REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7369991
André Luiz Silva Cavalcante; Gabriel Pereira dos Santos; Rafael Santos Chemello;
Orientador: Bruno Jesus dos Santos.
Resumo:
Hoje sabemos que o principal desafio que se encontra em equipamentos hospitalares é sua manutenção para o correto funcionamento, diminuir falhas e paradas nos exames que prejudicam diretamente o público (paciente) e aumenta o custo e diminuindo o faturamento, assim buscando sempre aumentar a disponibilidade do equipamento. A grande questão é diminuir o tempo desde a ocorrência de uma falha até a sua resolução, estas de responsabilidade da engenharia clínica que a todo buscam novas tecnologias para aumentar a eficiência em sua gestão hospitalar.
Este artigo vem de encontro a esta demanda, visando apresentar estudo e desenvolvimento de um protótipo para um sistema de monitoramento de maquinas de imagem radiológicas em hospitais ou laboratórios, com o foco principal no monitoramento de parâmetros da máquina de ressonância magnética, onde utilizamos para estudo a máquina da fabricante Siemens Healthineers, modelo Magnetom Aera, instalada no Hospital 9 de Julho, em São Paulo – SP.
Onde através do monitoramento desde parâmetros e disponibilizamos para a engenharia clinica informando de alertas que ocasionem a parada da máquina, iremos descrever durante o artigo que é possível diminuir o tempo de parada e aumentar a disponibilidade do equipamento para exames, tendo ganho para o paciente, para o hospital seja monetário ou de credibilidade quanto para o fabricante do equipamento.
Palavras-chave: Ressonância Magnética, Monitoramento, engenharia clínica, disponibilidade.
Monitoring Study for Radiological Imaging Machines focused on Clinical Engineering and its effects.
Abstract:
Today we know that the main challenge that is found in hospital equipment is its maintenance for the correct functioning, to reduce failures and stoppages in the exams that directly harm the public (patient) and increase the cost and decreasing the billing, thus always seeking to increase the availability of the equipment.The big question is to reduce the time from the occurrence of a failure to its resolution, these being the responsibility of clinical engineering who are always looking for new technologies to increase efficiency in their hospital management.
This article meets this demand,aiming to present the study and development of a prototype for a monitoring system for radiological imaging machines in hospitals or laboratories, with the main focus on monitoring the parameters of the magnetic resonance machine, where we use the machine from the manufacturer Siemens Healthineers, Magnetom model, to study The age,installed at Hospital 9 de Julho, in São Paulo – SP.
Where through the monitoring of parameters and we make available to clinical engineering informing of alerts that cause the machine to stop, we will describe during the article that it is possible to reduce the stop time and increase the availability of the equipment for exams,having gained for the patient, for the hospital, either monetary or in terms of credibility, as well as for the equipment manufacturer. Keywords: MRI, Monitoring, clinical engineering, availability
1. Introdução
Nos últimos anos houve um desenvolvimento acentuado de novas tecnologias voltadas à área da saúde, seja em melhorias nos equipamentos médicos-assistenciais (EMAs) e apoio ao diagnóstico, surgimento da telemedicina, entre outros avanços. Sendo que a difusão dessas tecnologias no setor de saúde proporciona notáveis melhorias para a saúde e qualidade de vida da população (SORENSON et al., 2008).
Nesse contexto que se insere o Engenheiro Clínico. De acordo com a American College of Clinical Engineering (ACCE, 2017), o Engenheiro Clínico é o profissional que utiliza seus conhecimentos em engenharia e práticas de gerenciamento de tecnologias da saúde, para apoiar e melhorar os cuidados prestados aos pacientes. Para exercer tal função, esse profissional deve participar do planejamento, avaliação, seleção e processo de implementação de uma nova tecnologia (MYTTON, 2010), tendo em vista que seus conhecimentos diversos na área da saúde, são de extrema importância para compatibilizar as várias frentes atuantes num projeto hospitalar.
Com o intuito de auxiliar o engenheiro clinico na busca pela melhoria na gestão hospitalar de equipamentos medico assistências, voltado a área de maquinas de imagem radiológica, com o foco na máquina de ressonância magnética, surge o proposito e desenvolvimento deste estudo. Desenvolver um sistema de baixo custo que auxilie a equipe em situação de falha do equipamento para que possa tomar a decisão mais eficiente, antes mesmo da parada por completo do equipamento, assim de diminuir o tempo de indisponibilidade que temos hoje.
E através dos resultados apresentados neste artigo que é possível através de um sistema de baixo custo dedicado a tal função, aumentar a eficiência da equipe de engenharia clínica na atuação e correções de falhas em equipamentos de ressonância magnética, aumentando a disponibilidade para exames consequentemente aumentando o ganho e diminuindo custos para o hospital.
1.1. Justificativa
Hoje o principal desafio da Engenharia clínica em hospitais é a redução do tempo de indisponibilidades dos equipamentos médicos-assistenciais, a indisponibilidade causa vários problemas para o hospital, como a perda de faturamento de exames, perda de confiabilidade dos seus clientes e acúmulo de custos com o equipamento, uma máquina em pleno funcionamento ou com o tempo de parada minimizado é capaz de cobrir seus custos.
Claro que medidas para diminuir a indisponibilidade não são simples, o estudo aprofundado de cada equipamento é necessário, entender as causas de paradas e seus efeitos é fundamental para propor novas soluções, auxiliados principalmente de tecnologia para agilizar e orientar para a diminuição da parada do equipamento.
Onde atualmente os equipamentos médicos-assistenciais apesar de possuírem monitoramento do sistema e acusarem suas falhas, ainda pecam na necessidade de informar a engenharia clínica do erro ocorrido, não é nada direto onde a maioria dos casos só saberão da falha quando a máquina parar por completo.
Isso acarreta na demora da resolução do problema, podendo parar a máquina por completo por horas, até a chegada de um técnico da fabricante que irá avaliar a situação, entender o problema e solucioná-lo.
