Tesi per compendis (pàgines 49-146) / Introducción La alta especialización en la provisión de la atención, los rápidos avances en la tecnología y la diversificación de los proveedores promueve que los pacientes sean atendidos por varios profesionales de diferentes disciplinas en organizaciones y servicios diferentes. Estas tendencias, junto con los cambios demográficos y epidemiológicos, hacen que el paciente, cada vez más, esté expuesto a una atención fragmentada. La atención fragmentada, o la atención coordinada insuficientemente entre los proveedores, pueden perjudicar al paciente, debido a la duplicación de pruebas diagnósticas, la poli-medicación inapropiada y los planes de tratamiento incompatibles. Los sistemas de salud y las organizaciones disponen de diferentes intervenciones que pueden implementar para facilitar la coordinación de servicios que se proveen a los individuos y la población, como por ejemplo la introducción de organizaciones sanitarias integradas. Estas organizaciones son definidas como un conjunto de proveedores de salud que ofrece una atención coordinada a través del continuo asistencial a una población determinada y se responsabiliza de los costes y resultados de salud de la población. Sus objetivos finales son la mejora de la eficiencia global, equidad en el acceso y la calidad de la atención, a través de la mejora de la coordinación y de la continuidad entre niveles asistenciales. La continuidad asistencial es la percepción del paciente sobre la coordinación de los servicios y se puede definir como el grado de coherencia y unión de las experiencias en la atención que percibe el usuario a lo largo del tiempo. Abarca tres tipos: la continuidad de gestión clínica y la continuidad de información entre niveles de atención y la continuidad de relación con el médico de atención primaria y el médico de atención especializada. En Cataluña (España), organizaciones sanitarias integradas emergieron como una respuesta a la diversidad de proveedores en la gestión de la atención primaria, secundaria y sociosanitaria. No obstante, su desempeño ha sido analizado principalmente desde la perspectiva de los proveedores, es decir, en relación a la coordinación entre niveles asistenciales. Los estudios sobre la percepción de la continuidad asistencial, los factores que influyen y las consecuencias desde el punto de vista de los usuarios del sistema nacional de salud de Cataluña siguen siendo escasos. Objetivo Explorar la percepción del usuario sobre la continuidad entre niveles asistenciales en las diferentes áreas del sistema nacional de salud catalán, así como los factores que influyen y las consecuencias sobre la calidad de la atención, con la finalidad de contribuir a su mejora en el sistema de salud. Métodos La investigación consistió en tres estudios que abordan diferentes aspectos de la continuidad asistencial. 1) Análisis de la evidencia internacional sobre la continuidad asistencial desde la perspectiva del paciente, mediante una meta-síntesis de estudios cualitativos basada en la búsqueda bibliográfica en diferentes bases de datos electrónicas (Medline, Web of Science y Cochrane Library Plus). La estrategia de búsqueda incluyó la combinación de "continuidad asistencial" o términos relacionados, estudios cualitativos y la perspectiva del paciente. 25 estudios originales, publicados entre 1999 y 2009 que cumplieron con los criterios de inclusión fueron incluidos en la síntesis. Se realizó un análisis de contenido mediante la identificación de temas y categorías y la agregación de los resultados de los tres tipos de continuidad asistencial. 2) Análisis de la percepción de la continuidad asistencial de los pacientes con EPOC atendidos en cuatro organizaciones sanitarias integradas del sistema nacional de salud de Cataluña, mediante un estudio de caso múltiple de los pacientes con EPOC. Se seleccionó una muestra teórica en dos etapas: (i) cuatro organizaciones sanitarias integradas, (ii) dos casos de estudio de cada organización que incluían un paciente con EPOC, su médico de atención primaria, su neumólogo y su historia clínica. La información fue recogida mediante entrevistas individuales semiestructuradas con los pacientes y sus médicos y la revisión de las historias clínicas. Todas las entrevistas fueron grabadas y transcritas literalmente. Se llevó a cabo un análisis temático de contenido, segmentando la información por organización y caso, con una triangulación de fuentes y la participación de diferentes analistas. 3) Análisis de la continuidad asistencial en las diferentes áreas sanitarias del sistema nacional de salud catalán, enfocando el análisis en los tres tipos de continuidad asistencial, los factores que influyen y las consecuencias en la calidad de la atención. Se seleccionó una muestra teórica en dos etapas: (i) contexto de estudio: tres áreas sanitarias que representan la diversidad de modelos de gestión para la provisión de los servicios sanitarios y (ii) los usuarios de los servicios sanitarios. Se realizaron entrevistas individuales semiestructuradas con los usuarios de los servicios sanitarios (de 14 a 18 por área) hasta alcanzar la saturación de la información. Todas las entrevistas fueron grabadas y transcritas textualmente. Se llevó a cabo un análisis de contenido temático, segmentando la información por área de estudio, con una generación mixta de categorías y la participación de diferentes analistas para garantizar la calidad de los resultados. Se obtuvo la aprobación ética de los protocolos de estudio. Resultados En general, los pacientes atendidos en el sistema nacional de salud catalán percibieron la existencia de los tres tipos de continuidad asistencial con algunos elementos de discontinuidad identificados en todas las áreas y organizaciones sanitarias integradas de estudio. Con relación a la continuidad de la gestión clínica entre niveles asistenciales, los pacientes percibieron que habían recibido el mismo diagnóstico y tratamiento por los médicos de los diferentes niveles asistenciales, sin repeticiones innecesarias de pruebas, y con las derivaciones oportunas al otro nivel de atención cuando era necesario. Además, los pacientes señalaron de manera consistente tiempos de espera adecuados a la atención especializada en casos urgentes, incluidos las exacerbaciones de los pacientes con EPOC, y después de una derivación. Sólo unos pocos pacientes de todas las áreas