UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO MESTRADO PROFISSIONAL EM COMPUTAÇÃO APLICADA REIVEL CLÁUDIO VIEIRA EMILIA: ESPECIFICAÇÃO DE UM MODELO DE INTERNAÇÃO DOMICILIAR BASEADO NA TV DIGITAL FORTALEZA CEARÁ 2015

2 REIVEL CLÁUDIO VIEIRA EMILIA: ESPECIFICAÇÃO DE UM MODELO DE INTERNAÇÃO DOMICILIAR BASEADO NA TV DIGITAL Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado Profissional em Computação Aplicada da Universidade Estadual do Ceará e do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Computação Aplicada. Área de concentração: Redes Orientador: Prof. Dr. Antônio Mauro Barbosa de Oliveira. Co-orientador: Prof. Dr. César Olavo Moura Filho FORTALEZA CEARÁ 2015

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5 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a toda minha família, meus pais: Vanderley Vieira e Benvinda Vieira, e minha irmã: Relva Vieira. À minha esposa Alynne Rocha, por todo apoio, compreensão, paciência, orações e por não me deixar desanimar nos momentos mais difíceis. Ao Prof. Mauro Oliveira, pela orientação, por tudo que me ajudou nessa caminhada e conhecimentos transmitidos um verdadeiro treinador na jornada do mestrado. Ao Prof. César Olavo, pela orientação, por ter me recebido na reta final. Um agradecimento especial a todos do LAR (Laboratório de redes de Aracati) que me recebeu sempre positivamente. À toda turma T11 e T12 do MPCOMP, especialmente aos colegas que fazem parte do grupo de Redes de Computadores, pela ajuda colaborativa e incentivo mútuo para seguir adiante.

6 RESUMO O projeto LARIISA é uma plataforma inteligente que faz uso do conceito de contexto (context-awareness computing) e de ontologias na representação do conhecimento para auxiliar a tomada de decisão dos diversos atores (gestores, profissionais de saúde, usuários, etc.) envolvidos em sistemas saúde. O NextSAUDE é uma instância do LARIISA que trata a aquisição de dados e as informações de contexto em um cenário de internação domiciliar, baseado na TV digital. A internação domiciliar consiste em uma modalidade de atenção realizada por um cuidador (leigo ou profissional especializado) ou por uma equipe multiprofissional, que presta assistência a idosos e/ou pacientes em suas residências com quadros clínicos crônicos ou não, porém estáveis. Para se ter a eficiência desejada na internação domiciliar, são utilizados, em geral, sensores (captadores de informação), equipamentos médicos, medicamentos, materiais e recursos humanos, em função do estado do idoso/paciente. Este trabalho apresenta o EMILIA, uma especificação de um modelo de Internação Domiciliar. O objetivo do EMILIA é fornecer uma visão computacional de cenários propostos para auxiliar o cuidador e/ou a equipe multiprofissional a prestarem melhor acompanhamento ao idoso/paciente em internação domiciliar. Esta visão consiste na modelagem destes cenários e na implementação de um protótipo como prova de conceito (PoC) dos cenários propostos no contexto do projeto NextSAUDE. O protótipo utiliza a tecnologia da TV digital como interface com o seu usuário: cuidador, equipe multidisciplinar e, eventualmente, o idoso/paciente. O EMILIA é o primeiro protótipo do NextSAUDE, projeto financiado pela Fundação Cearense para o Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Ceará. Palavras-chave: Internação domiciliar. Pacientes e idoso. TV Digital. Ontologia..

7 ABSTRACT The LARIISA project is an intelligent platform based on context (context -aware concept) that assists the decision -making of the various actors (managers, health professionals, users, etc.) involved in health systems. This dissertation discusses the scenario of home care, theme contemplated within the scope of LARISSA. The home care consists of a type of care is provided by a multidisciplinary team, which assist patients in their homes with chronic medical conditions or not, but stable. To get the desired efficiency project context in home care, they are used in general medical equipment, medicines, material and human resources, depending on the patient's condition. Those with diseases that require palliative care, and patients with multiple comorbid conditions, totally dependent, requiring specialized equipment and procedures at home also fit this profile assistance. This paper presents a computer vision proposed scenarios to assist the caregiver and the multidisciplinary team to provide better follow-up to the patient in the context of LARIISA Project, reducing also the workload on both. This computer vision consists in modeling these scenarios and implementation of a prototype as proof of concept of the proposed scenarios. The prototype is based on the digital television technology used in data acquisition in the home care setting, providing context information for LARIISA assist in making patient's caregiver's decision to home care. Keywords: Home care. Patients and older people. Digital TV. Ontology.

8 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 Sensores dos dispositivos móveis Figura 2 Modelo de referência do ITU Figura 3 Cenários simplificados encontrados na internação domiciliar 30 Figura 4 Sistema LARIISA Figura 5 Metadado LARIISA Figura 6 Cenário de utilização do LARIISA Figura 7 Modelo de solução de hardware Figura 8 Modelo de ontologia local do LARIISA Figura 9 Modelo de ontologia global do LARIISA Figura 10 Arquitetura do TV CARE Figura 11 Lista de planos de cuidado Figura 12 - Diga saúde Figura 13 Caso de uso ator cuidador Figura 14 Caso de uso ator paciente Figura 15 Caso de uso equipe multiprofissional Figura 16 Diagrama de classes Figura 17 Diagrama de classes Figura 18 Diagrama de implantação do sistema EMILIA Figura 19 Arquitetura do EMILIA Figura 20 Diagrama de atividades cenário cuidador Figura 21 Diagrama de atividades cenário paciente Figura 22 Diagrama de atividades do cenário equipe multiprofissional 63 Figura 23 Classes da ontologia da internação domiciliar Figura 24 Propriedades do objeto da ontologia Figura 25 Propriedades de dados da ontologia Figura 26 Relacionamento da classe contexto internação domiciliar Figura 27 propriedades de classes relacionadas com a classe internação domiciliar Figura 28 Relacionamento da classe cuidador Figura 29 Propriedades dos relacionamentos da classe cuidador... 69

9 Figura 30 Relacionamento da classe dispositivo Figura 31 Propriedades do relacionamento da classe dispositivo Figura 32 Representação dos relacionamentos da classe equipe multiprofissional Figura 33 Visão geral das classes e instância para teste Figura 34 visão geral do teste 1 e resultado Figura 35 Visão geral do teste 2 e resultado Figura 36 Metadado cenário cuidador Figura 37 Metadado cenário paciente Figura 38 Metadado cenário equipe multiprofissional Figura 39 Ontologia desenvolvida e prototipada Figura 40 Visão geral do sistema Figura 41 Características do Set-top-box Figura 42 Diagrama do plugin Service dado Figura 43 Envio de mensagem Figura 44 Interface para o paciente com dificuldade de comunicação Figura 45 Ontologia Clima OWL Figura 46 Código Jena Figura 47 Interface de retorno da consulta Figura 48 Placa de processamento Figura 49 Processador A

10 LISTA DE QUADROS Quadro 1 Comparação dos trabalhos relacionados Quadro 2 Comparação entre os cenários Quadro 3 Narrativa do caso de uso RF Quadro 4 Narrativa do caso de uso RF Quadro 5 Regra de decisão atividade do cuidador Quadro 6 Decisão avaliando histórico Quadro 7 Exemplo regra equipe multiprofissional... 75

11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ADSL PLC CDMA ISDB-T SBTVD HDTV RAM USB HHS LARIISA OWL RDF SPARQL TVDI Asymmetric Digital Subscriber Line Power Line Communication Code Division Multiple Access Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial Sistema Brasileiro de Televisão Digital Terrestre High-Definition Television Random Access Memory Universal Serial Bus Home Health System Laboratório de Redes Integradas e Inteligentes em Sistemas de Saúde Web Ontology Language Resource Description Framework SPARQL Protocol and RDF Query Language Televisão Digital Interativa

12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO CONTEXTUALIZAÇÃO JUSTIFICATIVA OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA SISTEMAS SENSÍVEIS AO CONTEXTO Dimensões de contexto Classificação de informações contextuais ONTOLOGIA Tipos de ontologia Linguagem OWL TV DIGITAL INTERNAÇÃO DOMICILIAR ATORES NA INTERNAÇÃO DOMICILIAR CENÁRIOS NA VISÃO DO ESPECIALISTA PROPOSTO POR (SANTOS, 2014) Visão dos especialistas de saúde cenário paciente Visão do especialista de saúde cenário paciente Visão do especialista cenário equipe multiprofissional PROJETO LARIISA & NEXTSAUDE PROJETO LARIISSA CENÁRIO DE UTILIZAÇÃO DO LARIISA PROJETO NEXTSAUDE MÓDULOS DE ONTOLOGIA TRABALHOS RELACIONADOS TV CARE: HOMECARE VIA TV DIGITAL PARA TERCEIRA IDADE HHS STICKER: APLICAÇÃO MÉDICA EM JAVA PARA TV DIGITAL DIGA SAÚDE COMPARAÇÃO ENTRE OS SISTEMAS... 40

13 6 ESPECIFICAÇÕES DOS CENÁRIOS CENÁRIOS INCREMENTADOS REQUISITOS Requisitos funcionais Requisitos não funcionais Requisitos de hardware CASOS DE USO Relato de casos de uso DIAGRAMA DE CLASSE DIAGRAMA DE IMPLEMENTAÇÃO ARQUITETURA DO EMLIA DIAGRAMAS DE ATIVIDADES DOS CENÁRIOS ONTOLOGIA PROPOSTA PARA INTERNAÇÃO DOMICILIAR DEFINIÇÕES DE CLASSE E PROPRIEDADE DA ONTOLOGIA REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DAS PRINCIPAIS CLASSES METADADO E EXEMPLOS MAIS COMPLEXOS DE ONTOLOGIA Exemplos de regras de decisão Reuso de outras ontologias de saúde DESCRIÇÃO DO PROTÓTIPO INTERFACE SISTEMA TV ONTOLOGIA IMPLEMENTADA CONSULTA SPARQL HARDWARE DO SET-TOP-BOX CONCLUSÃO REFERÊNCIAS APÊNDICE APÊNDICE A - RELATOS DOS CASOS DE USO... 91

14 13 1 INTRODUÇÃO 1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO O envelhecimento da população e o aumento da expectativa de vida dos brasileiros vêm crescendo desde a década de Com os atuais índices, a taxa do envelhecimento populacional atingirá em 2025 cerca de 15% da população brasileira com indivíduos acima de 60 anos (GONCALVES et al., 2006). A questão do envelhecimento da população afeta, naturalmente, a política de custos das operadoras de planos de saúde que cobram mensalidades bastante elevadas para seus segurados na terceira idade. Uma forma de reduzir custos com internação hospitalar nos casos de menor gravidade em que o paciente não corra risco de morte consiste na internação domiciliar. Bourdette et al. (1993) compararam custos envolvidos com reabilitação da esclerose múltipla. As variáveis envolvidas foram custo com pessoal, pagamento de benefícios aos pacientes, tempo dos cuidadores. O resultado é que a média de custo diário de hospitalização da instituição corresponde, aproximadamente, a seis vezes a do atendimento domiciliar. O custo de um especialista em saúde nos casos de internação domiciliar ou acompanhamento domiciliar de doentes ou idosos é consideravelmente elevado. As famílias optam, em geral, pelo cuidador formal ou informal. O cuidador informal provê cuidados e assistência para terceiros, mas sem remuneração, sendo, normalmente, um familiar do paciente assistido. O cuidador formal provê cuidados de saúde ou serviços sociais para terceiros, em função de sua profissão, por exemplo: auxiliar ou técnico de enfermagem ou qualquer outro profissional treinado para cuidar de pessoas. As tarefas sob responsabilidade do cuidador vão desde os cuidados com a alimentação, higiene e administração de remédios, até o acompanhamento do idoso em passeios, banhos de sol, atividades recreativas, etc. Portanto, em muitas situações, o conhecimento técnico em saúde do cuidador é limitado. Para esses casos, é possível contar com a utilização de sistemas computacionais inteligentes, de maneira a auxiliar o cuidador, eventualmente o próprio paciente, na tomada de decisão em situações normais ou de emergência dentro do ambiente domiciliar. O uso dessas ferramentas pode também ser um diferencial quando da ausência do cuidador.

