La adopción de nuevas tecnologías suele venir acompañada de ciertas dificultades y retos que deben ser tenidos muy en cuenta. Estas dificultades y retos pueden encontrarse en varias etapas, desde la etapa de desarrollo hasta la etapa de despliegue y puesta en marcha. Tal y como se puede inferir de lo descrito en unidades anteriores, la multiplicidad de escenarios de aplicación, heterogeneidad de sistemas de comunicación y sensores, y la naturaleza de los datos de salud recopilados y transmitidos, hacen del diseño y el despliegue de la infraestructura IoMT una tarea ardua y desafiante. En esta sección se describe una lista detallada de las principales dificultades y retos, desde aspectos que conciernen a las limitaciones en recursos computacionales y de energía, a problemas relacionados con la escalabilidad, interoperabilidad, seguridad o privacidad, entre otros.
Limitación computacional y de memoria
La mayoría de los dispositivos IoMT están caracterizados por una baja capacidad de cálculo, o dicho de otra forma, cuentan con un procesador de baja velocidad. Por lo tanto, la potencia de cálculo de estos dispositivos inteligentes es limitada, determinando que realizar las operaciones utilizando estos dispositivos es costoso y lento. Asimismo, los dispositivos IoMT incorporan poca memoria de acceso rápido. Esta memoria es fundamental a la hora de realizar tratamiento de datos a nivel local, algo habitual en los sistemas que operan en el extremo. No obstante, dicha memoria suele gestionar el sistema operativo, las bibliotecas de aplicaciones y el software del sistema para la recolección de datos y su transmisión, lo cual deja poco margen para poder implementar, por ejemplo, técnicas de inteligencia artificial que suelen ser costosas tanto en términos de memoria como a nivel de cómputo.
Limitación de energía
La limitación de energía es uno de los principales retos de los sistemas IoMT. Una infraestructura típica de IoMT es un entramado de varios dispositivos de salud inteligentes basados en pequeños y compactos sensores con una batería limitada. Cuando el sensor se encuentra en una situación de poco uso, estos dispositivos pueden ahorrar energía entrando en el denominado modo de ahorro de energía, cambiando el funcionamiento de la unidad de procesamiento a baja velocidad para poder minimizar el consumo total. No obstante, dependiendo de la aplicación esto no es siempre posible ya que tiene implicaciones directas sobre la capacidad de cómputo y el procesamiento normal de los datos. Además, algunos dispositivos IoMT son fácilmente recargables mientras que otros presentan más dificultades. Así, por ejemplo, los dispositivos inteligentes vestibles pueden recargarse tras un periodo de funcionamiento, pero los sensores de monitorización implantables en el cuerpo humano requieren una batería de larga duración para mantener su funcionamiento a largo plazo, ya que las baterías de estos sensores no pueden sustituirse o recargarse con frecuencia. Esto determina que el desarrollo de fuentes de baterías para sensores implantables sea un área de investigación muy lucrativa, especialmente en lo referente a la fabricación de nuevos materiales seguros para su uso dentro del cuerpo. Se necesitan soluciones novedosas para una intervención mínima en el cuerpo (She, 2019), ayudando a evitar el desarrollo de efectos secundarios perjudiciales.
En la actualidad, algunas soluciones ofrecen un funcionamiento sin baterías utilizando las características de la anatomía humana para alimentar los sensores y los módulos de transmisión, como en (Ma, 2018). Estas soluciones pueden prolongar la vida de los nodos en el ecosistema IoMT. No obstante, se necesitan más soluciones de bajo coste para implementar metodologías de recolección eficientes sin causar ningún daño al usuario. Asimismo, también se necesitan técnicas de carga eficientes y rápidas para complementar estas soluciones.
La utilización eficiente de los recursos energéticos existentes es igualmente necesaria. Se necesitan sistemas operativos ligeros para el funcionamiento de los sistemas WBAN con escasez de energía (Zikria, 2019). Del mismo modo, la gestión eficiente de los recursos es necesaria para mejorar la vida útil de la red. La ventaja de tener una arquitectura distribuida, como en el caso del sistema de niebla y de borde, incluye la conservación de la energía, ya que el consumo de energía para la transmisión de corto alcance es menor que la transmisión de largo alcance. Resulta por tanto muy importante diseñar una red que se sirva de recursos energéticos distribuidos para optimizar el uso de la energía, así como para mantener la disponibilidad y la seguridad.
Movilidad
En la infraestructura del IoMT, los dispositivos inteligentes se conectan desde varias redes y pueden ser de naturaleza móvil. Dichas conexiones son habitualmente a través de Internet utilizando múltiples proveedores de servicios. Por ejemplo, en el caso de los dispositivos inteligentes vestibles, como los monitores cardíacos o los sensores de temperatura, estos están conectados a través de Internet, a la vez que potencialmente comparten información con diversos servicios de salud. Estos dispositivos son móviles, en tanto en cuanto los usuarios que los portan puede cambiar la ubicación y la conexión de red de los dispositivos. Es por ello que es importante utilizar mecanismos eficientes y robustos que permitan pasar de una red a otra evitando posibles desconexiones y especialmente asegurando el correcto envío y recepción de los datos de salud.
