A melhor robótica médica reflete a contribuição dos prestadores de cuidados à saúde

O interesse popular (e a adoção industrial) pela robótica se acelerou desde a pandemia da COVID-19 e toda a escassez de mão de obra qualificada que ela expôs. Atualmente, os robôs são especialmente viáveis para aplicações médicas de todos os tipos. Os projetos que atendem a esses usos assumem a forma de veículos terrestres autônomos (AGVs) de nível profissional, estações de teste automatizadas e sistemas de suporte ao paciente para complementar a robótica cirúrgica mais sofisticada em hospitais e outros ambientes de tratamento médico. Os designs robóticos para atender às aplicações médicas também estão assumindo a forma de eletrodomésticos projetados para melhorar a qualidade de vida das pessoas que desejam manter a mobilidade e a independência por meio de abordagens de envelhecimento no local, apesar dos problemas médicos.

Figura 1: Os robôs médicos assumem várias formas. Alguns simplesmente automatizam tarefas que podem ser tediosas ou propensas a aumentar o risco de erro humano. (Fonte da imagem: Getty Images)

Embora esteja fora do foco deste artigo, vale a pena observar que alguns projetos de robótica estão adaptando muitos dos avanços tecnológicos em segurança doméstica (incluindo sistemas de vídeo) e monitoramento de energia HVAC para uso doméstico para robótica de assistência à saúde que amplia a Internet das Coisas (IoT), a automação residencial e a interoperabilidade do sistema. Por exemplo, algumas tecnologias de IoT subjacentes estão sendo empregadas agora para ajudar as pessoas que estão envelhecendo no local a aderir a horários de medicação (às vezes complicados).

Outro tipo de robótica médica em ascensão — a dos exoesqueletos — passou a representar a convergência de próteses, órteses e vestíveis para ajudar os idosos, bem como o profissionais de armazéns e outras pessoas da fábrica que desejam evitar lesões durante tarefas manuais extenuantes. Muitas das tecnologias aqui apresentadas são provenientes de inovações inicialmente pretendidas para aplicações militares. Quase todas incluem conectividade IoT e matrizes de sensores para resposta.

Figura 2: Os resistores de detecção de força de zona única da série FSR 400 são dispositivos poliméricos robustos de filme espesso que apresentam uma diminuição na resistência com um aumento na força aplicada. A sensibilidade é adequada para uso em interfaces homem-máquina, sistemas médicos e robótica. (Fonte da imagem: Interlink Electronics)

Mercado dinâmico pronto para crescer

Em hospitais e outras instalações médicas, a robótica:

• Melhora a repetibilidade de procedimentos delicados, como em procedimentos cirúrgicos minimamente invasivos (MIS) e outras cirurgias assistidas por robôs
• Executa tarefas rotineiras por períodos mais longos do que o aceitável para a equipe médica, como nos AGVs que transportam roupas de cama e outros itens de lavanderia em instalações espalhadas
• Ajuda em tarefas que não são seguras para os cuidadores, como elevadores de pacientes e camas robóticas para ajudar as pessoas imobilizadas a passar da cama para a cadeira ou vice-versa
• Complementa os sistemas automatizados que empregam o rastreamento de dados. Assista à apresentação de vídeo on-line, em inglês, Como usar RFID para aumentar a segurança do paciente e proteger a receita para saber mais sobre esse tópico
• Coleta e entrega medicamentos e amostras de laboratório de forma independente (aproveitando os dados seguros do paciente)

Esses avanços podem ampliar as capacidades dos enfermeiros, médicos e limpeza hospitalar, além da equipe de manutenção. Eles também apresentam oportunidades de pré-programar tarefas previsíveis e repetidas, bem como de aproveitar informações de vários sistemas hospitalares, para melhorar continuamente o atendimento ao paciente e apoiar os esforços de pesquisa médica.