15 14 Um exemplo de sistema inteligente em saúde, para esse fim, seria um sistema sensível ao contexto Dey (2001). Tal sistema tem a capacidade de adaptarse de maneira dinâmica às informações de contexto (perfil, localização, disponibilidade, urgência do caso, etc.) do usuário do sistema (paciente e/ou cuidador). O LARIISA Laboratório de Redes Inteligentes e Integradas de saúde Oliveira (2009) é uma plataforma sensível ao contexto, tendo como uma das suas funcionalidades a coleta de informações de interesse do universo do usuário contexto, tratando de forma inteligente informações de sensores, de dispositivos diversos, bem como as fornecidas pelo próprio usuário. Exemplo de resultados da ação inteligente do LARIISA seria a geração de alertas, informações diversas capazes a ajudar o usuário na tomada de decisão, como, por exemplo, contatar com urgência o médico responsável pelo paciente. O NextSAUDE, Oliveira (2014) é uma instância do LARIISA que trata a aquisição e o tratamento de dados de Contexto em um cenário de internação domiciliar, baseado na TV digital. A internação domiciliar de saúde é destinada com mais frequência para pessoas idosas, englobando também pacientes com casos crônicos que não necessitem de internação hospitalar, além de pacientes em pósoperatório que podem continuar seu tratamento em casa. Nesses casos, a internação domiciliar, também ajuda o sistema público de saúde a otimizar leitos nos hospitais. Para se ter a eficiência desejada na internação domiciliar, são utilizados, em geral, sensores (captores de informação), equipamentos médicos, medicamentos, materiais e recursos humanos, em função do estado do idoso/paciente. Este trabalho apresenta o EMILIA: Especificação de um Modelo de Internação Domiciliar baseado na TV digital, uma visão computacional de cenários propostos para auxiliar o cuidador e/ou a equipe multiprofissional a prestarem melhor acompanhamento ao idoso/paciente em internação domiciliar. Esta visão consiste na modelagem destes cenários e na implementação de um protótipo como prova de conceito (PoC) dos cenários propostos no contexto do projeto NextSAUDE. O protótipo utiliza a tecnologia da TV digital como interface com o seu usuário: Cuidador, equipe multidisciplinar e, eventualmente, o idoso/paciente.

16 15 EMILIA é o primeiro protótipo do projeto NextSAUDE e faz uso de ontologias para representação do conhecimento e para inferências na aplicação inteligente implementada. 1.2 JUSTIFICATIVA A internação domiciliar consiste em uma modalidade de atenção realizada por um cuidador (leigo ou profissional especializado) ou por uma equipe multiprofissional, que presta assistência a idosos e/ou pacientes em suas residências com quadros clínicos crônicos ou não, porém estáveis. Os portadores de doenças que necessitam de cuidados paliativos, pacientes com patologias múltiplas e comorbilidade, dependência total, que necessitem de equipamentos e procedimentos especializados no domicílio também se enquadram nesse perfil da assistência A disponibilização de sistemas inteligentes nos domicílios, e da moderna infraestrutura de telecomunicações (internet, dispositivos móveis, TV Digital), hoje disponível, será de grande valia para os primeiros atendimentos de saúde, para exames de rotina, como também em casos de emergência, por exemplo, um AVC (Acidente Vascular Cerebral). A aquisição de informações relevantes do usuário, proposta neste trabalho, é baseado na tecnologia da TV digital, provendo informações de contexto para a plataforma NextSAUDE auxiliar na tomada de decisão do cuidador/paciente em internação domiciliar. A justificativa para a escolha da TV digital na aquisição de informações de contexto no cenário de internação domiciliar se deve a vários fatores, onde merecem destaques: A TV está presente em, praticamente, todos os lares e, por conseguinte, nos ambientes de internação domiciliar; Em fazendo parte faz parte do cotidiano da população brasileira, em especial a de baixa renda, a TV é uma tecnologia popular de fácil interface com o usuário (paciente/cuidador); A consolidação da TV digital no Brasil fortalece esta tecnologia como um mecanismo computacional permitindo a integração de

17 16 uma série de serviços interativos no apoio ao usuário (paciente/cuidador); Para determinadas aplicações que exigem uma melhor visualização (guia de procedimentos, treinamento, etc.) a TV, devido ao seu tamanho, se apresenta como uma interface mais convivial. 1.3 OBJETIVO GERAL Propor uma especificação formal de cenários de internação domiciliar, um modelo ontológico correspondente e uma aplicação baseada na TV digital, como prova de conceito (PoC) do uso de ontologias no auxílio ao cuidador, ao idoso/paciente e de uma equipe multiprofissional, no contexto do NextSAUDE, um projeto que estuda interoperabilidade semântica em sistemas de saúde. 1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Analisar os cenários de internação domiciliar propostos inicialmente na plataforma LARIISA, incrementando-os no contexto do projeto NextSAUDE; Caracterizar a tecnologia de TV digital como um mecanismo oportuno e eficaz para a interação do usuário (paciente/cuidador) com a plataforma LARIISA. Identificar requisitos funcionais e não funcionais destes cenários de internação domiciliar; Especificar formalmente os cenários de internação domiciliar; Desenvolver ontologia que represente a internação domiciliar no contexto local; Implementar aplicações baseadas nas ontologias desenvolvidas como prova de conceito do uso da TV digital nos cenários de internação domiciliar propostos. 1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO Este trabalho está organizado em 9 capítulos. No capítulo 2 é discutida a fundamentação teórica sobre sistemas sensíveis ao contexto, ontologia e TV digital. O capítulo 3 aborda os conceitos da internação domiciliar e os cenários propostos

18 17 pelo especialista de saúde no tem. O capítulo 4 descreve o projeto LARIISA e sua instância para a internação domiciliar que resultou no NextSAUDE. No capítulo 5 são descritos trabalhos relacionados ao uso de TIC em internação domiciliar. O capítulo 6 apresenta a EMILIA, a especificação formal dos cenários de internação domiciliar incrementados, onde são identificados os requisitos funcionais e não funcionais do sistema proposto. No capítulo 7 é abordada a ontologia proposta para os cenários de internação domiciliar. No capítulo 8 é feita uma descrição do protótipo, seguida por uma conclusão onde são feitas considerações finais sobre a importância do trabalho.

19 18 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Nesta seção é apresentada a fundamentação teórica dos principais temas envolvidos neste trabalho. São discutidos os sistemas sensíveis ao contexto, conceitos de ontologia e a tecnologia da TV digital. 2.1 SISTEMAS SENSÍVEIS AO CONTEXTO O contexto é definido como a informação que ajuda a identificar o que é ou não relevante em um dado momento e lugar, conforme Dey (2001): contexto é qualquer informação que caracteriza uma entidade (pessoa,lugar ou objeto) considerada relevante para interação entre uma pessoa e uma aplicação. A sensibilidade ao contexto está relacionada com a adaptação da aplicação de acordo com sua localização, dos usuários e objetos circundantes, bem como as mudanças que ocorrem nesses objetos no decorrer do tempo (DEY, 2001). Brézillon e Pomerol (1999) definem contexto como um conjunto de condições relevantes e influências que possibilitam a compreensão de uma situação, onde tais condições atuam diretamente sobre entidades do domínio considerado. Essa entidade pode ser uma pessoa, um lugar, ou um objeto que é considerado relevante para a interação do usuário com a aplicação, inclusive eles próprios. Os sistemas sensíveis ao contexto consideram, também, informações contextuais coletadas de outras fontes mudam o comportamento segundo essas informações. Assim eles podem trazer bons resultados no apoio à gestão e à tomada de decisão. Entretanto, o desenvolvimento de aplicações sensíveis ao contexto é complexo, por envolver, possivelmente, a utilização de conceitos de representação de conhecimento, de inferências, aquisição de dados em tempo real, etc.. Além disso, os sistemas sensíveis ao contexto utilizam fontes de dados (provedores de contexto) das mais diversas, tais como dispositivos móveis, set-top boxes, sensores, entre outros.

20 Dimensões do contexto Embora os sistemas sensíveis ao contexto considerem principalmente a informação de localização, existem outras informações contextuais em uma aplicação. Beigl e Gellersen (1999) consideram o contexto que inclui fatores humanos relacionados ao usuário (seu ambiente social e suas tarefas), além do ambiente físico (a localização, a infraestrutura e as condições físicas). Outra abordagem sobre o contexto é proposta por Abowd e Mynatt (2000) a qual contém as seguintes dimensões contextuais: Who (Quem), What (Que), Where (Onde), When (Quando), Why (Porque) Classificação de informações contextuais Para Schilit, Adams e Want (1994), as informações de contexto são adquiridas diretamente pela pessoa de forma explícita, ou implícita com a monitoração da pessoa ou com atividades baseadas no computador. Henricksen, Indulska e Rakotonirainy (2002) classificam as informações de contexto baseados nas suas associações que podem ser estáticas e dinâmicas. As características dinâmicas podem ser classificadas de acordo com a fonte que pode ser fornecida por um sensor, derivadas de outra fonte, ou definidas por uma pessoa ou por um serviço. A figura 1 mostra dispositivos móveis atuais com vários sensores, o que traz uma oportunidade de adquirir informações contextuais de forma dinâmica: GPS, câmera digital, acelerômetro, temperatura, bússola, sensor de proximidade, sensor de umidade, pressão atmosférica e o sistema de informações geográficas. Figura 1- Sensores dos dispositivos móveis. Fonte: Gardini et al (2013).