Por fim, percebeu-se a necessidade de propor um sistema de monitoramento mais direto voltado a engenharia clínica, monitorando os principais pontos de funcionamento e erros dos equipamentos médico-assistenciais, a fim de quando ocorrer a falha a equipe do hospital saiba o que ocorreu antes mesmo da parada do equipamento e atuando para a correção.
Vale ressaltar que para o desenvolvimento deste estudo utilizando como base a máquina de ressonância magnética de supercondutores, por terem um sistema mais complexo de funcionamento e monitoramento, principalmente por conta de seu sistema de resfriamento por hélio líquido.
1.2. Objetivos Geral e especifico
De maneira geral o estudo apresentado neste artigo, tem como função auxiliar a engenharia clínica a aumentar sua eficácia no trabalho assistencial em equipamentos de imagem radiológica, auxiliando-os principalmente no monitoramento destes equipamentos para em caso de falha possam tomar a melhor decisão para a resolução do problema.
1.3. Objetivo Específico
O estudo visa apresentar sistema de monitoramento de baixo custo e fácil aplicação para equipamentos de ressonância magnética em hospitais ou laboratórios, auxiliando principalmente as equipes da engenharia clinica a saberem de maneira antecipada em caso de problemas, até mesmo antes da parada do funcionamento por completa da máquina, a fim de tornar a atuação e resolução do problema em caso de falha mais rápida e diminuir o tempo de indisponibilidade que o equipamento possuiu hoje.
Tendo ganho monetário ao hospital ou laboratório pela não indisponibilidade por um período longo do equipamento, ganho para o paciente que precisa fazer o exame e ganho ao fabricante que com as informações já passada de maneira antecipada pela engenharia clínica, tornara as manutenções corretivas mais eficientes.
2. Revisão Bibliográfica
Este capítulo foi escrito com objetivo de subsidiar o tema proposto neste estudo e orientar a pesquisa, sobretudo na sustentação dos resultados e na discussão apresentada. Tais assuntos estão assim organizados: Sistema de máquinas de imagem radiológica evidenciando a Ressonância Magnética (RM) e Tomografia com foco principal em sistemas RM a ser implementado durante este estudo, atuação da engenharia clínica, Manutenção de RM e Fatores que podem afetar sua disponibilidade e custos com equipamento de RM.
2.1. Sistema de máquinas de imagem radiológica
Neste tópico do artigo iremos discutir e nos aprofundar no funcionamento das maquinas de imagem radiológicas estudadas, não sobre o ponto de vista de fenômenos físicos que operam a máquina por não ser o foco do estudo em questão, mas sim de suas ações práticas vivenciadas no dia a dia de quem opera e faz manutenções no equipamento, a fim de entendermos o seu funcionamento, características de seu sistema de monitoramento, controles, alertas e situações que os sistemas apresentam, com foco principal nas seguintes máquinas:
a) Ressonância Magnética;
b) Tomografia;
2.1.1. Ressonância Magnética
Por definição, a RM (Ressonância Magnética) é a propriedade física por núcleos de determinados elementos que, quando submetidos a um campo magnético forte e excitados por ondas de rádio (RF) em determinada frequência (Frequência de Larmor), emitem rádio sinal, o qual pode ser captado por uma antena e transformado em imagem. (FERRARINI, 2009, p.2)
Para exames de MRI (Magnetic Resonance Imaging), é necessário a presença de um campo magnético para manipulação de prótons presente no corpo humano. Campo este que é gerado através de um magneto, centrado na máquina de MRI, que funciona de forma similar a um imã em larga escala. Em aplicações biomédicas, estes magnetos possuem três variações: magnetos Permanentes, magnetos Resistivos e magnetos Supercondutores. (SOUZA, 2017, p.37). Onde dos equipamentos disponível no mercado cerca 75% são supercondutores, 23% são permanentes e 2% são resistivos, sendo suas principais características:
Tabela 1 – Características dos principais tipos de magnetos
Fonte: Meireles, Souto, 2011, p.76
Onde apesar da variedade de sistemas de obtenção de imagem por RM disponível, os instrumentos têm os mesmos subsistemas básicos, que podem ser divididos em:
• Magneto principal;
• Bobinas de gradiente de campo magnético;
• Transmissor e receptor de radiofrequência;
• Processador de Imagem;
• Sistemas de computadores.
Figura 1 – Componentes básicos e a “arquitetura” de um sistema de ressonância magnética
2.1.1.1. Magnetos Permanentes
Os magnetos permanentes são construídos por grandes blocos de material ferromagnético, que conservam o magnetismo após serem expostos a outro campo magnético. O material mais comumente utilizado para a sua produção é uma liga de alumínio, níquel e cobalto, conhecida como ALNICO, com aspecto semelhante ao de uma ferradura simples. (Meireles, Souto, 2011, p.76)
Onde os dois pólos magnéticos são próximos de forma paralela, onde este espaçamento dos pólos é formado um campo magnético uniforme suficiente para o uso em imagem médica, com a força do campo variante podendo chegar até 0,3 Tesla.
Para Souza (2017, p.37) dentre suas vantagens, estão os baixos custos de compra iniciais, comparado aos sistemas com magnetos supercondutores, além de maior conforto para os pacientes que sofrem de claustrofobia, por conta de seu formato ser mais aberto e compacto.
Figura 2 – Como exemplo de magnetos permanentes Ressonância Supertar 0.35T Shimadzu
2.1.1.2. Magnetos Resistivos
Magnetos resistivos consiste basicamente em anéis de fios condutores de corrente, ele é muito mais leve que os grandes pole-shoes ferromagnéticos utilizados nos magnetos permanentes. Porém, embora seu custo inicial seja comparativamente baixo, os custos operacionais de um magneto resistivo são bem altos dada a enorme energia necessária para manter o campo magnético. Para que o campo magnético funcione, a fonte de energia do sistema tem de permanecer ligada. (WESTBROOK, ROTH, TALBOT, 2013, p.266)
A potência máxima do campo em um sistema como esse é inferior a 0,2 T ou 0,3 T, pelo fato de que qualquer aumento no campo magnético demanda elevação da corrente. Isso criaria maior resistência nos circuitos, o que, por sua vez, aumentaria a temperatura a um nível que no final destruiria o eletromagneto. (WESTBROOK, ROTH, TALBOT, 2013, p.265)
Figura 3 – Como exemplo de magnetos resistivos Ressonância MROpen Evo 0,35T ASG
superconductors
2.1.1.3. Magnetos Supercondutores
Magnetos supercondutores que serão o nosso foco de aplicação do sistema de monitoramento por exigirem um maior cuidado de operação e controle, para Diaz (1998, p.23) atualmente são os mais usados nos equipamentos de RM, são refrigerados a temperaturas de supercondutores (4º K, usando He e Nitrogênio líquido); nesta temperatura a resistência elétrica é quase nula. Os magnetos supercondutores geram um campo magnético constante, altamente homogêneo e intenso; as desvantagens são os altos custos de manutenção e refrigeração.
