Sistema de Informação Integrado de Apoio ao Cardiologista

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1 Sistema de Informação Integrado de Apoio ao Cardiologista Fábio R. Spiazzi 1, Ciro J. Egoavil 2 1,2 Faculdades Integradas da Rede de Ensino Univest (FACVEST), Brasil Resumo Este artigo apresenta um sistema para aquisição, plotagem e armazenamento de sinais bioelétricos, especificamente os sinais gerados pelo eletrocardiograma de superfície. O sistema foi desenvolvido com o intuito de auxiliar o especialista na área de cardiologia a informatizar o seu consultório médico como um todo. O sistema captura o sinal proveniente de um módulo de hardware, composto por um amplificador de instrumentação. O sinal adquirido pelo módulo de hardware é enviado a um computador do tipo IBM-PC pela porta de comunicação serial. O sistema foi divido em dois níveis: nível básico e avançado. O primeiro com algumas restrições e o segundo com acesso total. Com a informatização do consultório, as informações estarão disponíveis de forma rápida e clara ao cardiologista e até mesmo ao próprio paciente através de relatórios, uma vez que os dados estarão armazenados em um banco de dados. Palavras chave: Consultório de cardiologia, ECG, eletrocardiograma. Abstract This article show a system for acquisition, plotting and storage of electrocardiogram bioelectrical signals. As well as assisting the specialist in the area of cardiology to informality its medical doctor's office as a whole. The system will capture the signal proceeding from a hardware module that possess an instrumentation amplifier. The acquired bioelectrical signal by the hardware module is sent to an IBM-PC computer through the serial communication port. The system is composed for two parts, basic and advanced level. The first one with some restrictions and second one with total access. With the computerization of the doctor's office, the information will be available in fast and clear form to the cardiologist and even though to the proper patient through reports, a time that the data will be stored in a data base. Keywords: Cardiology s office, ECG, electrocardiogram. Introdução Com a crescente disseminação de tecnologias baseadas em informações, uma área de grande importância não poderia ficar de fora, a medicina e todas as suas sub-áreas. Este trabalho descreve um sistema integrado com aquisição, plotagem e armazenamento de sinais de eletrocardiograma (ECG), juntamente com o controle e informatização dos procedimentos em um consultório de cardiologia. A agilidade na busca dos dados e a correta utilização e interpretação dos mesmos, é uma prérequisito que torna uma instituição reconhecida e valorizada pela sociedade. Este fato transforma esse sistema não só em um auxiliar para o especialista, mas também exerce um papel fundamental na solidificação e importância de se investimento em tecnologia para automatizar um determinado conjunto de processos como os consultórios médicos. O software é direcionado para os especialistas na área de cardiologia, onde o mesmo terá o controle das atividades internas de seu consultório. O eletrocardiograma (ECG) reflete a propagação elétrica da despolarização e repolarização das contrações das fibras musculares do coração [6]. Este sistema trabalha com a aquisição do sinal, plotando-o na tela e armazenando-o em um banco de dados para futuras consultas e análises pelo médico especialista. Basicamente o sistema de informação divide-se na aquisição propriamente dita do sinal de ECG e no controle cadastral dos pacientes. Este último é de fundamental importância para a geração de relatórios, pesquisas e agendamentos, mantendo assim um histórico sempre atualizado das atividades realizadas no consultório. Também existe um controle dos usuários do software, onde o usuário administrador, o médico, por exemplo, tem acesso a todas as funções existentes no programa e um usuário com nível de restrição, uma secretária, por exemplo, que possui acesso á apenas alguns módulos do sistema (como cadastro e marcação de consultas). A questão de segurança é fator decisivo quando se trabalha com informações pessoais, mais precisamente informações médicas. O sistema conta com esse nível de controle de usuário por este motivo, preservando assim o sigilo dos dados, possibilitando apenas aos usuários