21 20 Para que as informações de contexto possam ser representadas, é necessário que elas sejam modeladas por alguma técnica. Um modelo de contexto define tipos, nomes, propriedades e atributos das entidades envolvidas nas aplicações sensíveis ao contexto, tais como usuários, dispositivos móveis e outros. O modelo tenta prever a representação, a busca, a troca e a interoperabilidade de informação contextual entre as aplicações. Existem várias técnicas para modelagem de contexto, algumas delas são: modelos chave-valor, modelos baseados em esquemas de marcação, modelos gráficos, modelos orientados a objetos, modelos baseados em lógica e modelos baseados em ontologias. Neste trabalho faz uso de ontologias para descrever as entidades do sistema e seus relacionamentos. Essa tecnologia é uma das mais promissoras na representação do conhecimento, devido ao seu grande poder de descrição, expressão e relacionamento entre entidades e atributos envolvidos. Segundo Maran, Augustin e Sacool (2011, p. 2) Os sistemas de saúde do futuro utilizam tecnologias definidas pela computação ubíqua, sendo que esses sistemas têm como principal característica o constante monitoramento do ambiente e das pessoas que estão inseridas nele, e a adaptação de conteúdo; desta forma, estes sistemas criam ambientes inteligentes, que são reativos e proativos. A modelagem de um sistema sensível ao contexto, utilizando-se as técnicas de computação ubíqua e ontologias permite a disponibilização de um modelo formal de dados sem ambiguidades e com expressividade e compreensão suficientes para que quaisquer aplicações possam interagir entre si através da troca de dados. 2.2 ONTOLOGIA Segundo Gruber (1993) ontologia é uma especificação formal e explicita de uma conceitualização compartilhada. A conceitualização representa o modelo abstrato; isso significa que os elementos estão claramente definidos e formalizados permitindo que a ontologia seja passível de processamento automático (FENSEL, 2001).

22 21 A ontologia tem por objetivo compartilhar o conhecimento comum de um domínio de conhecimento entre pessoas e agentes de softwares. As ontologias permitem que as pessoas e os agentes de software extraiam e acrescentem informações. Outro objetivo da ontologia busca reutilizar conhecimento de um domínio. É possível que muitos domínios necessitem de um mesmo conhecimento específico. Se esse conhecimento está especificado em uma ontologia ele pode ser utilizado por aqueles que necessitam. As pessoas, os agentes de software e as organizações necessitam de uma comunicação correta e efetiva, mas como cada um desses autores tem uma linguagem própria existe uma diferença de conceitos, estruturas e métodos. As ontologias servem para compartilhar conhecimento entres estes diversos autores por meio de um domínio determinado, com a redução de ambiguidade na informação. Assim, os sistemas que utilizam ontologia permitem estabelecer correspondência e relações e compartilhar conhecimento Tipos de ontologia As ontologias podem ser classificadas quanto a sua função: ontologia de domínio, ontologia genérica, ontologias de tarefas, ontologia de aplicação e ontologia de representação (MORAIS; AMBROSIO, 2007). A ontologia de domínio descreve conceitos e o vocabulário de um domínio especifico. Exemplo: medicina, educação. Já a ontologia genérica descreve domínios mais amplos como elementos da natureza, espaço, tempo, estados, processos e ações independentes do domínio de um problema específico. A ontologia de tarefa descreve uma atividade contribuindo na resolução de problemas, independentemente do domínio que ocorra, por exemplo, processo de vendas. A ontologia de aplicação descreve conceitos que dependem tanto de um domínio particular quanto de uma tarefa especifica.

23 22 A ontologia de representação explica conceitos que fundamentam os formalismos de representação de conhecimento, deixando claros os compromissos ontológicos embutidos nesse formalismo (GUIZZARDI, 2000) Linguagem OWL Existem diversas linguagens para representação de ontologias. A linguagem OWL (Web Ontology Languagem), recomendada pela W3C, serve para descrever um domínio em termos de classe, propriedades e individuo suas propriedades e relacionamentos. A linguagem OWL é uma extensão da linguagem RDF (Resource Description Framework) que é um modelo de dados baseado em triplas: sujeitopredicado-objeto. O OWL é dividida em três sublinguagens, de acordo com sua capacidade de expressão: OWL Lite linguagem mais simples das três subdivisões. Permite uma definição simples de hierarquia de classes e poucas restrições de propriedades. OWL DL permite o uso de todos os construtores da OWL, mas com restrições para garantir a completude e decidibilidade da ontologia, a partir da lógica de descrição (Descritpion Logics DL) que garante o balanceamento entre a expressividade e a decidibilidade. Essa sublinguagem permite definir relacionamentos entre instâncias de classes, bem como relacioná-las a literais RDF ou tipos de dados do Esquema RDF. OWL Full sublinguagem que permite o uso completo de construtores da OWL e da sintaxe RDF, sem restrições. Enquanto as duas sublinguagem anteriores restringem a sua sintaxe de classes às classes definidas pelo Esquema RDF e pequenas extensões, a OWL Full permite a criação e a manipulação de metaclasses via enumerações, restrições de propriedades e combinações booleanas.

24 TV DIGITAL A TV digital traz qualidade superior de áudio e imagem, tendo como benefício a eliminação de chuviscos e redução de interferências na recepção. A TV digital proporciona a transmissão de programas em alta definição com aspecto de tela 16:9. Embora a TV digital seja mais conhecida qualidade superior de áudio e imagem, o grande diferencial disponibilizado pela tecnologia digital sobre a tecnologia analógica é, sem dúvida, a possibilidade de se ter programas interativos, permitindo, assim, que a TV deixe de ser um dispositivo passivo em relação ao usuário. CANAL DE RETORNO Para uma comunicação bidirecional entre o emissor e o receptor no SBTV existe a necessidade de um canal de retorno ou canal de interatividade como mostrado na figura 2. Conforme a recomendação J110 do ITU-T, o canal de retorno é o meio de comunicação multiponto ente o usuário e provedor de serviços. A internet é um dos principais meios para o uso do canal de retorno Figura 2 - Modelo de referência do ITU. Fonte: Teleco. INTERATIVIDADE A interatividade pode ser explorada em vários níveis: local, unidirecional e a bidirecional. Segundo Monteiro (2004) a interatividade local é que se manifesta apenas no contexto do set-top-box, não necessita de um canal de retorno do usuário em direção ao transmissor.

25 24 Na interatividade unidirecional existe a necessidade do canal de retorno. Ela tem uma comunicação direta entre o usuário e mundo externo. Por exemplo: participação de enquetes de empresas, acesso a serviços diversos via internet. Já a interatividade bidirecional requer um canal de retorno para a comunicação entre o usuário e o programa (servidor da programação) enviado pela emissora (broadcast). Por exemplo, conteúdo personalizável acessível dinamicamente. SET TOP BOX O set-top-box é um hardware que tem poder de processamento e memória, sendo sua principal função a recepção do sinal digital e sua decodificação para apresentação da imagem e som recebidos. Em assim sendo constituído, o settop-box tem poder de armazenar conteúdo e permitir os três tipos de interatividade anteriormente descritos. Diversos produtores de conteúdo têm criado aplicativos para o set-top-box explorando a vantagem da tela grande do televisor. Os aplicativos são diversos como jogos, aplicativos bancários entre outros. Agregar aplicações na área de saúde ao set-top-box pode trazer benefícios à sociedade já que o televisor faz parte do cotidiano das pessoas; estas aplicações podem ser monitoramentos de sinais vitais, recebimento de alertas, marcação da consulta, entre outras. A proposta desta dissertação apresenta uma solução para internação domiciliar fazendo uso de um set-top-box externo desenvolvido especificamente para suportar cenários de internação domiciliar, no contexto do projeto NextSAUDE. A grande vantagem de se utilizar um set-top-box externo e com fabricação própria é possibilidade de adicionar dispositivos de hardware para uma necessidade extra do projeto. Outra vantagem é a possibilidade de alteração do software e atualizações a qualquer momento o que não acontece caso utilize um set-top-box proprietário de um fabricante de TV.

26 25 3 INTERNAÇÃO DOMICILIAR Este capítulo tem como finalidade abordar as principais características da internação domiciliar e contextualizá-las conforme a proposta deste trabalho. A internação domiciliar consiste em uma modalidade de atenção realizada por um cuidador formal ( ex.: auxiliar de enfermagem ) ou informal ( ex.: membro da família ) ou por um equipe multiprofissional, que presta assistência domiciliar a pessoas com quadros clínicos crônicos e agravados, porém estáveis. Para se ter a eficiência desejada, deve-se utilizar na internação domiciliar, de acordo com o estado de saúde do paciente, equipamentos médicos, medicamentos, bem como recursos tecnológicos modernos (sensores de sinais vitais, sistemas inteligentes, etc). A internação domiciliar constitui alternativa segura e eficiente utilizada por pessoas clinicamente estáveis que necessitam de cuidados mais intensos que podem ser mantidos na sua residência (MARTELLI et al., 2011). A Portaria 2529, de outubro de 2006, instituiu a Internação Domiciliar no contexto do SUS da seguinte forma Brasil (2006): o conjunto de atividades prestadas no domicílio de pessoas clinicamente estáveis, onde exijam intensidade de cuidados acima das modalidades ambulatoriais, mas que possam ser mantidas em casa, por equipe exclusiva para este fim, composta por médicos, enfermeiros e técnicos de enfermagem, na assistência direta, e por equipes matriciais de apoio, compostas por outros profissionais, que poderão atuar conforme as necessidades e protocolos dos serviços, como por exemplo, assistentes sociais, psicólogos, fisioterapeutas e nutricionistas são denominadas de Internação Domiciliar. No âmbito do Sistema Único de Saúde SUS -, a internação domiciliar é desenvolvida por profissionais da atenção básica e/ou da atenção especializada, conforme legislação específica, onde merecem destaque para este trabalho: Art. 1º Instituir a Internação Domiciliar no âmbito do Sistema Único de Saúde SUS. Art. 2º Definir como Internação Domiciliar, no âmbito do SUS, o conjunto de atividades prestadas no domicílio a pessoas clinicamente estáveis que exijam intensidade de cuidados acima das modalidades ambulatoriais, mas que possam ser mantidas em casa, por equipe exclusiva para este fim. Art. 3º Definir que os Serviços de Internação Domiciliar são compostos de:

27 26 I Equipes Multiprofissionais de Internação Domiciliar, compostas, no mínimo, por médico, enfermeiro e técnico ou auxiliar de enfermagem; II Equipes Matriciais de Apoio, podendo ser compartilhadas por várias equipes ou serviços de Internação Domiciliar, ou mesmo com a rede de serviços de saúde, composta por outros profissionais de nível superior, levando em consideração o perfil da atenção a ser prestada e os protocolos firmados.... Art. 8º Estabelecer como prioridade de eleição os seguintes grupos populacionais: I idoso; II portadores de doenças crônico-degenerativas agudizadas; III portadores de patologias que necessitem de cuidados paliativos; IV portadores de incapacidade funcional, provisória ou permanente. Parágrafo único. Outras prioridades, além das definidas, poderão ser estabelecidas localmente.... A internação domiciliar proporciona assistência humanizada e integral, contribuindo para a otimização dos leitos hospitalares e reintegrando o paciente em seu núcleo familiar. Com relação ao idoso, a internação domiciliar preserva ao máximo sua autonomia, buscando a recuperação de sua independência funcional. Para Fripp (2009, p.245) A internação domiciliar pode servir de elo entre o nível hospitalar e a atenção básica, fortalecendo o sistema e, particularmente, as Estratégias de Saúde da Família, reconhecendo as competências de cada instância. Para Duarte e Diogo (2000), os fatores que motivam o crescimento da internação domiciliar são: envelhecimento da população; transição demográfica; aumento das doenças crônicas não transmissíveis; o custo elevado do sistema hospitalar; o desenvolvimento de equipamento tecnológico; a transação demográfica; maior exigência nos cuidados de saúde; novas áreas de atuação dos profissionais; busca de maior humanização na assistência; integridade do cuidado.

