveis

dc.contributor.advisor-co1Souza, Wanderley Lopes de
dc.contributor.advisor-co1Pires, Luís Ferreira
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3742302894743620por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-8645-4393por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7432-7653por
dc.contributor.advisor1Ciferri, Ricardo Rodrigues
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8382221522817502por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5944-8246por
dc.contributor.authorSouza, Pedro Lopes de
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/6335894757595651por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-4538-7590por
dc.date.accessioned2025-01-08T11:44:28Z
dc.date.available2025-01-08T11:44:28Z
dc.date.issued2024-06-06
dc.description.abstractInternet of Things (IoT) consists of networks of everyday objects, called ‘things’, equipped with embedded technology, sensors and actuators, capable of collecting and transmitting data through wireless network connections to the Internet. One of the big challenges in IoT is dealing with the huge amount of data produced by their things, in addition to dealing with the data heterogeneity, the varied capabilities of the things, the diverse offered services, and the different IoT platforms. For each domain and for each vendor, there is usually a specific and proprietary IoT platform, with no de facto standards it is currently being used or expected in the near future. Therefore, ensuring semantic interoperability when multiple and different IoT devices and system components must interoperate is one of the problems that needs extensive investigation in this area. In addition to generating large volumes of data that require relatively complex processing, IoT systems have become increasingly complex and hard to maintain. Furthermore, they require high scalability, availability and data throughput in the context of critical applications such as in the Health domain. IoT, Ubiquitous Computing, and Cloud Computing can be used in combination to build telemedicine systems to contribute to the Pervasive Healthcare's holistic vision of providing healthcare anywhere, anytime, to anyone. Such healthcare includes: prevention; short-term monitoring (e.g., patient at home) and long-term monitoring (e.g., elderly); incident detection and management; intervention in case of emergency; and treatment. Among the main tools of Pervasive Healthcare, Remote Patient Monitoring (RPM) stands out. According to the World Health Organization (WHO), Noncommunicable diseases (NCD) are one of the biggest challenges in Health. The four main groups of NCDs, cardiovascular diseases, Diabetes, chronic respiratory diseases and Cancer cause about 70% of deaths in the world. NCDs have a non-infectious origin, tend to be long-lasting and are the result of a combination of genetic, physiological, environmental and lifestyle factors. For a more effective treatment of NCD patients, WHO recommends a periodic monitoring of the health conditions of these patients. Some NCDs, such as Hypertension, Diabetes, Asthma and Obesity, allow for continuous RPM, enabling the patients and their health professionals to actively exert disease control. In this context, this research investigated how to design interoperable, scalable and maintainable RPM IoT systems for continuous monitoring of patients suffering from NCDs that can be monitored remotely. The main contributions of this research are: • A layered architecture to design RPM IoT systems for NCDs that can be monitored remotely. • The design of three RPM IoT systems for monitoring Hypertension, which include: - A sensor platform built in a wearable IoT device to capture the patient’s vital signs; - A mobile application running on the patient’s mobile device to pre-process the clinical data; - Two applications deployed in the cloud for processing, managing, and archiving clinical data; - An IoT semantic model deployed in the cloud to enable interoperability of different devices and system components; and - An IoT Microservices Architecture (MSA) deployed in the cloud to improve system, scalability, maintainability and data throughput. • An approach to design interoperable, scalable and maintainable RPM IoT systems for NCDs that can be monitored remotely.eng