2 devidamente habilitados à acessarem as informações, onde o software registra quem e quando teve acessos aos dados. Este software não se caracteriza como um cliente-servidor, devido ao fato de ser um sistema relativamente pequeno, onde a princípio somente funciona em duas estações de trabalho, a do médico e a da secretária. Onde essas estações têm a mesma base de dados em comum. A comunicação entre as duas estações poderá se feita por uma pequena rede ponto a ponto, onde a principio apenas os computadores da secretária e do médico estarão interligados. A configuração das estações deverá atender às configurações mínimas exigidas pelo sistema. Onde as estações deverão ter uma comunicação através de uma placa de rede qualquer, devidamente configurada e a estação do médico deverá conter uma porta de comunicação serial, para que sinal de ECG seja capturado pelo sistema. Aquisição do Sinal de ECG Independentemente da origem do sinal, o processamento de sinais biomédicos inicia-se com um registro temporal do evento de interesse. Por exemplo, a atividade elétrica do coração é representada por um registro denominado eletrocardiograma (ECG). O ECG representa mudanças no potencial (tensão) devido aos processos eletroquímicos envolvidos na formação e dispersão espacial das excitações elétricas nas células do coração. Consequentemente, interferências detalhadas a respeito do coração podem ser feitas a partir do ECG.[5] A principal característica deste trabalho é a aquisição do sinal de ECG, ou seja, um sinal elétrico oriundo de um módulo de hardware já pré-montado e devidamente configurado para tal função. Módulo este desenvolvido pelo Grupo de Pesquisa em Ciência da Computação das Faculdades Integradas da Rede de Ensino Univest (GPCC). Este módulo de aquisição vem sendo usado na implementação de diversos outros sistemas similares. A qualidade do sinal depende exclusivamente da correta configuração deste módulo de hardware. Posteriormente, esse sinal é enviado ao computador através da porta de comunicação serial de um computador compatível com IBM-PC, que o interpretará as informações numéricas e de posse dessas, realizar a plotagem do sinal que pode ser realizada em tempo real ou não. Os sinais bioelétricos capturados não necessariamente precisam estar ligados a um único modelo de hardware, como o módulo desenvolvido pelo GPCC, pois o sistema em caráter de implementações futuras contará com um módulo para que possam ser acoplados diferentes drivers de comunicação para diferentes dispositivos amplificadores de ECG comerciais. Funcionamento do Sistema - Módulos O que acontece hoje em dia na maioria dos consultórios de cardiologia não informatizados é a utilização de fichas ou planilhas pra cadastro e anotações pertinentes as consultas dos pacientes, e o eletrocardiograma é simplesmente recortado do registro em papel e colado em um formulário, como parte do relatório do paciente. As consultas são normalmente agendadas manualmente em agendas à caneta onde a única garantia da integridade dos dados era a própria agenda. Geralmente, os registros das consultas dos pacientes ficam guardados em um arquivo de aço, propensos a todo tipo de deterioração. Com a informatização, os dados são facilmente manipulados e encontrados, pois estarão armazenados em uma base de dados confiável em um microcomputador. O programa trabalha, com níveis de restrição dividido em dois módulos. Essa divisão é necessária devido ao fato de que cada usuário devidamente cadastrado pelo administrador do sistema possa ter acesso a somente algumas partes do mesmo, e o médico ou administrador possa controlar todo o sistema. Portanto a necessidade da existência de dois módulos no software está direcionada a utilização do sistema pela secretária do especialista e o outro módulo ao médico propriamente dito ou administrador. Em tese o programa é uma única ferramenta instalada em dois terminais distintos, tendo em comum o acesso à mesma base de dados. Esses módulos são: o básico e o avançado que podem ser observados na figura 1. Figura 1 layout dos módulos do sistema. Módulo Básico O dado é uma representação, um registro de uma informação. Para serem úteis os dados em um banco de dados devem ser exatos, completos e organizados de tal maneira que os dados possam ser recuperados quando necessários e no formato requerido [6]. Este registro pode ser a origem de uma série de processos que

3 influenciam na realidade observada (apresentar resultados de exames, soar um alarme, etc). Neste módulo as funções essenciais do sistema como cadastro de pacientes, agendamento de consultas e geração de alguns relatórios estarão disponíveis para a secretária ou qualquer outro usuário habilitado a operar as funções do software neste módulo. O cadastro no sistema é feito de forma simples e rápida. Primeiramente, são coletadas as informações pessoais do paciente, como: nome, endereço e etc. Posteriormente essas podem ser associadas ao registro bioelétrico do paciente para que futuramente os relatórios possam ser gerados. O médico especialista de posse dos dados pode então iniciar a aquisição do sinal de ECG em diferentes períodos (datas) e associa-las ao cadastro do paciente, possibilitando assim um crescente registro de informações médicas muito importantes para o acompanhamento individual dos pacientes. A tela de cadastro pode ser observada na figura 2. Figura 2 Tela de cadastro de pacientes. Todas as anotações referentes ao agendamento de uma consulta ficam armazenadas no banco de dados do programa, onde a secretária pode acessar e manipular esses dados da agenda de forma a melhor gerir o controle do fluxo de pacientes. As consultas poderão ser agendadas pela secretária com base nas informações cadastrais do paciente onde também é possível verificar a disponibilidade dos horários existentes em uma determinada data. Como