28 ATORES NA INTERNAÇÃO DOMICILIAR A seguir, são abordadas as características dos atores da internação domiciliar: o pacientes, o cuidador e a equipe multiprofissional. PACIENTE Os Pacientes de internação domiciliar, na sua maioria, são doentes crônicos ou idosos que apresentam agravos que demandam, em geral, cuidados permanentes. Pessoas com doenças neurológicas e crianças também são o público desse modelo de assistência. Os portadores de doenças que necessitam de cuidados paliativos, pacientes com patologias múltiplas e comorbilidade, dependência total/parcial, que necessitem de equipamentos e procedimentos especializados no domicílio também se enquadram nesse perfil da assistência. A recuperação de um paciente não é uma tarefa fácil e prevenir acidentes é extremamente importante, principalmente no caso de idosos, crianças e pessoas portadoras de necessidades especiais. CUIDADOR FORMAL OU INFORMAL O cuidador é aquele toma conta do paciente ou idoso ou pessoa que necessite de assistência constante, podendo ter vinculo familiar ou não. O cuidador informal é um membro da família ou da comunidade que presta cuidado de forma parcial ou integral. O cuidador formal provê cuidados de saúde ou serviços sociais para outros, em função de sua profissão, e usa as habilidades, a competência e a introspecção originadas em treinamentos específicos. Geralmente, os cuidadores formais recebem compensação financeira pelos seus serviços, mas, algumas vezes não a recebem quando na condição de voluntários de organizações, grupos ou particulares.

29 28 Os cuidadores formais atendem às necessidades de cuidados de saúde pela provisão efetiva de serviços, competência e aconselhamento e apoio social. Segundo Karsch (1998), a atividade desempenhada pelo Cuidador informal é muito estressante: preenche o dia e a noite da pessoa que assume cuidar desse familiar. Essa atividade está inscrita nas necessidades de cuidados do dependente. Se o cuidador assumiu, para si, também, as tarefas domésticas, conciliá-las com os cuidados pessoais ao paciente exige novas habilidades para compatibilizá-las. Entre as queixas mais frequentes dos cuidadores estão o cansaço, a sobrecarga com a realização dos cuidados. Os cuidados exigem muito tempo e esgotam as forças dos cuidadores, que têm que se preocupar a administração de dietas, dos medicamentos, com a higiene do paciente, entre tantas outras tarefas (LAHAN, 2010). Na pesquisa de Santos (2014), foram verificadas algumas características comuns do cuidador, entre elas: 1. baixa escolaridade; 2. dificuldade de realizar atividades básicas como administração de remédio do paciente e na alimentação do paciente; 3. dificuldade de realizar as orientações dos especialistas de saúde; 4. baixo conhecimento em cuidador de saúde. Um sistema automatizado que facilite o cotidiano do cuidador, já que este trabalha com pressão e cansado de sua rotina, tem grande valor. EQUIPE MULTIPROFISSIONAL A equipe multiprofissional é responsável pela assistência de saúde dedicada ao paciente da internação domiciliar que pode ser os seguintes profissionais: médicos, enfermeiros, fisioterapeuta, assistente social, auxiliares e técnicos de enfermagem, fisioterapeuta, fonoaudiólogo, nutricionista, odontólogo, psicólogo, farmacêutico e terapeuta ocupacional. Para melhorar a qualidade do serviço da internação domiciliar, é importante que os especialistas de saúde tenham uma comunicação de qualidade entre os profissionais.

30 CENÁRIOS NA VISÃO DO ESPECIALISTA PROPOSTO POR SANTOS (2014) Todos os cenários discutidos neste trabalho foram descritos por Santos (2014) na sua dissertação de mestrado, em que foi proposto um conjunto de cenários para desenvolvimento de sistema de saúde. A figura 3, a seguir, mostra três cenários: no primeiro o paciente está sozinho, no segundo conta com a ajuda do cuidador, e o terceiro está acompanhado por profissionais. Figura 3 Cenários simplificados encontrados na Internação Domiciliar. (a) (b) (c) Fonte: Elaborados pelo autor Visão dos especialistas de saúde cenário paciente No cenário (a) da figura 3, o sistema a ser desenvolvido para esse cenário deve identificar o estado de saúde do paciente e transmitir essas informações para especialistas de saúde em tempo real. O cuidador também é informado em tempo real da situação do estado de saúde do paciente e que ação deve ser realizada. O paciente pode fornecer outras informações para o sistema como prática de exercícios, hábitos alimentares e resultados de exames. Nesse mesmo cenário, o paciente utiliza o sistema para registrar informações tais como higienização, alimentação ou atividades sociais e mostrar as imagens para identificar se existe algum desconforto que o paciente apresenta, ou mesmo reação adversa a algum medicamento Visão do especialista de saúde cenário do cuidador No cenário (b) da figura 3, o sistema a ser desenvolvido busca auxiliar as atividades rotineiras principais realizadas pelo cuidador dentro do atendimento domiciliar de saúde, tais como higiene, alimentação, medicação, atividades sociais e procedimentos clínicos básicos.

31 30 As informações de cuidados gerais realizados pelo cuidador serão alimentadas no sistema. Além disso, também é feito o registro da medicação e sua finalidade, juntamente com seus horários de aplicação. O mesmo procedimento é realizado para alimentação, fornecendo à plataforma os horários e o tipo de alimentação fornecida ao paciente. No que diz respeito à higienização, é informada a plataforma os procedimentos de higiene realizados com o paciente, como, por exemplo, trocas de fraudas geriátricas. Para as atividades sociais, são informadas no sistema a ser desenvolvido o tipo de atividade, duração da atividade, e roteiro da mesma. Já para os casos de procedimentos clínicos, é possível informar, por exemplo, se foi necessário algum ajuste de encaixe nos tubos que auxilia a respiração do paciente e se o aparelho de ventilação mecânica apresenta algum tipo de mau funcionamento Visão do especialista cenário equipe multiprofissional Neste cenário serão abordadas duas perspectivas: comunicação interna entre os membros da equipe acerca da anamnese do paciente assistido e as orientações que devem ser repassadas para o cuidador executar sem a presença de um profissional de saúde. Algumas características comuns relacionadas à equipe multiprofissional: necessidade de comunicação com outros membros da equipe e compartilhamento de informações dentro da equipe; necessidade de passar orientações para o cuidador mesmo estando à distância; necessidade de controle para certificar-se se orientações passadas para o cuidador foram realizadas; acompanhamento do estado de saúde do paciente. Como a equipe multiprofissional é diversificada, nem sempre o mesmo profissional presente na equipe será o mesmo que atenderá constantemente aquele paciente. É importante a verificação dos últimos laudos técnicos realizado pelos profissionais de saúde, armazenados na base de dados de conhecimento, para melhor analisar o paciente.

32 31 4 PROJETO LARIISA & NextSaude 4.1 PROJETO LARIISA O LARIISA (Oliveira, 2009) é uma plataforma inteligente sensível ao contexto e baseada em ontologias que usa informações locais e globais de saúde na tomada de decisão na governança e saúde. As informações de contexto local são, por exemplo, pulsação do paciente, frequência cardíaca, pressão arterial e sintomas. As informações de contexto global de saúde derivam das informações locais e são informações usadas em alto nível como, por exemplo, número de casos de sarampo confirmados em uma localidade. As informações globais são preciosas para tomada de decisão dos gestores de saúde. O LARIISA utiliza informações contextuais que são usadas de forma remota. Essas informações podem ser informadas pelo usuário ou coletada por meio de sensores dos dispositivos móveis. A figura 4 mostra a arquitetura proposta por Gardini et al. (2013) para o LARIISA, dividida em três partes: a aquisição de dados, o processamento e publicação. Figura 4 Sistema LARIISA Fonte: Gardini et al (2013).

33 32 Aquisição de dados: o usuário informa os seus dados, remotamente, tais como as informações de sintomas percebidos, informações captadas por sensores de sinais vitais, etc. O usuário pode ser um paciente/idoso ou um agente de saúde. Processamento dos dados: Os dados coletados precisam ser e organizados por tags com intuito de facilitar a geração de conteúdo para registro no banco de dados do LARIISA. Publicação: uma vez processados, os dados coletados alimentam os contextos local e global. A partir de então, os dados estão prontos para serem tratados por aplicações inteligentes que produzem inferências de interesses do sistema. Aplicações do LARIISA podem, então, fazer uso das regras de decisão local para prover serviços para determinado paciente. Como exemplo de serviços local do LARIISA, o sistema pode perceber, a partir de informações capturadas por sensores, indícios do estado crítico de saúde de um paciente e gerar um alerta sugerindo atenção urgente ou um envio de ambulância para atendê-lo. O LARIISA também pode gerar um serviço global. Por exemplo, o fato de, ao ser detectado vários casos de dengue em uma determinada localidade, o sistema gerar um mapa epidemiológico e/ou orientar o gestor para enviar agentes de saúde para aquela determinada localidade. O LARIISA trabalha com metadados constituído por informações relevantes estruturadas. A figura 5 mostra o metadados do LARIISA com destaque aos dados de geolocalização, o SUS ID (identificador nacional do usuário do SUS), sintomas coletados do paciente, etc.

34 33 Figura 5 Metadado LARIISA Fonte: Gardini et al (2013). 4.2 CENÁRIO DE UTILIZAÇÃO DO LARIISA O cenário de utilização do LARIISA proposto por Gardini et al (2013), é mostrado na figura 6. No lado esquerdo da figura 6 vê-se o ambiente de aquisição de dados (residência, por exemplo),onde o paciente/idoso, cuidador e, eventualmente, uma equipe multidisciplinar se encontram. Neste ambiente pode haver sensores, além de outras tecnologias: set-top-box, dispositivos móveis, etc. No lado direito do cenário de utilização do LARIISA (figura 6), encontram-se diversas bases de dados do LARIISA, tais como ontologia onde são realizadas as inferências e checagem de informação, o repositório de contexto local, etc.

35 34 Figura 6 Cenário de utilização do LARIISA Fonte: Gardini (2013). 4.3 PROJETO NEXTSAUDE O NextSAUDE - Núcleos de excelência em interoperabilidade semântica em sistemas de saúde, Oliveira (2014) é um projeto sendo implantado no IFCE Aracati, constituído de Núcleos de Excelência em Interoperabilidade Semântica de Sistemas de Saúde, envolvendo universidades e centros renomados de pesquisa, desenvolvimento e inovação nacionais (PUC-Rio, UFPE, UFBA, UNESPI, UFC, FioCRUZ Ceará,IFCE ).