Figura 3: Motores CC sem escovas (BLDC) ou comutados eletronicamente são usados em alguns robôs médicos para auxiliar na readaptação e condicionar os movimentos do braço e da mão em pacientes com problemas de mobilidade do braço. Isso se deve ao fato de esses motores serem particularmente compactos e eficientes. (Imagem: Portescap)

A robótica cirúrgica continua a liderar o aumento da automação no campo da medicina, auxiliando os cirurgiões como no passado e aproveitando cada vez mais os benefícios da inteligência artificial e do aprendizado de máquina. Um relatório da Fortune Business Insights prevê que o mercado de robôs cirúrgicos atingirá quase US$ 6,8 bilhões até 2026; não é de se admirar, pois os sistemas assistidos por computador são comprovadamente capazes de ajudar os cirurgiões a melhorar os resultados dos pacientes com imagens ampliadas e movimentos precisos do efetuador final, não sujeitos a fadiga, tremores ou distrações.

Figura 4: A família da série ND amplia a temperatura de operação de -20 °C a +85 °C, enquanto os sensores de pressão apresentam uma ampla dinâmica para atender ao trabalho de meia dúzia de sensores com um design mais tradicional. Mais especificamente, esses componentes incluem componentes eletrônicos integrados, elementos piezorresistivos avançados, um ADC, um DSP e uma interface digital para rastrear pressões de 0,25 polegadas de H₂O a 5 psi para uso em vários projetos, incluindo equipamentos automatizados de cirurgia ocular e veículos autônomos. (Imagem: Superior Sensor Technology Inc.)

Outras considerações sobre o projeto de robôs médicos

Os melhores projetos de robótica médica são informados pela equipe experiente do hospital, bem como por outros profissionais médicos e cuidadores. Essas informações e um conhecimento profundo da anatomia humana podem ajudar os projetistas de robôs a criar designs com precisão e capacidade de manobra suficientes, seja para transporte de mercadorias, cuidados, administração de medicamentos ou cirurgia. Quando os robôs médicos dependem de sistemas de dados de IoT para obter informações em tempo real, sua compatibilidade com as redes hospitalares existentes é fundamental.

Figura 5: Componentes como as células de carga de tensão garantem que os elevadores de pacientes estejam funcionando corretamente e dentro das especificações do projeto. (Imagem: Loadstar Sensors)

Requisitos do fornecedor de robôs médicos

Os engenheiros, desenvolvedores de software e fornecedores de robótica médica devem ter amplo conhecimento das práticas recomendadas associadas ao tratamento ou procedimento que está sendo motorizado ou automatizado. Também é necessário um profundo entendimento dos requisitos comerciais subjacentes e das abordagens de monetização viáveis para o setor.

Todos os sistemas associados à retenção de informações de pacientes exigem um gerenciamento seguro dos dados. Isso se aplica tanto a dados estruturados (como os mantidos em bancos de dados) quanto a dados não estruturados em sistemas de retenção de texto. Excelentes recursos de integração e análise de rede são essenciais para justificar os esforços extras do projeto de gerenciamento de dados com comportamento preditivo e adaptativo do sistema.

Considerações sobre dados de robôs médicos

Antes da adoção em larga escala, a robótica médica deve ser avaliada quanto ao modo como afeta a segurança do paciente, o conforto do tratamento e os resultados. Os resultados de implementações anteriores devem ser estudados para quantificar as melhorias na recuperação de pacientes e as reduções de custos. Os programas de robótica médica também devem ser avaliados quanto à forma como liberam a equipe hospitalar existente para se concentrar mais no atendimento ao paciente, seja pessoalmente ou à distância. Nos casos em que a robótica comprova o apoio as principais missões dos sistemas hospitalares relacionadas à qualidade do atendimento, satisfação do paciente e eficiência, os executivos do hospital devem estar envolvidos na comunicação desses benefícios à equipe e à comunidade local.

