Sistema de gerenciamento remoto de sinais vitais para PDA

Texto

(1)Universidade Federal de Pernambuco Centro de Informática. Pós-gradua¸cão em Ciência da Computa¸cão. SISTEMA DE GERENCIAMENTO REMOTO DE SINAIS VITAIS PARA PDA Danielly Karine da Silva Cruz ˜ DE MESTRADO DISSERTAC ¸ AO. Recife 28 de Junho de 2005.

(2) ii.

(3) Universidade Federal de Pernambuco Centro de Informática. Danielly Karine da Silva Cruz SISTEMA DE GERENCIAMENTO REMOTO DE SINAIS VITAIS PARA PDA. Trabalho apresentado ao Programa de P´ os-gradua¸ c˜ ao em Ciˆ encia da Computa¸ c˜ ao do Centro de Inform´ atica da Universidade Federal de Pernambuco como requisito parcial para obten¸ c˜ ao do grau de. Mestre em Ciˆ encia da Com-. puta¸ c˜ ao.. Orientadora: Profa. Dra. Edna Natividade da Silva Barros. Recife 28 de Junho de 2005.

(4)

(5) Para meus amores Leornardo, pais e fam´ılia.

(6) vi.

(7) AGRADECIMENTOS. Agrade¸co, com grande alegria, a contribui¸cão de todos, que de alguma forma, ajudaramme na jornada de mais uma etapa minha vida. Aos meus pais e fam´ılia, pelo apoio essencial, que forma a base do caracter do indiv´ıduo, sem o qual essa fase não seria poss´ıvel. Ao meu namorado Léo que contribui para minha auto-estima continuar em alta e não perder o foco e meus objetivos de vista. A minha orientadora Edna Barros que sempre acreditou no meu potencial, e me forneceu um tema muito interessante para estudo. Uma excelente profissional que contribui significativamente para meu amadurecimento. Finalmente, um muito obrigado aos meus amigos Amanda Pimentel, Grasielle Valen¸ca, Rodrigo Teixeira e Germano Guimarães que sempre alegraram meus dias de trabalho.. vii.

(8) viii. agradecimentos.

(9) As id´ eias positivas nunca entram em conflito. As aparˆ encias contr´ arias agem para o meu proveito. Deus se serve de todas as pessoas e situa¸ co ˜es para realizar Seus Planos de tornar-me um ser humano melhor. O ”atraso ´ e amigo”e os obst´ aculos s˜ ao propulsores para subir mais alto. —LOURENC ¸ O PRADO (Alegria e Triunfo, Calma).

(10) x. agradecimentos.

(11) RESUMO. Ataque card´ıaco é a principal causa de mortes no mundo ocidental, logo uma medicina preventiva é necessária para decrescer esse n´ umero. O Eletrocardiograma (ECG) pode ajudar os médicos a descobrir com antecedência as doen¸cas card´ıacas. Entretanto, algumas regiões podem não ter um médico por perto todo o tempo para analisar um eletrocardiograma. Assim, fornecer um servi¸co eficiente de cuidados da sa´ ude para pa´ıses com dimensões continentais como o Brasil é um desafio. O uso da tecnologia são motivantes para um atendimento melhor e mais eficiente dos pacientes, automatizar assim o sistema de sa´ ude. Esta disserta¸cão propõe o desenvolvimento de um sistema para gerenciamento de informa¸cões dos paciente, incluindo os sinais vitais ( como o ECG) fazendo uso de PDAs (Personal Digital Assistent). Esta proposta torna poss´ıvel o atendimento residêncial dos pacientes por agentes de sa´ ude, com o suporte de médicos especialistas através da segunda opinião (diagnóstico adicional). Assim, a análise remota do eletrocardiograma através da Internet permite que médicos diagnostiquem remotamente doen¸cas card´ıacas. A abordagem proposta suporta: recep¸cão de sinais, armazenamento das informa¸cões médicas (incluindo os sinais), visualiza¸cão das formas de onda do ECG pelo PDA e navegador, e sincroniza¸cão com o servidor do hospital das cl´ınicas (sistema HealthNet). Os agentes de sa´ ude fazem o armazenamento dos dados dos pacientes, bem como dos seus sinais vitais, como o ECG por exemplo. A visualiza¸cão do eletrocardiograma é poss´ıvel tanto no PDA quanto no navegador. Após a coleta das informa¸cões dos pacientes, esses dados são sincronizados com o servidor do sistema HealthNet. Através de um navegador, o médico pode analisar o status do paciente juntamente com a visualiza¸cão do ECG para fornecer sua opinião sobre o caso cl´ınico. Afim de torná o sistema fácil para uso pelos médicos e agentes de sa´ ude, uma interface gráfica amigável foi desenvolvida. Métodos para um acesso eficiente dos dados tem sido também desenvolvido para cobrir as restri¸cões de armazenamento dos PDAs. Palavras-chave: sistemas embarcados para cuidados médicos, sistemas móveis, PDAs para monitoramento de sinais vitais, telemedicina xi.

(12) xii. resumo.

(13) ABSTRACT. Heart attack is the main reason of deaths in the ocident world, so a preventive medicine is necessary to decrease this number. The Electrocardiograms can help physicians to early discover heart diseases. However, some locations may not have a physician nearby to analyze an electrocardiogram all time. Therefore it is a challenge to provide an efficient healthcare service for countries with continental dimensions like the Brazil. Mechanisms for a more efficient and better attendance of patients are necessary due to the increasing costs of health care systems. This work proposes the development of a system for management of the vital signs (like the electrocardiogram - ECG) through PDAs (Personal Digital Assistent). The project has made possible the local attendance of patients by medical practitioners (here called health agents) with the support of specialist physicians through a second opinion system. Thus, the remote analysis of electrocardiograms through the Internet enables doctors to remotely diagnose heart diseases. The proposed approach supports: receving of the signals, storing the medical information (including the signals), visualization of ECG waveforms by the PDA and browser, and sincronization with the server of the hospital (HealthNet system). The health agents can use a PDA to store the patient’s information and them signal. The visualization of the electrocardiogram is possible in the PDA and in the browser. After that, the information are sent to the server. A physician may use a browser and the Internet to analyze this information and provide his opinion, which is sent back to the health agent to help him treating the patient. In order to make the system easier the use by doctors and health agents, a userfriendly graphical interface has been developed. Methods for an efficient data access have been also developed to cope with storage constraints of PDAs. Keywords: embedded software for health-care, mobile system, PDAs for vital signs monitoring, telemedicine. xiii.

(14) xiv. abstract.

(15) ´ SUMARIO. Cap´ıtulo 1—Introdu¸c˜ ao. 1. 1.1. Motiva¸cão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1. 1.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3. 1.3. Descri¸cão do Trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4. 1.4. Organiza¸cão da Disserta¸cão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4. Cap´ıtulo 2—Estado da Arte. 5. 2.1. Smart Shirt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5. 2.2. Rede Sem Fio de Sensores Inteligentes Sobre o Corpo . . . . . . . . . . .. 8. 2.3. Servi¸co de Monitoramento Remoto através da World-Wide Web . . . . .. 12. 2.4. Sistema de Monitoramento Sem Fio InterHospital . . . . . . . . . . . . .. 14. 2.5. HandMed - Sistema Móvel Integrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 2.6. m-health . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18. 2.7. Programa de Sa´ ude P´ ublica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19. 2.8. Healthnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22. 2.8.1. HealthNet Telediagnóstico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24. 2.8.2. HealthNet Segunda Opinião . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25. Compara¸cões entre os Sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27. 2.9. Cap´ıtulo 3—Conceitos B´ asicos de Monitoramento Cardiol´ ogico 3.1. 3.2. 29. Modelo Geral de Monitoramento e Gerenciamento Card´ıaco . . . . . . .. 29. 3.1.1. Monitoramento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 29. 3.1.2. Gerenciamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 31. Informa¸cões Necessárias para o Gerenciamento Card´ıaco . . . . . . . . .. 32. 3.2.1. Informa¸cões dos Pacientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 33. 3.2.1.1. Dados Pessoais do Paciente . . . . . . . . . . . . . . . .. 33. 3.2.1.2. Caso Cl´ınico e Parecer do Paciente . . . . . . . . . . . .. 34. xv.

