A Importância Do Curso de Engenharia Biomédica e Sua Interface Com a Ciência

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A importância do curso de Engenharia Biomédica e sua interface com a ciência, tecnologia e saúde brasileira Diego Vieira Pereira

Ludimille Santos França

Instituto Nacional de Telecomunicações - Inatel [email protected]

Instituto Nacional de Telecomunicações - Inatel [email protected]

 Nilson Luiz Batista Neto Neto Instituto Nacional de Telecomunicações - Inatel [email protected]

Resumo —   Este artigo apresenta informações relativas ao avanço tecnológico da engenharia alinhado a medicina em três áreas específicas: ciência, tecnologia e saúde. Além disso, é ressaltada a importância do curso de graduação em Engenharia Biomédica responsável por formar profissionais que atuam diretamente nas três áreas citadas anteriormente, proporcionando proporcionando assim o desenv olvimento do país. Avanço Tecnológico, Engenharia, Medicina. Palavr as chave  chave   — Avanço Abstract —   This article presents relative information to the technological advance of lined up engineering the medicine in three specific areas: s cience, technology technology and health. Moreover, the importance importance of the course of graduation in responsible Biomedical Engineering for forming professionals is salient who act directly in the three cited areas previously, thus providing the development of the country. Engineering, Medicine, Technological Technological I ndex ndex Term Term s   — Engineering, Advancement.

 NTRODUÇÃO I. I NTRODUÇÃO A tecnologia aplicada na área da saúde tem desempenhado um papel de extrema importância nos últimos anos. A inovação em técnicas cada vez mais duradouras e eficientes tornou-se necessário, não só para o beneficio no tratamento de pacientes, pacient es, mas também como um meio meio de garantir a sustentabilidade do serviço único de saúde  brasileiro.  brasileiro.

Artigo recebido em 26 de fevereiro de 2012; revisado em 30 de março de 2012. D. V. Pereira ([email protected]),, ([email protected]) L. S. França ([email protected]) e ([email protected]) e N. L. B. Neto ([email protected]) ([email protected]) pertencem ao Instituto Nacional de Telecomunicações - Inatel. Av. João de Camargo, Camargo, 510 - Santa Rita do Sapucaí - MG - Brasil - 37540-000.

A Engenharia Biomédica teve seu início logo após a segunda guerra mundial, voltando-se, primeiramente, para o estudo de sistemas biológicos complexos (Bioengenharia) e reabilitação de soldados (Engenharia de Reabilitação). A evolução crescente da tecnologia, nas últimas décadas, levou a Engenharia Biomédica a atuar também no desenvolvimento desenvolvimento de instrumentos para uso médico (Engenharia Médica) e na sua utilização adequada em ambiente médico-hospitalar (Engenharia Clínica) [1].  Nos anos 80, 80, a atuação atuação foi estendida para setores setores da saúde pública e saúde coletiva. A Engenharia Biomédica não só contribui na área de saúde, mas também para os desenvolvimentos científicos, econômicos e sociais do país. Esta área da Engenharia está em grande expansão e se dedica ao desenvolvimento e produção de próteses, instrumentos médicos, equipamentos de diagnóstico, e ao estudo dos organismos vivos do ponto de vista da engenharia. Além disso, os Engenheiros Biomédicos estão aptos a ocupar cargos em hospitais e clínicas, indústrias e empresas da área médica (elaboração e desenvolv des envolvimento imento de novos equipamentos) e universidades (pesquisa). Diante desta ascensão no mercado, o diagnóstico e tratamento de enfermidades estão cada vez mais eficazes, proporcionando assim um conforto maior ao paciente. Vários exemplos vêem sendo demonstrado ao longo do tempo. II. II. DESENVOLVIMENTO A patologia - área do conhecimento em que se apóia toda a medicina - é uma das especialidades médicas que se  baseia essencialm essencialmente ente em análise análise de imagen imagenss (AI). (AI). No passado, passado, utilizava-se apenas o aparelho óptico-neural humano e o