Escalabilidad
Como ya se ha comentado en unidades anteriores, en los últimos años se ha experimentado un rápido crecimiento en el número de sensores utilizados en el sistema sanitario inteligente o en los paradigmas IoMT. Se puede esperar por tanto que un gran volumen de dispositivos se va a conectar con la red global en el corto-medio plazo. Esto hace de especial importancia desarrollar tecnologías que permitan lidiar con el ingente volumen de datos que dichos dispositivos van a generar, tanto desde el punto de vista del procesamiento y el almacenamiento, como de su transmisión y seguridad. Algunas tecnologías actuales como la computación de altas prestaciones, el big data, el 5G y la ciberseguridad avanzada proporcionan los mecanismos necesarios para abordar la mayoría de estos aspectos. No obstante, es importante continuar progresando en el desarrollo de los mismos para ofrecer plenas garantías cuando el IoMT se encuentre en una fase de implantación más avanzada.
Interoperabilidad
El IoMT es un entramado de dispositivos heterogéneos, que van desde los más pequeños (implantables) hasta una amplia gama de dispositivos (equipamiento clínico). Estos dispositivos pueden ser diferentes en cuanto a tamaño, capacidad de cálculo, utilización de la energía, usos de la memoria y software integrado. Además, los dispositivos inteligentes pueden comunicarse entre sí utilizando un protocolo de red propio o comunicarse con los proveedores de servicios IoMT utilizando redes IP. Por ello, es necesario construir sistemas en los que los dispositivos IoMT heterogéneos puedan integrarse de forma que también sean capaces de intercambiar información entre sí. La interoperabilidad de los dispositivos médicos es consecuentemente uno de los retos más importantes que hay que afrontar.
Topología dinámica de la red
En la infraestructura del IoMT, cualquier dispositivo inteligente puede unirse a la red sanitaria global o local en cualquier momento y lugar, y estos aparatos inteligentes también pueden abandonar el sistema sin notificación o con la información adecuada. Este comportamiento espacial y temporal de los dispositivos hace que la topología de la red sea dinámica. Esto determina que sea un reto construir un modelo de seguridad basado en la topología dinámica de la red, que sea adecuado para toda la variedad de sistemas dinámicos cumpliendo los requisitos de seguridad avanzados.
Flujo de datos
La gestión del flujo de datos siempre ha sido una tarea difícil en todas las tecnologías emergentes. En el ámbito de la sanidad se ha convertido en un reto aún mayor, ya que los datos pertenecen a la información personal de los individuos y no pueden compartirse públicamente. Así que, teniendo esto en cuenta, la infraestructura basada en el IoMT debe diseñarse de manera que maneje cuidadosamente el flujo de operación y transmisión de datos entre los diversos dispositivos y sistemas basados en el IoT. Este tipo de práctica también ayudará a mejorar el rendimiento general del sistema.
Despliegue en entornos reales
La mayoría de las arquitecturas sanitarias basadas en IoT están en su fase inicial. Muchas infraestructuras basadas en IoMT se encuentran en las fases de diseño e implementación, y algunas están funcionando con instalaciones o despliegues mínimos. La implementación práctica desempeña un papel vital en la construcción de soluciones avanzadas y eficaces que ofrezcan una idea de su uso en escenarios reales. También resulta de gran ayuda para identificar los problemas o cuestiones abiertas que requieran una mayor investigación y desarrollo. Enfrentarse a escenarios en tiempo real en el día a día de los cambios en el estilo de vida es una tarea desafiante debido a su complicada naturaleza.
Generación de información de salud en tiempo real
Los datos recogidos por los sensores se procesan para obtener información sobre el estado de salud del usuario. La cantidad de datos generados durante el proceso de detección es considerable y requiere algoritmos de procesamiento especializados para extraer información útil. Sin embargo, los algoritmos actuales son incapaces de procesar todos los datos que generan los sensores en tiempo real. Es necesario diseñar algoritmos que extraigan toda la información útil en tiempo real para producir alertas, así como para generar tendencias y predicciones. Los algoritmos de inteligencia artificial mejoran el rendimiento del procesamiento de los datos para generar alertas y diagnósticos de enfermedades en tiempo real. Sin embargo, un reto importante que se identifica en las técnicas de procesamiento es el de extraer toda la información útil que contiene un conjunto de datos. Por lo tanto, se necesitan algoritmos de procesamiento de datos eficientes que puedan identificar múltiples características y combinar las características redundantes en un conjunto de datos durante el tiempo de ejecución.