identificaron elementos de discontinuidad, por ejemplo las diferentes opiniones sobre su tratamiento, algunas duplicaciones de pruebas, falta de derivaciones a la atención especializada cuando las necesitaban y tiempos de espera excesivos para algunas pruebas específicas y la derivación a la atención especializada no urgente. En referencia a la continuidad de la información entre niveles asistenciales, los pacientes de ambos estudios realizados en Cataluña, en general, percibieron que la información clínica se registró, fue transferida entre niveles mediante el ordenador y utilizada por los médicos, con la excepción de un área de estudio (Ciutat Vella en Barcelona), donde se percibió que la información fue compartida parcialmente. Además, algunos pacientes de todas las áreas destacaron que alguna información no fue compartida a través del ordenador y que algunos médicos, especialmente los médicos de urgencias y los médicos suplentes, no siempre consultaron la información de la historia clínica. Finalmente, en cuanto a la continuidad de relación, la mayoría de los pacientes señalaron que en general fueron atendidos por el mismo médico de atención primaria durante un largo periodo y por médicos suplentes en algunas ocasiones. Sin embargo, los pacientes con EPOC de algunas organizaciones sanitarias integradas destacaron una alta rotación del personal de atención primaria. Con referencia a la atención especializada, numerosos pacientes de ambos estudios señalaron inconsistencias; aunque muchos pacientes no las identificaron como un problema al considerar que todos los médicos de la atención especializada eran competentes para tratar su problema de salud y que se compartía la información clínica. Casi todos los pacientes que percibieron una consistencia del personal también desarrollaron una relación continua basada en la confianza con los médicos y el conocimiento acumulado. Se identificaron varios factores que influyen en (la falta de) la continuidad asistencial, que se clasificaron en los factores relacionados con el sistema de salud, las organizaciones y los médicos. En relación con el sistema de salud, los pacientes de ambos estudios consideraron que la clara distribución de roles y responsabilidades entre los médicos de atención primaria y especializada favoreció la consistencia del diagnóstico y tratamiento y evitó incompatibilidades en la medicación prescrita y duplicaciones de pruebas. Sin embargo, según algunos pacientes, la función de puerta de entrada del médico de atención primaria podría también extender los tiempos de espera o incluso impedir el acceso a la atención especializada. Con respecto a las organizaciones sanitarias, los usuarios consideraron que los mecanismos de coordinación implementados (historia clínica compartida, reuniones presenciales), los mecanismos de comunicación informal (uso del correo electrónico y teléfono) y la colocalización de los médicos en el centro de atención primaria, que emergieron sólo en algunas áreas de estudio, influyeron positivamente en la recepción de un tratamiento consistente, la transferencia y uso de información adecuada y las derivaciones oportunas a la atención especializada. Por otro lado consideraron que los insuficientes los recursos disponibles, evidenciados por la falta de médicos, causó largos tiempos de espera para la atención secundaria y un uso insuficiente de la información clínica. En cuanto a la continuidad de relación, según los pacientes, los pequeños centros de atención primaria en dos áreas de estudio y un sistema para la obtención de citas adecuado favorecen la consistencia del personal; mientras que la re-organización de listas de pacientes la dificultan. Por último, en relación con los factores relacionados con los médicos, la competencia técnica del médico de atención primaria promovió derivaciones adecuadas y oportunas a la atención secundaria. Consideraron que la disposición del médico a colaborar influyó en el uso de la información y evitó duplicaciones de pruebas e inconsistencias en el tratamiento. La práctica médica adecuada, así como una comunicación médico-paciente efectiva favorecieron el desarrollo de una relación médico-paciente basada en la confianza y el conocimiento acumulado mutuo. El compromiso del médico en el cuidado del paciente pareció influir tanto en el uso de la información como en el establecimiento de una confianza mutua. Los pacientes identificaron diferentes consecuencias de los tres tipos de continuidad asistencial relacionadas con la calidad de la atención y, en menor medida, con los resultados de salud. Respecto con la continuidad de la gestión clínica, los pacientes percibieron que la falta de consistencia de la atención y de acceso entre niveles resultó en un uso inadecuado de recursos, debido a que se duplicaron visitas. Además produjo angustia y posibles efectos negativos para la salud, cuando se dieron largos tiempos de espera a la atención especializada después de una derivación, que llevó a que el paciente buscara atención médica privada. En cuanto a la continuidad de la información, los pacientes destacaron que el intercambio de la información clínica entre niveles evitó la duplicación de pruebas e intervenciones médicas y la prescripción de medicamentos incompatibles. Además, los pacientes no necesitaban guardar y llevar los resultados de las pruebas al médico del otro nivel de atención. Por último, en cuanto a la continuidad de relación, los pacientes relacionaron la consistencia del personal con menos derivaciones innecesarias, sin modificaciones en el plan de tratamiento que pudieran perjudicar al paciente ni duplicaciones de pruebas. Además, percibieron que una relación continúa basada en la confianza y el conocimiento acumulado facilitó el diagnóstico y dio lugar a una sensación de seguridad y comodidad así como que el paciente siguiera adecuadamente el plan de tratamiento. Conclusiones Esta tesis contribuye con el aporte de información sobre la continuidad asistencial, un tema escasamente analizado, mediante una mejor comprensión del fenómeno percibido por los usuarios de los servicios sanitarios del sistema nacional de salud de Cataluña. Los resultados sugieren que el paciente es capaz de percibir los tres tipos de continuidad asistencial refiriéndose a atributos concretos de cada dimensión. Los tres tipos de continuidad asistencial parecen estar relacionados entre sí; particularmente la