1. introdução

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CAMPUS DE CURITIBA
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
ÊNFASE AUTOMAÇÃO
LUIZ HENRIQUE SCHRAMM
LUIZ RODOLFO ANTOCHE
THIAGO CANSELHER
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA ELETROPNEUMÁTICO
ACIONADO POR MICROCONTROLADOR PARA TROCAS DE
DECÚBITO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CURITIBA
2011
LUIZ HENRIQUE SCHRAMM
LUIZ RODOLFO ANTOCHE
THIAGO CANSELHER
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA ELETROPNEUMÁTICO
ACIONADO POR MICROCONTROLADOR PARA TROCAS DE
DECÚBITO
Proposta de Trabalho de Conclusão de Curso de
Graduação,
apresentado
à
disciplina
de
Metodologia aplicada ao TCC, do curso de
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em
Automação do Departamento Acadêmico de
Eletrotécnica
(DAELT)
da
Universidade
Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), como
requisito parcial para obtenção do título de
Engenheiro Eletricista.
Orientador : Prof. Dr. Percy Nohama
Co-Orientador : Prof. M. Sc. Jorge Assade Leludak
CURITIBA
2011
LISTA DE SIGLAS
UP
Úlcera de Pressão
NPUAP
National Pressure Ulcer Advisory Panel
SUMÁRIO
1.
INTRODUÇÃO ............................................................................................ 3
1.1.
TEMA .................................................................................................... 3
1.1.1.
Delimitação do tema .......................................................................... 3
1.2.
PROBLEMAS E PREMISSAS .............................................................. 6
1.3.
OBJETIVOS .......................................................................................... 7
1.3.1.
Objetivo Geral ................................................................................... 7
1.3.2.
Objetivos Específicos ........................................................................ 7
1.4.
JUSTIFICATIVA .................................................................................... 8
1.5.
PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ............................................. 9
1.6.
ESTRUTURA DO TRABALHO ........................................................... 10
1.7.
CRONOGRAMA.................................................................................. 11
1.8.
REFERÊNCIAS................................................................................... 12
1. INTRODUÇÃO
1.1.
TEMA
1.1.1. Delimitação do tema
Segundo o NPUAP (National Pressure Ulcer Advisory Panel), uma úlcera de
pressão é uma ferida localizada na pele e/ou tecido subjacente, geralmente próxima a
alguma proeminência óssea, como resultado da pressão prolongada do peso do
próprio corpo, atrito, cisalhamento, ou a combinação desses fatores. (NPUAP, p. 1,
2007)
As úlceras de pressão, também denominadas úlceras de decúbito ou úlceras de
compressão, são consideradas feridas crônicas que acometem áreas onde existe
pressão sobre proeminências ósseas, tais como o sacro, ísquio, trocânter, ou menos
freqüentemente o calcâneo, região occipital, o dorso do pé, o maléolo e a patela. Tais
feridas podem se desenvolver em 24 h ou levar até cinco dias para se manifestar
(PAIVA, p. 20, 2008).
Dentre os termos utilizados para definir úlcera por pressão estão: escara de pele
e ferida de pressão. No entanto, o termo úlcera por pressão torna-se mais adequado
por descrever a maior influência da pressão exercida sobre os tecidos e proeminências
ósseas como causa das lesões. Desse modo, UP é definida como uma área localizada
de necrose devida à pressão no tecido mole por longos períodos, onde há uma
proeminência óssea e uma superfície dura (LIMA & GUERRA, 2011).
Segundo Fishbein (1966), em qualquer posição, o peso do corpo humano exerce
pressão desigual sobre a superfície da pele. Quando o indivíduo está sentado, os
glúteos, a parte inferior da coluna dorsal, a parte superior dos ossos dos quadris e as
coxas recebem grande parte desta pressão.
