Maritaka18 Nanossatélite para Telessaúde no Alto Xingu

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Sempre ON Innovation 
Novembro de 2018. 
 
Uso de Nanossatélite em Telessaúde no 
Alto Xingu 
Monica Tiyoko Morioka Hashimoto​​1​​, Pedro Gabriel Yamanaka​​1​​, Angélica Hashimoto​​2​​, 
Linda Hashimoto​​3​​, Henrique Mezzetti Sousa​​4​​, Thyeres Teixeira Bueno Chrispin​​4​​, 
Edvaldo Gomes Vieira​​5​​, André Alberto do Prado​​6​​, Nelson Akamine​​7​​, Robson Ryu 
Yamamoto​​8​​, Thais Russomano​​9​​, Douglas Antonio Rodrigues​​10​, Samuel Goihman​​11 e 
Vagner Rogério dos Santos​​12 
1. Graduando em Tecnologia em Informática em Saúde pela Universidade Federal de São 
Paulo, São Paulo, SP (UNIFESP). 
2. Graduando em Ciências Biológicas pela Universidade Paulista (UNIP). 
3. Graduando em Educação Física pela Universidade Paulista (UNIP). 
4. Graduado pela Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). 
5. Especialista em Informática em Saúde pela Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). 
6. Graduado em Ciências da Computação pela Universidade Metodista de São Paulo (UMESP). 
7. Diretor de Tecnologia Hospital São Paulo, SPDM. 
8. Doutor em Ciências pela University of Tsukuba, Japão. 
9. PhD em Fisiologia Espacial pela King's College, Londres/UK. 
10. Doutor em Saúde Coletiva pela Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), 
Coordenador do Curso de Especialização em Saúde Indígena da UNASUS/UNIFESP. 
11. Doutor em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de São Paulo, São Paulo, SP 
(UNIFESP). 
12. Doutor em Ciências pela Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). 
monica.tiyoko@huhsp.org.br 
 
Palavras-chave 
Cubesat 
Saúde Indígena 
Telemedicina 
Áreas Remotas 
Dados via satélite 
 
Resumo: 
A comunicação de dados em áreas remotas tem-se mostrado um 
grande desafio na saúde pública brasileira. Soluções que usam 
tecnologia espacial aliada a um sólido sistema de parceria em 
atendimento podem resultar em soluções que impactam na vida de 
milhares de brasileiros. A atuação e gestão de uma equipe 
multiprofissional tem-se mostrado como um importante requisito para 
que tais soluções possam ser efetivamente aplicadas dentro de um 
programa de saúde por meio de soluções inovadoras de alto impacto 
econômico e social por meio de tecnologias emergentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ABSTRACT 
 
Purpose: ​​This project involves the use of nanosatellite communication in the 1U 
CubeSat standard (approximately 1kg). The partnership between the Federal 
Government and the Paulista School of Medicine (UNIFESP) works together since 1965 
with the Hospital São Paulo. This research project aimed to analyze the possibility of a 
multiprofessional team for basic health care by using remote telemedicine and telehealth. 
 
Methods: ​​The data will be collected in an offline electronic medical record system on a 
mobile device. Synchronization with the satellite through protocols and with encryption 
will occur automatically as soon as a connection is available. The patterns of Cal Poly 
SLO and European Space Agency will be used to construction, test and validation of 
satellite. The team should be structured in two segments, space and ground. In this last 
segment will be inserted the medical team. 
 
Results: ​​Telehealth applied in remote areas through space technology, combined with a 
multiprofessional team and information technology, presented itself as a viable solution to 
scarce of real time communication resources in remote areas, such as the Upper Xingu 
region, by using science in an innovative way. 
 
Conclusion: ​​To constitute a process of collective learning about development of 
nanosatellites, making possible adoption of acquired knowledge by improving the Basic 
Healthcare in the Xingu Project of the UNIFESP through optimization of satellite 
communication with low cost emerging technologies. And also progress in data 
management of served patients, to the system already implemented in the Hospital São 
Paulo. 
 
Keywords: ​​CubeSat​, indigenous health, medical document, remote areas, satellite data. 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
 
​O Parque Indígena do Xingu (PIX) (figura 01), localizado na região nordeste do Estado 
do Mato Grosso na porção sul da Amazônia Brasileira, com 2.642.003 hectares, mantém 
uma sólida parceria desde 1965 junto à Escola Paulista de Medicina (UNIFESP) (figura 
02) com foco em imunização e saúde pública. 
 