continuidad de información afecta a la continuidad de gestión clínica, y la continuidad de relación juega un papel importante al influir en la continuidad de gestión clínica y de información. Los pacientes en general perciben la existencia de los tres tipos de continuidad asistencial. Sin embargo, también señalan algunas interrupciones en la continuidad en todas las áreas de estudio. Se identificaron varios factores que influyen en la (dis)continuidad asistencial, relacionados con el sistema de salud, las organizaciones sanitarias y los médicos. Como resultado del estudio, se identificaron diferentes consecuencias de los tres tipos de continuidad asistencial en la calidad de la atención y la salud del paciente. Los elementos de discontinuidad identificados sirven para indicar donde hay margen de mejora, y los factores que influyen en la continuidad pueden ofrecer información valiosa a los directivos y profesionales de las organizaciones sanitarias en estos y otros contextos sobre dónde dirigir sus esfuerzos de coordinación asistencial; que supuestamente también mejoraría la experiencia de una trayectoria fluida a lo largo del continuo asistencial del paciente. / Introduction: Specialization in health care, rapid advances in technology and the diversification of providers cause that patients receive care from several professionals of different disciplines in various settings and institutions. These trends together with demographic and epidemiological changes increasingly expose the patient to fragmented care delivery, which can be harmful to them due to duplication of diagnostic tests, inappropriate poly-pharmacy and conflicting care plans. Continuity of care is the patient’s perception of the coordination of services and can be defined as how one patient experiences care over time as coherent and linked. It embraces three types: continuity of clinical management and information across the care levels and continuity of relation with the primary and the secondary care physician. Studies on continuity of care from the point of view of healthcare users of the national health system of Catalonia are still scant. The objective is to explore the user’s perception of continuity of health care in different healthcare areas in the Catalan national health system, as well as its influencing factors and consequences on quality of care, in order to contribute to its improvement in the healthcare system. Methods: The research consisted of three individual studies addressing different aspects of continuity of care: 1) Analysis of the international evidence on continuity of care from the patient’s perspective, employing a meta-synthesis of qualitative studies based on a literature search in various electronic databases. 2) Analysis of COPD patients’ perceptions of continuity of care in four integrated health care networks of the national health system of Catalonia, using a multiple-case study of patients. Data were collected by means of individual semi-structured interviews with patients and physicians and the review of clinical records. 3) Analysis of continuity of care in different healthcare areas of the Catalan national health system (representing the diversity of management models for the delivery of service). Individual semi-structured interviews with healthcare users (49) were employed until data saturation was reached. Ethical approval of the study protocols was obtained. Results: Results suggest that patients are able to perceive the three types of continuity of care by referring to concrete attributes of each dimension. Patients served in the Catalan national health system generally perceived that the three types were existent with a few elements of discontinuity identified in all study areas including the integrated health care networks. A number of factors influencing (dis)continuity of care were identified, which were classified into factors related to the healthcare system, the organizations and the physicians. Different consequences of continuity of care for quality of care and the patient’s health emerged from the study findings. The three types of continuity of care appeared to be interrelated; particularly continuity of information affecting continuity of clinical management, and relational continuity playing an important role by influencing the other two types. Conclusions: This thesis contributes to filling the existing knowledge gap on continuity of care by providing a better understanding of the phenomenon as perceived by users of the national health system of Catalonia. The identified elements of discontinuity serve to indicate where there is room for improvement, and the factors influencing continuity can offer valuable insights to managers and professionals of health care organizations in these and other contexts on where to direct their care coordination efforts; which supposedly would also enhance the patient’s experience of a smooth trajectory along the care continuum. Introducción: La alta especialización en la provisión de la atención, los rápidos avances en la tecnología y la diversificación de los proveedores promueve que los pacientes sean atendidos por varios profesionales de diferentes disciplinas en diferentes organizaciones y servicios. Estas tendencias, junto con los cambios demográficos y epidemiológicos, hacen que el paciente, cada vez más, esté expuesto a una atención fragmentada, lo que le puede perjudicar debido a la duplicación de pruebas diagnósticas, la poli-medicación inapropiada y los planes de tratamiento incompatibles. La continuidad asistencial es la percepción del paciente sobre la coordinación de los servicios y se puede definir como el grado de coherencia y unión de las experiencias en la atención que percibe a lo largo del tiempo. Abarca tres tipos: la continuidad de gestión clínica y la continuidad de información entre niveles de atención y la continuidad de relación con el médico de atención primaria y el médico de atención especializada. Los estudios sobre la continuidad asistencial desde el punto de vista de los usuarios del sistema nacional de salud de Cataluña son escasos. El objetivo es explorar la percepción del usuario sobre la continuidad asistencial en las diferentes áreas del sistema nacional de salud catalán, así como los factores que influyen y las consecuencias sobre la calidad de la atención, con la finalidad de contribuir a su mejora en el sistema de salud. Métodos: La investigación consistió en tres estudios que abordan diferentes aspectos de la continuidad asistencial: 1) Análisis de la evidencia internacional sobre la continuidad asistencial mediante una meta-síntesis de estudios cualitativos basada en la búsqueda bibliográfica en diferentes bases de datos electrónicas. 