O prejuízo da integridade da pele pode ser causado por diversas condições
fisiopatológicas, degenerativas ou ambas; a compressão prolongada dos
tecidos vascularizados é considerada a causa principal para mecanicamente
iniciar o aparecimento da úlcera de pressão. Porém, a tensão de cisalhamento,
3
a umidade, a deformação de tecidos e a temperatura também contribuem na
etiologia da mesma (ABREU, p. 2010).
Tecidos do corpo que não estão em sua saúde perfeita podem estar sujeitos à
lesão quando expostos a pressões maiores que 120 ou 150 g/cm 2 durante qualquer
período de tempo. Portanto, um homem com aproximadamente 70 kg imobilizado e
com seu peso concentrado em um ponto crítico, obviamente correrá risco de
desenvolvimento da úlcera de pressão (FISHBEIN, 1966).
As úlceras são sempre incapacitantes. Se prolongadas, são debilitantes e
ocasionalmente podem levar o paciente à morte (DIETRICK, 1958).
O paciente hospitalizado, geralmente, apresenta comprometimento de sua
condição saudável, e necessita de cuidados dirigidos aos problemas de ordem
fisiológica, psíquica, espiritual e social, numa perspectiva integralizada. (PAIVA, p. 20,
2008).
Segundo Vivian Queiros:
As úlceras por pressão sempre foram um problema para os serviços de saúde,
causando um sofrimento desnecessário, nos pacientes e familiares. Podem
tornar-se uma porta para novas infecções, e ainda dificultar a recuperação do
mesmo, aumenta o tempo de cuidados de enfermagem, o custo da internação
e ainda contribuem para o aumento da taxa de mortalidade (QUEIROS, p. 13,
2010).
Krasner (1997) afirma que a úlcera de pressão é um problema relevante na área
de saúde pública, pois acarreta a perda da qualidade de vida e gera alto custo para
assistência, pois aumenta a carga de trabalho dos profissionais e o consumo de
recursos materiais em diversos setores do hospital.
Paiva (p. 25, 2008) afirma que “focar o nosso olhar, apenas, na equipe
assistencial é estar perdendo de vista o conjunto de fatores e condições
predisponentes inerentes à complexidade assistencial na qual está inserido o paciente
hospitalizado.”
Silva (1998) cita Declair (1997), que relata que nos E. U. A., em média, 2,1
milhões de pessoas apresentam úlcera de pressão por ano, equivalendo a um “custo
hospitalar mensal de 4 a 7 mil dólares por paciente.”
4
Para evitar as úlceras de pressão, existem vários tipos colchões que estão
disponíveis no mercado e que utilizam alguma substância fluida para redistribuir e
amenizar a pressão que o corpo exerce sobre uma superfície. Além de prevenir o
aparecimento da patologia, estes colchões garantem também uma sustentação do
corpo de maneira mais confortável. Entre os fluidos utilizados nestas aplicações estão
água, ar ou géis especiais. Na Figura 1, ilustra-se um colchão de ar para alívio da
pressão, produzido pela Roho Inc..
Figura 1 – Roho Dry Flotation Mattress Overlay Sections
Fonte:< http://www.hmebc.com/products/roho-dry-flotation-mattress-overlay-sections/ > Acesso
em 22/09/2011
Existem também modelos que utilizam pressão alternante entre o corpo e o
colchão pela insuflação e desinsuflação de ar comprimido em bolsões pneumáticos. O
controle da pressão nesses bolsões é geralmente realizado por algum tipo de sistema
eletrônico. Na Figura 2, apresenta-se um colchão pneumático com controle de pressão
por bolsões, fabricado pela National Wound Care.
5
Figura 2 – NWC-6000ET Advanced Kinetic Floatation Therapy
Fonte:< http://www.nationalwound.com/products/NWC6000ET.html > Acesso em 29/09/2011
Em seu trabalho, Francisco Gödke (2003) desenvolveu um sistema pneumático
similar para este propósito, utilizando componentes industriais em sua implementação.