 
 
Figura 01 
https://oficinaxingu.ning.com/page/mapas-de-trabalho 
acessado em 10 de setembro de 2018 
 
 
Figura 02 
http://www.projetoxingu.unifesp.br/ 
acessado em 10 de setembro de 
 
​Segundo o Ministério da Saúde (2018), "a telessaúde tem como perspectiva a 
melhoria na qualidade do atendimento, a ampliação do escopo de ações ofertadas pelas 
 
 
 
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equipes e o aumento da capacidade clínica, a partir do desenvolvimento de ações de 
apoio à atenção à saúde e de educação permanente para as equipes de Atenção 
Básica." 
Pelas características do projeto, a equipe deverá ser composta por profissionais 
de diferentes áreas: saúde, educação, engenharia, administração e tecnologia da 
informação. Os profissionais de saúde são fundamentais para a coleta dos dados, que 
nos dias de hoje, é realizado de forma manual, em papel e depois inseridos em planilhas 
eletrônicas, sem integração com nenhum sistema online. Posteriormente essas planilhas 
são utilizadas para um novo processo de digitação, quando os dados serão 
armazenados em um sistema de prontuário eletrônico online. 
Os profissionais tanto da área de ensino quanto de promoção à saúde podem 
valer-se de uma comunicação mais eficiente para ministrar treinamentos em áreas 
remotas. Alguns procedimentos e protocolos devem ser ensinados por profissionais 
específicos mas a dificuldade de acesso nem sempre possibilita tal comunicação, 
prejudicando ou atrasando processos como coleta de exames, acompanhamento do 
paciente, preenchimento correto de prontuários eletrônicos, entre outras situações. 
Nos dias atuais no Alto Xingu a comunicação depende de envio de dados via sinal 
de dados de telefonia móvel em locais distantes das moradias indígenas. Sabe-se que a 
cada ação de saúde pública, há um distanciamento dos locais com disponibilidade de 
sinal de comunicação, retardando possíveis ações médicas, prejudicando as 
possibilidades de tratamento por falta de comunicabilidade. 
A aplicabilidade de comunicação via satélite tem se mostrado como recurso 
imprescindível em medicina de áreas remotas, situações de socorro em desastres e 
busca e salvamento. 
A fim de atender à demanda utilizando opções tecnológicas financeiramente 
acessíveis no mercado, realizou-se um estudo de viabilidade do uso de nanossatélites 
no padrão ​cubesat ​1U (dimensões de 10cm x 10cm x 10 cm, massa aproximada de 1 kg) 
para o uso em telessaúde como telemedicina, tele-educação, armazenamento de dados 
prontuário eletrônico, comunicação com a rede em nuvem do Hospital São Paulo, 
facilitando o envio de solicitações de exames, recebimento de resultado dos mesmos e 
envio de imagens médicas para segunda opinião técnica. 
 
 
 
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Ao se possibilitar a transmissão de dados em um período de 24 horas com a 
utilização de nanossatélites, estima-seque além do benefício da transmissão de dados 
em si, beneficia-se toda a rede de profissionais envolvidos nas ações de saúde pública, 
pois estes profissionais poderão contar com melhor cobertura de telecomunicações 
(figura 3). 
 
Figura 03 
Exemplo de solução que pode ser alcançada por meio de NanoSat. 
Adaptado de ​https://oficinaxingu.ning.com/page/mapas-de-trabalho 
 
 
 
 
 