Os magnetos supercondutores, que são disponibilizados no mercado, têm como princípio de funcionamento eletroímãs que operam perto da temperatura zero absoluto (4,2 °K ou 270 °C), com pouca resistência em seus fios. Correntes elétricas muito fortes geram um campo magnético alto sem estimular calor significativo, tornando fundamental o uso de criogênicos (hélio líquido e nitrogênio) para atingir as temperaturas ultra baixas necessárias. Os equipamentos de RM de campo aberto, em sua maioria, são do tipo magneto permanentes ou resistivos e não requerem criogênicos. Com isso, são de baixa manutenção e intensidades de campo também mais baixas, gerando menos sinal. (HASHEMI; BRADLEY JUNIOR; LISANTI, 2004).
Figura 4 – Exemplo de Magnetos supercondutores, fabricante Siemens modelo Magnetom Area 1.5T
Conforme mencionamos anteriormente o sistema de uma máquina de ressonância magnética é dividido em diversos componentes que fazem atuação em conjunto para seu controle e funcionamento, podendo ser alocado é dividido em três principais salas dentro de um laboratório ou hospital.
Seguindo o Aparecida (2013) em seu manual para a família Magneton da Siemens um sistema é composto por Sala de exame, Sala de controle e Sala de equipamento, que seus componentes e características dimensionais podem ser visualizadas na tabela abaixo:
Tabela 2 – Tabela de componentes e sua dimensão para as salas que compõem um RM
Conforme apresentado no estudo YAMANAKA (2019) a sala de exames é camada que podemos dizer exterior da ressonância magnética como componentes principais o Magneto e a mesa onde irá o paciente, vale ressaltar que o ambiente deve ser totalmente blindada por conta do seu forte campo magnético, onde vemos seus principais componentes na figura 5.
Como a sala de exames fica completamente isolada por causa das blindagens, o entre forro dessa sala fica inacessível. Portanto, é vetada a passagem de qualquer tipo de instalação nesse local, pois qualquer necessidade de manutenção ocasionará a parada do equipamento. Um simples reparo no entre forro acarretaria a perda de hélio da máquina, na abertura das blindagens e na parada na realização dos exames de ressonância magnética, um dos mais rentáveis para o hospital. (YAMANAKA, p.28, 2019)
Tabela 3 – Dimensionamento Sala Ressonância Magnética (1)
Fonte: Adaptado YAMANAKA (2019)
Já para a sala de controle conforme descrito por APARECIDA (2013) é o local para a operação do software para a realização dos exames pelos técnicos responsáveis, através de sistema computadorizado com monitor e teclado, o monitor com um painel plano mostra uma interface gráfica com o usuário que possibilita a alimentação dos parâmetros de exame e, ainda, o posicionamento gráfico dos cortes. Além da aquisição de dados e da visualização das imagens recém-adquiridas, o console do operador viabiliza o acesso a várias técnicas de manipulação de imagens. (WESTBROOK, ROTH, TALBOT, 2013, p.286)
Continuaremos desde ponto dando ênfase a sala de equipamento, onde é lá que se encontra o sistema eletrônico e sistema de resfriamento da máquina de RM que será monitorado neste projeto.
Segundo manual de APARECIDA (2013) ela expõe que a sala de equipamento ou sala de controle possui três principais gradientes distribuídos em três gabinetes conforme figura 5. Primeiro gabinete de gradientes, onde o gabinete de gradiente contém os componentes eletrônicos de potência para gerar os gradientes do campo magnético. (APARECIDA, p.64, 2013)
Segundo o seu gabinete de controle, onde o gabinete de controle inclui componentes eletrônicos diferentes para operar o sistema de RM, (APARECIDA, p.64, 2013) e seu separados do sistema, onde o separador do sistema contém componentes eletrônicos e equipamento de resfriamento para fornecer uma potência de resfriamento adequada ao sistema. Se estiver instalado um sistema de arrefecimento especial (chiller), o separador de sistema não será necessário.
Figura 5 – (1) Gabinete de gradiente (2) Gabinete de controle (3) Separador do sistema
Já no estudo realizado por YAMANAKA (2019) buscando os principais requisitos de instalação de equipamentos médico-assistenciais, realizou levantamento a fim de verificar a estrutura mínima necessária para os equipamentos de RM, afinal como existem várias marcas e modelos no mercado, componentes para a operação do sistema pode se diferenciar, mas com o levantamento vemos que os principais componentes dentro da sala de equipamento são:
• Quadros de força Ressonância magnética;
• Transformadores para RM;
• Estabilizador para RM;
• Nobreak para console RM;
• Tubo Quench Externo;
• Chiller para Ressonância Magnética.
Tabela 4 – Dimensionamento Sala Ressonância Magnética
Assim com base em todas as referências apresentadas podemos entender que o sistema de controle e operação de uma máquina de RM, não é simples e exige vários níveis de atuação, principalmente quando falamos de supercondutores que necessitam de um controle muito específico de temperatura, onde novas tecnologias podem auxiliar neste controle e monitoramento para garantir o seu melhor funcionamento.