(16) xvi. ´rio suma 3.2.1.3. Antecedentes do Paciente . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34. 3.2.1.4. Exame F´ısico do Paciente e seus Sinais Vitais . . . . . .. 37. Cap´ıtulo 4—Sistema de Gerenciamento Remoto de Sinais Vitais para PDA 4.1. 39. Subsistema PDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41. Interface Gráfica com o Usuário - Graphic User Interface, GUI . .. 42. 4.1.1.1. Telas do Sistema de Monitoramento . . . . . . . . . . .. 44. Visualiza¸cão do ECG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46. 4.1.2.1. Cálculo de Referência . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 47. 4.1.2.2. Plotagem no PDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48. 4.1.2.3. Plotagem no Subsistema Servidor . . . . . . . . . . . . .. 51. 4.1.3. Recep¸cão dos Sinais de ECG no PDA . . . . . . . . . . . . . . . .. 52. 4.1.4. Gerenciamento dos Dados Armazenados . . . . . . . . . . . . . .. 54. 4.1.5. Sincroniza¸cão entre o PDA e o Servidor . . . . . . . . . . . . . . .. 55. 4.1.5.1. Sincroniza¸cão de Envio . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 56. 4.1.5.2. Sincroniza¸cão de Recep¸cão . . . . . . . . . . . . . . . . .. 56. 4.1.1 4.1.2. Cap´ıtulo 5—An´ alise dos Resultados e Limita¸co ˜es. 59. 5.1. Interface Gráfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 59. 5.2. Implementa¸cão do Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60. 5.3. Banco de Dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 61. 5.4. Testes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62. 5.5. Padroniza¸cão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63. 5.6. Limita¸cões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64. 5.6.1. 64. Biblioteca do PDBDriver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Cap´ıtulo 6—Conclus˜ oes e Trabalhos Futuros. 65. 6.1. Conclusões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 65. 6.2. Trabalhos Futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 66. 6.2.1. Recep¸cão do ECG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 66. 6.2.2. Sincroniza¸cão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 66. 6.2.3. Análise de Usabilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68. 6.2.4. Otimiza¸cões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68. 6.2.5. Novos Campos no Banco de Dados do HealthNet . . . . . . . . .. 68.

(17) xvii. ´rio suma Apˆ endice A—Conceitos B´ asicos. 71. A.1 Sistema Circulatório . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 71. A.1.1 Cora¸cão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 71. A.1.2 Sistema de Vasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72. A.1.3 Sistema Circulatório Humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72. A.1.4 Funcionamento do Cora¸cão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 74. A.2 Eletrocardiograma - ECG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75. Apˆ endice B—Usando Engenharia de Software Orientada a Objetos para o Sistema 77 B.0.1 Análise Orientada a Objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 77. B.0.2 Projeto Orientado a Objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 79. Apˆ endice C—Entrevistas. 85. C.1 Entrevistas com a Dra. Sandra Mattos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 85. C.2 Entrevista com o Dr Jorgenildo G. Farias . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 85. C.3 Entrevistas com o Dr. Ragnar Siqueira Leal . . . . . . . . . . . . . . . .. 88. C.3.1 Sobre a complexidade da eletrocardiografia . . . . . . . . . . . . .. 89. C.4 Entrevista com o Dr. Antônio Stênio Barbosa Gomes . . . . . . . . . . .. 90. C.5 Perguntas da Entrevista aos Médicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 91. Apˆ endice D—Interface proposta baseada em an´ alise dos competidores e entrevistas 93. Apˆ endice E—Telas de Prot´ otipo. 97. E.1 Prototipa¸cão da Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 97. E.1.1 Fluxo de Cadastro de Paciente Já Existente . . . . . . . . . . . .. 97. E.1.2 Fluxo Alternativo de Cadastro de Paciente Não Existente . . . . .. 98. E.1.3 Fluxo de Sincroniza¸cão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 99. Apˆ endice F—Telas em Power Point. 101. Apˆ endice G—Telas em J2ME para telefone. 105.

(18) xviii. ´rio suma. Apˆ endice H—Telas em SuperWaba para PDA. 109. Apˆ endice I—ANVISA. 113. Apˆ endice J—Fichas de Diagn´ osticos dos Hospitais. 115.

(19) LISTA DE FIGURAS. 2.1 Smart Shirt. [37] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6. 2.2. Tela de Monitoramento dos Sinais da Smart Shirt. . . . . . . . . . . . . .. 6. 2.3. Campo de Atua¸cão da Smart Shirt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7. 2.4. Rede Sem Fio sobre o Corpo - BAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 9. 2.5. WISE - (Sensores Inteligentes Sem Fio). . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 9. 2.6. PAN - Wireless Personal Area Network. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 10. 2.7. Interfaces dos Dispositivos.[25] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11. 2.8. Diagrama de Blocos de um Sistema de Monitoramento de ECG. . . . . .. 12. 2.9. Interface da aplica¸cão para o navegador. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 13. 2.10 Estrutura do Sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14. 2.11 Arquitetura do Sistema de Telemetria sem Fio. . . . . . . . . . . . . . . .. 15. 2.12 Arquitetura da unidade móvel do PDA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 2.13 Visão Geral do Projeto GIMPA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18. 2.14 HandMed.[13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19. 2.15 Plataforma de monitoramento móvel da sa´ ude do paciente. . . . . . . . .. 20. 2.16 Unidade de Informa¸cão Móvel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20. 2.17 Registro do Paciente Online com Dados Básicos, Endere¸co e Histórico Médica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21. 2.18 PSF - Programa Sa´ ude da Fam´ılia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22. 2.19 Visão Geral do Modelo de Classes Básicas do Healthnet. . . . . . . . . .. 23. 2.20 Interface Gráfica da Ficha de Cardiologia Materno-Fetal do HealthNet. .. 24. 2.21 Interface Gráfica dos Antecedentes Pessoais do Paciente do HealthNet. .. 25. 2.22 HealthNet - Servi¸co de Segunda Opinião. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26. 3.1. Blocos Gerais do Processo de Monitoramento. . . . . . . . . . . . . . . .. 30. 3.2. Diagrama de Bloco de um Sistema de Monitoramento Geral. . . . . . . .. 30. 3.3. Elementos de um Sistema de Monitoramento Cr´ıtico. . . . . . . . . . . .. 32. 4.1. Visão Geral Completa do Sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40. xix.

(20) LISTA DE FIGURAS. xx 4.2. Visão Geral do Subsistema PDA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41. 4.3. Visão Geral do Subsistema Servidor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 42. 4.4. Visão Detalhada do Subsistema PDA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43. 4.5. Telas de Dados Pessoais do Paciente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 45. 4.6. Telas do Caso Cl´ınico e Parecer do Paciente. . . . . . . . . . . . . . . . .. 45. 4.7. Telas de Antecedentes do Paciente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46. 4.8. Telas de Cardiologia do Paciente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 47. 4.9. Visualiza¸cão do ECG no PDA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 47. 4.10 Visualiza¸cão do ECG no Servidor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48. 4.11 Conversão de Transla¸cão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48. 4.12 Plotagem da Imagem do Eletrocardiograma. . . . . . . . . . . . . . . . .. 50. 4.13 Funcionamento do Servlet Consultar Dados Paciente. . . . . . . . . . . .. 51. 4.14 Funcionamento do Servlet Gerador de Imagem do ECG. . . . . . . . . .. 52. 4.15 Visão Geral da Recep¸cão do ECG.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52. 4.16 Protocolo de Recep¸cão do ECG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 53. 4.17 Funcionamento do Protocolo de Recep¸cão do ECG. . . . . . . . . . . . .. 54. 4.18 Visão Geral da Sincroniza¸cão entre o PDA e o Servidor. . . . . . . . . . .. 55. 4.19 Meios de Comunica¸cão pelo PDA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 56. 4.20 Funcionamento do Servlet de Envio do PDA para o Servidor. . . . . . . .. 57. 4.21 Funcionamento do Servlet de Recep¸cão pelo PDA do Servidor. . . . . . .. 58. 5.1. Projetos PDA (Waba) e Servidor(Sincroniza¸cão). . . . . . . . . . . . . .. 60. 5.2. Projeto de Comunica¸cão simula o Subsistema de Aquisi¸cão de Sinais. . .. 61. 6.1. CompactFlash 56K Modem para iPAQ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 67. 6.2. Cabo PDA IPAQ 3600 para Nokia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 67. 6.3. Tela Destino do Paciente.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 69. A.1 Cora¸cão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72. A.2 Sistema Circulatório . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 73. A.3 Funcionamento do Cora¸cão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 74. A.4 Eletrocardiograma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75. A.5 Fases do Cora¸cão e ECG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 76. B.1 Diagrama de Caso de Uso de Alto N´ıvel do Subsistema PDA. . . . . . . .. 78. B.2 Diagrama de Caso de Uso de Alto N´ıvel do Subsistema de Aquisi¸cão de Sinais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 78.