o software trabalhará com as informações alocadas em banco de dados, todos os registros deste cadastro estarão disponíveis com uma forma de manter um histórico de cada paciente. Desta forma em uma eventual busca de informações referentes aos períodos anteriores, todas as informações estarão preservadas. Módulo Avançado Todas as funcionalidades do software estão disponíveis neste módulo, que agrupa tanto as funções da secretária quanto às do médico, possibilitando que o médico durante a consulta além de realizar a aquisição do sinal de ECG também possa consultar e alterar as informações do seu paciente. O módulo de aquisição desenvolvido em separado nesse trabalho é um dispositivo microcontrolado, composto amplificadores instrumentais e operacionais, filtros, conversor A/D e interface serial. É responsável pela captura dos sinais de ECG, realizada de forma não invasiva, através de eletrodos de superfície fixados na pele, onde estes captam a atividade elétrica ali presente, enviando até os amplificadores de instrumentação para a amplificação do sinal, dando inicio ao processo de aquisição [2]. A qualidade do sinal de ECG depende exclusivamente da correta configuração do hardware. O sinal proveniente de um amplificador de instrumentação, responsável pelo aumento da amplitude do sinal, torna-se necessário. Logo após a aquisição este é filtrado para eliminar algumas interferências que geralmente estão relacionadas à rede elétrica e possíveis ruídos (imperfeições) [5] presentes no sinal, devido a eletrodos e movimentos do paciente. Depois dessa etapa faz-se necessário a conversão dos dados da forma analógica para digital, utilizando um conversor A/D (analógico/digital), para que no envio das informações para o computador, o mesmo possa interpretá-las de maneira correta. Durante a captura do sinal pelo módulo de hardware, o sistema através da porta de comunicação serial faz a leitura dos dados e gera na tela do computador o gráfico de eletrocardiograma em tempo quase real, onde são plotados cerca de 240 pontos por segundo, preenchendo na totalidade da tela um total de 480 pontos correspondentes a 2 segundos de aquisição. Para que assim o especialista possa acompanhar a qualidade do sinal adquirido, realizando ajustes se necessário. A figura 3 ilustra a plotagem do sinal de ECG na tela do computador. Figura 3 sinal de ECG plotado na tela A configuração do ECG e a duração das várias ondas conduzem a importantes informações fisiológicas que levam a diversos diagnóstico,[6]. Após a captura do sinal e posterior plotagem do mesmo na tela, o médico especialista contará com algumas ferramentas disponíveis no software que o auxiliaram na correta interpretação dos dados. Essas ferramentas possibilitam

4 ao profissional ter um controle da imagem ou sinal que esta sendo analisada configurando sua visualização, dando zoom em determinadas regiões do eletrocardiograma, marcar trechos do sinal e navegar do começo ao fim no registro do sinal de ECG. Há também a opção de salvar o registro cardíaco, e abrir um registro já existente. Onde se necessário os longos trechos de registro podem ser selecionados por intervalos, possibilitando ao especialista marcar somente os trechos que julgar mais relevantes, podendo também inserir comentários individuais em cada intervalo (imagem do ECG) selecionado, armazenando-o no banco de dados para a confecção dos relatórios com as imagens do captura do ECG. Esse intervalo pode ser observado na figura 4. Figura 4 - Tela de cadastro de observações de trechos do ECG. Esse registro ou aquisição do sinal só poderá ser feito se o paciente já estiver devidamente cadastro, ou seja, tenha passado pelo módulo básico do sistema, pois esse registro ficará armazenado no banco de dados e é necessário que haja uma ligação entre o sinal adquirido e o paciente. Como os registros das informações estarão armazenados no banco de dados, o médico pode a qualquer hora solicitar um relatório com os dados de cadastro e informações pertinentes ao sinal de eletrocardiograma inclusive dispor neste relatório o registro da captura de sinal, ou seja, a imagem plotada na tela e selecionada pelo médico pode ser inclusa no relatório como mostra a figura 5. Figura 5 Tela de relatório de captura do ECG Este mesmo relatório pode ser exportado para o formato (.PDF ou.rtf) e armazenado no próprio micro computador pra futuras consultas de relatório já emitidos para um determinado paciente. Banco de Dados Hoje em dias os bancos de dados são essenciais para todos os ramos de negócio. São usados para manter registros internos, apresentar dados ao usuário e clientes, fornecendo suporte a muitos outros processos comerciais. Da mesma forma dos bancos de dados são encontrados no núcleo de muitas investigações científicas [6]. Por se tratar de uma aplicação relativamente pequena, não necessitando assim de um SGBD de grande porte, o que naturalmente acarretaria numa perda considerável de desempenhos, o banco de dados utilizado pelo sistema é o Microsoft Access 2003, pois se trata de um banco de dados robusto, veloz. O que para uma