dc.description.resumoA Internet das Coisas (IoT) consiste em redes de objetos cotidianos, chamados de "coisas", equipados com tecnologia embarcada, sensores e atuadores, capazes de coletar e transmitir dados por meio de conexões de rede sem fio. Um dos desafios significativos na IoT é lidar com a vasta quantidade de dados produzidos por suas coisas, além de lidar com a heterogeneidade dos dados, as capacidades variadas das coisas, os diversos serviços oferecidos e as diferentes plataformas de IoT. Para cada domínio e cada fornecedor, geralmente há uma plataforma de IoT específica e proprietária sem padrões de fato que esteja sendo usada atualmente ou que se espera que use em breve. Portanto, garantir a interoperabilidade semântica quando vários e diferentes dispositivos de IoT e componentes do sistema devem interoperar é um dos problemas que precisam de ampla investigação nesta área. Além de gerar grandes volumes de dados que exigem processamento relativamente complexo, os sistemas de IoT se tornaram cada vez mais complexos e difíceis de manter. Além disso, eles exigem alta escalabilidade, disponibilidade e taxa de transferência de dados em aplicativos críticos, como no domínio da saúde. IoT, Computação Ubíqua e Computação em Nuvem podem ser combinadas para construir sistemas de telemedicina para contribuir com a visão holística da Pervasive Healthcare de fornecer assistência médica em qualquer lugar, a qualquer hora, para qualquer pessoa. Essa assistência médica inclui prevenção, monitoramento de curto prazo (por exemplo, paciente em casa), monitoramento de longo prazo (por exemplo, idosos), detecção e gerenciamento de incidentes, intervenção em caso de emergência e tratamento. Entre as principais ferramentas da Pervasive Healthcare, destaca-se o Monitoramento Remoto de Pacientes (RPM). Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), as Doenças Não Transmissíveis (DNTs) são um dos maiores desafios da Saúde. Os quatro principais grupos de DNTs, doenças cardiovasculares, diabetes, doenças respiratórias crônicas e câncer, causam cerca de 70% das mortes no mundo. As DNTs têm origem não infecciosa, tendem a ser duradouras e são o resultado de uma combinação de fatores genéticos, fisiológicos, ambientais e de estilo de vida. Para um tratamento mais eficaz de pacientes com DNTs, a OMS recomenda um monitoramento periódico das condições de saúde desses pacientes. Algumas DNTs, como hipertensão, diabetes, asma e obesidade, permitem RPM contínuo, permitindo que os pacientes e seus profissionais de saúde controlem a doença ativamente. Neste contexto, esta pesquisa investigou como projetar sistemas RPM IoT interoperáveis, escaláveis ​​e sustentáveis ​​que podem ser monitorados remotamente para monitorar pacientes que sofrem de DNTs continuamente. As principais contribuições desta pesquisa são: • Uma arquitetura em camadas para projetar sistemas RPM IoT para DNTs que podem ser monitorados remotamente. • O projeto de três sistemas RPM IoT para monitorar hipertensão, que inclui: - Uma plataforma de sensor construída em um dispositivo IoT vestível para capturar os sinais vitais do paciente; - Um aplicativo móvel em execução no dispositivo móvel do paciente para pré-processar os dados clínicos; - Dois aplicativos implantados na nuvem para processar, gerenciar e arquivar dados clínicos; - Um modelo semântico de IoT implantado na nuvem para permitir a interoperabilidade de diferentes dispositivos e componentes do sistema e - Uma Arquitetura de Microsserviços de IoT (MSA) é implantada na nuvem para melhorar a escalabilidade do sistema, a manutenibilidade e a taxa de transferência de dados. • Uma abordagem para projetar sistemas RPM IoT interoperáveis, escaláveis ​​e sustentáveis ​​para NCDs que podem ser monitorados remotamente.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 88887.625879/2021-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 88887.696664/2022-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.identifier.citationSOUZA, Pedro Lopes de. Projetando sistemas IdC para monitoramento remoto de pacientes que sejam interoperáveis, escaláveis ​​e sustentáveis. 2024. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21189.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21189
dc.language.isoengpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCCpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/br/*
dc.subjectDoenças não transmissíveis passíveis de monitoramentopor
dc.subjectInternet das coisaspor
dc.subjectMicrosserviçospor
dc.subjectMonitoramento remoto de pacientespor
dc.subjectInteroperabilidade semânticapor
dc.subjectOntologiapor
dc.subjectNoncommunicable diseaseseng
dc.subjectInternet of thingseng
dc.subjectMicroserviceseng
dc.subjectRemote patient monitoringeng
dc.subjectSemantic interoperabilityeng
dc.subjectOntologyeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpor
dc.titleProjetando sistemas IdC para monitoramento remoto de pacientes que sejam interoperáveis, escaláveis ​​e sustentáveispor
dc.title.alternativeDesigning interoperable, scalable, and maintainable remote patient monitoring IoT systemseng
dc.typeTesepor

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