2) Análisis de la percepción de la continuidad asistencial de los pacientes con EPOC atendidos en cuatro organizaciones sanitarias integradas del sistema nacional de salud de Cataluña, mediante un estudio de caso múltiple de los pacientes. La información fue recogida mediante entrevistas individuales semiestructuradas con los pacientes y sus médicos y la revisión de las historias clínicas. 3) Análisis de la continuidad asistencial en diferentes áreas sanitarias (representando la diversidad de modelos de gestión para la provisión de servicios sanitarios). Se realizaron entrevistas individuales semiestructuradas con usuarios de los servicios sanitarios (49) hasta alcanzar la saturación de la información. Se obtuvo la aprobación ética de los protocolos de estudio. Resultados: Los resultados sugieren que los pacientes son capaces de percibir los tres tipos de continuidad asistencial refiriéndose a atributos concretos de cada dimensión. En general, los pacientes atendidos en el sistema nacional de salud catalán percibieron la existencia de los tres tipos de continuidad con algunos elementos de discontinuidad identificados en todas las áreas y organizaciones sanitarias integradas de estudio. Se identificaron varios factores que influyen en la (dis)continuidad, relacionados con el sistema de salud, las organizaciones sanitarias y los médicos. Se identificaron diferentes consecuencias en la calidad asistencial y la salud del paciente. Los tres tipos parecen estar relacionados entre sí; particularmente la continuidad de información afecta a la continuidad de gestión clínica, y la continuidad de relación juega un papel importante al influir en los otros dos tipos. Conclusiones: Esta tesis contribuye al conocimiento sobre la continuidad asistencial, un tema escasamente analizado, mediante una mejor comprensión del fenómeno percibido por los usuarios del sistema nacional de salud catalán. Los elementos de discontinuidad identificados sirven para indicar donde hay margen de mejora, y los factores que influyen pueden ofrecer información valiosa a los directivos y profesionales de las organizaciones sanitarias en estos y otros contextos sobre dónde dirigir sus esfuerzos de coordinación asistencial; que supuestamente también mejoraría la experiencia de una trayectoria fluida a lo largo del continuo asistencial.

Thesis: Ph. D., Massachusetts Institute of Technology, Department of Economics, 2016. / "June 2016." Cataloged from PDF version of thesis. / Includes bibliographical references (pages 135-144). / The first chapter explores strategic insurer pricing in response to consumer inertia. A growing literature has documented evidence that consumers in health insurance markets are inertial, or behave as though they face substantial switching costs in choosing a health insurance plan. I investigate whether the private firms that provide prescription drug insurance through Medicare Part D exploit this inertia when setting prices. I first document descriptive evidence consistent with insurers initially setting low prices in order to "invest" in future demand before later raising prices to "harvest" inertial consumers. I then apply a two-step estimation approach following Bajari, Benkard and Levin (2007) to explore the implications of these invest and harvest incentives for equilibrium pricing, finding that on net, demand inertia reduces equilibrium prices (i.e. the invest incentive dominates the harvest incentive). Finally, I evaluate welfare consequences of policies that could be used to constrain insurers' ability to conduct such "invest-then-harvest" pricing patterns. I find, for example, that a policy change to cap premium increases would improve consumer welfare by both lowering average premiums and smoothing prices over time. Motivated by prior work on market size spurring innovation, the second chapter (co-authored with Manuel Hermosilla) explores the role of increased downstream demand in facilitating interfirm cooperation in the pharmaceutical industry, where licensing is a common form of collaboration between upstream innovators and downstream commercializers. We propose a simple model of licensing with heterogeneous match quality which predicts that positive demand shocks will increase the likelihood of licensing and improve match quality by reducing the relative importance of transaction costs. We then use the differential impacts of the introduction of Medicare Part D across drug categories 'targeting different ages of consumers as a source of variation in demand, and document empirical evidence consistent with the model. Using US county-level data on physician stock from the Area Resource File, the third chapter is devoted to uncovering and understanding the differential effects of medical schools on the supply of physician across regions. I use a difference-in-difference framework to compare changes in physician supply in areas closer to new medical school entries with regions further away. I find that a new medical school increased the physician supply by one to three times the county average level in the county where the medical school was located, relative to other counties. The broader regional effect was smaller but still substantial - a new medical school increased physician supply by one fourth to two thirds of the sample average in counties within 50 miles, relative to counties farther away. When tracking the effect over time, I find that a new medical school had the same impact in the year of entry and in the following 20 years, which indicates that most of the impacts could be attributed to the immediate responses. I find no effect on the physician supply in most of the pre-entry years, which supports the identifying assumption that locations of new medical schools were not correlated with other underlying determinants of physician supply. / by Yufei Wu. / Supply response to consumer inertia: strategic pricing in Medicare Part D -- Market size and innovation: the intermediary role of technology licensing -- Regional impacts of new medical school entries on the supply of physicians. / Ph. D.