Como sugestão para futuros trabalhos, o autor aponta melhorias em seu próprio
sistema, dentre as quais se destacam o desenvolvimento de um circuito dedicado de
controle bem como o dimensionamento adequado dos componentes.
1.2.
PROBLEMAS E PREMISSAS
Pacientes acamados necessitam de cuidados e atenção especial. Normalmente
sua condição de saúde já é debilitada, isso exige paciência, compreensão e apoio
(INCA, p. 7, 2010).
A escara é uma ferida que causa sofrimento e desconforto, os quais podem ser
minimizados utilizando-se da tecnologia adequada.
6
Tanto no tratamento quanto na prevenção das úlceras há gasto de recursos
quando da utilização de uma mão-de-obra especializada para executar um trabalho
que poderá ser parcialmente automatizado.
O cuidador é submetido a um desgaste excessivo para as trocas de decúbito.
Este pode sentir-se cansado e/ou estressado e isto implicará na realização de outras
tarefas que exijam mais paciência.
1.3.
OBJETIVOS
1.3.1. Objetivo Geral
Desenvolver
um
sistema
eletropneumático
auto-ajustável
acionado
por
microcontrolador, a fim de efetuar automaticamente trocas de decúbito do paciente
acamado, levando à prevenção das úlceras por pressão.
1.3.2. Objetivos Específicos
Projetar o design do colchão pneumático dinâmico de pressão alternante
considerando as características da úlcera de pressão e os fatores ergonômicos;
Desenvolver o software que será instalado no sistema eletrônico de controle;
Especificar os componentes eletrônicos mais adequados para a construção do
circuito de controle;
Implementar o sistema eletrônico responsável pelo controle do colchão
pneumático projetado;
Integrar o software desenvolvido ao sistema eletrônico de controle;
Projetar circuito eletropneumático responsável pela ação efetiva do sistema
sobre o usuário;
Especificar os componentes mais adequados para a construção do sistema
eletropneumático, considerando custo, praticidade, manutenabilidade e qualidade;
Efetuar a montagem do circuito pneumático;
7
Integrar o sistema eletropneumático ao sistema de controle;
Avaliar o desempenho do sistema desenvolvido em testes de bancada;
Avaliar a eficácia do sistema implementado em testes in vivo a partir de exames
termográficos.
1.4.
JUSTIFICATIVA
Segundo Luz, Lopacinski, Fraga e Urban (p. 2, 2010), “apesar dos avanços nos
cuidados em saúde, as úlceras de pressão continuam sendo uma importante causa de
morbidade e mortalidade, com impacto na qualidade de vida do paciente e de seus
familiares, gerando um problema social e econômico”.
Luz et alli (p. 6, 2010) citam (D’ARCO et alli, 2006 e BERLOWITZ), e afirmam
que “o alívio da pressão é a medida profilática mais importante e pode ser alcançado
por meio do posicionamento adequado do paciente no leito e do uso de dispositivos
redutores da pressão.”
Além de poupar a saúde daqueles que já estão debilitados, melhorando a
qualidade de suas vidas, a integração com a tecnologia pode auxiliar o trabalho dos
cuidadores, poupando-lhes esforço.
No âmbito familiar, quando na ausência de especialistas ou enfermeiros, podese auxiliar o cuidador, poupando-o de um desgaste excessivo ao longo do dia devido
às trocas de decúbito. Assim, o cuidador pode dedicar-se a outras tarefas que exijam
mais paciência e menos esforço físico, estas normalmente relacionadas com o bem
estar e a auto-estima do acamado.
O sistema pode reduzir o tempo de trabalho dos profissionais de enfermagem,
que consiste em dar mobilidade e mudar a posição do acamado frequentemente, a fim
de permitir que estes exerçam a outras atividades.
Outra vantagem é a economia de materiais e equipamentos hospitalares, pois,
com a prevenção das úlceras de pressão é possível evitar as diversas complicações
que viriam a ocorrer em sua presença, o que reduz o consumo e a utilização de
recursos da área da saúde.