(21) LISTA DE FIGURAS. xxi. B.3 B.4 B.5 B.6. Diagrama de Caso de Uso de Alto N´ıvel do Subsistema Servidor. . . . . . Diagrama de Classe por Pacote do Subsistema PDA. . . . . . . . . . . . Diagrama de Classe do Módulo de Recep¸cão de Sinais do Subsistema PDA. Diagrama de Classe do Módulo de Sincroniza¸cão com o Servidor do Subsistema PDA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.7 Diagrama de Classe do Módulo de Aquisi¸cão de Sinais do Subsistema Comunica¸cão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.8 Diagrama de Classe do Subsistema Servidor. . . . . . . . . . . . . . . . . B.9 Arquitetura de Dados do Subsistema Servidor/PDA. . . . . . . . . . . . C.1 C.2 C.3 C.4. Produto da Telemedic Systems. WinCardio da MicroMed. . . . Módulo ECG para PC da TEB. Eletrocardiografos da ECAFIX.. D.1 Interface do Software do IBF. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.2 Software para PDA do Índice Brasileiro de Farmaco. . . . . . . . . . . .. 94 95. E.1 Fluxo de Cadastro de Paciente Já Existente. . . . . . . . . . . . . . . . . E.2 Fluxo de Cadastro de Paciente Não Existente. . . . . . . . . . . . . . . . E.3 Fluxo de Sincroniza¸cão de Pacientes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 97 98 99. do do do do do do do do do. Hospital Hospital Hospital Hospital Hospital Hospital Hospital Hospital Hospital. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. Agamenon Magalhães I. . Agamenon Magalhães II. . Agamenon Magalhães III. Agamenon Magalhães IV. Agamenon Magalhães V. . Ana Nery I. . . . . . . . . Ana Nery II. . . . . . . . Unicordis I. . . . . . . . . Unicordis II. . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .. . . . .. 82 83 84 86 87 87 88. Ficha Ficha Ficha Ficha Ficha Ficha Ficha Ficha Ficha. . . . .. 81. . . . .. J.1 J.2 J.3 J.4 J.5 J.6 J.7 J.8 J.9. . . . .. 79 79 80. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. 115 116 117 118 119 120 121 122 123.

(22) xxii. LISTA DE FIGURAS.

(23) LISTA DE TABELAS. 2.1 2.2. Compara¸cão entre os Sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Compara¸cão entre os Sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27 27. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14. Dados Pessoais dos Pacientes . . . . . . . . . . . . . Endere¸co Atual dos Pacientes . . . . . . . . . . . . . Caso Cl´ınico do Paciente . . . . . . . . . . . . . . . . Parecer do Paciente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Antecedentes Pessoais Gerais do Paciente . . . . . . . Antecedentes Pessoais Patológicos do Paciente . . . . Antecedentes Pessoais sobre Interven¸cões do Paciente Antecedentes Familiares do Paciente . . . . . . . . . Alergias do Paciente . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hábitos Alimentares do Paciente . . . . . . . . . . . . Atividade F´ısica do Paciente . . . . . . . . . . . . . . Exame F´ısico do Paciente . . . . . . . . . . . . . . . Aparelho CardioVascular do Paciente . . . . . . . . . Eventos de Procedimentos do Paciente . . . . . . . .. 33 33 34 34 34 35 35 36 36 36 37 37 38 38. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5. Espa¸co para Armazenar Informa¸cões dos Pacientes no PDA . . . . . . . . Tempo para Acessar Informa¸cões de um Paciente . . . . . . . . . . . . . Tempo para Receber o Sinal do ECG do Subsistema de Aquisi¸cão de Sinais Tempo para Enviar Informa¸cões dos Pacientes do PDA para o Servidor . Tempo para Recep¸cão de Informa¸cões dos Pacientes pelo PDA vindas do Servidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. xxiii. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. 61 62 62 63 63.

(24) xxiv. LISTA DE TABELAS.

(25) CAPÍTULO 1. ˜ INTRODUC ¸ AO. Neste cap´ıtulo introduzimos o assunto da disserta¸cão. Primeiramente a motiva¸cão do tema é explanada, depois os objetivos do sistema são expostos e posteriormente fazemos uma breve descri¸cão do trabalho. O tema da disserta¸cão é o desenvolvimento de um sistema de gerenciamento de sinais vitais de pacientes para PDA (Personal Digital Assistant), melhorando assim a qualidade de vida da popula¸cão e automatizando o processo de consulta médica. 1.1. ˜ MOTIVAC ¸ AO. Ataque card´ıaco, denomina¸cão popular para o infarto do miocárdio, é a principal causa de o´bitos no mundo ocidental [10], logo uma medicina preventiva é necessária para diminuir esse n´ umero. Um Eletrocardiograma (ECG) pode ajudar os médicos a descobrir antecipadamente as doen¸cas card´ıacas. Entretanto, algumas regiões podem não ter um médico por perto todo o tempo para analisar um eletrocardiograma. Assim, para pa´ıses com dimensões continentais como o Brasil, fornecer cuidados médicos para toda a popula¸cão é um desafio. A disponibilidade de um sistema de cuidados médicos móvel, com caracter´ısticas de aquisi¸cão de dados remota e monitoramento de sinais vitais é de grande valia para a melhoria do sistema de sa´ ude atual do Brasil. O sistema tem o objetivo de dar suporte ao trabalho da equipe médica de agentes de sa´ ude, que não tenham profissionais especialistas nas suas visitas à comunidade. Os dados dos pacientes são transferidos para um servidor remoto, onde podem ser acessados por médicos especialistas, os quais analisam os dados enviados, incluindo os sinais vitais. Nesse contexto, uma rede de sa´ ude regional foi desenvolvida no estado de Pernambuco (nordeste do Brasil). Vários sistemas têm sido desenvolvidos, incluindo um sistema de informa¸cão de cuidados médicos, um sistema de informa¸cão de hospital e uma plataforma de sa´ ude sobre a Internet para provisão de segunda opinião dada por médicos especialistas, os quais podem ser consultados. Em todos esse sistemas, a aquisi¸cão e o armazenamento de exames cl´ınicos e vários sinais vitais do paciente têm uma importância primordial na provisão de cuidado médico continuado do paciente na região. Este trabalho propõe um 1.

(26) 2. õ introduc ¸a. sistema de suporte remoto de aquisi¸cão de sinais e transmissão dos dados do paciente, incluindo os sinais vitais do mesmo, bem como a visualiza¸cão do ECG, propiciando assim um aumento da qualidade de vida. Nesse cenário mundial sobre a Internet, como o custo da sa´ ude continua a crescer e o or¸camento dispon´ıvel para tais atividades continua a cair, necessita-se utilizar a tecnologia para o desenvolvimento de aplica¸cões que automatize e agilize o atendimento médico. O meio de acelerar o atendimento pode ser feito por computadores de mão acoplados com ferramentas poderosas de conectividade sem fio, como o PDA. PDAs têm a capacidade de acessar a Internet, enviando e recebendo e-mails, mensagens de texto, arquivos e funcionando como um repositório de informa¸cões [33]. A ind´ ustria de instrumentos de cuidados médicos tem rapidamente aceitado e usado PDAs. Companhias farmacêuticas estão capacitando profissionais para usar PDAs para ter acesso sem fio a informa¸cões médicas abundantes que podem dar suporte aos mesmos no exerc´ıcio de suas fun¸cões. Os dispositivos são também uma o´tima ferramenta na ajuda aos médicos para melhorar seu trabalho e eficiência pessoal por agendas eletrônicas, calendários, contatos e outros softwares. Atualmente, 25% dos médicos dos E.U.A. usam PDAs [70] para diferentes especialidades médicas, tal como: radiologia, cuidados intensivos, enfermagem, etc. Tal crescimento nos u ´ltimos anos [27, 44, 6] tem mostrando que o monitoramento de sinais vitais em tempo real é poss´ıvel [61]. Assim, PDAs podem fornecer acesso imediato e onipresente ao registro eletrônico de informa¸cões médicas de forma integrada ao paciente. Tal capacidade pode ser melhorada se o dispositivo for capaz também de mostrar informa¸cões gráficas relacionadas aos exames cl´ınicos. De fato, a capacidade gráfica desses dispositivos também está em cont´ınuo melhoramento. Este tipo de projeto tem várias aplica¸cões na a´rea de sa´ ude, seja p´ ublica ou privada, no campo, em hospitais ou em residências. Uma das muitas aplica¸cões, com repercussão imediata e de um alto impacto social em um sistema como este, é o Programa de Sa´ ude da Fam´ılia (PSF) [16]. A disponibilidade dos sistemas de monitoramento de sinais vitais de pacientes permite ainda uma melhora significativa na qualidade de vida da popula¸cão devido ao alcance social deste servi¸co. Com o uso de tais sistemas evitamos a locomo¸cão de pacientes, muitas vezes desnecessárias para centros distantes, reduzindo custos e proporcionando maior conforto ao usuário. Mais ainda, a disponibilidade de sistemas de informa¸cão permitirá uma caracteriza¸cão mais precisa de doen¸cas e necessidades de determinado bairro ou localidade, fornecendo a`s autoridades um melhor dimensionamento do sistema de sa´ ude e estratégias de combate a doen¸cas, nos seus planos de gestão. Utilizando.