Health technology assessment (HTA) frameworks appraise the value of technologies – be they drugs, devices, procedures or services – to inform policy decision-making and resource allocation amongst alternatives within publicly funded health systems. The prevailing principles and metrics by which HTA is conducted were designed with adult health conditions and treatments in mind. The evidentiary and normative dimensions of HTA frameworks may have unique repercussions for drug policy and coverage decisions in children, but their relevance to child health has received almost no critical scrutiny in either academic or policy circles. Approaches to paediatric drug coverage approval and access currently lack child-specific data on social values and priorities, a core component of HTA in most countries with public drug funding programs, including Canada. This thesis presents a mixed methods study of social values relevant to child HTA and drug policymaking in publicly funded health systems, comprised of three original scientific contributions. The first of these is a critical interpretive synthesis (CIS) of the academic literature on the moral dimensions of child health and social policymaking across a range of disciplines and policy domains. The second is a grounded theory analysis of qualitative interviews with diverse health system stakeholders on the social values and health system factors relevant to child HTA and drug funding policy in Canada. The third is a stated preference survey of the general public that assesses societal preferences for health resource allocation to children as compared to adults, to generate evidence for priority setting on health technologies within Canada’s publicly funded health system. Together, these studies yield specific knowledge about the policy landscape for child health technologies in Canada, broad conceptual insights into the normative and methodological dimensions of child HTA, and a foundational understanding of the social values relevant to drug policy decisions for children. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD) / Drug research, development and policy have historically excluded children. One area of persistent neglect is public policy on funding for paediatric medicines. In most publicly funded health systems, including Canada’s, decisions about which drugs to cover are made through a formal process called health technology assessment (HTA). This dissertation examines the role and challenges of HTA as applied to child health technologies, with a focus on the social values that inform drug policy for children. It addresses existing gaps in knowledge through the integration of insights from: 1) a comprehensive review of the academic literature on the moral dimensions of child health and social policymaking; 2) in-depth qualitative analysis of the HTA and drug policy environments for children in Canada, employing Ontario as a case study; and 3) a survey of the Canadian public on health system resource allocation for children. Together, these studies generate a detailed picture of the Canadian policy landscape for child health technologies, insights into the fit of current HTA approaches to the realities of child health and illness, and a foundational understanding of the social values relevant to drug policy decisions for children.

Manifestations of aggressive driving, such as tailgating, speeding, or swearing, are not trivial offenses but are serious problems with hazardous consequences—for the offender as well as the target of aggression. Aggression on the road erases the joy of driving, affects heart health, causes traffic jams, and increases the risk of traffic accidents. This work is aimed at developing a technology-driven solution to mitigate aggressive driving according to the principles of Persuasive Technology. Persuasive Technology is a scientific field dealing with computerized software or information systems that are designed to reinforce, change, or shape attitudes, behaviors, or both without using coercion or deception. Against this background, the Driving Feedback Avatar (DFA) was developed through this work. The system is a visual in-car interface that provides the driver with feedback on aggressive driving. The main element is an abstract avatar displayed in the vehicle. The feedback is transmitted through the emotional state of this avatar, i.e., if the driver behaves aggressively, the avatar becomes increasingly angry (negative feedback). If no aggressive action occurs, the avatar is more relaxed (positive feedback). In addition, directly after an aggressive action is recognized by the system, the display is flashing briefly to give the driver an instant feedback on his action. Five empirical studies were carried out as part of the human-centered design process of the DFA. They were aimed at understanding the user and the use context of the future system, ideating system ideas, and evaluating a system prototype. The initial research question was about the triggers of aggressive driving. In a driver study on a public road, 34 participants reported their emotions and their triggers