2.1.2. Tomografia
Essa técnica, que se baseia em raios-X, foi utilizada para aplicações clínicas ainda no início da década de 70, uma vez que torna possível examinar o encéfalo e, com maior clareza, os limites do sistema ventricular e as partes ósseas do crânio. O aparelho consiste em uma fonte de raios-X que é acionada ao mesmo tempo em que realiza um movimento circular ao redor da cabeça do paciente, emitindo um feixe de raios-X em forma de leque. No lado oposto a essa fonte, está localizada uma série de detectores que transformam a radiação em um sinal elétrico que é convertido em imagem digital. (Junior; Yamashita, 2001, p.1)
Na unidade de escaneamento, encontram-se à mesa na qual será posicionado o paciente, a fonte de raios X e os detectores. Para obtenção das imagens, a fonte (tubo de raios X) e os detectores são acoplados de forma a desenvolver o movimento de rotação sobre o paciente, o qual permanece imóvel. O feixe de raios X passa por uma secção axial do paciente atingindo os detectores, os quais reconheceram a radiação atenuada que emergiu do corpo, (Cecília; Costa; Xavier, p. 15) conforme imagem abaixo:
Figura 6 – – Representação esquemática das partes básicas de um tomógrafo.
Fisicamente um dos maiores equipamentos de imagem e assim como a ressonância magnética, apresenta grande variação entre fornecedores. Indica-se a preparação da infraestrutura básica para instalação do equipamento, sendo a finalização da sala realizada após escolha do fornecedor. (YAMANAKA, p.31, 2019)
Apesar de não ser tão complexo, também é um equipamento com suas peculiaridades, com vários modelos diferentes com necessidades de instalação distintas. Em alguns modelos, por exemplo, existe a necessidade de sala técnica para acomodar os equipamentos de apoio, que, caso não prevista, geraria um transtorno para adicioná-la ao projeto. Porém, o mais comum são interferências mais básicas na obra, como a necessidade de canaletas para acomodação dos cabos de alimentação elétrica do equipamento. Essas canaletas são embutidas no piso, e tem cerca de 10 cm de altura, o que pode gerar problemas estruturais na laje caso o equipamento não esteja no andar térreo. Se abaixo do equipamento houver outro andar, será necessário que essa canaleta seja passada pelo entreforro do andar inferior, realizando-se furos na laje para a sua passagem. (YAMANAKA, p.33, 2019)
Onde podemos notar conforme apresentado que a tomografia apesar de possuir um equipamento menos complexo que a ressonância magnética ainda exige seus cuidados e monitoramento constante de seu fluxo de trabalho, podendo ser auxiliados através de novas tecnologias.
2.2. Atuação da Engenharia Clínica
A Engenharia Clínica segundo Marquez (2015) têm como objetivo principal implementar atividades através de conhecimentos baseados em engenharia e gestão aplicadas às tecnologias referentes a saúde e, consequentemente, aos equipamentos médico assistenciais.
Engenharia de Manutenção é um ramo da engenharia clínica e, é conceituado como a capacidade de manter a disponibilidade dos seus equipamentos médico assistenciais de tal forma que, possa ser sempre empregada a utilização de uma técnica eficaz e com o menor custo possível. Para que isso ocorra, o Engenheiro de Manutenção juntamente com o gestor, determina estratégias de manutenções para que possam ocorrer menos avarias aos mesmos e ainda, evitar que ocorram acidentes dentro dos EASs (Estabelecimentos Assistenciais de Saúde) (Silva, 2015, p.72)
Para um EAS, é de fato interessante e oportuno que possa ser estudado o porquê no âmbito da existência de uma minimização da disponibilidade dos seus equipamentos, e com isto, averiguar quais são os reais motivos desta minimização para que, sucessivamente possase tentar neutralizar e corrigir as principais causas que levam a acarretar este fator. Entre as principais ocorrências que se leva à minimização dos equipamentos médicoassistenciais, estão: erros de operação, falhas internas de infraestruturas, manutenções imperfeitas, projetos internos com inexatidões (Silva, 2015, p.72)
Tratando-se de equipamentos médico-assistenciais que são utilizados na área da saúde, a realização de manutenções é de fato imprescindível para o bom desempenho e qualidade de atendimento à população, além de, afetar a capacidade de realização dos trabalhos dos profissionais da área. Ademais, o papel da manutenção dos equipamentos médicoassistenciais é fundamental para a disponibilidade e custos dos mesmos (C.M.Godoi, 2016, p.162)
2.3. Manutenção de RM e Fatores que podem afetar sua disponibilidade
Neste momento buscamos em outras fontes e estudos evidenciar a importância de um sistema para auxiliar as manutenções de RM, sendo elas tanto preditivas, preventivas e corretivas. Evidenciando também como a disponibilidade do sistema está diretamente ligado a manutenções que são prestadas e como uma gestão mais rápida e eficaz é fundamental
Em Souza, Coelli (2001) foi realizado estudo buscando os impactos gerados na indisponibilidade de um equipamento de RM devido a fatores de infraestrutura e técnicos que muitas vezes não eram de conhecimento dos operadores. Onde os autores puderam concluir que através de uma política de planejamento de manutenções, treinamentos diretos aos operadores com uma gestão contínua é possível diminuir a indisponibilidades dos equipamentos.
Já em Garcia (2002) em seu estudo sobre a percepção da gestão de materiais médicoassistenciais no processo de trabalho puderam notar que uma das principais causas de uma gestão insatisfatória e indisponibilidade do equipamento é a ausência de manutenções de equipamentos médico-assistenciais rápidos e eficazes.
Portanto, acredita-se que fatores como boas gestões e disponibilidades de equipamentos médicos estão diretamente ligadas (Claudio, 2019, p.72). Onde para C. M. Godoi (2016) a manutenção preventiva de um equipamento visa principalmente a sua disponibilidade, onde só é possível através de programas de gerenciamento de manutenções.
No estudo de Silva, Ferreira (2019) os autores desenvolveram software Ferramenta para Auxiliar a Gestão de Manutenção da Engenharia Clínica nos Hospitais. Com os resultados é possível que este tipo de software seja uma alternativa muito viável para solucionar problemas com paradas longas e gerenciamento da disponibilidade do equipamento, porém é válido ressaltar que devido ao avanço rápido de tecnologias ainda é fundamental o treinamento constante das equipes para atualização.
