Artigo Robótica Biomédica.docx

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UNIVERSIDADE DE BRASILIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Introdução à Eng. Elétrica
2º SEMESTRE 2016
Luis Filipe de Rocha Moura
Luiz Felipe Folha Tavares
Marcelo Gomes Souza
Robótica Biomédica
Apresentação dos principais objetivos da introdução da robótica no meio médico, assim como seus principais benefícios para essa área.
Pesquisa apresentada ao curso de Engenharia Elétrica da Universidade de Brasília, a fim de ser utilizado como meio de avaliação da disciplina de Introdução ao curso de Engenharia Elétrica.
Orientador: Prof. Lúcio Martins da Silva
Brasília, 11 de Novembro de 2016
SUMÁRIO
Resumo..............................................................................................................................4
1 Introdução ......................................................................................................................5
2.0 O uso da robótica no meio médico .............................................................................6
2.1 Próteses Robóticas ......................................................................................................6
2.2 Robótica Cirúrgica ......................................................................................................7
2.3 Aplicações Gerais da Robótica Médica ......................................................................8
3 Conclusão ....................................................................................................................10
Referências .....................................................................................................................11
Resumo
	O presente artigo tem o objetivo de esclarecer a importância e os benefícios do uso da robótica no âmbito biomédico. É conhecido que na década de 60 as próteses já podiam se mover por meio de recursos pré-destinados e, assim, a ideia de que era possível criar um membro movido voluntariamente, no entanto pelo próprio paciente, veio ganhando forças e as pesquisas nesse ramo tomaram um rumo grandioso na atualidade. A robótica também faz parte do ramo médico em muitos outros sentidos. Seu uso vai desde o mero auxílio em uma pequena cirurgia, até a completa execução de uma de alta complexidade. Atualmente a robótica biomédica já é conhecida e, praticamente, usada ao redor de todo o globo.
1.Introdução
	Diante da menção de robôs, à nossa mente vêm, de imediato, ideias futuristas e revolucionárias. Tal pensamento torna-se um tanto errôneo diante do fato de que essas ideias já fazem parte do nosso presente e certamente do nosso passado,tanto que as tentativas de datar seu surgimento tendem a provocar espanto. 
O conceito de robô nos força a imaginar diferentes coisas. Enquanto algumas pessoas imaginam apenas um apetrecho industrial, outros trazem à mente miniaturas humanas metálicas e há, até, quem veja neles uma ameaça a sua fonte de trabalho. A verdade é que essa tecnologia está cada vez mais presente em nossas vidas e não é esperado algo diferente em relação ao nosso futuro.
	Recentemente integrado na medicina, mais precisamente na área cirúrgica e seu uso vem se mostrando bastante promissor tornando-se algo quase indispensável. Inúmeros são os benefícios tragos por essa integração e compreendem velocidade, precisão, repetição, confiabilidade e boa relação custo/benefício. 
2.0 O uso da robótica no meio médico
A área robótica é um ramo tecnológico o qual engloba partes mecânicas compostas por circuitos integrados, controlados manualmente ou automaticamente por circuitos e comandos elétricos. Há uso constante, portanto, de computadores, robôs e a computação no geral é vista como grande aliada. Segundo o Instituto Americano de Robótica, robô é conceituado como “um manipulador multifuncional reprogramável feito para mover materiais, ferramentas ou instrumentos especializados por intermédio de movimentos programados para a realização de várias tarefas”.
Quanto ao âmbito médico, a robótica biomédica se mostra cada vez mais fundamental e necessária graças aos resultados positivos do seu uso nessa área. Seu objetivo é estudar o funcionamento de partes do corpo humano associando-as ao funcionamento de mecanismos robóticos e suas maiores zonas de destaque estão na construção de próteses robóticas e no uso de robôs em cirurgias.