(27) 1.2 objetivos. 3. uma medicina preventiva, há uma diminui¸cão no n´ umero de exames complementares, de encaminhamentos de emergência e de interna¸cões hospitalares.. 1.2. OBJETIVOS. Estas considera¸cões foram de importância primordial em nossa decisão de come¸car o desenvolvimento dos componentes para a visualiza¸cão dos exames médicos nos PDAs. Este projeto teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema integrado de telemedicina que permitisse uma monitora¸cão remota dos sinais vitais de pacientes. A atualiza¸cão dos dados se dá através de uma comunica¸cão entre os dados armazenados pelo agente de sa´ ude no PDA e o sistema servidor HealthNet [22] do hospital das cl´ınicas da UFPE. A captura dos sinais é feita por sensores, após a conversão da informa¸cão em dados digitais temos o armazenamento e compressão feitos por um microprocessador. Esse subsistema denominado subsistema de aquisi¸cão de sinais, está em desenvolvimento no contexto de uma outra disserta¸cão de mestrado do Centro de Informática - UFPE [41]. Os dados registrados são enviados para o PDA via uma interface serial. A recep¸cão dos dados vindos do subsistema de aquisi¸cão é feita no PDA, com controle de fidelidade e visualiza¸cão/plotagem do ECG (eletrocardiograma). A área de Projeto de Interface Centrada no Usuário (Human Centred Design - HCD) [48] é um dos pontos cr´ıticos no desenvolvimento de equipamentos médicos. Devido ao p´ ublico alvo ter diferentes n´ıveis de instru¸cão e diferentes pontos de vista, um requisito importante e necessário ao desenvolvimento de um equipamento médico é que o mesmo tenha uma interface amigável, com boa usabilidade. Tendo uma interface satisfatória a aplica¸cão é manuseada mais facilmente, o que garante a boa operacionalidade do equipamento. O projeto desenvolvido está focado na recep¸cão de sinais, armazenamento, representa¸cão dos sinais e sincroniza¸cão (envio e recep¸cão de dados) com o servidor. Por enquanto, não há servi¸cos de reconhecimento de cardiopatias. O foco é desenvolver uma aplica¸cão para o sistema operacional Windows CE [14] do PocketPC (PDA), que permita comunica¸cão remota para ser analisada por um cardiologista quando a presen¸ca do mesmo não for poss´ıvel. A importância do trabalho deve-se a existência de descaso e caos na sa´ ude p´ ublica brasileira. O desenvolvimento da aplica¸cão aumentará a qualidade de vida da popula¸cão, contribuindo assim para o paradigma a preven¸cão que custa menos que o tratamento..

(28) 4 1.3. õ introduc ¸a ˜ DO TRABALHO DESCRIC ¸ AO. Os agentes de sa´ ude poderiam usar o sistema desenvolvido para pelo PDA enviar as informa¸cões dos pacientes, junto com seu eletrocardiograma, para o servidor. Então, o médico poderia analisar o eletrocardiograma através do HealthNet e dar um retorno (segunda opinião) para o agente de sa´ ude. Assim, foi desenvolvido um sistema capaz de enviar e receber informa¸cões médicas armazenadas no PDA do agente de sa´ ude. O médico pode usar então o navegador e a Internet para analisar estas informa¸cões e fornecer sua opinião, a qual é enviada de volta ao agente de sa´ ude para ajudá-lo no tratamento do paciente. 1.4. ˜ DA DISSERTAC ˜ ORGANIZAC ¸ AO ¸ AO. Este cap´ıtulo provê uma introdu¸cão da disserta¸cão. Os trabalhos relacionados desenvolvidos são explanados no cap´ıtulo 2. O cap´ıtulo 3 explica os modelos gerais de gerenciamento e monitoramento de sinais. O cap´ıtulo de desenvolvimento é o 4, onde é detalhado o sistema desenvolvido. O cap´ıtulo 5 mostra alguns resultados do sistema desenvolvido. Finalmente no cap´ıtulo 6 são descritas as conclusões e os trabalhos futuros..

(29) CAPÍTULO 2. ESTADO DA ARTE. Atualmente existem diversos trabalhos relacionados ao monitoramento de sinais vitais de pacientes. Alguns destes sistemas são baseados em sistemas de sensores inteligentes, outros no uso de algoritmos complexos de análise de dados e rea¸cão sobre pacientes, e outros ainda na transferência de sinais em tempo real via comunica¸cão sem fio. Uma importância considerável é requerida para a apresenta¸cão dos dados, além de armazenamento em massa, gerenciamento de dados, compressão e análise de dados. A existência de isquemias 1 do miocárdio 2 silenciosas, em pacientes assintomáticos cria a necessidade de um monitoramento constante. Têm-se usado holters 3 para tal finalidade, porém a falta de poder de processamento dos holters tem limitado sua funcionalidade para aquisi¸cão de dados apenas. Os holters são usados para monitorar eletrocardiograma (ECG) e eletro-encefalograma (EEG) (atividade elétrica do cérebro) e gravar a atividade elétrica durante 24 horas numa fita ou memória. Os sinais gravados são analisados posteriormente por sistemas de diagnósticos dedicados. O projeto proposto está focado na recep¸cão, armazenamento, apresenta¸cão e sincroniza¸cão (envio e recep¸cão de dados) dos sinais com o servidor. Por enquanto, não há servi¸cos de reconhecimento de cardiopatias. O foco é desenvolver um sistema para o sistema operacional Windows CE do PocketPC (PDA), que permita comunica¸cão remota para os dados dos pacientes serem analisados por um cardiologista, quando a presen¸ca do mesmo não for poss´ıvel. A importância do trabalho deve-se a existência de descaso e caos na sa´ ude p´ ublica brasileira. O desenvolvimento da aplica¸cão aumentará a qualidade de vida da popula¸cão, contribuindo assim para a preven¸cão de doen¸cas e consequentemente também a diminui¸cão do custo do tratamento. 2.1. SMART SHIRT. A Smart Shirt [72] , como pode ser visto na Figura 2.1, aborda uma solu¸cão de monitoramento de sinais desenvolvida na Georgia Tech University, Atlanta [67]. Foi desenvolvida 1. falta de oxigênio. m´ usculo card´ıaco. 3 pequeno dispositivo gravador que registra os batimentos card´ıacos enquanto o paciente o usa. 2. 5.

(30) 6. estado da arte. (a) Monitor da Smart Shirt. [72]. (b) Smart Shirt.[37]. Figura 2.1. Smart Shirt. [37]. uma Placa-Mãe Wearable - (Wearable Motherboard ) [37] que é uma plataforma a qual dá suporte a um conjunto de sensores e dispositivos de monitoramento e que podem monitorar a sa´ ude dos indiv´ıduos diretamente ou remotamente. A Smart Shirt é feita de tecido flex´ıvel e lavável, usa fibras o´ticas e elétricas para monitorar a taxa do cora¸cão, ECG, respira¸cão, temperatura e outros sinais vitais (ver Figura 2.2). As informa¸cões são transmitidas por comunica¸cão sem fio, podendo ser enviadas aos médicos ou aos treinadores pessoais de educa¸cão f´ısica.. Figura 2.2. Tela de Monitoramento dos Sinais da Smart Shirt. [72]. Os sensores comunicam-se com o controlador e este, por sua vez, envia dados aos médicos pela infra-estrutura de comunica¸cão, podendo ser: Bluetooth 4 , rede Wi-Fi 4. Bluetooth é um padr˜ ao de comunica¸cão por tecnologia de radio que permite comunica¸cão entre.