while they were driving (study 1). The second research question asked for interventions to cope with aggression in everyday life. For this purpose, 15 experts dealing with the treatment of aggressive individuals were interviewed (study 2). In total, 75 triggers of aggressive driving and 34 anti-aggression interventions were identified. Inspired by these findings, 108 participants generated more than 100 ideas of how to mitigate aggressive driving using technology in a series of ideation workshops (study 3). Based on these ideas, the concept of the DFA was elaborated on. In an online survey, the concept was evaluated by 1,047 German respondents to get a first assessment of its perception (study 4). Later on, the DFA was implemented into a prototype and evaluated in an experimental driving study with 32 participants, focusing on the system’s effectiveness (study 5). The DFA had only weak and, in part, unexpected effects on aggressive driving that require a deeper discussion. With the DFA, this work has shown that there is room to change aggressive driving through Persuasive Technology. However, this is a very sensitive issue with special requirements regarding the design of avatar-based feedback systems in the context of aggressive driving. Moreover, this work makes a significant contribution through the number of empirical insights gained on the problem of aggressive driving and wants to encourage future research and design activities in this regard. / Aggressives Fahren, egal ob Drängeln, Rasen oder Fluchen, ist kein Kavaliersdelikt, sondern ein ernstzunehmendes Problem mit schwerwiegenden Folgen—sowohl für den Täter als auch für das Opfer. Es nimmt die Freude am Fahren, beeinträchtigt die Herzgesundheit, verursacht Stau und erhöht das Unfallrisiko. Ziel dieser Arbeit war es daher nach den Prinzipien persuasiver Technologie (engl. Persuasive Technology) eine technische Lösung zu entwickeln, die aggressives Fahren verringert. Als persuasiv werden Systeme bezeichnet, die ein bestimmtes Verhalten oder eine bestimmte Einstellung ihres Nutzers verstärken, verändern oder formen, ohne dabei Zwang auf ihn auszuüben oder ihn zu täuschen. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen dieser Arbeit der sogenannte Driving Feedback Avatar (DFA) entwickelt. Das System ist eine visuelle Benutzerschnittstelle im Fahrzeug, die dem Fahrer Rückmeldung zu bestimmten aggressiven Verhaltensweisen gibt. Hauptelement ist ein abstrakter Avatar, der in einem Display angezeigt wird. Das Feedback selbst wird durch den emotionalen Zustand dieses Avatars vermittelt. Verhält sich der Fahrer aggressiv, wird er zunehmend wütender (negatives Feedback). Legt der Fahrer hingegen keine aggressiven Verhaltensweisen an den Tag, zeigt sich der Avatar nach und nach entspannter (positives Feedback). Darüber hinaus erhält der Fahrer ein sofortiges Feedback, indem das Display kurz aufblinkt, direkt nachdem eine aggressive Handlung vom System erkannt wurde. Zur Entwicklung des Systems wurden, unter Einsatz menschenzentrierter Forschungsmethoden, insgesamt fünf empirische Studien durchgeführt. Diese dienten dazu, den Nutzer und den Nutzungskontext des zukünftigen Systems zu verstehen, Ideen für mögliche Systeme zu entwickeln und die finale Lösung anhand eines Prototypens zu evaluieren. Zunächst stand dabei die Forschungsfrage im Raum, welche Auslöser für aggressives Fahren es heute gibt. In einer Fahrerstudie auf öffentlicher Straße berichteten dazu 34 Teilnehmer während der Fahrt von ihren Emotionen und deren Auslösern (Studie 1). Die zweite Forschungsfrage ergründete Maßnahmen zur Bewältigung von Aggression im Alltag. Hierzu wurden 15 Experten, die sich beruflich mit der Behandlung von aggressiven Personen befassen, interviewt (Studie 2). Insgesamt konnten so 75 Auslöser aggressiven Fahrens und 34 Maßnahmen zur Regulierung von Aggression im Allgemeinen abgeleitet werden. Inspiriert von diesen Erkenntnissen, entwickelten 108 Teilnehmer in einer Reihe von Workshops mehr als 100 Ideen, wie Aggression beim Fahren, unter Einsatz von Technologie, verringert werden könnte (Studie 3). Basierend auf diesen Ideen, entstand das Konzept des DFA. In einer Onlineumfrage mit 1.047 deutschen Teilnehmern wurde das Konzept evaluiert, um eine erste Bewertung der Wahrnehmung des Systems zu erhalten (Studie 4). Später wurde der DFA prototypisch umgesetzt und dessen Effektivität in einer Fahrerstudie unter experimentellen Bedingungen untersucht (Studie 5). Es zeigte sich, dass das System nur schwache und in Teilen auch unerwartete Effekte hat, die eine eingehende Diskussion verlangen. Diese Arbeit hat gezeigt, dass es möglich ist, aggressives Fahren mit Hilfe persuasiver Technologie zu beeinflussen. Jedoch ist dies ein sehr sensibles Vorhaben, das besondere Anforderungen an das Design Avatar-basierter Feedbacksysteme im Kontext aggressiven Fahrens stellt. Darüber hinaus leistet diese Arbeit vor allem aufgrund der gewonnenen empirischen Erkenntnisse rund um das Problem aggressiven Fahrens einen wichtigen Beitrag für Wissenschaft und Praxis und will zu weiteren Forschungs- und Designaktivitäten anregen.