2.1.Próteses Robóticas
A área objetiva criar partes do corpo humano em forma de robôs, os quais possuem características e funcionamento cada vez mais próximos das formações e habilidades humanas. A intenção não é apenas auxiliar na melhora estética do paciente, mas principalmente tornar essas próteses o mais confortável possível fazendo com que, como já mencionado, se aproximem ao máximo das mesmas funções do membro o qual estão a substituir. Esta é uma área que entende a fundo peculiaridades sempre mais complexas como, por exemplo, o modo como certas partes do corpo humano funcionam ou como são comandados os movimentos ou, até mesmo, as sensações tais como frio, calor, etc., a fim de reproduzi-las em robôs. O desenvolvimento dessas próteses especiais gera tamanhas expectativas na sociedade atual que a agência de pesquisas do Pentágono (DARPA) também veio a tornar-se uma investidora no ramo. A DARPA se liga ao programa Prostética Revolucionária que possui como meta a criação de um novo padrão de próteses que restabeleçam as funções e a percepção sensorial do membro biológico amputado. “O projeto permite o controle simultâneo de múltiplas articulações, possibilitando o manuseio de objetos delicados por meio de uma variedade de dispositivos e sinais gerados por sensores que podem fornecer feedback sobre a força de pressão.” http://buildbot.com.br/blog/proteses-roboticas/
O estudo inicial de próteses teve o incentivo para seu desenvolvimento em meio à Segunda Guerra Mundial quando Charles Eames foi contratado pela Marinha dos EUA para sistematizar novas talas para pernas e braços, que fossem baratas, leves, resistentes e fáceis de manipular, já que, nessa mesma época, surgiu a ergonomia. Desta última, partiu a atenção e preocupação com amputados e inválidos acentuando, portanto, o estudo das próteses. A ideia de substituir definitivamente um membro perdido por outro mecânico, o qual opere as mesmas atividades do original, dando total assistência à necessidade do paciente, veio a se tornar, nos anos seguintes, o pontapé imprescindível para o avanço das pesquisas nessa área e, consequentemente, o alcance dos objetivos. Desde os anos 1960 existem próteses controladas pelos impulsos elétricos dos músculos. Hodiernamente o que fora desenvolvido ainda não supre cem por cento nossas necessidades, todavia nossa tecnologia e conhecimento nos direcionam para o sucesso. Um exemplo fiel disto é o feito realizado, em 2014, pelos cientistas do Hospital de Física Aplicada John Hopkins nos Estados Unidos.
 Graças aos seus estudos e pesquisas, pela primeira vez, um paciente que teve os dois braços amputados conseguiu controlar dois membros robóticos ao mesmo tempo com sua mente e sem a utilização de fios diretamente conectados a seu corpo.
2.2.Robótica Cirúrgica
	“A primeira vez em que foi utilizado um robô, foi em 1985, quando o PUMA 560, foi utilizado durante a realização de uma biopsia no cérebro para guiar a agulha. Em 1988, o PROBOT, desenvolvido no Imperial College London, foi usado para realizar uma operação de próstata. Em 1992, o ROBODOC, da empresa "Integrated Surgical Systems", para esculpir com precisão encaixes em um fêmur durante uma operação para instalação de uma prótese de quadril.” Wikipédia. Este tipo de cirurgia foi concebido com os objetivos de melhorar a capacidade dos cirurgiões realizando cirurgias abertas, assim como para minimizar o impacto em cirurgias minimamente invasivas. Sendo este último uma das maiores consequências da realização desse tipo de procedimento, eletoma proporções cada vez maiores no meio da sociedade atual.
Quando citamos que o uso de robôs na medicina traz benefícios como velocidade, precisão, repetição, etc., nos referimos ao fato de que, já que todos os passos a serem executados pelo robô são cuidadosamente pré-definidos, as chances de erros são reduzidas à, praticamente zero. Segue um exemplo que esclarece essa posição: um braço robótico que sustenta um endoscópio com uma câmera durante a execução de uma cirurgia não irá sofrer nenhum tipo de fadiga, não tendo a menor importância o tempo de duração da cirurgia, além de não apresentar tremores, ele realizará o seu trabalho adequadamente, seja na décima ou centésima cirurgia, assim como fez na primeira. 