(31) 7. 2.1 smart shirt. (Wireless Fidelity) 5 , rede do hospital ou uma infra-estrutura de rede de um campo de batalha. Por exemplo, se o paciente sofreu uma cirurgia card´ıaca, e está se recuperando em casa, o seu ECG pode ser monitorado, transmitido por comunica¸cão sem fio (através de um celular ou Internet) para o hospital. Um outro exemplo, seria o uso da Smart Shirt por um paciente que more em uma zona rural e que envie seus sinais para serem analisados por um especialista em particular, que ele deseje, em qualquer parte do mundo. Futuramente a Smart Shirt (ver Figura 2.3) poderá ser usada para os pais para monitorarem seus bebês. Há espa¸co para uso também na a´rea militar, onde os comandantes podem saber a localiza¸cão exata dos soldados, bem como detectar ferimentos durante condi¸cões de combate. Adicionalmente, o sistema pode ser capaz de manipular a medica¸cão dos pacientes.. Figura 2.3. Campo de Atua¸cão da Smart Shirt. [72]. Sobre a questão de privacidade, é o próprio paciente, ou o seu responsável (no caso de ser de menor ou incapaz), que dará a concessão para o monitoramento e também para dispositivos m´ oveis como telefone, PDAs, laptop, etc 5 Wi-Fi é um protocolo de rede sem fio, geralmente usados para conectar PCs e laptops a rede.

(32) 8. estado da arte. o acesso a essas informa¸cões pelos médicos, hospitais e companhias de seguro. A principal vantagem da Smart Shirt é que ela fornece, à primeira vista, uma maneira muito sistemática e não invasiva de monitorar os sinais vitais do ser humano. O sistema proposto também permite um monitoramento remoto, onde os sinais vitais e o eletrocardiograma são analisados. 2.2. REDE SEM FIO DE SENSORES INTELIGENTES SOBRE O CORPO. Devido a in´ umeras doen¸cas serem causadas por estresse e haver um cont´ınuo crescimento da infra-estrutura sem fio, a qualidade de vida pode ser melhorada com o monitoramento em tempo real dos sinais vitais por per´ıodos prolongados. Alguns artigos [38, 39, 25, 51] descrevem um ambiente em que há uma rede de sensores inteligentes ligados a um microprocessador chamado servidor pessoal - Personal Server - PS, o qual envia os dados a um PDA, utilizado como um gateway, para transferir informa¸cões ao servidor. Os sensores utilizados, como pode ser visto na Figura 2.4, formam uma rede integrada de sensores inteligentes e sem fio sobre o corpo, chamada WISE (Wireless BAN - Body Area Network - of Intelligent Sensors). Os sensores podem ser de ECG, EEG ou respira¸cão. O sistema é distribu´ıdo e não usa fios para o monitoramento do estresse (Distributed Wireless System for Stress Monitoring). O sistema foi desenvolvido na Universidade do Alabama, Huntsville [65]. Os sensores WISE comunicam-se com o servidor pessoal (ver Figura 2.4) (Personal Server - PS) através de freq¨ uência de rádio (Radio Frequency - RF). Além disso, o PS comunica-se com o servidor, através de um gateway, usando comunica¸cão Bluetooth. Os sensores inteligentes e sem fio desenvolvidos WISE (Wireless BAN of Intelligent Sensors) (ver Figura 2.5) integram a infra-estrutura da rede formada sobre o corpo de uma pessoa (BAN). O n´ ucleo do sensor inteligente e sem fio WISE é baseado num microcontrolador da Texas, que corresponde ao servidor pessoal (PS), o qual é baseado num DSP (Digital Signal Processors). Sensores para o ECG e o EEC foram desenvolvidos. O estresse de um grupo de indiv´ıduos pode ser monitorado em tempo real através da análise da varia¸cão das taxas do cora¸cão. Indiv´ıduos que têm uma tolerância maior ao estresse apresentam um padrão de varia¸cão da taxa do cora¸cão diferente. O sistema foi desenvolvido para monitorar um grupo de soldados antes, durante e depois dos treinamentos, ou mesmo em guerras, durante um prolongado per´ıodo de tempo. Tradicionalmente, usam-se holters de ECG para captura dos sinais e armazenamento das informa¸cões. Eles têm a vantagem de fazerem monitoramento por um prolongado.

(33) 2.2 rede sem fio de sensores inteligentes sobre o corpo. 9. Figura 2.4. Rede Sem Fio sobre o Corpo - BAN. [25]. per´ıodo de tempo, mas não dispõem de envio remoto dos dados. Com o advento das tecnologias da mobilidade e comunica¸cão sem fio, está dispon´ıvel dispositivos de monitoramento que permitem a análise de sinais vitais em tempo real com rea¸cão sobre os pacientes. O dispositivo pode avisar o usuário de uma emergência médica iminente ou contactar o médico especializado. Assim, dispositivos médicos inteligentes podem, significativamente, diminuir o n´ umero de hospitaliza¸cões e visitas de enfermeiras. Com o uso da rede global WAN (Wide Area Network ) em larga escala, a monitora¸cão poderá ser feita via satélite, aumentando a abrangência para fora dos hospitais; deixando assim de ser apenas uma monitora¸cão dentro dos hospitais através de uma rede local. Figura 2.5. WISE - (Sensores Inteligentes Sem Fio).[39].

(34) 10. estado da arte. (Local Area Network - LAN). Os diversos sensores desenvolvidos comunicam-se com o servidor pessoal (personal server - PS). O PS é um microprocessador que integra todos os sinais captados pelos sensores, que são enviados através de um gateway para uma esta¸cão de trabalho. A transmissão passa por um mobile gateway - MOGUL para reduzir o consumo de potência do servidor pessoal. O MOGUL faz a sincroniza¸cão sem fio e evita que as atividades usuais do usuário sejam interrompidas para a transmissão dos dados. MOGUL é um dispositivo baseado em PDA que pode estabelecer conexão sem fio com o servidor pessoal e enviar os dados coletados.. Figura 2.6. PAN - Wireless Personal Area Network.[39]. Devido a` nova gera¸cão de dispositivos PDA terem uma significativa capacidade de processamento, eles também poderão ser usados para processamento das informa¸cões. A conexão entre o PS e o MOGUL é implementada usando um padrão de tecnologia sem fio PAN (Personal Area Network ) (ver Figura 2.6) ou BAN (Body Area Network ), este u ´ltimo já exibido anteriormente, tal como Bluetooth. Entretanto ainda está sendo usado o padrão por módulo de freq¨ uência de rádio RF 900 Hz, porque a tecnologia Bluetooth requer um consumo de potência de três a cinco vezes maior. A conexão entre o gateway MOGUL e a Internet (esta¸cão de trabalho) é implementada usando Bluetooth, IEEE 802.11, IR (Infra-Red ) ou via cradle 6 . A esta¸cão de trabalho de telemedicina é responsável pelas análises por um longo per´ıodo dos sinais fisiológicos, apresenta¸cão dos dados e armazenamento. 6. Suporte de apoio ao PDA para troca de informa¸cões com o PC por fio..

(35) 2.2 rede sem fio de sensores inteligentes sobre o corpo. (a) Interfaces do Software no PDA.[25]. 11. (b) Interfaces da aplica¸cão no Servidor.[25]. Figura 2.7. Interfaces dos Dispositivos.[25]. A figura 2.7(a) mostra a interface do sistema executado no gateway para monitorar a sincroniza¸cão sem fio (foi posto um dispositivo com interface sem fio na porta serial do PDA). A interface da aplica¸cão na esta¸cão de trabalho suporta: agrega¸cão, armazenamento e visualiza¸cão dos dados recebidos dos diversos gateways (Figura 2.7(b)). O protótipo do Servidor Pessoal - PS desenvolvido é um holter de ECG vest´ıvel, portátil, com rea¸cão sobre o paciente em tempo real, e de alta performance. O processador DSP é usado como monitor inteligente de sa´ ude e também como ambiente de desenvolvimento para o projeto. O ambiente para desenvolver o sistema inclui: um processador da Texas Instruments [36], um amplificador de ECG com três canais, eletrodos e fios (ver Figura 2.8). O protótipo tem uma interface LCD de sa´ıda e um teclado de entrada, bem como uma interface serial. Os dispositivos discutidos fornecem rea¸cão sobre o paciente podendo ser tanto um aviso de emergência médica iminente quanto uma ajuda no monitoramento durante exerc´ıcios. O paciente pode usar o dispositivo durante sua atividade diária normalmente, permitindo que a equipe médica obtenha uma visão mais clara das condi¸cões do paciente, do que analisando as informa¸cões dispon´ıveis por um per´ıodo curto de tempo nos hospitais ou nos escritórios médicos. Ele diferencia-se dos dispositivos de aquisi¸cão médica atualmente dispon´ıveis por ter pouco ou nenhum processamento; limitando sua funcionalidade.