36 35 O objetivo do NextSAUDE é desenvolver soluções especializadas e gerar inovações tecnológicas de interoperabilidade para o Sistema Único Saúde (SUS), no contexto da construção do Barramento de Serviços (tecnologia SOA) de Saúde e da estratégia de interoperabilidade do Sistema Cartão Nacional de Saúde, com a interveniência do camadas de alto nível (semântica) e de baixo nível (hardware) anteriormente citadas. A plataforma NextSAUDE será constituída de três módulos: Módulo de hardware (captura de dados). Uma solução baseada em hardware, software embarcado e aplicativos para captura de dados de um paciente em sua residência (internação domiciliar, por ex.) via TV digital e dispositivos móveis. Ela também proverá a este paciente (ou a seu cuidador) serviços de aconselhamento na internação domiciliar à saúde, enviado pelo módulo aplicação. Módulo de gerenciamento de Ontologias. Uma ferramenta de software para o gerenciamento de Ontologias em Sistemas de saúde na perspectiva de publicar, recuperar e descrever dados distribuídos na Web. Ela permitirá a automatização e composição de serviços semânticos na web, fazendo uso de perfis pessoais. Módulo de Aplicação Uma aplicação inteligente para apoio a tomada de decisão na supervisão de pacientes (doentes e idosos) e aconselhamento ao paciente/cuidador, via TV digital e dispositivo móvel. A figura 7 exemplifica o modelo de solução de hardware proposta pelo NextSaude. Nela é visível a presença de sensores, dispositivos móveis e do set-topbox envolvidos na comunicação do paciente com o sistema. Este modelo de solução tem relação estreita com o protótipo do EMILIA proposto neste trabalho.

37 36 Figura 7 Modelo de solução de hardware. Fonte: Santos (2011). 4.4 MÓDULOS DE ONTOLOGIA O projeto LARIISA define duas ontologias OWL-DL para a modelagem das informações de contexto local e global de saúde. A figura 8 mostra a representação gráfica da ontologia local do LARIISA, onde são levadas em consideração as informações locais dos atores do sistema. O LARIISA classifica as informações de contexto local e global de saúde de acordo com seis dimensões. Espacial: qualquer informação que caracteriza a situação do espaço. Exemplo coordenadas GPS, local do objeto de interesse. Temporal: todas as informações que caracterizam a situação de dimensão de tempo (intervalo, período do dia, mês, ano, dia, estação). Espacial-temporal: todas as informações que caracterizam a situação que é dependente tanto da dimensão espacial com da temporal, ou seja, condições climáticas, temperatura, ruído, luminosidade. Social: todas as informações que caracterizam a situação das relações sociais entre atores envolvidos com o sistema.

38 37 Computacional: as informações que descrevem a situação das características computacionais. Exemplo configuração dos dispositivos dos usuários. Elemento de saúde: classifica o contexto da informação a partir do ponto de vista de saúde. Como batimento cardíaco, pulso, pressão sanguínea. Figura 8 Modelo de Ontologia Local do LARIISA Fonte: OLIVEIRA et al., 2010 Figura 9 Modelo de Ontologia Global do LARIISA Fonte: OLIVEIRA et al., 2010

39 38 5 TRABALHOS RELACIONADOS Neste capítulo, são analisados os trabalhos relacionados à EMILIA, Especificação do Modelo de Internação Domiciliar baseado em TV Digital. 5.1 TV CARE: HOMECARE VIA TV DIGITAL PARA TERCEIRA IDADE O TV CARE, proposto por Jantsch et. al (2011), busca prover autonomia ao idoso ativo por meio do monitoramento de saúde via sensores de sinais vitais e comunicação com uma central médica: o rientação do estado de saúde físico e alimentar, maior interação social com médicos, amigos e familiares através da ferramenta de comunicação. Figura 10 Arquitetura do TV CARE Fonte: Jantsch et. Al (2011)

40 39 O TV CARE tem algumas características: utilização de Sensores de Sinais Vitais: eletrocardiograma, pressão, temperatura, oximetria. central médica de monitoramento: trabalha com uma central médica de forma que os sinais vitais do idoso possam ser monitorados. interface simplificada: tem uma interface simplificada com característica a exploração de fontes claras, e fundo escuro da tela, tamanho apropriado de leitura para o público-alvo. A figura 10 ilustra a arquitetura do TV CARE que também explora a parte social possibilitando a comunicação do idoso com seus familiares e a equipe médica, reduzindo o isolamento do idoso. O TV CARE também explora mecanismos que fazem com que os usuário mantenham o seu foco no que é importante melhorando a facilidade de utilização. 5.2 HHS STICKER: APLICAÇÃO MÉDICA EM JAVA PARA TV DIGITAL O HHS Sticker, proposto por Neves et al. (2012), tem como objetivo principal o acompanhamento remoto de pacientes idoso em suas residências. O HHS tem as características de Monitoramento contextual por meio de sensores. Explora o contexto por informações dos diversos sensores (temperatura, umidade, luminosidade) dados de atividades de paciente, sua localização e medições fisiológicas, por exemplo, pressão arterial e ritmo cardíaco. O Sticker propõe infraestrutura específica instalada na residência do paciente para coletar e monitorar dados de contexto composta por sensores de ambiente, pontos de acesso WiFi para comunicação dos sensores e atuadores com um sistema de computação local, que persiste as informações temporariamente e as transmite com segurança para a central de monitoramento. A figura 11 apresenta uma lista de planos de cuidados descritos por um médico para seu paciente do HHS ou cuidador.

41 40 Figura 11 Lista de planos de cuidados Fonte: NEVES et al. (2012). Figura 12 Diga Saúde Fonte: Santos (2011).

42 DIGA SAÚDE Proposto por Santos (2011). o DIGA SAÌDE é um sistema de baixo custo que disponibiliza serviços home care, tendo como principal interface com o usuário a TV digital (figura 12 ). O Diga Saúde explora as funcionalidades de um sistema home care e auxilia o acompanhamento e administração do consumo de medicamentos no cotidiano do paciente. O Diga Saúde envolve a utilização de sensores, serviços web e, naturalmente, a TV digital. Ele especifica também todo o processo realizado na casa do paciente para atender as seguintes funcionalidades: acompanhamento e administração de medicamentos, envio de mensagens e avisos, exibição de dicas e monitoramento de sinais vitais. Os critérios adotados para a comparação são os seguintes: sensibilidade ao Contexto: o sistema utiliza informações contextuais seja de forma explicita ou implícita. ambiente de atuação de serviços internação Domiciliar de Saúde / Home Care: utiliza o ambiente domiciliar ou residencial para fornecimento de serviço de saúde através da TV DIGITAL. ontologia: utiliza ontologia para representação do conhecimento e modelagem do contexto. monitoração em tempo real: utilização do monitoramento de saúde em tempo real; interatividade em TV Digital: apresenta opção de uso através da TV digital interativa. sistema de Orientação focado no cuidador: se o trabalho utiliza a visão do cuidador e passa a orientação para o mesmo; usabilidade: ao usar o sistema, este apresenta propriedades de usabilidade em termos de interfaces interativas e fáceis de serem usadas.

43 COMPARAÇÃO ENTRE OS SISTEMAS quadro 1. Uma comparação entre as diferentes abordagens são apresentadas no As abordagens são qualificadas da seguinte forma: OK quando o critério definido é utilizado. NÃO OK quando não é utilizado. Quadro 1 Comparação dos trabalhos relacionados. TV CARE HHS Sticker Diga Saúde EMILIA Sensibilidade ao Contexto OK OK OK OK Ambiente de Internação Domiciliar / Home Care OK OK OK OK Ontologia NÃO OK NÃO OK NÃO OK OK Monitoração em Tempo Real OK OK OK OK Foco no Cuidador NÃO OK NÃO OK OK OK Interatividade da TV Digital OK OK OK OK Usabilidade OK NÃO OK NÃO OK OK Fonte: Elaborado pelo autor. Na abordagem do TV CARE o sistema utiliza monitoramento dos pacientes e idosos no ambiente domiciliar. Explora bem o aspecto de usabilidade para idosos não há abordagem da intenção domiciliar. Na abordagem do HHS Sticker, as atividades do home care, o auxílio e o monitoramento de saúde do idoso não foram explorados. O sistema falha na usabilidade das interfaces. A abordagem do Diga Saúde auxilia o idoso ou paciente nas atividades realizadas na residência, explora bem a interatividade da TV digital. Porém não foi explorada a utilização de ontologias nem com detalhes a internação domiciliar e os problemas encontrados na mesma. Foi verificado que os pontos comuns em todos os trabalhos relacionados são: monitoramento de saúde em tempo real, o auto cuidado do idoso e as instruções para o paciente em sua residência.

44 43 O EMILIA, sistema proposto nessa dissertação, difere dos demais relatados, ao abordar cenários específicos de saúde criados por especialista da área de internação domiciliar. O foco no cuidador também é outro diferencial, pois nenhumas das propostas exploram uma ferramenta auxilie o cuidador. 6 ESPECIFICAÇÕES DOS CENÁRIOS Neste capítulo é especificado formalmente o protótipo desenvolvido para cenários de internação domiciliar, fornecendo a visão computacional do trabalho realizado por Santos (2014). Inicialmente, são mostrados os cenários incrementados a partir da proposta inicial feita por Santos (2014), Em seguida, são descritos os requisitos funcionais e não funcionais destes novos cenários. O capítulo finaliza com os casos de uso, narrativa destes casos, diagrama de implantação, diagramas de classe e diagramas de atividades dos cenários incrementados CENARIOS INCREMENTADOS Santos (2014), na sua proposta, desenvolveu cenários para os atores do ambiente de internação domiciliar: cuidador, equipe multidisciplinar e paciente/idoso. O objetivo foi, naturalmente, auxiliar o cuidador/equipe multidisciplinar nas atividades rotineiras de acompanhamento do paciente/idoso. Os incrementos propostos neste trabalho para esses cenários propostos por Santos (2014) vão desde ao monitoramento do paciente/idoso, via sensores de sinais vitais e dispositivos móveis, a agregação de serviços tais como a utilização de vídeos para o treinamento do cuidador nas suas atividades gerais e rotineiras, apresentação de dicas e instruções tanto para o cuidador/equipe multidisciplinar e para o paciente/idoso. No cenário incrementado, o cuidador pode também realizar vídeo conferência com o hospital ou com especialistas (médico ou uma central de atendimento do hospital), por exemplo, com objetivo de tirar dúvidas ou fazer algumas solicitações referentes ao paciente/idoso. A título de exemplo das novas funcionalidades do cenário, caso a pressão do paciente, monitorada por um sensor, esteja baixa o sistema propõe ao cuidador

45 44 dá um alimento ao paciente/idoso que ajude a subir a pressão, ou que o cuidador entre em contato com o médico. No que diz respeito à equipe multiprofissional, outro incremento proposto neste trabalho refere-se a segurança. Somente a equipe multidisciplinar terá acesso as informações do paciente. Para tanto, será necessário um processo de autenticação que atenda aos padrões de segurança estabelecidos para a área. Neste contexto, a privacidade é outro item observado no incremento dos cenários propostos por Santos (2014), seguindo o código de ética para sistema de informação em saúde. Quadro 2 Comparação entre os cenários. CENÁRIO SANTOS Auxílio de Atividades Gerais. Envio de Informações do Estado de Saúde. Auxílio de Rotineiras. Leitura de Consultas e Envios de Consultas. Comunicação entre os Atores do Sistema. Comunicação a Equipe em Ocorrências. Fonte: Elaborado pelo autor. CENÁRIO INCREMENTADO Treinamento em Vídeos. Utilização de Sensores médicos e outros. Envio de Aviso e SMS. Privacidade e Segurança. Integração com Hospital. Apoio a Decisão em Ocorrências. O quadro 2 mostra uma síntese do cenário incrementado neste trabalho, comparativamente ao cenário proposto por (SANTOS, 2014). 6.2 REQUISITOS Requisitos funcionais Os requisitos funcionais descrevem o comportamento de um sistema, ou seja, suas ações para cada solicitação dos usuários, demonstrando as funcionalidades que ele deverá dispor para atender o usuário. O sistema proposto neste trabalho diz respeito aos cenários de internação domiciliar apresentado no capítulo anterior. Ele tem como objetivo atender as seguintes necessidades para atender os cenários propostos: [RF-01] Monitorar os sinais vitais: o sistema deve realizar o monitoramento dos sinais vitais.