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microscópio para o estudo e diagnóstico das doenças. Entretanto, mais recentemente, através de sistemas ópticodigitais de computadores contendo sistemas-especialistas de análise de imagens, vêm-se cada vez mais abrindo novos e amplos horizontes que tem beneficiado de forma notável o diagnóstico e entendimento dos mais variados processos  patológicos [2].  No campo da reabilitação, é importante ressaltar o  papel fundamental da biomecânica na reabilitação de pacientes com algum tipo de deficiência motora. No âmbito das deficiências causadas por problemas neurológicos, podem-se mencionar os casos oriundos de lesões medulares, como a  paraplégica e a tetraplegia, e os causados por lesões crânioencefálico. E também nas deficiências músculo-esquelético incluem-se amputações de membros inferiores ou superiores, doenças congênitas, e algumas doenças degenerativas, como a osteoporose. Como exemplo, destaca-se o desenvolvimento de  próteses destinadas a pessoas que sofreram algum tipo de amputação e também o uso do equipamento ultrasom no tratamento da osteoporose [3].  Na área tecnológica um sensor de temperatura operando em baixa tensão e baixa potência para aplicações em  bio-implantes foram desenvolvidos. Sistemas de monitoramento de pacientes encontram aplicações em hospitais, incluindo salas de cirurgia e Centros de Terapia Intensiva  –   CTI. Quando conectados a uma rede de comunicação, os dispositivos de monitoramento formam um sistema de telemetria (biotelemetria) em que os pacientes  podem ser monitorados de forma remota. Quando conectados a uma rede de comunicação, os dispositivos de monitoramento formam um sistema de telemetria (biotelemetria) em que os  pacientes podem ser monitorados de forma remota. A busca de  portabilidade desses sistemas de telemetria promove a necessidade do uso de sensores e condicionadores de sinal que  possam ser acoplados diretamente ao paciente ou mesmo implantados. Sistemas implantados possibilitam ainda maior conforto ao paciente quando da aquisição dos sinais fisiológicos. Importante ressaltar que estes sistemas implantados operem, preferencialmente, sem bateria, ou seja, a sua energia de ativação provenha de um enlace de radio freqüência (RF). Circuitos com baixo consumo de potência,  baixa tensão de alimentação e uma área reduzida representam importantes características para a viabilidade destes implantes e principalmente no que diz respeito à segurança do paciente em não ter os seus tecidos submetidos a uma exposição excessiva de RF [4]. Recentemente, uma equipe alemã desenvolveu um sensor que pode ser implantado junto de tumores para monitorizar o seu crescimento. A aplicação capta níveis de oxigênio próximos do tecido para detectar se o tumor se desenvolve. Os resultados são posteriormente transmitidos por ‘wireless’  a equipa médica  –   reduzindo a necessidade de scanners e idas freqüentes ao hospital para vigiar o crescimento do tecido. Por exemplo, se os níveis de oxigênio diminuir demasiadamente, poderão indicar um crescimento mais agressivo e alertar o corpo clínico.

Um dos grandes desafios para a engenharia e a medicina são as deficiências causadas por problemas neurológicos. Um avanço tecnológico destinado a minimizar esta patologia é a estimulação elétrica neuromuscular (EENM) que está se mostrado útil para a realização de movimentos de membros paralisados. O sinal elétrico aplicado através de eletrodos de superfície induz linhas de campo dentro do membro, de forma que os íons de sódio, localizados externamente à membrana do nervo motor, sofram um influxo súbito para dentro do nervo, gerando o potencial de ação. Esta  perturbação se propaga então pelo axônio até a fenda sináptica e o músculo então é contraído [3]. O quesito segurança na área médica também é outro fator de extrema importância. Estudos referentes à interferência eletromagnética (EMI), que é a ocorrência de alterações funcionais em um determinado equipamento devido a sua exposição a campos eletromagnéticos, são realizados a fim de resguardar a vida do paciente [5]. Os efeitos das EMIs são particularmente preocupantes quando ocorrem em equipamentos eletro médicos, sobretudo se estão monitorando ou dando suporte ao enfermo. Através dos estudos e testes realizados, verificou-se um número significativo de alterações funcionais nos equipamentos eletro médicos testados quando expostos aos campos elétricos  produzidos por telefones celulares, gerando graus variáveis de severidade. Outras deficiências são encontradas na certificação de equipamentos eletro médicos relacionados aos diferentes  padrões de alimentação elétrica existentes no Brasil e em outros países [6]. Uma padronização na fonte de alimentação de energia elétrica utilizada para testes e certificação do  produto é imprescindível a fim de evitar danos elétricos ou deficiência no funcionamento dos equipamentos. Um exemplo do avanço tecnológico é a incubadora neonatal, um equipamento médico assistencial, usado para a manutenção da vida de recém nascidos prematuros. Sua função é proporcionar um ambiente termo neutro que é obtido através do controle da temperatura e da umidade relativa do ar em níveis adequados. Isto permite que o bebê mantenha a temperatura corporal normal a baixas taxas metabólicas. Este ambiente contribui para um desenvolvimento rápido e com uma menor incidência de doenças. No presente trabalho, descrevese um aparelho eletrônico construído para testar incubadoras, que verifica as características do ambiente por elas  proporcionado ao recém-nascido. O protótipo desenvolvido mede, no interior da incubadora, a temperatura do ar em cinco  pontos diferentes, a umidade relativa, o nível sonoro e verifica o estado da velocidade do fluxo de ar. O equipamento pode funcionar no modo de coleta, onde armazena as grandezas citadas a cada minuto, permitindo uma transferência posterior dos dados para um microcomputador PC, ou no modo de teste, onde realiza testes baseados na norma NBR IEC 601-2-19.  Neste último, o aparelho instrui o operador através de mensagens no visor e avisos sonoros quando ajustes devem ser feitos nos controles da incubadora, ou quando algum problema é detectado. Os resultados de testes realizados no modo de