(36) 12. estado da arte. Figura 2.8. Diagrama de Blocos de um Sistema de Monitoramento de ECG.[51]. para o registro dos sinais que mais tarde serão processados. As caracter´ısticas dessa abordagem são: intera¸cão humana limitada (comparada com aplica¸cões de propósito geral) e alto desempenho no processamento de sinal. Adicionalmente alguns requisitos de projeto devem ser satisfeitos: privacidade, confiabilidade, regulamenta¸cão pelo governo, e a responsabilidade legal dos fabricantes. Similarmente a` nossa infra-estrutura de desenvolvimento, usamos sensores de prateleira COTS (Components Off-the-Shelf ) 7 , um subsistema de aquisi¸cão de sinais, um subsistema PDA e um subsistema servidor. 2.3. ´ DA WORLD-WIDE SERVIC ¸ O DE MONITORAMENTO REMOTO ATRAVES WEB. Neste trabalho [43] é apresentado um servi¸co de monitoramento de pacientes remoto e em tempo real, através de um navegador, pela Internet (www - world-wide web). Os sistemas de monitoramento normalmente são colocados ao lado da cama dos pacientes, e os médicos precisam ir até o quarto dos pacientes para analisá-los. O servi¸co propõe uma maneria mais confortável e mais acess´ıvel para os médicos analisarem as condi¸cões cl´ınicas do paciente, sem ter a necessidade de ir muitas vezes aos quartos dos pacientes, fazendo esta análise por um navegador em tempo real. Navegadores como o Netscape Navigator [62] ou o Internet Explorer [52] estão instalados em quase todos os computa7. Biblioteca de componentes comercialmente dispon´ıveis..

(37) ´s da world-wide web 2.3 servic ¸ o de monitoramento remoto atrave. 13. dores conectados a Internet. Logo, conexão com a internet, navegador e permissão de acesso aos dados do paciente são os u ńicos requisitos necessários para o monitoramento em tempo real, atualmente usados em um hospital (ver Figura 2.9). O sistema foi desenvolvido na Universidade de Kon-Kuk, Korea [64]; e inclui o servidor que fica ao lado da cama, o servidor de localiza¸cão do paciente, o servidor web e o cliente de monitoramento remoto.. Figura 2.9. Interface da aplica¸cão para o navegador.. O servi¸co é usado pelos pacientes da Unidades de Terapia Intensiva (UTI) e Unidades Coronarianas (UCC). O monitoramento consiste de dois servi¸cos: o servi¸co de localiza¸cão de pacientes (PLS - Patient Locator Service) e o servi¸co de monitoramento de sinais vitais (VSMS - Vital Sign Monitoring Service). O PLS fornece informa¸cões dos pacientes incluindo localiza¸cão (hospital, UTI ou UCC, n´ umero da cama, endere¸co IP, etc.) e dados pessoais (nome, idade, sexo, peso, etc.) dos pacientes sendo monitorados. O VSMS (ver Figura 2.9) permite ao médico observar o fluxo de dados fisiológicos de sinais vitais de um paciente espec´ıfico tal como ECG, respira¸cão, SpO2 8 , pressão do sangue invasivo e não-invasivo, e outros sinais captados em tempo real. O servidor de localiza¸cão do paciente - PLS (Figura 2.10) mantém o registro de cada servidor de monitoramento de paciente que fica ao lado da cama (bedside monitoring server ). Cada servidor de monitoramento ao lado da cama manda mensagem para o servidor de localiza¸cão de paciente, no come¸co e no final de cada sessão de monitoramento. 8. Satura¸cão do oxigênio por pulso oximetria.

(38) 14. estado da arte. Figura 2.10. Estrutura do Sistema.[43]. Essa abordagem permite monitoramento de vários sinais, porém nossa abordagem focou apenas no ECG. No caso dele, o monitoramento é feito somente dentro dos hospitais, os pacientes não têm vida normal. No nosso caso o aparelho funciona como um acessório do indiv´ıduo. O sistema estudado fornece sinais em tempo real e possui algumas condi¸cões de alarme. Algumas op¸cões podem ser feitas remotamente pelos médicos via navegador, bem como consultas aos dados pessoais e as taxas de vários sinais. 2.4. SISTEMA DE MONITORAMENTO SEM FIO INTERHOSPITAL. Um projeto similar ao nosso é o sistema de monitoramento móvel para paciente [45] desenvolvido no Hospital da Universidade Nacional de Taiwan [78], que integra um assistente digital pessoal (PDA) e a tecnologia de rede WLAN (Wireless Local Area Network ) como pode ser visto na Figura 2.11. Em qualquer lugar que o paciente estiver, um monitor baseado em PDA sem fio adquire continuamente os seus sinais vitais, incluindo ritmo card´ıaco, eletrocardiograma e SpO2. Os sinais biológicos dos pacientes podem ser transmitidos em tempo real para uma unidade central de gerenciamento remota através de uma rede local sem fio WLAN [45]. A equipe médica pode acessar os dados e o histórico do paciente pela unidade central de gerenciamento ou por dispositivo sem fio..

(39) 2.4 sistema de monitoramento sem fio interhospital. 15. Hoje em dia, o transporte de pacientes dentro do próprio hospital é necessário para realizar exames especiais ou terapias. A solu¸cão para o todo transporte de pacientes que precisem de cuidados cr´ıticos é o monitoramento cont´ınuo, e esta é a proposta deste sistema. Por exemplo, quando um paciente cr´ıtico que esteja numa UTI precisa ser transportado para realizar um exame de ultra-sonografia dentro do hospital. A equipe médica autorizada pode acessar as informa¸cões monitoradas a qualquer tempo, dando suporte preventivo e tendo uma estratégia de tratamento antecipada. A arquitetura do sistema é mostrada na Figura 2.11. O sistema de telemetria consiste de duas partes principais: 1) a unidade móvel que está ao lado do paciente para fazer a aquisi¸cão dos dados fisiológicos e 2) a unidade de gerenciamento, que permite a equipe médica telemonitorar em tempo real as condi¸cões do paciente. A unidade de gerenciamento é um computador fixo dentro de uma rede hospitalar ou um laptop móvel com WLAN.. Figura 2.11. Arquitetura do Sistema de Telemetria sem Fio.[45]. A unidade móvel que é um PDA faz a aquisi¸cão dos sinais vitais. Vários sinais podem ser medidos por esta unidade. A Figura 2.12 mostra o projeto de arquitetura da unidade móvel. De acordo com os comandos do usuário, a unidade móvel pode exibir as formas de onda em tempo real, armazenar dados localmente, e acionar o alarme. A respeito do monitoramento remoto, o PDA transfere os dados fisiológicos para a unidade de gerenciamento remota em tempo real pelo seu dispositivo WLAN. Nessa disserta¸cão, o ambiente permite que os agentes de sa´ ude visitem lugares distantes e examinem pessoas de baixo poder aquisitivo que não podem viajar até o hospital..

(40) 16. estado da arte. Figura 2.12. Arquitetura da unidade m´ ovel do PDA.. Então, nós fornecemos diagnóstico remoto, ao invés de monitoramento móvel como propõe este trabalho. 2.5. ´ HANDMED - SISTEMA MOVEL INTEGRADO. O GIMPA [12] é um sistema inteligente de gerenciamento de informa¸cões médicas do paciente baseado em sistema integrado de hardware e software. O gerenciamento é distribu´ıdo e baseado na Internet, o que possibilita o uso de agentes inteligentes que servem como atuadores e possibilita também a gera¸cão de conhecimentos novos por meio do uso de minera¸cão de dados (data mining) 9 . O HandMed [13] é um sistema móvel integrado para captura automática de sintomas e que faz parte de um projeto maior, que é o GIMPA. O GIMPA e o HandMed foram desenvolvidos em coopera¸cão pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), a Universidade de Bras´ılia e a Universidade de Rochester, USA. A informa¸cão do paciente é capturada por dispositivos de software (prontuário eletrônico do paciente e bibliotecas digitais) e hardware (monitor multiparamétrico de sinais vitais vest´ıvel), integrados no ambiente web. O sistema PEP - prontuário eletrônico do paciente foi desenvolvido em HTML, Java e sistema de banco de dados para web, a fim de garantir portabilidade e ser acessado por um navegador. O principal objetivo do HandMed é realizar a captura automatizada dos sinais do paciente, durante as atividades normais do paciente, de forma a detectar previamente problemas com a sa´ ude do mesmo. O HandMed disponibiliza um questionário (interrogatório) automático do paciente, de acordo com um algoritmo proposto para revisão 9. Consiste em um processo de análise de um grande n´ umero de dados armazenados para extrair/identificar padr˜ oes ou conhecimento ou relacionamentos..