CARVALHO (2007) em seu estudo pela análise HAZOP (análise de risco onde se visa identificar os reais e principais perigos e problemas de operabilidade na instalação), para que se pudesse identificar as prováveis falhas ou condições que ocorreram as falhas no equipamento. Após a realização desta análise, na seção conclusão do trabalho, notou-se que o equipamento estava com um desempenho melhor do que se esperava, pois se acreditava que o aparelho não estava realizando devidamente sua função, e ainda que, a manutenção preventiva era o principal responsável pelo bom desempenho da máquina.
Onde no estudo realizado por CLAUDIO (2019) visando apresentar dados reais sobre as manutenções e disponibilidade de equipamentos de RM, com levantamento de dois anos de custos de manutenção, operação e causas de indisponibilidade do equipamento, podese concluir que as principais paradas das máquinas estudadas, são ocasionais por paradas de manutenções preventivas que são previamente organizadas e fazem parte da rotina, troca de componentes e gradientes já essas corretivas que demandam mais tempo da parada do equipamento.
Figura 6 – Relação entre as categorias de interrupções no serviço e os EASs estudados
Portanto, vemos que equipamentos de RM exigem manutenções constantes desde elas preventivas e corretivas, onde nota-se em diversos pontos dos estudos apresentados as manutenções preventivas são o que traz os maiores benefícios para a indisponibilidade de equipamento de RM, portanto somente ser contornado através de gestão de treinamento constantes para equipes, além de participação cada vez mais ativas de novas tecnologias para identificação de problemas.
2.4. Custos com equipamentos de Ressonância magnética
Devido ao alto custo que é necessário para operação dos equipamentos de RM, a todo momento as EASs estão em busca de novas soluções para redução de custos, principalmente com manutenções.
Não no estudo realizado por SANTIAGO (2007) buscando realizar uma análise das variáveis que impactam no custo do serviço de ressonância magnética entre dois hospitais, conseguiram observar que fatores de manutenções impactaram os hospitais com elevados custos, outro ponto desenvolvido durante o estudo que a disponibilidade e operabilidade do equipamento influencia diretamente os custo e concluíram que enquanto o equipamento está operando realizando exames e cumprindo suas rotinas os valores cobrados cobriria os gastos do equipamento.
Novamente evidenciado no estudo de SILVA (2012) cujo o objetivo foi apresentar os critérios para a incorporação de uma máquina de RM na rede pública, observou-se que a depender da quantidade de exames realizados os custos podem ser equilibrados perante a operação, trazendo como um investimento de longo prazo, os custos relacionados com o equipamento seriam sanados.
Onde no estudo realizado por CLAUDIO (2019) visando apresentar dados reais sobre as manutenções e disponibilidade de equipamentos de RM, com levantamento de dois anos de custos de manutenção, operação e causas de indisponibilidade do equipamento, podese concluir que do período abril de 2017 a dezembro de 2018 para um dos setores da pesquisa, o principal gasto foi com a substituição de peças.
A partir de onde o equipamento saiu de sua garantia, e totalizou R$ 28.780,00 com gastos de mão de obra, R$ 376.264,92 com gastos de peças para o aparelho. O equipamento ainda apresenta uma previsão de gasto de R$ 11,320.00 referente a visita técnica para troca de um módulo de gradiente, ou seja, apenas com mão de obra, e R$ 164.378,42 da peça, portanto, o custo total com operação para a máquina desde o término do contrato de manutenção é de R$ 580.743,34. (CLAUDIO, 2019, p.128)
Tabela 5 – Gastos com operação do equipamento de RM
Já outros custos relacionados à operação da máquina de RM, conforme mencionado a ressonância magnética funciona através do consumo de hélio líquido, fazendo reposições de acordo com o consumo efetivo. A engenharia clínica também faz o controle do abastecimento dos equipamentos, de modo que informou que há mensalmente o gasto de em média R$ 5.000,00 (mensal) com o reabastecimento do hélio líquido da ressonância magnética. (SANTIAGO, 2007, p.85)
Onde apesar de defasado o valor mensal que poderia ter o consumo de hélio líquido em equipamentos de RM, fora máquinas mais modernas que reduziram estes consumos, podemos ter uma base de custo a mais que a máquina gera mensalmente para o nosso estudo.
3. Materiais e Métodos
Nesta seção, apresentaremos os materiais e métodos utilizados para o desenvolvimento do sistema de monitoramento na máquina de ressonância magnética, evidenciando as características técnicas do sistema proposto, seu processo de implementação e sua atuação junto a engenharia clínica foco do trabalho proposto.
3.1 Localização e análise do sistema
No intuito de mitigarmos o tempo de parada da máquina de ressonância magnética já descritas anteriormente e conseguirmos um sistema mais estável possível, nosso projeto consiste na leitura dos parâmetros mais importantes para o funcionamento do sistema de refrigeração de uma ressonância magnética, podendo ser implantado em tomografias e outros equipamentos de imagem radiológica que, porém, não são tão dependentes de infraestrutura de refrigeração.
Baseando-se nos modelos de tomografia Somatom Definition, fabricante Siemens Healthineers, podemos ter dois modelos de refrigeração, por ar-condicionado ou sistema de Chiller do próprio hospital. O monitoramento para modelos com Chiller seriam implementados para a temperatura e para a sala técnica do mesmo, com controle de temperatura e umidade.
Por exemplo para hemodinâmicas, o controle de temperatura e umidade na sala de exames e na sala técnica, já bastam para garantir um bom funcionamento.
Nas ressonâncias magnéticas o sistema de refrigeração é mais complexo, devido a forma com que o equipamento foi desenvolvido e pelos materiais utilizados em sua fabricação.
Podemos dividir a refrigeração do equipamento em alguns sistemas.
Neste caso estamos utilizando como estudo uma ressonância magnética da empresa Siemens Healthineers, modelo Magnetom Aera, instalada no Hospital 9 de Julho, em São Paulo – SP
Os sistemas estão divididos em:
a) Sistema primário
Sistema de refrigeração instalado e gerenciado pelo hospital e/ou laboratório, porém alguns equipamentos podem ser gerenciados pelo próprio fabricante. No equipamento utilizado no estudo, a equipe de engenharia hospitalar gerencia a manutenção do sistema.