Treinamento da equipe nas funções do robô médico

As organizações de saúde, que adotam a robótica médica, devem garantir que as tecnologias estejam bem alinhadas com a experiência do cuidador; para todos os funcionários do hospital que farão interface com a nova robótica, devem ser implementados programas de treinamento inicial e contínuo. Nesse caso, pode haver falta de padrões de treinamento, portanto, as organizações devem procurar parceiros para recomendar e criar módulos de treinamento conforme necessário. Além do treinamento sobre como operar e manter a robótica com segurança (quando aplicável), essa instrução também deve incluir procedimentos para documentação de seguro e faturamento, complementados por manuais prontamente acessíveis e módulos de atualização digital para a equipe do hospital.

Dados para dar suporte a operações conectadas

A visibilidade dos dados e a AI podem otimizar o controle sobre os equipamentos e, ao mesmo tempo, proporcionar uma visão profunda de vários procedimentos robotizados. Em seguida, a conectividade do equipamento entre redes pode permitir que os hospitais analisem os dados para avaliar a eficácia dos programas de robótica... o que é especialmente útil quando os sistemas hospitalares pretendem dimensionar um determinado programa de robótica.

Figura 6: Os produtos USB-para-serial e rede-para-serial podem fornecer as interfaces entre a robótica médica e os equipamentos que não foram inicialmente projetados para conectividade. As soluções de conectividade de dados também podem monitorar ambientes que precisam ser rigorosamente controlados e manter a robótica móvel conectada de forma segura e confiável. (Imagem: Digi)

Dados para atender aos requisitos regulatórios

Sistemas coesos de gerenciamento de dados podem ajudar redes de hospitais com vários locais, bem como hospitais, clínicas e centros cirúrgicos autônomos a verificar com mais eficiência a satisfação das normas governamentais e do setor. Os locais que empregam robótica médica têm maior probabilidade de ter redes unificadas ou, pelo menos, abordagens padrões para conectar sistemas separados. A adição de equipamentos robóticos para tarefas críticas também se beneficia da maneira como a maioria dos estabelecimentos de saúde já possui sistemas de backup de dados e energia de resposta rápida.

Figura 7: Os transformadores de isolação de grau médico suportam a operação sem problemas de robótica e outros equipamentos com filtragem contínua de ruído e 100% de isolação da rede CA de entrada. A listagem de grau médico UL 60601-1 com receptáculos de tomada e plugue de grau hospitalar torna os transformadores adequados para proteger equipamentos eletrônicos em áreas de atendimento a pacientes. (Imagem: Tripp Lite)

Obviamente, a robótica médica exige segurança física e cibernética rigorosas. Isso geralmente exige acesso muito restrito e monitorado a atuadores robóticos, controladores, redes e armazenamento de dados. A adesão às normas do setor, dos fornecedores e do governo deve ser rigorosamente cumprida e documentada.

Conclusão

Nos EUA, a adoção da robótica pelo setor de medicina seguiu inabalável na última década. Esses investimentos provavelmente continuarão à medida que uma população envelhecida depender mais do setor, mesmo quando os orçamentos hospitalares enfrentarem sérios desafios em todo o país. Afinal, a robótica pode oferecer economia operacional de longo prazo para muitas funções rotineiras do setor de saúde... sem mencionar as opções mais avançadas para cirurgias e outros tratamentos que são extremamente precisos e minimamente invasivos.

As ressalvas aqui são que a adoção da robótica requer o mapeamento nítido das necessidades do hospital e das soluções robóticas adequadas; a satisfação de requisitos regulatórios excepcionalmente rigorosos; e o abastecimento por fornecedores médicos capazes de oferecer suporte de longo prazo ao projeto. Pelo menos para a maioria dos grandes sistemas hospitalares, os programas de robótica também exigem cooperações dedicadas com experiência em automação para coordenar os esforços de melhoria contínua.

Em última análise, as ofertas de robôs médicos também devem ser avaliadas minuciosamente sob a ótica da segurança e do conforto do paciente, bem como da eficiência e eficácia do procedimento ou tratamento.