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MÉTODOS 
 
Quanto à execução do projeto, pode-se dividir em 7 fases, iniciando do 0. Cada 
fase reúne um conjunto de atividades como definição da missão, levantamento de 
requisitos, definição e justificativa, qualificação, produção, validação e integração. 
O projeto do satélite irá se basear nas recomendações da ​The CubeSat Program, 
Cal Poly San Luis Obispo e da ​European Space Agency (ESA)​, bem como os padrões já 
validados em ​cubesat​. Após um estudo de viabilidade, foi possível verificar alguns 
pontos críticos para o sucesso da missão Maritaka18: torre de comunicação no Alto 
Xingu, tecnologias sensíveis e de uso duplo necessários como parte dos componentes 
do satélite, componentes e lançamento. 
Quanto à torre de comunicação no Alto Xingu, como solução, sugere-se a 
instalação de estações de rádio bases no local devidamente com o processo de 
licenciamento regido em lei. 
Os requisitos quanto ao uso de tecnologias sensíveis e de uso duplo segue 
normas internacionais definidas pelos países. Seria interessante uma parceria junto a 
instituições que já atuaram na área para tal função, como o Instituto Tecnológico de 
Aeronáutica (ITA) bem como consultores voluntários com ampla experiência no setor. 
Quanto aos componentes do satélite, após larga pesquisa junto à comunidade 
científica e industrial durante o 1o. Congresso Aeroespacial Brasileiro, em Foz do 
Iguaçu, Paraná, Brasil, estimou-se que a solução mais viável e imediata seria a compra 
dos equipamentos em empresas estadunidenses e europeias com ampla experiência e 
sucesso no setor. 
Tal fato não impede, entretanto, que se continuem os estudos de bancada da 
prototipagem, produção e teste do satélite, o que vem sendo feito com uso de impressão 
3D, ​softawares ​livres de CAD e Arduino. Entende-se que este processo é fundamental 
para que seja possível melhor compreensão do funcionamento dos sistemas eletrônicos 
bem como a integração junto ao sistema computacional. 
Em relação ao lançamento, há algumas opções, sendo que a mais interessante 
economicamente é conseguir uma “carona” junto às agências espaciais europeias e a 
NASA, que anualmente oferecem espaço para lançamento de satélites de pequeno 
porte, os nanossatélites padrão ​cubesat​. 
 
 
 
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Justamente por essa opção escolheu-se o padrão ​cubesat pois há aparelhos 
lançadores específicos para tal função e somente satélites dentro dos restritos padrões 
são aceitos para o lançamento coletivo. Além da opção da “carona”, é possível contratar 
o lançamento, que hoje está estimado em 200 mil dólares para um ​cubesat ​1U. 
Quanto às atividades das fases do projeto exceto as questões críticas 
supracitadas, a equipe conta com a colaboração de voluntários altamente qualificados e 
experientes bem como parcerias que se firmam ao longo do processo, segundo a 
necessidade. Tais parcerias serão fundamentais para a próxima etapa que consiste em 
construir, testar e validar o satélite de comunicação ainda aqui dentro da atmosfera 
terrestre. 
Os testes de comunicação serão realizados primeiramente em bancada, seguido 
de testes com uso de dispositivos aéreos como drones e/ou balões em áreas abertas em 
universidades parceiras. 
Em paralelo ao desenvolvimento do hardware do satélite, está sendo 
desenvolvido um sistema de prontuário eletrônico que funcionará ​offline​. Os dados 
passarão por um processo de filtragem, empacotamento, transmissão, 
desempacotamento, processamento, análise e seguir o caminho inverso, a fim de que os 
resultados possam ser atingidos com sucesso. Estima-se que o uso de redes neurais 
possam otimizar tal processo. 
Entende-se que durante o projeto, os requisitos são implementados e testados em 
ciclos curtos para possíveis correções e otimização do projeto. 
A estrutura da equipe multidisciplinar segue conforme descrição demonstrada na 
Figura 4 e 5. 
 
 
 
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Figura 4 – Estrutura da Equipe Maritaka-18, Segmento de Espaço 
Adaptado de ESA Requirements and Standards Division. ECSS-M-ST-10C Rev. 1 6 March 2009. 
 
 
 
 
Figura 5 – Estrutura da Equipe Maritaka-18, Segmento de Solo 
Adaptado de ESA Requirements and Standards Division. ECSS-M-ST-10C Rev. 1 6 March 2009. 
 
 
 
 
 
 
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RESULTADOS ESPERADOS 
 
Espera-se constituir um processo de aprendizado coletivo sobre o 
desenvolvimento de nanossatélites e telessaúde bem como consolidar o ensino do que 
for apreendido. 
Além da questão do saber, incrementar melhorias no atendimento à Saúde Básica 
no Projeto Xingu da Universidade Federal de São Paulo, conectando-os ao sistema já 
implementado no Hospital São Paulo por meio de um prontuário eletrônico ​offline ​e um 
sistema de comunicação via satélite. 
Estima-se assim que milhares de pessoas serão beneficiadas com um 
atendimento otimizado, obtendo mais rapidamente resultados de exames, receitas 
médicas e até mesmo diagnósticos com o auxílio de tecnologias emergentes. 
 