Consiste em um sistema de Chiller com os parâmetros solicitados pelo fabricante, 6° a 12°C de temperatura com um fluxo de 90 a 120 litros por minuto. A figura abaixo mostra o sistema de entrada e saída da água com o monitoramento instalado pelo fabricante do sistema
Figura 7 – Sistema primário de refrigeração abastecido pelo hospital
b) Sistema secundário
Sistema de refrigeração do fabricante no caso estudo SIEMENS, onde se utiliza do sistema primário para resfriar o sistema secundário, com um trocador de calor instalado em um dos armários técnicos. Após a troca de calor, a bomba de água, instalada no mesmo armário do trocador, refrigera alguns sistemas do equipamento, como gradientes e compressor de Hélio. A temperatura do sistema secundário deve ficar em 20°C, no equipamento que estamos usando de estudo:
Figura 8 – Sistema secundário de refrigeração localizado sala de equipamento
c) Compressor de Hélio
Como a ressonância magnética utiliza supercondutores para seu funcionamento, este material necessita de um elemento de refrigeração com temperatura mais baixa para este processo. Este elemento é o Hélio, em estado líquido e gasoso. Por isso utiliza-se de um compressor de hélio para o ciclo do líquido dentro do equipamento.
Figura 9 – Compressor de Hélio
A refrigeração da ressonância magnética é realizada de forma correta, quando os três sistemas estão operando normalmente.
3.1.1 Falhas na refrigeração
A falha mais comum neste sistema, com exceção de quedas de energia elétrica da rede, seria em seu sistema primário de refrigeração. No momento em que a temperatura sobe ou o fluxo diminui, a troca térmica com o sistema secundário é menor, causando a subida de temperatura e de pressão. Com essa falha o compressor automaticamente desliga. Com o compressor desligado, o equipamento funciona por cerca de 30 minutos até a parada do mesmo. Desde a falha no sistema primário, desligamento do compressor e parada do equipamento, alguns alarmes são acionados para o operador do equipamento, mas a engenharia clínica é geralmente acionada após a falha no exame.
Com isso, nosso projeto irá monitorar três parâmetros importantes destes sistemas:
• Temperatura do primário
• Temperatura do secundário
• Funcionamento do compressor
3.2. Sistema de monitoramento
O sistema que iremos desenvolver consiste em três sensores, sendo dois de temperatura e um de vibração. Os sensores de temperatura ficarão instalados nas tubulações dos sistemas primários e secundários.
Quando o compressor está em funcionamento, conseguimos verificar uma vibração na carcaça, o sensor de vibração será instalado na mesma, para o monitoramento.
No microcontrolador iremos programar os status e alarmes para a equipe de Engenharia Clínica e/ou áreas interessadas. Os alarmes serão divididos em duas partes. A primeira é uma página HTML em tempo real onde irá informar o status dos sistemas com os sensores instalados. A segunda é um sistema de aviso de alarme utilizando mensagem de celular e/ou e-mail, para em caso de elevação da temperatura ou falha no compressor.
Portanto o sistema será montado da seguinte forma:
Tabela 6 – Instalação dos sensores
Podemos verificar o funcionamento conforme fluxograma abaixo:
Figura 10 – Fluxograma de atuação do sistema
3.2.1. Componentes do sistema
Para implementação do sistema teste do estudo desenvolvido, utilizamos os seguintes componentes:
• Microcontrolador ESP32
Figura 11 – Microcontrolador ESP32
• Sensor de temperatura DHT11
Figura 12 – Sensor de temperatura DHT11
• Sensor de vibração SW-420
Figura 13 – Sensor de vibração SW-420
Nos testes conseguimos instalar os sensores de temperatura no encanamento primário e secundário e o sensor de vibração no compressor, utilizando o monitor serial da plataforma Arduino, conseguimos o seguinte resultado:
Figura 14 – Monitor serial do Arduino
Conseguimos a leitura do encanamento com uma pequena diferença de temperatura pois o modelo de sensor não é apropriado para esta medida. Para o monitoramento do compressor, verificamos que a resposta condiz com o funcionamento.
3.3. Implantação
Como nosso sistema é não invasivo, a montagem física do sistema não depende de nenhuma empresa terceira. Na sala técnica precisaremos somente de uma tomada para alimentar o sistema.
A montagem física consiste em instalar um sensor de temperatura na tubulação de entrada de água do sistema primário e na tubulação de saída do sistema secundário.
Figura 15– Instalação do sensor de temperatura no encanamento
Para o compressor iremos instalar o sensor de vibração em cima da carcaça, no ponto de maior vibração.
Figura 16 – Instalação do sensor no compressor
A placa de interface será instalada ao lado de qualquer ponto com tomada na sala técnica.
Essa placa necessita de uma conexão wi-fi próxima, pois utilizaremos para as interfaces de alarmes e status em tempo real.
Utilizando como estudo a Engenharia Clínica do Hospital 9 de Julho, um painel está instalado na sala dos técnicos, onde seria configurado o acesso da página HTML com interface dashboard para o status em tempo real do funcionamento dos sistemas.
O sistema de alarme por celular e/ou e-mail serão utilizados os servidores mqtt, conectados ao microcontrolador e os alarmes irão para os celulares e e-mails cadastrados.
Podemos dividir a implantação nas seguintes etapas:
1° Visita a sala técnica do equipamento e análise da estrutura para instalação
2° Configuração da rede wireless junto ao cliente do microcontrolador
3° Montagem mecânica dos sensores e testes
4° Configuração do painel na sala da engenharia clínica ou área de interesse informada
5° Configuração dos dispositivos remotos que receberão os alarmes
3.3.1 Dificuldades na instalação
Durante nossa pesquisa, conseguimos verificar junto à equipe de engenharia clínica que a maior dificuldade na instalação seria da conexão de internet com o microcontrolador, pois as redes de hospitais são protegidas contra acessos externos. Portanto essa configuração deve ser realizada junto a equipe de T.I local.