2.3.Aplicações gerais da Robótica Médica 
Por outro lado, não precisamos abusar da complexidade de processos cirúrgicos para mostrar utilidade da robótica em meio à área médica. Sua eficácia tem sido provada em outras áreas como, por exemplo, na distribuição de remédios dentro de hospitais. É bastante alto o número de unidades de saúde as quais obteram sucesso ao utilizar robôs biomédicos na distribuição de medicamentos por todas as unidades, além disso, os robôs ainda são usados na reabilitação, simulação de traumas e cirurgias, etc.
Robôs em Telecirurgia: telepresença implica um cirurgião operando de uma unidade remota, podendo ser de uma sala ao lado ou há milhares de quilômetros. Isso é feito através de braços robóticos e mediante uma interface que combina retroalimentação visual, auditiva e tátil. Os movimentos das mãos do cirurgião são reproduzidos fielmente pelos braços mecânicos. O cirurgião tem inclusive a sensação de tato e resistência dos tecidos que o braço mecânico está manipulando.
Loporoscopia Robotizada: A laporoscopia (cirurgia realizada remotamente, sem grandes incisões no paciente), robôs que controlam câmeras, pinças e bisturis são cada vez mais comuns no teatro de operações.
Nano-Robôs: Robôs do tamanho de pontos desta sentença serão usados um dia para mover simples células ou capturar bactérias, inclusive mergulhados em vários tipos de líquidos como sangue, água, urina, etc. Esses robôs poderão ser usados como instrumentos microcirúrgicos, ou ainda serem usados para construir outros microdispositivos, como carros são construídos por robôs hoje em dia. Em experimentos realizados, já é possível mover pequenos objetos invisíveis ao olho humano.
Medicina do Futuro: Imagine a seguinte situação: David é um diabético dependente de insulina. Mas ele não precisa injetá-la em si mesmo. Um sensor de glicose fixado sobre a sua pele monitora o nível de açúcar no seu sangue e, quando necessário, libera uma dose correta em seu organismo sem o seu conhecimento. Seu banheiro pode analisar a glicose, proteínas e bactérias em sua urina e enviar os resultados para um médico de sua confiança. Hospitais totalmente controlados por computador, implante para monitoramento de pacientes, roupas especiais para controle dos sinais vitais de pacientes, etc. Muitos destes sistemas não são apenas sonho; alguns estão sendo testados, como as roupas especiais e o banheiro. Claro que, mesmo os robôs tendo uma grande aceitação, eles atualmente não podem substituir a experiência de um doutor humano.
Simulação de Emergência em robôs: Além de proporcionar grande melhora, e destaque para a precisão em cirurgias, existem também robôs (bonecos) que simulam perfeitamente um estado de emergência para o treinamento dos médicos e enfermeiros.
3.Conclusão
	É evidente que ainda não temos o completo domínio da robótica na zona médica e a expectativa é que nunca teremos. Isso provém da quantidade de pesquisas que cercam esse âmbito, portanto à medida que essa área se expande e a tecnologia avança, mais ideias seguidas de soluções para conflitos anteriores surgem, aumentando o conhecimento da área, no entanto exigindo cada vez mais desse próprio conhecimento. Tal ciclo, cujas atenções de especialistas do mundo todo estão voltadas, torna-se infinito e trazendo consigo uma variedade de aplicações no meio socioeconômico.
	A robótica aplicada ao âmbito médico se destaca de uma forma absurda e desperta interesse não apenas da área da saúde, como também do meio econômico como um todo. Portanto fica claro que investimentos nessa zona são cada vez mais constantes fazendo com que a atenção do mercado de trabalho esteja cada vez mais voltada a ela.
	Pôde-se entender, por meio das pesquisas aqui expostas, que engenheiros eletricistas e biomédicos têm ao seu dispor uma área bastante ampla e que demonstra um enorme crescimento nas ultimas décadas. O sucesso desses profissionais no ambiente em questão contribui, também, para o desenvolvimento da tecnologia em termos gerais visto que o benefício trago abrange setores diversos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.robotics.org/
https://pt.wikipedia.org
https://passofirme.wordpress.com
https://www.ri.cmu.edu/
http://buildbot.com.br/blog/proteses-roboticas/