(41) ´ vel integrado 2.5 handmed - sistema mo. 17. sistemática de sintomas. Diversos tipos de interfaces para o usuário (voz, teclado, toque na tela) podem ser utilizados. A inten¸cão do projeto HandMed é criar uma aplica¸cão voltada para o atendimento de pacientes de todas as idades e os profissionais de sa´ ude. Todo armazenamento de informa¸cões do paciente será realizada pelo software em dispositivos móveis, atualmente pelo PDA e futuramente pelo celular; sendo os resultados encaminhados através de uma rede sem fio para um hospital, médico ou outro destino necessário. Além disso, há uma grande preocupa¸cão em gerenciar energia, memória e tempo de processamento do PDA, bem como obter controle de seus processos e hardware. A documenta¸cão do projeto está sendo realizada seguindo os padrões da análise de sistemas e UML. Optou-se por uma metodologia de desenvolvimento de software baseada na constante participa¸cão do usuário. No projeto HandMed está sendo utilizada a linguagem J2ME [53] com a API Personal Java, o perfil (personal profile) com a configura¸cão CDC (Connected Device Configuration). A escolha pelo J2ME ocorreu devido a` preocupa¸cão com a portabilidade da aplica¸cão. Além disso, no futuro, tal aplica¸cão virá a ser estendida também a outros dispositivos móveis, como o celular. Uma rede sem fio do Laboratório de Biotecnologia do Hospital Universitário de Bras´ılia foi utilizada para testar o PDA. A rede sem fio interliga o sistema com o banco de dados do hospital. O PDA pode enviar dados via e-mail, celular ou por qualquer outra tecnologia que possa vir a existir no dom´ınio da rede. A Figura 2.13 demonstra o diagrama de módulos do projeto GIMPA, do qual faz parte o HandMed. O HandMed se encaixa no módulo “Monitor Móvel”. Ele se encontra ligado aos módulos: “Monitor Multiparamétrico Móvel” e “Recupera¸cão de Informa¸cões Baseado em Evidências”, devido a poss´ıvel necessidade de uso de informa¸cões que estejam na web ou em bibliotecas digitais. Algumas das telas do HandMed podem ser vistas nas Figuras 2.14..

(42) 18. estado da arte. Figura 2.13. Visão Geral do Projeto GIMPA.[13]. 2.6. M-HEALTH. A plataform m-health (mobile-health) [47] é um trabalho relacionado que propõe uma unidade móvel de sa´ ude, fornecendo monitoramento 24h de parâmetros fisiológicos relevantes para pacientes com doen¸cas crônicas. Esta estrutura otimiza o tratamento médico e melhora o gerenciamento de emergências médicas. A Rede do Cora¸cão da Europa (European Heart Network ) afirma que 4 milhões de pessoas morrem na Europa de doen¸cas card´ıacas [3]. Muitas dessas vidas poderiam ser salvas, se pessoas de risco pudessem ser monitoradas o tempo todo por um sistema móvel que automaticamente iniciasse chamadas de emergência. Este trabalho foi desenvolvido pelo MIT (Medical Information Technology) no Centro de Pesquisa em Tecnologia da Informa¸cão Forschungszentrum Informatik (FZI) na Alemanha [28]. O m-health possui grava¸cão prolongada e análise automática dos parâmetros vitais do paciente. O médico do paciente pode ter acesso eficiente a` opiniões de especialistas sobre certas doen¸cas, assim o paciente tem uma terapia otimizada e além disso, o sistema provê rea¸cão automática em caso de emergência para estabilizar a sa´ ude do paciente. Adicionalmente, médicos e o servi¸co pessoal terão acesso a` informa¸cão sobre o status e a história médica do paciente, que são necessários para o tratamento. Esta é uma plataforma modular genérica que fornece servi¸cos médicos de diagnóstico, monitoramento e chamadas de emergência (ver Figura 2.15). O m-health tem dois n´ ucleos conectados de acordo com o princ´ıpio cliente/servidor: uma unidade de informa¸cão móvel - como um PDA (ver Figura 2.16) - que representa a interface para o paciente e captura os sinais vitais; e o registro do paciente baseado na Internet, agindo como uma interface central de informa¸cão. O dono de todas as informa¸cões armazenadas é o paciente, que.

(43) 19. ´de pu ´blica 2.7 programa de sau. (a) Tela Inicial do HandMed.[13]. (b) Tela de Administra¸cão de Paciente.[13]. Figura 2.14. HandMed.[13]. pode liberar certas parti¸cões do seu quadro para seu médico ou outra pessoa. A comunica¸cão entre os sensores e o PDA é feita por Bluetooth. Os pacientes mantêm o PDA com eles e manualmente inserem informa¸cões sobre sua alimenta¸cão e exerc´ıcios feitos. Há ainda a possibilidade de localizar o paciente via GPS em uma emergência médica, ajudando assim o paciente a encontrar uma farmácia, médico, etc, em uma cidade desconhecida. O armazenamento da informa¸cão de forma centralizada é feito num servidor e pode ser acessada por um navegador, como pode ser visto na Figura 2.17, pela Internet através da valida¸cão dos dados de acesso. Assim como nosso projeto, o sistema fornece mecanismos para médicos e agentes de sa´ ude questionarem especialistas de lugares distantes. A arquitetura é similar a nossa, incluindo: sensores, o PDA e o servidor. No nosso sistema, os médicos podem acessar todas as informa¸cões dos pacientes coletados durante a visita dos agentes de sa´ ude. 2.7. ´ ´ PROGRAMA DE SAUDE PUBLICA. O Programa Sa´ ude da Fam´ılia (PSF) é um programa criado no pa´ıs na década de 90 [50]. Inspirado em experiências advindas de outros pa´ıses cuja sa´ ude p´ ublica alcan¸cou n´ıveis interessantes de qualidade, com investimento na promo¸cão da sa´ ude e preven¸cão de doen¸cas, como Cuba, Inglaterra e Canadá, sendo precedido pela cria¸cão do PAS -.

(44) 20. estado da arte. Figura 2.15. Plataforma de monitoramento m´ ovel da sa´ ude do paciente.[47]. Figura 2.16. Unidade de Informa¸cão M´ ovel.[47]. Programa Agentes de Sa´ ude (Ceará-1987) e PACS - Programa Agentes Comunitários de Sa´ ude (Brasil-1991). Em janeiro de 1994, foram formadas as primeiras equipes de Sa´ ude da Fam´ılia, incorporando e ampliando a atua¸cão dos agentes comunitários (ver Figura 2.18). Estima-se que, funcionando adequadamente, as unidades básicas do programa são capazes de resolver 85% dos problemas de sa´ ude em sua comunidade, prestando um atendimento de bom n´ıvel, prevenindo doen¸cas, evitando interna¸cões desnecessárias e melhorando a qualidade de vida da popula¸cão [40]. ´ Na Constitui¸cão Federal de 1988, ficou expl´ıcito a cria¸cão de um Sistema Unico de Sa´ ude estruturado, tendo como base a descentraliza¸cão e o fortalecimento do poder municipal. O Programa Sa´ ude da Fam´ılia surgiu como estratégia para concretiza¸cão dos.