Thesis: Ph. D. in Medical Engineering and Medical Physics, Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology, 2016. / Cataloged from PDF version of thesis. / Includes bibliographical references (pages 151-167). / Atherosclerosis is the leading causes of mortality and morbidity in the world. While there are a plethora of methods for treating clinical atherosclerosis, the primary cause of mortality is acute coronary syndrome (ACS) following rupture of an atheroma, an event that is poorly predicted and remains the most common first indicator of cardiovascular disease. Current tools for determining atherosclerotic burden rely assessing a patient's risk factors, clinical symptoms, and biochemical profile, followed by angiographic imaging. However, patients with subclinical atherosclerotic disease can also be at high risk for ACS. In fact, nearly half of the patients suffer from sudden cardiac death without any prior indication of atherosclerotic disease. For these patients, proper characterization of the plaque burden has been shown to have a strong diagnostic value in guiding preventative treatments. Current noninvasive medical imaging methods lack the combination of resolution and contrast required to characterize atherosclerotic plaque. Recently, a new mode of medical imaging known as X-ray phase contrast imaging (XPCI) has been shown to produce exceptional contrast in soft tissues, and has the potential to noninvasively characterize atherosclerotic disease. This thesis develops a new experimental XPCI system, as well as novel algorithms for reconstructing the amplitude and phase of X-rays for the purpose of noninvasive imaging of atherosclerotic disease. Our methods extend the transport of intensity equation, which enables the retrieval of phase and amplitude from multi-dimensional intensity distributions. We present a compressive tomographic reconstruction framework for 3-dimensional phase distributions, including algorithms for both single-shot and multi-shot phase retrieval. We introduce a method for compressive phase tomography based on the phase attenuation duality. We further propose a novel regularization scheme for projection imaging called the structural similarity regularizer, which exploits the sparsity of phase edges according to an absorption prior. Finally, we present an algorithm known as simultaneous attenuation phase retrieval, which is capable of combining absorption and phase information to improve reconstruction results. For each algorithm, we present simulation and experimental results from test phantoms and biological specimens. The results of this thesis show that X-ray phase imaging can successfully characterize atherosclerotic plaques, and lays the groundwork for the use of XPCI as a diagnostic tool for atherosclerosis. / by Adam Pan. / Ph. D. in Medical Engineering and Medical Physics

Thesis: S.M. in the Concentration of Mechanical Engineering, Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology, 2017. / Cataloged from PDF version of thesis. / Includes bibliographical references (pages 28-31). / There is a critical health care need to generate large numbers of beta cells for transplantation. In Type 1 Diabetes (T1D), insulin-producing beta cells in the islets of Langerhans within the pancreas, which support glucose homeostasis, are destroyed in an autoimmune attack. The ensuing loss of glycemic control leads to serious complications, requiring life-long insulin injections and close monitoring, while shortening lifespan by 11-13 years. In the face of a three percent annual increase in T1D incidence, there is a grave lack of transplantable material, and very few patients are able to receive an islet transplant each year. Recent advances in stem cell differentiation have enabled the production of large quantities of insulin-producing beta-like cells in vitro, bringing hope to the field. However, the efficiency and yield of such production methods remains unacceptably low, with high batch-to-batch variability, and the function of these cells is unstable. Moreover, the ability to probe the conditions that affect differentiation outcomes is limited by the scale, cost, and complexity of existing culture systems. The present work focuses on the Disque Platform, a biomimetic screening platform for the investigation of islet cell differentiation. The Disque Platform allows for the formation of differentiating 3D micro-tissues within an automation-friendly design, and is capable of systematically manipulating the developing stem cell niche in order to identify chemical and physical cues that enhance beta cell production. Significantly, the Disque Platform consistently differentiates beta-like cells from pancreatic progenitor cells, with similar efficacy to existing high-volume production methods. Furthermore, it achieves superior differentiation outcomes compared to the 2D culture systems tested, and is able to respond to interventions when conventional systems cannot produce a clear signal or readout. Together, these data support the ability of the Disque Platform to investigate specific interventions to enhance beta-cell differentiation. It is hoped that the Disque Platform can serve as a springboard for beta cell and islet study within the diabetes community, and that these advances can contribute towards a cure for Type 1 Diabetes. / by Peter Anthony Jones. / S.M. in the Concentration of Mechanical Engineering

Thesis: Ph. D. in Medical Engineering and Medical Physics, Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology, 2016. / "June 2016." Cataloged from PDF version of thesis. / Includes bibliographical references (pages 131-154). / Fluid volume status is a physiologic parameter that currently lacks a reliable diagnostic tool. Volume control becomes an issue during sickness and/or stress (physical and mental) in a wide range of populations. Unfortunately, current diagnostics suffer from being imprecise, invasive, and/or easily confounded and cannot unambiguously and practically inform volume status. There exists a need for a tool that can inform individuals and clinicians of fluid status in a noninvasive, rapid, and reliable manner. Drawing on the molecular sensitivity of IH nuclear magnetic resonance (NMR), we explored the ability of NMR methods to quantitate physiologic fluid volume changes. We first proved that NMR methods could detect volume changes in an animal model of dehydration. Correlation between NMR value changes in specific tissues and clinical tools used to assess dehydration validate NMR as a viable tool. We then proceeded to design and fabricate practical NMR sensors that could be easily integrated into the clinic. New methods of magnetic instrument design optimized for both field strength and spatial resolution were developed resulting in compact device prototypes with signal fidelity rivaling those of impractical commercial systems. Finally, we explored the ability of these devices to detect intravascular fluid changes during hemodialysis. Our methods and devices were able to detect intravascular blood property changes associated with blood dilution, in addition to overall fluid volume changes due to hemodialysis therapy. These results, methods, and devices provide the foundation and framework for the integration of NMR-based personalized fluid volume assessment into standard clinical practice. / by Matthew Li. / Ph. D. in Medical Engineering and Medical Physics