Outro ponto que teríamos de dificuldade é com a operação do novo sistema para a engenharia clínica, afinal um sistema novo é necessário treinamento e adaptações, seria necessário a elaboração de um treinamento e apresentação para a engenharia clínica, afim de tornar o sistema de conhecimento geral e o atuar em caso de disparada dos alarmes, como não é um sistema de várias camadas e de difícil compreensão, treinamento teórico e prático seria suficiente para absorção.
4. Resultados e Discussão
Inicialmente, após apresentados os aspectos teóricos e os procedimentos utilizados para o desenvolvimento do trabalho, são relevantes a apresentação dos resultados obtidos e a partir destes resultados, traçar discussões. Com isto este tópico visa apresentar os resultados obtidos com o protótipo implementado, quais foram as vantagens obtidas com esse sistema, quais foram as impressões da engenharia clínica com o novo sistema e comparar o protótipo desenvolvido com outras tecnologias que estão surgindo no mercado.
4.1 Análise de situação real de falha
Em um caso prático, da falha da refrigeração da máquina de ressonância magnética até o momento em que a engenharia clínica é acionada, vários problemas ocorrem e que podem ser mitigados com este sistema.
Iremos analisar esta falha com um caso real que vivenciamos ao longo de nosso estudo. O equipamento que estamos usando como base de estudo Siemens Healthineers, modelo Magnetom Aera, salva todo o histórico de funcionamento dos equipamentos com isso também os erros e falhas em um log, por um período de tempo para análise dos engenheiros da fabricante que prestam manutenção, conforme figura 17.
Figura 17 – Log de erros do equipamento
Nesta análise de um caso real, podemos notar que ocorreu uma falha 00h52, acionando o primeiro alarme de temperatura, onde podemos verificar que com o erro de temperatura afetou o compressor que automaticamente desligou e ciclo de hélio no equipamento parou.
Figura 18 – Alarmes de falha no sistema conforme log do equipamento
Como o equipamento em questão não é utilizado durante o período noturno para exames a equipe de engenharia clinica foi acionada somente até as 07hrs da manhã, provavelmente quando algum operador da máquina tentou opera-la e notou que a mesma estava em estado de falha, o equipamento permaneceu com o estado de erro durante todo este período de tempo.
Figura 19 – Log de erros do equipamento as 03hrs da manhã
Conforme descrito pela equipe de engenharia clínica após algumas ações, o equipamento voltou a operar às 08hrs da manhã, vale ressaltar que em casos de falhas que tivesse como consequências de mais erros no equipamento que posteriormente necessitasse de peças para reposição, a empresa fabricante teria que ser acionada para a manutenção corretiva e o equipamento continua sem operação até a ação da mesma.
Figura 20 – Log de erros do equipamento com o sistema funcionando corretamente
Vale se analisar o tempo do momento que o equipamento teve o alarme de falha até a resolução do problema por conta da engenharia clínica, foram mais de 7hs do equipamento sem funcionamento que poderiam ocasionar outros problemas, no caso em questão por ter acontecido de noite a mesma não teve prejuízos para pacientes e nem para o hospital, mas em um caso que ocorresse durante o dia em horário de exames ocasionaria em transtornos para o hospital.
4.2. Atuação do sistema proposto
Conforme descrevemos com a análise real de uma falha de temperatura em uma máquina de ressonância magnética, o grande problema é que a falha só é reportada a engenharia clínica do hospital quando ela realmente acontece e o equipamento já está sem operação, que como conforme vimos o problema pode se persistir por horas.
Em um caso que ocorram durante o dia em período de exames, conforme foi reportado pela equipe de engenharia clínica, a primeira ação que é análise do que está ocorrendo a falha no equipamento demora cerca de 30 minutos e pelo menos mais 1 hora até a resolução do problema, caso seja possível para a engenharia clínica, caso seja algo mais específico e necessite da atuação de uma equipe de manutenção do fabricante o período até a resolução do problema pode não ter prazo.
Com o sistema de monitoramento proposto, atuando 24hs e 7 dias por semana, em caso de falha de temperatura sendo ela no primário ou no secundário que ocasione a parada do equipamento, a equipe de engenharia clínica já será acionada sem a necessidade que o operador comunique a falha.
Se utilizamos como comparação o erro de temperatura que apresentado ocorreu no período noturno do hospital, a falha seria comunicada a engenharia clínica que a solucionaria durante o próprio período noturno, não comprometendo a disponibilidade do equipamento para exames que ocorreriam durante o período da manhã.
Em caso de parada durante exames, a equipe já atuaria em menos de 30 minutos dos quais são hoje para a resolução do problema e como o sistema já indica a falha a manutenção seria ainda mais eficaz pois antes mesmo de ter contato com o equipamento a engenharia clínica já saberia o que ocorreu com a mesma, reduzindo também o período de 1 hora que utilizam hoje. Onde até mesmo em caso que necessitem do acionamento da equipe da fabricante para a troca de algum componente, seria mais eficaz pela troca de informações com a engenharia clínica.
De maneira geral o sistema atua em aumentar a disponibilidade do equipamento, com um sistema direto de monitoramento avisando de falhas para a equipe responsável, aumentando a gestão hospitalar do equipamento, onde com as falhas e seu histórico além de auxiliá-los nas manutenções corretivas, auxiliam também nas manutenções preventivas, podendo atuar onde o equipamento mais acusou falhas.
4.3. Analise da engenharia clínica
Em nosso estudo com o objetivo central sempre esteve voltado a auxiliar a equipe de engenharia clínica em sua gestão hospitalar, neste caso para as máquinas de ressonância magnética, pedimos para que a mesma nos descrevesse o quanto este sistema seria importante para a melhoria de gestão.
“A implantação do monitoramento da temperatura e funcionamento do compressor no sistema de ressonância magnética, traz para a engenharia clínica benefícios na redução de tempo para o atendimento imediato, facilitando a comunicação entre os setores de infraestrutura, reduzindo ou evitando os impactos na parada do equipamento, até mesmo danos adicionais gerados por temperatura de água. Além disso, torna-se um fator no requisito de segurança do paciente, zelando pela experiência e qualidade durante a realização do seu exame. ” – Amanda Cipriano, Técnica Engenheira clínica, hospital nove de julho, 18 de novembro 2022.