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coleta, em algumas incubadoras, detalhadamente nesta pesquisa [7].

são

apresentados

Outra pesquisa que abrange a tecnologia, ciência e saúde é o estudo de uma técnica para o projeto e fabricação de craniofaciais personalizados usando cimento de fosfato de cálcio reforçado com titânio, validada através de quatro casos de indicação cirúrgica de reconstrução craniofacial. Apesar dos avanços tecnológicos na área da engenharia biomédica a reconstrução craniofacial continua sendo um desafio para a equipe cirúrgica devido às dificuldades em definir e corrigir o defeito ósseo, pois a definição da geometria do implante é o  primeiro desafio, porque cada paciente possui uma estrutura óssea e cada defeito tem uma forma específica, portanto todos os materiais usados para reparo ou reconstrução do corpo representam um ajuste de características e propriedades, e todas as vantagens e desvantagens dever ser relatadas à família do paciente [8]. Apesar disso, o avanço da tecnologia no setor da saúde vem provocando uma discussão sobre quais os caminhos ideais para a incorporação de novos equipamentos e produtos médico-hospitalares no país. Os altos custos despendidos com novas tecnologias e os fatores que contribuem negativamente  para este cenário são os seguintes: Um dos principais é o ciclo de vida da tecnologia na saúde. Na maioria dos setores, a tecnologia obedece a um ciclo de vida que habitualmente passa  por: pesquisa e desenvolvimento, inovação, incorporação, uso ou utilização e, finalmente, desuso ou abandono. Na saúde, ao contrário dos outros setores, a tecnologia apresenta um caráter acumulativo, em que uma nova tecnologia não substitui à anterior. A segunda e possivelmente principal causa de a tecnologia contribuir para a elevação significativa dos custos na saúde é a forma de sua incorporação [9].  No meio desse debate estão questões espinhosas: o governo deve gastar com a importação de equipamentos de última geração, que ajudam a salvar algumas vidas, ou investir na melhoria da saúde pública com os tratamentos tradicionais? Essa é uma questão difícil de ser esclarecida e solucionada. Não há como o poder público deixar de lado o investimento nestas novas técnicas que beneficiam a vida da  população. Mas a hesitação na compra de novos equipamentos se dá pelo fato do grande custo que esses irão acarretar aos cofres públicos [10]. Atualmente, com cerca 220 mil leitos distribuídos em mais de oito mil hospitais, o Brasil apresenta um cenário  promissor para a área de Engenharia Biomédica. Somente em São Paulo estão concentrados cerca de 25 % dos estabelecimentos de saúde (hospitais, clínicas e consultórios) deste contingente. Em comum todos eles apresentam a mesma necessidade: adequação de tecnologias e infra-estrutura. Por isso, a agência nacional de vigilância sanitária, ANVISA, está regulamentando a profissão a fim de garantir que haja, no mínimo, um engenheiro biomédico por hospital, visando à melhoria ao paciente.

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III. CONCLUSÕES Diante de todos os estudos realizados até o presente momento, verifica-se que a medicina alinhada a engenharia é um dos ramos que mais crescem e com uma grande projeção de desenvolvimento no futuro. A habilitação profissional deve ser a mais abrangente possível, resultando em engenheiros suficientemente capazes de solucionar os inúmeros desafios em aberto na área da saúde. Portanto, o grande desafio da Engenharia Biomédica no Brasil é produzir conhecimento de qualidade integrando áreas de Tecnologia e de Saúde para que em futuro próximo o Brasil possa ser um país produtor e mesmo exportador destas tecnologias, fortalecendo a indústria nacional e, ao mesmo tempo, contribuindo para que os serviços de saúde possam oferecer melhor assistência aos cidadãos. R EFERÊNCIAS [1]

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