46 45 [RF-02] Solicitar envio de ambulância: o sistema deve solicitar o envio da ambulância conforme a gravidade do paciente. [RF-03] Usar as imagens para sintomas: o sistema deve fazer uso de visão computacional através de imagens que vão auxiliar a verificação dos sintomas. Esse requisito funcional tem muita aplicabilidade em doenças de pele. [RF-04] Enviar estado de saúde do paciente: o sistema deve possibilitar o envio de qualquer alteração do estado de saúde do paciente. [RF-05] Auxiliar no procedimento de rotina higienização: o sistema deve auxiliar o cuidador no procedimento de rotina higienização. [RF-06] Auxiliar no procedimento de rotina caminhada: o sistema deve auxiliar o cuidador no procedimento de rotina caminhada. [RF-07] Auxiliar no procedimento de rotina administração de remédio: o sistema deve auxiliar o cuidador no procedimento de rotina administração de remédio. [RF-08] Auxiliar na atividade alimentação: o sistema deve informar a dieta para o paciente. [RF-09] Enviar mensagens: o sistema deve possibilitar o envio de mensagens do cuidador ou paciente para a equipe multiprofissional ou equipe para o cuidador e paciente. [RF-10] Exibir dicas: o sistema deve possibilitar o envio de dicas e instruções para o paciente ou cuidador. Exemplo, o cuidador tem dúvida de como agir se o paciente estiver engasgado, então, solicita instruções de como agir para o sistema. [RF-11] Ter videoconferência: o sistema deve fazer videoconferência via TV. A videoconferência evitaria o deslocamento do idoso ou paciente crônico para o hospital para casos mais simples. [RF-12] Ter Treinamento: o sistema deve ter vídeos de tratamentos e treinamentos de saúde, disponibilizados constantemente para os cuidadores. [RF-13] Chat com hospital: o sistema deve possibilitar a comunicação via chat com o hospital credenciado a fim de sanar alguma dúvida relacionada ao quadro do paciente.

47 46 [RF-14] Enviar consulta: o sistema deve permitir o envio de consultas dos especialistas da equipe multiprofissional de saúde. [RF-15] Ler consulta: o sistema deve permitir a leitura de consultas de vários especialistas da equipe multiprofissional que atendem o paciente Requisitos não funcionais Os requisitos não funcionais, normalmente, são aspectos de qualidade de um sistema, estando relacionados à confiança do usuário no sistema. [RNF-01] Usabilidade 1: o sistema deve possuir locais para digitação. [RNF-02] Usabilidade 2: o sistema deve possuir a opção sintomas através de imagens. [RNF-03] Usabilidade 3: o sistema deve possuir mecanismo de ajuda para os usuários. [RNF-04] Usabilidade 4: o sistema deve possuir contrastes de cores. [RNF-05] Usabilidade 5: o sistema deve possuir ícones de fácil visualização. [RNF-06] Segurança: a equipe multiprofissional deve ter acesso ao sistema por meio de autenticação. O acesso permite visualizar o estado de saúde do paciente que a equipe atende. Além disso, as informações de saúde particulares da cada paciente são protegidas por políticas de autenticação de acesso. [RNF-07] Privacidade: o sistema deve disponibilizar acesso às informações seguindo as normas instituídas no manual do código de ética para sistemas de informação em saúde. [RNF-08] Desempenho: as respostas das solicitações dos usuários não devem demorar mais do que 4 segundos. [RNF-09] Disponibilidade: o sistema deve estar disponível pelo menos 99,7% do tempo nas 24 horas por dia, sete dias por semana Requisitos de hardware O requisito de hardware está relacionado ao set-top-box os medidores de sinais vitais e do servidor.

48 47 [RH 1] Set-top-box Sintonizador: o set-top-box deve ter um sintonizador de TV digital ISDB-T. [RH 2] Set-top-box acesso à rede: o set-top-box deve ter placa de rede para acesso a internet. [RH 3] Set-top-box processamento: o set-top-box deve ter um processador no mínimo 800 MHz. [RH 4] Set-top-box Memória de Armazenamento Flash: memória deve ter armazenamento de no mínimo de 32Gbytes. [RH 5] Set-top-box memória RAM: o set-top-box deve ter no mínimo 512 Mbytes. [RH 6] Set-top-box portas USB: o sistema deve ter no mínimo 2 portas USB. [RH 7] Sinais Vitais Pressão Arterial: o medidor de pressão arterial deve ter comunicação Bluetooth ou USB. [RH 8] Sinais Vitais Glicose: o medidor de glicose deve ter comunicação Bluetooth ou USB. [RH 9] Sinais Vitais Temperatura: o medidor de temperatura deve ter comunicação Bluetooth ou USB. [RH 10] Sinais vitais frequência respiratória: o medidor de frequência respiratória deve ter comunicação Bluetooth ou USB. [RH 11] Sinais vitais frequência cardíaca: o medidor de frequência cardíaca deve ter comunicação Bluetooth ou USB. 6.3 CASO DE USO A UML- Unified Modeling Language é uma linguagem visual utilizada para modelar softwares baseados no paradigma de orientação a objetos. Essa linguagem tronou-se, nos últimos anos, bastante adotada pela indústria de engenharia de software. Os casos de uso dos requisitos funcionais do sistema foram divididos nos atores do sistema: cuidador, paciente e equipe multiprofissional. A figura 13 mostra o caso de uso do ator cuidador, onde são identificadas nove ações do cuidador e três do sistema (LARIISA).

49 48 Figura 13 Caso de uso ator cuidador. Fonte: Elaborado pelo autor. A figura 14 mostra o caso de uso do ator paciente, onde são identificadas nove ações do paciente e três do sistema (LARIISA). Percebem-se várias ações comuns nos dois casos de uso cuidador e paciente, em especial as ações do ator LARIISA.

50 49 Figura 14 Caso de uso ator paciente. Fonte: Elaborado pelo autor. A figura 15 mostra o caso de uso do ator equipe multiprofissional, onde são identificadas seis ações da equipe multiprofissional e três do sistema (LARIISA).

51 50 Figura 15 Caso de uso ator equipe multiprofissional. Fonte: Elaborado pelo autor RELATO DO CASO DE USO O relato ou documentação do caso de uso identifica o relacionamento entre seus atores e o sistema. O Quadro 3 mostra a narrativa do caso de uso do requisito funcional RF-1: Monitorar sinais vitais. São verificadas 16 ações normais e 1 de fluxo alternativo e um fluxo de exceção, no caso da não disponibilidade de internet no cenário.

52 51 Quadro 3 Narrativa do caso de uso RF-1. RF- < 1 > <Monitorar os Sinais Vitais> Versão <01> Ator Objetivos Pré-Condição Prioridade Ponto de ativação Fluxo Normal <Cuidador e Paciente> Possibilitar a verificação dos principais sinais vitais do paciente. Ter os sensores disponíveis para serem instalados ou conectados no set-top-box. Essencial. Clicar no botão Verificar Sinais Vitais da tela inicial. Passo Ação 1 O usuário acessa a tela inicial do sistema; 2 O usuário seleciona a opção Sinais Vitais; 3 O sistema exibe uma tela contendo dois botões Verificar Sinais Vitais e Exibir Condições de Saúde. 4 O usuário seleciona a opção Verificar Sinais Vitais (Fluxo Alternativo A1 e Fluxo de Exceção E1); 5 O usuário visualiza uma tela contendo quatro opções (botões) que redirecionam o usuário para as telas de verificação dos sinais vitais: pressão arterial, pulso, temperatura do paciente e oximetria. 6 O usuário escolhe a opção verificar sinal vital 7 O sistema exibe na tela de verificação do sinal vital escolhido. 8 O usuário conecta o sensor na entrada USB do set-top-box da TV; 10 O sistema exibe uma mensagem de confirmação, informando que o sensor foi conectado com sucesso.

53 52 11 O sistema inicia a verificação do sinal vital e exibe uma mensagem pedindo para o paciente aguardar uns instantes. 12 O sistema exibe o resultado final da verificação do sinal vital. 13 O usuário transmite os dados coletados nos sensores. 14 O sistema exibe uma mensagem de sucesso na operação; 15 O usuário remove o sensor conectado no settop-box. 16 Fim do caso de uso.

54 53 Ação Fluxo Alternativo 1 A.1. O usuário seleciona a opção Exibir Histórico de Sinais Vitais. A1.1. O usuário visualiza uma tela contendo a lista de sinais vitais já verificados, identificados por dados do sinal (tipo e data da verificação). Essa lista exibe, aproximadamente, de 1 a 5 sinais vitais. O usuário também pode visualizar um botão ajuda e um botão para voltar para menu principal. A1.2. O usuário utiliza o botão para esquerda (<) ou para direita (>) do seu controle remoto; A1.3. O usuário utiliza o botão para baixo (ʌ) e para cima (V) do controle remoto para selecionar um sinal vital; A1.4. O usuário seleciona o botão confirmação do seu controle remoto ( botão OK ). A1.5. O sistema exibe o tipo de exame verificado. A1.6. O usuário retorna para tela de exames. A.1.7 O usuário escolhe e pressiona o botão menu sinais vitais. A.1.8 O usuário escolhe e pressiona o botão menu sinais vitais. A 1.9 Retorna o passo 4. Fluxo de Exceção Passo Ação E1 O usuário não possui conexão com a internet. E1.1. O usuário restabelece a conexão com a internet. E1.2. Retorna ao passo 1. Fonte: Elaborado pelo autor.

55 54. O Quadro 4 mostra a narrativa do caso de uso do requisito funcional RF-2: Solicitar envio de ambulância. São verificadas 11 ações normais e 1 de fluxo alternativo e um fluxo de exceção, no caso da não disponibilidade de internet no cenário. Quadro 4 Narrativa do caso de uso RF-2. RF- < 2 > <Solicitar envio de ambulância > Versão <01> Ator Objetivos Pré-Condição Prioridade Ponto de ativação Fluxo Normal <Cuidador e Paciente> Solicitar envio de ambulância. Estar na tela inicial do sistema. Importante. Assim que o usuário inicia a execução do aplicativo. Passo Ação 1 O usuário acessa a tela inicial do sistema; 2 O usuário seleciona a opção solicitar envio de ambulância. 3 O sistema exibe uma tela enviar sintomas. ( Fluxo de Exceção: E1); 4 O usuário informa os sintomas e pressiona o botão de confirmação (OK). 5 O sistema exibe uma mensagem de confirmação, informando que ambulância está indo ao local. 6 O sistema informa aos componentes da ambulância os sintomas. 7 O sistema informa ação ao usuário com uma mensagem. 8 O usuário confirma o recebimento com o botão de confirmação (OK).