Thesis: Ph. D. in Medical Engineering, Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology, 2017. / Cataloged from PDF version of thesis. / Includes bibliographical references (pages 99-108). / Non-invasive imaging plays an important role throughout the clinical diagnosis and management process of breast cancer. Unfortunately, existing imaging methods lack the combination of spatial resolution and soft-tissue contrast necessary to visualize pathological changes in the breast. X-ray phase-contrast imaging (XPCI) has emerged as a promising modality for providing enhanced soft tissue differentiation due to its inherent source of contrast being derived from diffraction effects rather than absorption. Studies using synchrotron sources have demonstrated the potential of XPCI in revealing structural details of the breast undetectable via existing modalities. However, the reliance on high-brilliance synchrotron sources significantly limits the use of XPCI in medical applications. In this thesis, we address this challenge by developing a compact XPCI system compatible with low-brilliance laboratory sources that retrieves phase from free-space propagation. We further combine quantitative phase imaging with computed tomography (CT) which enables us to investigate internal structures in 3D. Existing techniques for phase retrieval either require images to be acquired at multiple defocus planes, or assumptions to be made that do not hold true for many objects of interest. To address these limitations, we developed an iterative algorithm for phase retrieval using images acquired at two different energies. Our results show that this algorithm retrieves phase more accurately than existing methods. Finally, we illustrate the potential utility of our compact XPCI system in visualizing pathological features by imaging transgenic mouse models of breast cancer. These pre-clinical results show that phase CT is able to clearly distinguish tumor masses whereas the same features imaged using commercial microCT are obscured by noise. Overall, the methods developed in this thesis provide a proof of concept for conducting tomographic XPCI outside of synchrotron facilities, thus paving the way towards future clinical implementation. / by Ling Xu. / Ph. D. in Medical Engineering

Thesis: Ph. D. in Biomedical Engineering, Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology, 2016. / Cataloged from PDF version of thesis. / Includes bibliographical references. / Magnetic resonance imaging (MRI) is a remarkably flexible diagnostic platform due to the variety of clinically relevant physical, chemical, and biological phenomena it can detect. In addition to the host of endogenous contrast mechanisms available, MRI functionality can be further extended by incorporating exogenous factors to attain sensitivity to new classes of indicators. Molecular imaging with targeted injectable contrast agents and MR elastography with externally delivered acoustic vibrations are two such advancements with increasing clinical significance. Conventionally employed separately, this work explores how exogenous components can interact cooperatively in imaging disease and may be combined to more accurately stage disease progression and generate novel mechanisms of MR contrast, using contrast agents and acoustic stimulation as model systems. We imaged hepatic fibrosis in a rat model and found that collagen-binding paramagnetic contrast agents and shear wave MR elastography had partially uncorrelated staging abilities, due to the disease condition's differential timing of collagen production and its stiff cross-linking. This complementary feature enabled us to form a composite multivariate model incorporating both methods which exhibited superior diagnostic staging over all stages of fibrosis progression. We then integrated acoustics and molecular-targeting agents at a deeper level in the form of a novel contrast mechanism, Acoustically Induced Rotary Saturation (AIRS), which switches "on" and "off" the image contrast due to the agents by adjusting the resonance of the spin-lock condition. This contrast modulation ability provides unprecedented clarity in identifying contrast agent presence as well as sensitive and quantitative statistical measurements via rapidly modulated block design experiments. Finally, we extend the AIRS method and show preliminary results for Saturation Harmonic Induced Rotary Saturation (SHIRS), which detects the second harmonic time-oscillation of iron oxide nanoparticles' magnetization in response to an oscillating applied field around B0. We also illustrate an exploratory method of selectively imaging iron oxide agents by diffusion kurtosis measures of freely diffusing water in solutions of magnetic nanoparticles. / by Bo Zhu. / Ph. D. in Biomedical Engineering

Thesis: Ph. D., Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology, 2015. / Cataloged from PDF version of thesis. / Includes bibliographical references (pages 221-235). / Visual perception of objects is a computationally challenging problem and fundamental to human well-being. Extensive previous research has revealed that the inferior temporal cortex (IT), a high-level visual area, is involved in various aspects of visual perception. Yet, little is known about: how IT neural responses to objects support human perception of the objects; and how IT responses are produced from retinal images of objects. The goal of this research is to tackle these two related questions and find out explicit, quantitative mechanisms that describe human core visual perception of objects, a remarkable ability achieved with brief (<200ms) image viewing duration. We first operationally define the core visual perception by measuring behavioral reports of human subjects in hundreds of visual tasks. These tasks are designed to systematically assess subjects' ability to estimate key visual parameters of an object in an image, such as the object's category, identity, position, size, and viewpoint angles. Combined with a rich dataset of monkey visual neural responses to the same task images, we systematically explore a large number of explicit hypotheses that might explain the human behavioral reports. Here, we demonstrate that weighted linear sums of IT responses robustly predict the human pattern of behavior. Moreover, we show that performance-optimized hierarchical neural networks explain a large portion of neural responses of high-level visual areas including IT. These results establish a working mechanistic model of core visual perception by providing an end-to-end understanding of the human visual system from images to neural responses to behavior. / by Ha Hong. / Ph. D.