8
Luz et alli citam (PATEK & GREY & HARDING, 2006 e BERLOWITZ) e afirmam
que “úlceras pequenas (menores que 1 cm) levam em média 30 dias para cicatrizar
enquanto úlceras maiores que 4 cm podem levar mais de 70 dias.”
Observa-se uma escassez de ferramentas para prevenção da patologia a nível
nacional. Uma vez que a evolução tecnológica permite a elaboração deste dispositivo
de forma prática e com baixo custo, torna-se possível criar um sistema a ser produzido
nacionalmente.
A utilização de colchões com superfície redistribuidora de pressão em mesas
operatórias e leitos hospitalares diminui a probabilidade de formação de novas
lesões. Embora exija maior investimento, essa medida pode ser custo-efetiva
ao diminuir o tempo de hospitalização. (LUZ et alli, p. 6, 2010)
Evitando o aparecimento de novas patologias, que demandam tempo para
tratamento, pode-se reduzir a permanência dos pacientes no leito hospitalar.
1.5.
PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
- Buscar informações acadêmicas a respeito de úlceras de pressão, sistemas
microcontrolados e sistemas eletropneumáticos.
- Elaborar questionário a ser respondido por profissionais de saúde acerca do
tratamento e da prevenção das úlceras de pressão.
- Discussão exploratória com profissionais de Terapia Ocupacional e
Enfermagem à respeito do tema.
- Utilizar o software Proteus para simular o circuito de acionamento baseado em
microcontrolador.
- Executar o projeto de montagem do circuito pneumático com o auxílio do
software de simulação Automation Studio.
-
Coletar
imagens
termográficas
com
o
auxílio
dos
equipamentos
disponibilizados no laboratório de termografia do CPGEI na UTFPR.
- Elaborar as conclusões sobre o bom funcionamento do equipamento
desenvolvido.
9
1.6.
ESTRUTURA DO TRABALHO
No capítulo 1, Introdução, será discutido o objetivo deste estudo, o problema e
as premissas para o desenvolvimento desta pesquisa, e o método utilizado para obter o
resultado esperado.
No capítulo 2, no qual se dará a Revisão Bibliográfica, será inicialmente
apresentado um aspecto mais específico das úlceras, seu aparecimento, tratamento
entre outros. Também será abordada a questão dos sistemas eletropneumáticos e
microcontrolados, funcionamento, suas aplicações e o modo como serão integrados.
No capítulo 3 será descrito o desenvolvimento do sistema integrado e os testes
para comprovar sua eficácia.
No capítulo 4, serão apresentadas os resultados e a discussão do projeto.
No capítulo 5, apresentar-se-ão as conclusões obtidas com a realização do
trabalho.
E ao seu final, serão inseridos os apêndices, os anexos e as referências
bibliográficas.
10
1.7.
CRONOGRAMA
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
01 15 01 15 01 15 01 15 01 15 01 15 01 15 01 15 01 15 01 15 01 15 01 15
Revisão bibliográfica sobre Úlceras, Isquemia
e tecnologias existentes
Revisão bibliográfica sobre
Microcontroladores
Estudar o melhor design do colchão
considerando o alivio nos pontos de pressão
Especificar componentes eletrônicos e eletropneumáticos
Implementação do circuito de controle e
interface com o usuário
Montagem do protótipo e revisão do projeto
Verificar aplicabilidade executando testes de
funcionamento e desempenho
Realizar ensaios in vivo com a aquisição de
imagens termográficas
11
1.8.
REFERÊNCIAS
LUZ, Sheila Rampazzo; LOPACINSKI, André Cleocir; FRAGA, Rogério de; URBAN,
Cícero de Andrade. ÚLCERAS DE PRESSÃO. Pressure Ulcers. Artigo de Atualização.
8 f. Curitiba. 2010.