56 55 10 O sistema exibe uma mensagem de sucesso da operação. 11 Fim do caso de uso Ação Fluxo Alternativo 1 A 1. O usuário utiliza o botão para baixo (V) para enviar a próxima imagem. A1.2 Retorna o passo 3 Fluxo de Exceção Passo Ação E1 O usuário não possui conexão com a internet. E1.1. O usuário restabelece a conexão com a internet. E1.2. Retorna ao passo 1. Fonte: Elaborado pelo autor. Os outros relatos dos casos de uso estão no apêndice A dessa dissertação, no mesmo modelo do quadro 3 e quadro 4, apresentados anteriormente Diagrama de classes Diagrama de classes define as entidades necessárias em modelo de programação orientada a objeto, como também o relacionamento entre as entidades, os atributos e características que compõem a entidades. Nas figuras 16 e 17 são apresentados os diagramas de classe responsável por definir as entidades básicas que representam a modelagem do sistema EMILIA (Especificação de um Modelo de Internação Domiciliar baseado na TV digital), proposto neste trabalho. A maioria das entidades encontradas nas figuras 16 e 17 são facilmente identificadas nos casos de uso apresentados (Consulta, Paciente, Cuidador, Sinais vitais, etc.). Outras, como CID10 (Código Internacional de Doenças), são específicas do domínio de especialistas. A classe consulta é classe principal do sistema todo serviço ofertado pelo sistema é baseado pelos relacionamentos dessa classe. A classe prescrição se refere à prescrição realizada por um especialista. Os avisos enviados para cuidador sobre administração de remédio vêm de uma prescrição médica.

57 56 A classe procedimento é relacionada aos procedimentos solicitados por um especialista. A classe paciente se relaciona com classe cuidador, classe sinais vitais e a classe exame. Outra classe fundamental é a classe cuidador que se relaciona com a classe paciente e com a classe treinamento. A classe paciente também se relaciona com a classe paciente e tem a classes profissionais de saúde. Figura 16 - Diagramas de Classes Fonte: Elaborado pelo autor.

58 57 Figura 17 - Diagramas de classes Fonte: Elaborado pelo autor. 6.5 Diagrama de Implantação O diagrama de implantação é o diagrama com a visão física da UML. O seu foco é a questão da organização da arquitetura física sobre a qual o software será implementado e executado em termos de hardware, ou seja, (computadores, settop-box, servidores etc.) que suportarão o sistema, além de definir como essas máquinas estarão conectadas por meio de quais protocolos se comunicarão e transmitirão informações. Na figura 18 tem o diagrama de implantação do sistema EMILIA. Nota-se, um ambiente baseado na TV digital, onde o set-top box (integralmente desenvolvido no projeto NextSAUDE) atual como uma espécie de core do sistema: o Servidor de Aplicação alimenta o Banco de Dados do sistema. Ele, por sua vez, é alimentado pelo set-top box, que serve de interface entre o Servidor de Aplicação e a TV digital. O diagrama mostra também os protocolos de comunicação entre os nós: HDMI, TCP/IP e JDBC.

59 58 Figura 18 Diagrama de implantação. Fonte: Elaborado pelo autor. 6.6 Arquitetura do EMILIA A figura 19 apresenta uma arquitetura baseada em três camadas do Emilia. A camada I contém as interfaces gráficas do sistema. Na camada II, ou camada de negócio, encontram-se todas as funcionalidades ofertadas pelo sistema referente aos casos de uso e diagrama de classes. A camada III é a de persistência de dados. É nela onde todos os dados do sistema são armazenados.

60 59 Figura 19 Arquitetura do EMILIA Fonte: Elaborado pelo autor. 6.7 Diagramas de atividade dos cenários As figuras 20,21 e 22, a seguir, mostram os diagramas de atividades dos três cenários que norteiam esta dissertação. Nelas ficam bem explícitos os relacionamentos entre as ações concernentes atividades dos cenários em que estão envolvidos os atores do EMILIA: cuidador, paciente e equipe multiprofissional.

61 60 Figura 20 Diagrama de atividades cenário cuidador. Fonte: Elaborado pelo autor. Figura 21 Diagrama de atividades cenário paciente. Fonte: Elaborado pelo autor.

62 61 Figura 22 Diagrama de atividades cenário equipe multiprofissional. Fonte: Elaborado pelo autor.

63 62 7 ONTOLOGIA PROPOSTA PARA INTERNAÇÃO DOMICILIAR Neste capítulo é proposta uma ontologia que representa os cenários da internação domiciliar de saúde desenvolvida com a ferramenta PRÓTÉGÉ disponibilizada pela universidade de Stanford ( 7.1 DEFINIÇÕES DE CLASSES E PROPRIEDADES DA ONTOLOGIA Com a avaliação dos cenários incrementados apresentado no capítulo 7 foi possível ciar as seguintes classes da ontologia para internação domiciliar: A classe pessoa: a classe referente a todas as pessoas participantes da internação domiciliar tais como os pacientes, os cuidadores, os membros da equipe multiprofissional de saúde. A classe dispositivo: refere a todos os dispositivos que fazem parte a internação domiciliar, tais como TV e dispositivo móvel. A classe decisão: referente a toda tomada de decisão que é possível ser realizada no ambiente de internação domiciliar. A classe contexto da internação domiciliar: representa todo context top class da ontologia da internação domiciliar. A classe cuidador: representa o cuidador, um dos atores que integram a internação domiciliar. A classe profissional de saúde: representa todos os profissionais de saúde que integram a equipe de internação domiciliar. A classe atividade: refere-se a todas as atividades principais realizadas pelo cuidador. A figura 23, a seguir, mostra todas as classes da ontologia da internação domiciliar desenvolvidas neste trabalho. Nota-se, na figura, as classes acima definidas e suas respectivas subclasses. Por exemplo, Cuidador, Paciente e ProfissionalDeSaude são subclasses da classe Pessoa. A figura 24 mostra as principais propriedades dos objetos possíveis de ser instanciados da ontologia proposta, destacando a propriedade de objeto acompanha e a classe equipe multiprofissional (Domanis) e paciente (Rangers).

64 63 Figura 23 Classes da ontologia da internação domiciliar. Fonte: Elaborado pelo autor. Na figura 25 são representadas as principais propriedades de dados da ontologia da internação domiciliar: CNES (Cadastro Nacional dos Estabelecimentos de Saúde), CNS (Cartão Nacional de Saúde), Conteúdo, DataNascimento, Nome e ValorGlicêmico.

65 64 Figura 24 Propriedades do objeto da ontologia. Fonte: Elaborado pelo autor. Figura 25 Propriedades de dados da ontologia. Fonte: Elaborado pelo autor.

66 REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DAS PRINCIPAIS CLASSES Neste tópico do capítulo é apresentada a representação gráfica dos principais relacionamentos existentes entre as classes definidas na ontologia de internação domiciliar proposta neste trabalho. Ela é uma adaptação da ontologia de Contexto Local do LARIISA, mostrada na figura 8. Na figura 26 é representada a classe ContextoInternaçãoDomiciliar. Observa-se que a classe ElementoContext possui as mesmas subclasses da ontologia de Contexto Local do LARIISA. Figura 26 Relacionamentos da classe contexto internação domiciliar. Fonte: Elaborado pelo autor. Na figura 27 é mostrada a legenda das propriedades das classes que se relacionam com a classe interação domiciliar. Figura 27 Propriedades das classes relacionadas com a classe internação domiciliar. Fonte: Elaborado pelo autor.

67 66 relacionamentos. O cuidador, figura 28, é outra importante classe a se destacar seus Figura 28 Relacionamento da classe cuidador. Fonte: Elaborado pelo autor. A figura 29 apresenta a legenda propriedades de objeto das classes que se relacionam com a classe cuidador e seus relacionamentos. Percebe-se na figura 28 que a classe cuidador tem a propriedade tematividade com propriedade inversa executadapor. Figura 29 Propriedades dos relacionamentos da classe cuidador. Fonte: Elaborado pelo autor.

68 67 As relações da classe dispositivo são representadas na figura 30. Ela tem as propriedades temsensor, temaviso, temvideo. Figura 30 Relacionamentos da classe dispositivo. Fonte: Elaborado pelo autor. Na figura 31 a apresenta a legenda das propriedades de objeto das classes que se relacionam com a classe dispositivos. Figura 31 Propriedades do relacionamento da classe dispositivo. Fonte : Elaborado pelo auto

69 68 A figura 32 mostra a representação dos relacionamentos da classe equipe multiprofissional de saúde. Os profissionais de saúde que podem ser médico, dentista, enfermeiro, psicólogo, fisioterapeuta, assistente social e farmacêutico estão representados. A classe pessoa tem como subclasse a classe profissionais de saúde que faz parte de uma equipe multiprofissional. Figura 32 Representação dos relacionamentos da classe equipe multiprofissional Fonte: Elaborado pelo autor. Figura 33 Visão geral das classes e instância. Fonte: Elaborado pelo autor.

70 69 A figura 33 é mostra uma visão geral do sistema desenvolvido com um exemplo de instanciação da classe doença. Nela podem ser identificados os objetos Dengue Clássica, DengueHemorrágica e Doença_3. Dois testes simples foram realizados com a ontologia proposta neste trabalho. No primeiro teste de inferência, mostrado na figura 34, tem-se a regra onde são fornecidos valores de glicemia e valor glicêmico. Desde que a combinação destes valores ultrapasse um determinado valor estabelecido, o sistema detecta (ou não) se a pessoa está com a glicose alterada. Figura 34 Visão geral do teste 1 e resultado. Regra 1: glicemia(?x,?g), valorglicemico(?g,?v), greaterthan(?v, 10) -> PessoaComGlicoseAlterada(?x) Fonte: Elaborado pelo autor. O segundo teste de inferência é ilustrado na figura 35. Verifica-se neste teste o reuso do resultado obtido no teste 1: Se a pessoa apresenta alteração em sua glicose (resultado do teste 1) e tem uma idade maior do que 60 (por exemplo), o sistema detecta que ela se enquadra numa categoria de alto risco. Apesar de simples, estes exemplos permitem vislumbrar o poder de inferência da ontologia, a medida que estas regras se tornem cada vez mais

71 70 complexas, extrapolando o conhecimento explícito dentro do escopo de visibilidade dos algoritmos tradicionais. Figura 35 Visão geral do teste 2 e resultado. Regra 2: PessoaComGlicoseAlterada(?x), idade(?x,?i), greaterthan(?i, 60) -> AltoRisco(?x) Fonte: Elaborado pelo autor. 7.3 METADADO E EXEMPLOS MAIS COMPLEXOS DE ONTOLOGIA EXEMPLOS DE REGRAS DE DECISÃO A seguir, são apresentados os metadados e exemplos de regras para tomada de decisão baseados no modelo de ontologia desenvolvido para a internação domiciliar Exemplo de regra de decisão no momento de atividade do cuidador: A figura 36 mostra um exemplo de alterações no metadado do projeto LARIISA (figura 5), apresentado no capítulo 4, para o cenário cuidador, baseado no modelo de ontologia para o ambiente de internação domiciliar proposto neste trabalho. Informações como escolaridade do cuidador, atividades, perfil do cuidador,

72 71 frequência de trabalho do cuidador e enquadramento do cuidador foram acrescentadas. Figura 36 Metadado cenário cuidador Fonte: Elaborado pelo autor. O quadro 5 mostra um exemplo de regra de decisão mais complexa do que as discutidas anteriormente, envolvendo o cuidador. Quadro 5 Regra de decisão atividade do cuidador. IF (Paciente está com Glicose Alta) and (Paciente tem Histórico de Diabetes) and (Cuidador Está Presente) and (Cuidador Tem Dispositivos) Then (Enviar Alerta) Fonte: Elaborado pelo autor Exemplo de regra de decisão no momento da atividade do paciente O cenário paciente o metadado é mais diferenciado com as peculiaridades de cada paciente da internação domiciliar. A figura 37 mostra um exemplo de alterações no metadado do projeto LARIISA (figura 5), apresentado no capítulo 4, para o cenário paciente. Informações como histórico, cuidador, frequência de visitas, dispositivo utilizado foram acrescentadas. O quadro 6 mostra um exemplo de regra de decisão mais complexa do que as discutidas anteriormente, envolvendo o paciente.