4.4. Tecnologia encontrada no mercado
Hoje o principal sistema que encontramos no mercado que se assemelhe com o que estamos propondo neste estudo é o sistema de monitoramento online 24hs de Ressonância da fabricante TRIGAS Serviços de Criogenia, onde o foco do sistema é o monitoramento dos principais parâmetros da máquina de RM, conforme figura 21.
Figura 21 – Parâmetros monitorados de um RM desenvolvido pela TRIGAS
Onde os principais pontos que a empresa apresenta como efeitos de um equipamento parado de ressonância magnética, são:
• Custo com Manutenção corretiva;
• Cancelamento da agenda de exames;
• Menos exames = menor faturamento;
• Insatisfação dos clientes.
Figura 22 – Efeitos de um equipamento de ressonância parado
Assim a TRIGAS (2022) desenvolveu uma interfase que monitora os arquivos de log de erros da máquina e carrega novos arquivos no servidor, enviando alerta para os responsáveis, estes alertar sendo via SMS ou e-mail com o foco em emergência como a parada do compressor e baixo nível de hélio na ressonância.
Figura 23 – interface Trigas de monitoramento
Com a implementação do sistema a TRIGAS (2022), lista como as principais vantagens de ter esse sistema são:
• Redução com manutenção;
• Aumento de produtividade e quantidade de exames;
• Sem cancelamento de agendas e mais satisfação para seus clientes;
• Acompanhamento dos principais parâmetros da RMN, via celular, tablet e notebook;
• Alerta aos responsáveis da clínica, informando alterações e condições e/ ou valor parametrizado.
Figura 24 – Vantagens apresentado pelo sistema Trigas
4.5. Discussões e considerações do sistema
O sistema proposto neste estudo é desenvolvido em protótipo, em comparação aos já desenvolvidos em mercado, como o monitoramento da fabricante Trigas, possuem as mesmas preocupações, diminuir o tempo de indisponibilidade da máquina, diminuindo custos e aumentando os ganhos para o hospital ou laboratório e os dois entendem que uma atuação direta e disparos de alertas voltados aos responsáveis pelas manutenções, no caso a engenharia clínica, é o mais eficaz para minimizar as preocupações.
A grande diferença nas tecnologias propostas é o nível de implementação e custo ao hospital com o sistema, enquanto a da fabricante Trigas busca apresentar o monitoramento junto aos logs das máquinas, que exigiria uma parceria com as fabricantes para ter acesso a esse sistema que consequentemente um custo agregado muito maior.
O sistema proposto visa ser de baixo custo e de fácil implementação, sem ser invasivo a máquina tanto em sua parte de software, hardware e equipamentos, com isso tendo ganhos de maior facilidade e rápida implementação, podendo atuar em quase todas as máquinas de ressonância magnética independente do fabricante. Claro que ao mesmo tempo que possui esta vantagem, o sistema possui o monitoramento de menos parâmetros do sistema, como o caso do nível de hélio que é necessário ser mais invasivo a máquina.
Que vai de encontro com o foco e atuação da engenharia clínica na gestão hospitalar, sendo ela conceituada como a capacidade de manter a disponibilidade dos seus equipamentos médico assistenciais de tal forma que, possa ser sempre empregada a utilização de uma técnica eficaz e com o menor custo possível. (Silva, 2015, p.72)
5. Conclusões
Em vista de todos dos pontos levantados durante o desenvolvimento deste artigo, podemos chegar às seguintes conclusões:
O presente estudo visa apresentar uma demanda e propor uma solução a engenharia clínica que em todo o seu processo de gestão hospitalar sempre está em busca de novas soluções para aprimorar o seu processo, sempre com critérios para aumentar a disponibilidade de equipamentos com a melhor solução técnica e dispondo-se do menor recurso possível.
Em primeiro momento o trabalho busca através de material teórico evidenciar os principais pontos de operação dos equipamentos de imagem radiológica, tendo foco principal nas ressonâncias magnéticas de supercondutores, que é possível através do mesmo compreender suas características, seu funcionamento e principais e seus componentes que compõem o sistema e quais os parâmetros necessários para a operação do equipamento.
Posteriormente evidenciando quais os principais focos que envolvem a engenharia clínica e seu objetivo dentro da gestão médico hospitalar. Para assim chegar a necessidade de manutenções dentro dos hospitais, sejam elas preventivas quanto corretivas a fim evidenciando também que a disponibilidade de um equipamento está diretamente ligada às manutenções prestadas e como uma solução rápida e eficaz é fundamental.
Com isso propomos um sistema de monitoramento não invasivo dos parâmetros de temperatura dos dutos primário e secundário com sensores de temperatura acoplados aos mesmo, além do status de operação do compressor, através de um sensor vibração que conseguiremos assim verificar se o mesmo está operando ou não. Todos os dados enviados até um microcontrolar que através de versão web estará a todo momento atualizando a engenharia clínica
O sistema tem integração com a engenharia clínica em formato de dashboard para a fácil compreensão, apresentando todos os parâmetros monitorados, e em caso de falha enviará um alerta para o setor, assim ganhando tempo e agilidade na resolução da falha encontrada.
Conforme apresentado em resultados, evidenciando um caso prático, com o sistema proposto a engenharia clínica ganhará agilidade para a resolução do problema, podendo atuar antes mesmo que o equipamento pare por completo, aumentando assim a disponibilidade e ganhos ao hospital.
Para futuros estudos é interessante analisar a interessam da engenharia clínica teria com o novo sistema, se seria bem adaptado ao dia a dia da equipe, avaliar possíveis treinamentos para agilizar ainda mais o atendimento ao equipamento. Além de possível integração de relatórios de falhas, para que a própria engenharia clínica possa avaliar possíveis causas de falhas recorrentes e propor manutenções preventivas ainda mais eficazes.
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