D’ARCO C, SASSINE SW, COSTA MLM, SILVA LMG. Úlcera de pressão em UTI. In:
Condutas no paciente grave. 3. ed. São Paulo: Atheneu; 2006, p. 2491-501.
BERLOWITZ, Dan. Treatment of pressure ulcers. UpToDate [periódico online]. 2009.
Disponível
em:
<http://www.uptodate.com/contents/treatment-of-pressure-
ulcers?source=search_result&search=treatment+of+pressure+ulcers&selectedTitle=1~8
6>.
PATEK GK, GREY JE, HARDING KG. Uncommon causes of ulceration. Br Med J.
2006; 332(11):594-6.
SILVA, Maria do Socorro Moura Lins. FATORES DE RISCO PARA ÚLCERA DE
PRESSÃO EM PACIENTES HOSPITALIZADOS. Tese de Dissertação de Mestrado
em Enfermagem, Área de concentração em Enfermagem de Saúde Pública. Centro de
Ciências da Saúde. Universidade Federal da Paraíba – 1998. Disponível em: <
http://www.feridologo.com.br/teseup.htm >. Acesso em 30 de setembro de 2011.
DECLAIR, V. Aplicação do triglicerídios de cadeia média (TCM) na prevenção de
úlceras de decúbito. Rev. Bras. Enf., Brasília, v.47, n.1, p.27-30, jan./mar. 1994.
INCA – Instituto Nacional de Câncer. Guia do cuidador de pacientes acamados – Rio
de Janeiro. Ministério da Saúde. 2ª Ed. 16 p. INCA, 2010.
12
NPUAP - National Pressure Ulcer Advisory Panel. Pressure Ulcer Definition and
Stages. 1 f. 2007. Washington DC. Disponível em: <www.npuap.org >. Acesso em: 22
de setembro de 2011.
LIMA, Angela Cristina Beck; GUERRA, Diana Mendonça. Avaliação do custo do
tratamento de úlceras por pressão em pacientes hospitalizados usando curativos
industrializados. Ciênc. saúde coletiva, Rio de Janeiro, v. 16, n. 1, Jan. 2011 .
Disponível
em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1413-
81232011000100029&lng=en&nrm=iso >. Acesso em 18 de setembro de 2011.
FISHBEIN, Morris. Enciclopédia Familiar da Medicina e Saúde. 4ª Ed. Encyclopaedia
Britannica do Brasil – Publicações Ltda, 1966.
DIETRICK, R.B.; RUSSI, S.: Tabulation and review of autopsy findings in fifty-five
paraplegics. J.A.M.A., n. 166, p. 41-44, 1958.
KRASNER, D. Pressure ulcer; assessment, classification and management. In:
_____. Chronic wound care, 2ª ed. Wayne: Health Management, p.52-7, 1997.
ABREU, Miucha Américo Gomes Miyasiro de. Desenvolvimento de um sistema com
colchão pneumático eletronicamente controlado para prevenção de úlcera de
pressão. 57 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade de
Mogi das Cruzes, 2010.
QUEIROZ, Vivian Turola de. Úlcera por Pressão em Idoso Frágil 2010. 27 f.
Monografia (Especialização em Gerontologia) – Programa de Pós-Graduação,
Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Cornélio Procópio, 2010.
PAIVA, Lucila Corsino de. Úlcera de pressão em pacientes internados em um
hospital universitário em Natal/RN: condições predisponentes e fatores de risco.
Lucila Corsino de Paiva. - Natal, [RN], 2008. 99 f.
13
GÖDKE, Francisco. Sistemas dinâmicos para evitar úlceras de pressão. Curitiba,
2003. 83 p. Dissertação de Mestrado – CEFET – PR. Curso de Pós-Graduação em
Engenharia Elétrica e Informática Industrial.
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ. Normas para elaboração
de trabalhos acadêmicos, Comissão de Normalização de Trabalhos Acadêmicos.
Curitiba: UTFPR, 2008.
14