73 72 Fonte: Elaborado pelo autor. Quadro 6 Decisão avaliando histórico. IF((Paciente tem Dor no Torax) and (Cuidador não está presente) and (Tem Histórico Cardíaco ) then (Solicitar envio de Ambulância) Figura 37 Metadado cenário paciente. Fonte: Elaborado pelo autor Exemplo de regra de decisão que relaciona paciente e equipe: O cenário da esquipe multiprofissional tem características mais técnicas referentes às especialidades de saúde e envio de laudos. A figura 38 mostra um exemplo de alterações no metadado do projeto LARIISA (figura 5), apresentado no capítulo 4, para o cenário paciente. Informações como frequência no atendimento, tipo de profissional, Identificação e último laudo foram acrescentadas. Figura 38 Metadado cenário equipe multiprofissional. Fonte: Elaborado pelo autor. O quadro 7 mostra um exemplo de regra de decisão mais complexa do que as discutidas anteriormente, envolvendo a equipe multiprofissional.

74 73 Fonte: Elaborado pelo autor. Quadro 7 Exemplo regra equipe multiprofissional. IF (Tem Paciente Atendido) and (Tem Equipe Multiprofissional) and (Tem Atendimento) and (Tem Dispositivos) Then ( Informar Equipe Novo Laudo) Reuso de outras ontologias de saúde A existência de outras ontologias na área de saúde, já publicadas e de domínio mais geral, pode agregar valor à ontologia desenvolvida neste trabalho no contexto da internação domiciliar. Um exemplo dessas ontologias publicadas é a Disease Ontology (DO), encontrada em Ela permite cross-domain integração de dados através de uma norma comum de termos de doenças humanas e suas descrições etiológicas. A DO é preenchida pelas doenças baseada em descritores de dados que incorporam termos utilizados por doenças e recursos genômicos e genéticos envolvidos em estudos para compreender a genética da doença humana através do estudo de organismos modelo. O projeto DO serve múltiplas funções para a comunidade organismo modelo por providenciar: Uma estruturada "" espinha dorsal "'de doenças conceitos representadas entre os bancos de dados do organismo modelo; Serviços de curadoria doença autoritária para pesquisadores e provedores de recursos; e desenvolvimento de subconjuntos do representante DO de doenças humana anotada a modelos animais dentro do modelo de bancos de dados de organismos. O DO fornece uma ontologia homogênea, centralizada da representação das doenças humanas que promove a identificação e interpretação de elementos de dados e doença que incorpora a nomenclatura de doenças humanas, termos ao longo do tempo, juntamente com nomenclatura específica comunidade de convenções e sinônimos. A figura 39 mostra um fragmento da ontologia DO relacionada com dengue, classe da ontologia de internação domiciliar desenvolvida e prototipada neste trabalho.

75 74 Figura 39 Ontologia desenvolvida e prototipada. Fonte: Elaborado pelo autor.

76 75 8. DESCRIÇÃO DO PROTÓTIPO Este capítulo descreve o EMILIA, o primeiro protótipo do projeto NextSAUDE. Este protótipo implementa uma aplicação de um cenário de internação domiciliar em um ambiente de hardware que utiliza a TV digital como interface entre os atores deste cenário (cuidador, paciente/idoso e a equipe multidisciplinar) e o mecanismo de inferência baseado em ontologias. Além da TV digital e de ontologias, o protótipo faz uso da linguagem de programação Python e programação ShellScript em sistemas Linux. Em relação à TV digital, foi desenvolvido em parceria com a empresa CRAFF Tecnologia um settop box específico, considerando que os disponíveis no mercado não são arquiteturas abertas a agregação de novos drivers e serviços. O protótipo se presta, então como uma prova de conceito (PoC), mesmo que de forma simples, da adequabilidade da tecnologia de TV digital ao ambiente domiciliar. Assim, a TV e seu set-top box associado se apresentam neste trabalho como o dispositivo de entrada e saída das informações processadas no sistema, como mostrado na figura 40. Figura 40 - Visão geral do sistema Fonte: Elaborado pelo autor.

77 76 A figura 41, demostra as características do set-top-box, dispõe-se das aplicações de sintonização da TV Digital e de media center XBMC, executadas em um sistema operacional Linux. A aplicação XBMC permite à adição de diversos serviços desenvolvidos a parte (plugins) aumentando, assim, a funcionalidade do programa XBMC. A implementação destes dois serviços ou plugins que serão descritos a seguir são objetos da dissertação. Figura 41 Características do Set-top-box. Fonte: Elaborado pelo autor. O plugin service dado é responsável por permitir, através do controle remoto do usuário, entrada de dados referentes à diversos sintomas, tais como, dor de cabeça, febre alta, dor nas articulações etc. Uma vez que o usuário tenha entrado com esses dados (sintomas informados), o plugin faz uso de ontologias para inferir qual a possível doença que o usuário tem. O plugin service notifications é utilizado por outros plugins para apresentar mensagens na tela da TV. No protótipo implementado é possível apresentar dois tipos de mensagens. mensagem do tipo "Janela": apresenta uma janela pop-up no meio da tela, obtendo assim, máxima atenção do usuário. mensagem "Simples": aparece no canto superior direito, ocupando menos espaço e, portanto, menos chamativa.

78 77 Figura 42 - Diagrama de atividades do plugin service dado. Fonte: Elaborado pelo autor. Em ambos os casos é possível marcar uma "flag" indicativa de quão importante é aquela mensagem, permitindo que a informação seja apresentada assim que recebida pelo sistema. A especificação do set-top box implementado neste protótipo considerou os seguintes aspectos técnicos: sistema operacional, capacidade de armazenamento, os requisitos de acesso a internet e o recurso de sintonia da TV digital necessários para o uso das aplicações. A seguir, é abordada a parte implementada do modelo de ontologia desenvolvido (capítulo 7), atendendo a requisitos dos cenários especificados (capítulo 6). O hardware proposto como set-top-box inicial para o projeto NextSAUDE e algumas interfaces relacionadas aos requisitos. 8.1 INTERFACE SISTEMA TV No requisito funcional [RF-09] envio de mensagens é proposto o envio de mensagens da equipe para cuidador. Na figura 43, é exemplo de um dos requisitos implementados auxiliando o cuidador através do envio de mensagens.

79 78 Outra interface importante implementada no protótipo é a da coleta de sintomas para paciente/idoso ou cuidador que não sabem ou com grande dificuldade em escrever. Neste caso, são utilizadas somente imagens para relatar os sintomas que são confirmados com áudio na interface do usuário (paciente/idoso ou cuidador) com a TV. Os sintomas informados são, então, enviados para o sistema. Figura 43 Envio de mensagens. Fonte: Elaborado pelo autor. Figura 44 Interface para o paciente com dificuldade de comunicação. Fonte: Elaborado pelo autor.

80 ONTOLOGIA IMPLEMENTADA Na figura 45 é mostrada parte da ontologia da internação domiciliar desenvolvida neste trabalho que foi implementada neste primeiro protótipo do projeto NextSAUDE. Para teste inicial de implementação foi criada a ontologia que relaciona o elemento de saúde: sintoma representado pela classe sintomas, a classe paciente e classe doença. Figura 45 Ontologia Clima OWL Fonte: Elaborado pelo autor. A classe doença tem os objetos DengueClassica, DengueHemorragica e Doença_3 que foram escolhidos para validação da ontologia. 8.3 CONSULTAS SPARQL A consulta SPARQL é realizada através do framework Apache Jena, um framework em Java para construir aplicações para web semântica que tem suporte para OWL e SPARQL. No método mostrado na figura 47 são obtidas as possíveis doenças através da consulta da ontologia de domínio, tento como parâmetros os sintomas. O retorno desta consulta é uma lista de possíveis doenças dos sintomas que pode ser verificada na figura 47.

81 80 Figura 46 Código Jena Fonte: Elaborado pelo autor Figura 47 Interface de retorno da consulta. Fonte: Elaborado pelo autor.

82 HARDWARE DO SET-TOP-BOX Foram realizadas pesquisas de hardware com os set-top-boxes Amazon TV Fire e Enjoy TV-ATV1615, como dispositivos de referência. Outros modelos disponíveis no mercado possuem características similares. Como existiu dificuldade de encontrar uma solução pronta no mercado para atender todos os requisitos do sistema foi necessário o desenvolvimento de um hardware especializado. Na figura 48, são apresentadas as características técnicas do hardware utilizado para o set-top-box e suas especificações. O hardware foi desenvolvido pela empresa Figura 48 Placa de processamento Fonte: Empresa CRAFF Tecnologia A seguir são apresentadas a especificações do hardware: armazenamento interno: SD Card class 10 com 16GB; placa de Periféricos: Fontes de Alimentação: Foram projetadas 4 (quatro) fontes de alimentação para a placa de periféricos: Fonte 5V ± 0,5%: controlador AOZ1212, Fonte 3.3V ± 5%: controlador TC1014-

83 82 3.3VCT, Fonte 1.8V ± 5%: controlador TPS73118DBVR e Fonte 1.2 ± 5%: controlador LM3671MF-1.2; placa de Processamento : Processador A20 da Allwinner, com as seguintes especificações: Dual Cortex-A7, ARMv7 ISA standard ARM instruction set, Thumb-2, Jazeller RCT, NEON Advanced SIMD, VFPv4 floating point, Hardware virtualization support, Large Physical Address Extensions (LPAE), JTAG debug, One general timer for individual CPU, 32KB Instruction and 32KB Data L1 Cach for individual CPU. Foram definidas as seguintes conexões à Placa de Periféricos: 01 Entrada de RF para TV Digital do padrão brasileiro (ISDB-T); 01 Receptor controle remoto; 04 USB, sendo uma (01) configurável como OTG; 01 Saída de vídeo analógico; 02 Saídas de áudio analógico R/L; 01 HDMI; 01 Conexão Ethernet; 01 Conexão WiFi; 01 Sinalização através do Led RGB; 01 Dongle Blueooth. Na figura 49 abaixo o processador A20 da Allwinner onde a CPU executa o sistema operacional LINUX e a GPU tem a função de decodificar o vídeo H.264 recebido pela antena. Figura 49 Processador A20 Fonte: Empresa CRAFF Tecnologia