Sincronización temporal
La sincronización del tiempo es una de las tareas más complejas y esenciales de la infraestructura del IoMT. Es imprescindible porque, en el ámbito sanitario, cada segundo es muy crucial. Es compleja porque la colección de dispositivos o sensores del IoMT es muy heterogénea y, por ende, su tasa de generación de datos también lo es. Por ejemplo, un sensor que mide la temperatura corporal del paciente puede generar un registro cada minuto, mientras que en el mismo marco temporal un sensor de electrocardiografía habrá generado cientos de muestras. Además, las medidas se realizan en momento distintos, lo que dificulta su uso en los modelos de visualización y análisis de datos. Debido al gran volumen de datos en tiempo real generados por los diferentes sensores en la infraestructura IoT, la sincronización de tiempo se ha convertido en una necesidad. Tener mecanismos eficientes de sincronización ayudará a crear aplicaciones sanitarias más precisas, lo cual a su vez facilitará realizar análisis en tiempo real y a dar soluciones a través de Internet a diversos pacientes.
Herramientas de verificación y validación
El ámbito de la sanidad inteligente también se enfrenta a varios retos relacionados con la escasez de herramientas de verificación y validación. Si bien existen algunas herramientas eficientes de simulación de dominios específicos, la mayoría no son aptas para la compleja infraestructura del IoMT. Por lo tanto, resulta necesario desarrollar nuevas herramientas prácticas que puedan lidiar con el entramado de sensores de la infraestructura sanitaria inteligente, y que ayuden a construir sistemas sanitarios inteligentes basados en el IoMT.
Privacidad y seguridad
La privacidad y seguridad son cuestiones críticas y complejas que hay que tener en cuenta adecuadamente al construir un sistema IoMT. Se trata de una aspecto importante porque los datos de los pacientes deben estar debidamente protegidos y mantenerse privados. Por ejemplo, los historiales médicos de los pacientes no deben salir del sistema, pero sí ser accesibles para el paciente y los especialistas sanitarios facultados. Por tanto, son necesarios dos tipos de mecanismos de seguridad: el primero en el extremo del médico y el segundo en el canal de comunicación de datos. A la hora de diseñar sistemas IoMT se debe tener siempre presente que la falta de privacidad puede causar graves daños a los pacientes y supone una violación de las políticas éticas y la normativa legal vigente.
Asegurar los datos médicos y garantizar la privacidad de los usuarios es excepcionalmente esencial para la adopción generalizada de los sistemas IoMT. El uso de nuevas tecnologías puede mejorar las características de seguridad, pero las diferentes tecnologías solo pueden utilizarse eficazmente en capas específicas de la arquitectura IoMT. La naturaleza de los sistemas IoMT, con sus recursos limitados, exige el desarrollo de algoritmos ligeros para contrarrestar las amenazas a la seguridad de los datos y preservar la privacidad de los usuarios mientras se comparten los datos en la red. Además, para proporcionar una seguridad adecuada en la infraestructura IoMT, es necesario actualizar cada cierto tiempo el protocolo de seguridad, y por consiguiente, el software que controla los sistemas IoMT. Esta es una tarea desafiante, en tanto en cuanto que construir un modelo de actualización de seguridad dinámico que sea adecuado para la instalación de parches de seguridad de forma dinámica cumpliendo con los requisitos de seguridad exige diseños sofisticados y avanzados capaces de permitir dichos cambios sin afectar el funcionamiento normal de los sistemas.
Falta de norma
Construir cualquier sistema nuevo es siempre una tarea difícil y complicada. Dicha tarea se complica cuando se carece de una norma o estándar concreto que defina los aspectos a garantizar para el establecimiento de un sistema adecuado y eficiente. Por ejemplo, como se ha visto anteriormente, en el ámbito de la sanidad, la privacidad, la seguridad y las medidas de protección son cruciales y deben tratarse adecuadamente. La gestión de estos aspectos es posible mediante el uso de varios estándares. En el contexto del ámbito de la asistencia sanitaria inteligente los datos se intercambian entre el médico y el paciente y se incorporan con múltiples niveles de seguridad en ambos lados. La cuestión no obstante es cómo decidir en qué nivel se viola la política de privacidad o confidencialidad de los datos. Por lo tanto, se necesita una estandarización que pueda abordar eficazmente este tipo de situaciones.
Políticas regulatorias
Hay muchas leyes en vigor que protegen a los usuarios de diferentes servicios contra el abuso de confianza y la protección contra los posibles peligros asociados al uso de los sistemas inteligentes en salud. Para la adopción de la IoMT, debería haber directrices claras para la protección de los datos y la privacidad de los usuarios. Por ejemplo, debe haber salvaguardas contra la exposición a las radiaciones electromagnéticas que conectan los sensores a la red. Es necesaria una legislación de este tipo y la elaboración de políticas que guíen el despliegue a gran escala de los sistemas IoMT. Para poder hacer frente a este tipo de reto resulta necesaria una estrecha colaboración entre la comunidad investigadora y los órganos legislativos.