aplicação de pequeno à médio porte, torna-se suficiente e principalmente por ser uma aplicativo Microsoft, e a plataforma Windows, onde o sistema trabalha já possuir nativamente os drivers para sua configuração, não necessitando assim o acoplamento da aplicação Access junto ao sistema. O gerenciamento de informações implica a definição das estruturas de armazenamento das informações e a definição dos mecanismos para a manipulação dessas informações [2]. O software trabalhará numa arquitetura de rede, os dois módulos, o básico e o avançado estarão ligados a uma mesma base de dados que pode ficar alojada no terminal do médico. Uma saída na forma de armazenamento utilizando todas as funcionalidades do banco de dados é utilização de arquivos, ou seja, cada registro eletrocardiográfico é um arquivo independente, porém relacionado a um determinado paciente. Isto deve-se ao fato de que em uma aquisição do sinal de ECG, o especialista necessita realizar a captura por um tempo prolongado, o que gera uma grande quantidade de dados e consequentemente um arquivo relativamente grande, que por questões de desempenho é melhor tratado na forma de arquivos independentes. A função do banco de dados está ligada ao armazenamento do caminho ou do endereço desse arquivo no microcomputador e todas as outras funções do sistema. A análise de sinais eletrográficos via computador poupa tempo e espaço ao especialista. Poupa tempo, pois as rotinas de análise podem transformar e reduzir os sinais a resumos informativos. Poupa espaço porque elimina as pilhas de papel de registros arquivados em laboratórios e clínicas, ficando os registros armazenados no computador [6]. Este sistema foi implementado em uma linguagem orienta a objetos, que é uma abordagem para o desenvolvimento de software que organiza os problemas

5 e suas soluções como um conjunto de objetos distintos [6]. Facilitando assim seu desenvolvimento durante as várias fases do ciclo de vida do software, e permitindo uma expansão de módulos de forma fácil e flexível. Conclusão e Discussão A informática é uma das tecnologias mais presentes, sua utilização melhorou muito a vida das pessoas, facilitando no trabalho e dando uma maior comodidade nas atividades do dia a dia. Este trabalho teve por objetivo explanar uma pequena utilização da computação na área medica, especificadamente na área de cardiológica. Controlar os dados de um consultório de maneira a agilizar todo o processo burocrático do mesmo. Aquisição do sinal de eletrocardiograma, armazenamento em um banco de dados, controle de agendamento de consultas, cadastro de pacientes e geração de relatórios, são os principais itens que compõem este sistema. Existe uma série de ferramentas que vem a auxiliar o médico nesta tarefa, ferramentas estas específicas para a aquisição do ECG, cada qual com sua particularidade como, por exemplo, o Wincardio (MICROMED) que utiliza a porta serial do microcomputador para a aquisição do sinal e o ECGPC (TEB) que é similar ao Wincardio, porém utiliza a porta de comunicação USB (Universal Serial Bus). O Wincardio, até possui controle de agenda, porém funciona como uma ferramenta isolada, que apenas faz comunicação com uma outra ferramenta de aquisição de ECG também da Micromed, nesta ferramenta de aquisição não é possível visualizar a aquisição online, o sistema mostra em forma de relatório após o final da aquisição. Todas as funcionalidades apresentadas neste trabalham objetivam auxiliar o médico especialista a realizar um trabalho de maior qualidade, oferecendo aos seus pacientes um atendimento diferenciado. Referências 1. Artigos em Revistas e Anais e Capítulos de Livros Contato [2] ESCOLARO, Geovani Rodrigo. Sistema de Eletronistagmografia Computadorizado. TCC(Trabalho de Conclusão de Curso) [3] GARCIA-MOLINA, Hector. Implementação de Sistemas de Banco de dados. Rio de Janeiro: Campus, [4] Geddes, L. A.; Baker, L. E. Principles of Applied Biomedical Instrumentation 3.ed. Wiley. [5] HAYKIN, Simon. Sinais e Sistemas. Porto Alegre: BookMan, [6] PFLEEGER, Shari Lawrence. Engenharia de Software, teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Prentice Hall, [7] SILBERSCHATZ, Abrahm; KORT, Henry F.; SUDARSHAN, S. Sistema de Banco de Dados. São Paulo: MAKRON Books, Fábio Rodrigues Spiazzi: Estudante de pós-graduação do curso de Ciências da Computação. Endereço: Rua Coronel Córdova, 701 Centro: Lages SC, Brasil. fabiospiazzi@ig.com.br cel: Ciro J. Egoavil: Professor dos cursos de Graduação e Pós-graduacão em Ciência da Computação das Faculdades Integradas Facvest, Lages, SC. Graduado em Engenharia Eletrônica, pela Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima - Peru e Mestre em Engenharia Elétrica pela UFSC, SC na área de Engenharia Biomédica. Endereço: Av. Marechal Floriano 947 Centro: Lages SC, Brasil. cegoavil@sle.br [1] Rodrigues, Marco Aurélio Benedetti; Azevedo, Fernando Mendes de, Marino- Neto, José. Instrumento Virtual para Aquisição de Sinais Bioelétricos. In: III Fórum Nacional de Ciência e Tecnologia em Saúde. Campos do Jordão - SP, Anais p.257, v Livros e Teses