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
A telessaúde aplicada em áreas remotas por meio da tecnologia espacial aliada a 
soluções de tecnologia da informação e equipes multiprofissionais apresenta-se como 
uma solução viável como resposta a desafios em áreas remotas dentro de projetos bem 
estabelecidos como o Programa Alto Xingu da Universidade Federal de São Paulo. 
A luta diária prova ser possível que dificuldades sejam superadas e que o 
atendimento médico seja realizado com qualidade mesmo com escassos recursos de 
comunicação em tempo real. 
As necessidades em saúde crescem exponencialmente e as tecnologias 
disponíveis podem melhorar tanto a qualidade no atendimento multiprofissional em 
saúde quanto aumentar o número de pacientes atendidos de forma integral e segura. 
É necessário, portanto, uma atenção por parte da comunidade científica e 
industrial dos setores como espaço e saúde para que tais populações recebam o 
atendimento que lhes é direito. 
A oportunidade de aprendizado por meio de um projeto estratégico como o 
apresentado permite que a ciência possa ser utilizada de forma inovadora para 
questionamentos já bem estabelecidos. 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
 
Equipe do Laboratório de Inovação em Tecnologias da Saúde da UNIFESP, 
Equipe Projeto Xingu UNIFESP, Equipe de Desenvolvimento em Tecnologia da 
Informação do Hospital São Paulo. 
Ao Grupo de Ergonomia Visual, Tecnologia, Mecânica de Precisão e Sistemas 
Embarcados do Departamento de Oftalmologia e Ciências Visuais da UNIFESP/ EPM. 
A todos os consultores voluntários envolvidos, por seu inestimável conhecimento 
e incansável desejo de auxiliar a humanidade. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
AIR FORCESPACE COMMAND. Air Force Space Command Manual 91-710 Volume 3. 
Afspc/sec (lt Col Johnhumphries). 
Disponível em: 
<http://static.e-publishing.af.mil/production/1/afspc/publication/afspcman91-710v6/afs 
pcman91-710v6.pdf>. 
Acesso em: 29 de julho de 2018. 
 
BECK, K. Programação extrema (XP) explicada: acolha as mudanças. 
Tradução Adiana P.S. Machado e Natália N.P.Lopes. Porto Alegre: Bookman, 
2004. 
 
BRASIL, Ministério da Saúde. Departamento de Atenção Básica. Telessaúde Brasil 
Redes na Atenção Básica à Saúde. 
Disponível em: <​http://dab.saude.gov.br/portaldab/ape_telessaude.php​>. 
Acesso em: 30 de agosto de 2018. 
 
BRASIL, Ministério da Saúde. Portaria nº 2.546, de 27 de outubro de 2011. 
Disponível em: 
<http://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/gm/2011/prt2546_27_10_2011.html>. 
Acesso em 15 de agosto de 2018. 
 
CAL POLY SLO, THE CUBESAT PROGRAM. Cubesat Design Specification (cds) Rev 
13. 
Disponível em:< ​http://www.cubesat.org/resources/​>. 
Acesso em: 20 de julho de 2018. 
 
DE MARTINO, G. Software Y Protocolos Para Cubesat. 
Disponível em: 
<​https://www.fing.edu.uy/~asabigue/prgrado/DeMartino-Cubesat12.pdf​>. 
Acesso em: 9 de agosto de 2018. 
 
ESA Requirements and Standards Division. ECSS-M-ST-10C Rev. 1 6 March 2009. 
 
NASA. Cubesat101 - Basic Concepts And Processes For First-time Cubesat Developers. 
Disponível em: 
<https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/nasa_csli_cubesat_101_508.pdf>. 
Acesso em: 12 de agosto de 2018. 
 
NASA. Code.nasa.gov. 
Disponível em: <https://code.nasa.gov/>. Acesso em 18 de junho de 2018. 
 
VALLE, A. B; SILVA, B. C; SOARES, C. A. P. Gerenciamento de projetos espaciais: do 
Sputnik aos dias atuais. Rio de Janeiro: FGV Editora, 2017. 272 p. 
http://dab.saude.gov.br/portaldab/ape_telessaude.php
http://www.cubesat.org/resources/
https://www.fing.edu.uy/~asabigue/prgrado/DeMartino-Cubesat12.pdf