(45) ´de pu ´blica 2.7 programa de sau. 21. Figura 2.17. Registro do Paciente Online com Dados Básicos, Endere¸co e Histórico Médico.[47]. sistemas locais de sa´ ude (SILOS). A equipe do PSF é multi e interdisciplinar, formada por um médico, um enfermeiro, um ou dois auxiliares, seis a dez agentes comunitários de sa´ ude, com uma popula¸cão alvo entre 600 a 1000 fam´ılias. O PSF é uma estratégia para inversão do atual modelo de sa´ ude praticado em todo mundo. O modelo antigo está centrado na doen¸ca, os profissionais de sa´ ude aguardam que os pacientes lhe procurem e geralmente não se preocupam com os agentes causadores das doen¸cas, apenas com os sintomas. O PSF surgiu não para resolver todos os problemas, mas com o intuito de tratar com desigualdade os desiguais, ou seja, dar mais aten¸cão a quem precisa. Com isto, o PSF estará praticando promo¸cão, preven¸cão e preserva¸cão da sa´ ude [16], de forma integral e cont´ınua. O atendimento é prestado na unidade básica de sa´ ude ou no domic´ılio, pelos profissionais (médicos, enfermeiros, auxiliares de enfermagem e agentes comunitários de sa´ ude) que compõem as equipes de Sa´ ude da Fam´ılia. Assim, esses profissionais e a popula¸cão acompanhada criam v´ınculos de co-responsabilidade, o que facilita a identifica¸cão e o atendimento aos problemas de sa´ ude da comunidade [40]. ´ O PSF não é contraditório ao desenvolvimento do SUS (Sistema Unico de Sa´ ude). Não pode ser considerado, também, um sistema de sa´ ude pobre para os pobres com utiliza¸cão de baixa tecnologia. Deve ser entendido como modelo substitutivo da rede básica tradicional de cobertura universal. O PSF enfatiza o exerc´ıcio de práticas de humaniza¸cão do atendimento, como atividades de visita e interna¸cão domiciliar (home care) realizadas pela equipe de sa´ ude da fam´ılia [40]. Com o objetivo de informatizar e.

(46) 22. estado da arte. Figura 2.18. PSF - Programa Sa´ ude da Fam´ılia.[24]. acelerar os cuidados e tratamentos feitos pelo PSF, o sistema de monitoramento proposto nessa disserta¸cão permite adicionar dinamismo, o qual serviu de motiva¸cão ao nosso projeto. 2.8. HEALTHNET. O HealthNet é uma aplica¸cão de telemedicina desenvolvida no NUTES (N´ ucleo de Telesa´ ude) [22] do Hospital das Cl´ınicas da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (ver Figura do diagrama de classe na Figura 2.19). Mais especificamente, ele dá suporte ao telediagnóstico e a` segunda opinião médica [7, 8]. O HealthNet visa a melhoria da presta¸cão de servi¸cos de sa´ ude em áreas distantes e carentes, além de permitir implantar um processo de coopera¸cão médica entre grandes centros especialistas e constru¸cão de uma Rede de Coopera¸cão em sa´ ude através da Telesa´ ude (sa´ ude à distância) para aumentar a abrangência do Programa de Sa´ ude da Fam´ılia (PSF). Estão envolvidos diretamente neste projeto os grupos de telemedicina e de gerência de redes do Recife ATM, o Centro de Informática (UFPE), o Setor de Tecnologias da Informa¸cão em Sa´ ude (TIS) do Laboratório de Imunopatologia Keizo Asami (LIKA), o Hospital das Cl´ınicas da UFPE e o Real Hospital Português (RHP) de Beneficência em Pernambuco [23]. Um de seus objetivos é poder levar o conhecimento médico especializado a locais distantes e de poucos recursos. Hospitais e postos de sa´ ude de Recife e do interior pernambucano poderão solicitar servi¸cos de telediagnóstico do Hospital Português ou.

(47) 2.8 healthnet. 23. Figura 2.19. Visão Geral do Modelo de Classes Básicas do Healthnet.[7]. do Hospital das Cl´ınicas, conectando-se a eles inicialmente via linhas telefônicas digitais ISDN 10 e posteriormente pela Internet. A arquitetura do HealthNet é suficientemente modular e genérica para ser facilmente adaptada a maioria das especialidades médicas. Inicialmente, adaptamos o sistema desenvolvido ao HealthNet na a´rea de cardiologia materno-fetal (Ver Figura 2.20). A escolha desta área justifica-se pela sua importância na sa´ ude p´ ublica. O diagnóstico em tempo hábil de doen¸cas card´ıacas em fetos e neonatos permite a defini¸cão da melhor conduta de tratamento. Os servi¸cos de telediagnóstico e de segunda opinião do HealthNet podem funcionar de forma integrada: os casos dos pacientes, obtidos através do servi¸co de telediagnóstico, podem ser analisados em coopera¸cão por vários médicos através do servi¸co de segunda opinião [63].. 10. ISDN significa Integrated Services Digital Network e é uma tecnologia totalmente digital que integra dois canais (ou seja, DUAS linhas telefˆ onicas) numa u ńica linha telefˆ onica comum [5]..

(48) 24. estado da arte. Figura 2.20. Interface Gr´ afica da Ficha de Cardiologia Materno-Fetal do HealthNet.. 2.8.1. HealthNet Telediagn´ ostico. O servi¸co de telediagnóstico (Ver Figura 2.21) permite que médicos residentes em locais distantes e de poucos recursos possam interagir com médicos especialistas a fim de chegarem a um diagnóstico sobre seus pacientes. Através do HealthNet telediagnóstico, o médico solicitante recolhe um conjunto m´ınimo de informa¸cões de seu paciente, que inclui informa¸cões textuais, imagens e v´ıdeos, escolhe o médico ou setor de um dos Hospitais da Rede Integrada ao qual deseja encaminhar seu pedido de telediagnóstico e envia os dados. Os dados ficam armazenados na base de dados do Hospital escolhido para o telediagnóstico. O médico especialista acessa a base de dados, avalia os dados do paciente e emite o seu parecer. O médico solicitante é notificado e estará apto a acessar o diagnóstico emitido pelo médico..

(49) 2.8 healthnet. 25. Figura 2.21. Interface Gr´ afica dos Antecedentes Pessoais do Paciente do HealthNet.. 2.8.2. HealthNet Segunda Opini˜ ao. O servi¸co de segunda opinião (ver Figura 2.22), através do qual médicos especialistas discutirão a respeito de casos de pacientes, faz uso da rede de alta velocidade. Os médicos discutem os casos de pacientes advindos do servi¸co de telediagnóstico ou inserem casos a serem analisados por outros médicos. Geralmente, são colocados em discussão casos raros, de dif´ıcil diagnóstico ou que englobem mais de uma especialidade médica. Um médico especialista, ao requisitar os servi¸cos de segunda opinião, inicialmente escolherá os participantes daquela coopera¸cão (médicos dispon´ıveis que estejam participando da Rede Integrada). Posteriormente, os dados daquele paciente ficam dispon´ıveis a todos os participantes, os quais interagem através de fórum de discussão, chats e videoconferência até chegar a uma conclusão sobre o caso..

(50) 26. estado da arte. Figura 2.22. HealthNet - Servi¸co de Segunda Opini˜ ao.[63]. Uma infra-estrutura foi desenvolvida para dar suporte ao servi¸co de segunda opinião. Além disto, ela permite que os dados do paciente em questão sejam vistos de forma transparente pelo médico, independente de onde o médico esteja e de onde estão armazenados os dados. A rede de alta velocidade permite que os servi¸cos de videoconferência, chats e a visualiza¸cão de v´ıdeo sejam realizados de forma satisfatória..

(51) 27. ˜ es entre os sistemas 2.9 comparac ¸o 2.9. ˜ COMPARAC ¸ OES ENTRE OS SISTEMAS. As tabelas 2.1 e 2.2 mostram compara¸cões entre os sistemas analisados nesse cap´ıtulo e o suporte a que sinais podem ser mensurados através dos mesmos, incluindo o sistema que é tema dessa disserta¸cão chamado HealthNet-Movel. Tabela 2.1. Compara¸cão entre os Sistemas EEG Smart Shirt WISE/BAN VSMS PDA InterHospital HandMed M-Health HealthNet HealthNet-Movel. X. ECG X X X X X X. Ritmo Card´ıaco X. X. Respira¸cão X X X. Temperatura X. X X. X X. X. X X. SpO2. Pressão. X X X X X X. X. Tabela 2.2. Compara¸cão entre os Sistemas Smart Shirt WISE/BAN VSMS PDA InterHospital HandMed M-Health HealthNet HealthNet-Movel. Mobilidade X X X X X X. Monitoramento Cont´ınuo X X X X. X. X. X. Diagn´ ostico X X X X X X X. Inteligente X X. X. X X.

(52) 28. estado da arte.