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UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES
MIUCHA AMERICO GOMES MIYASIRO DE ABREU
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA COM COLCHÃO
PNEUMÁTICO ELETRONICAMENTE CONTROLADO PARA
PREVENÇÃO DE ÚLCERA DE PRESSÃO
MOGI DAS CRUZES, SP
2010
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1
UNIVERSIDADE MOGI DAS CRUZES
MIUCHA AMERICO GOMES MIYASIRO DE ABREU
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA COM COLCHÃO
PNEUMÁTICO ELETRONICAMENTE CONTROLADO PARA
PREVENÇÃO DE ÚLCERA DE PRESSÃO
Dissertação apresentada à comissão de pós-
graduação do mestrado da Universidade de
Mogi das Cruzes, para a obtenção do título de
Mestre em Engenharia Biomédica.
Orientador: Professor Doutor Jean Jacques Bonvet
MOGI DAS CRUZES, SP
2010
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2
F
ICHA
C
ATALOGRÁ FICA
Universidade de Mogi das Cruzes - Biblioteca
Central
Abreu, Miucha Américo Gomes Miyasiro de
Desenvolvimento de um sistema com colchão
pneumático eletronicamente controlado para prevenção de
úlcera de pressão / Miucha América Gomes Miyasiro de
Abreu. – 2010.
57 f.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) -
Universidade de Mogi das Cruzes, 2010
Área de concentração: Instrumentação Biomédica
Orientador: Profº Drº Jean Jacques Bonvent
1. Úlcera de pressão 2. Pressão na interface 3.
Prevenção I. Bonvent, Jean Jacques
CDD
610.28
3
4
DEDICATÓRIA
Dedico ao meu marido “Shiro” que me ensinou a ser forte e vitoriosa.
Aos meus pais João e Izilda por me ensinarem a importância da educação e do
conhecimento.
As minhas irmãs Wanessa e Natacha pelo amor que me é oferecido.
5
AGRADECIMENTOS
Ao meu colega de mestrado Robson, pela colaboração e paciência.
Ao meu orientador Prof. Dr. Jean Jacques por toda atenção, dedicação, compreensão e
orientações prestadas na elaboração do trabalho
6
“A mente que se abre a uma nova idéia
jamais voltará ao seu tamanho original”.
(Albert Einstein)
7
RESUMO
As úlceras de pressão são áreas de lesão localizadas na pele devido à pressão e ao
cisalhamento ou à fricção. Sua incidência e seus efeitos deletérios têm sido um desafio para os
profissionais da saúde, pois se não for prevenida leva a um aumento nas taxas de morbidade e
mortalidade, bem como dos custos diretos e indiretos para os pacientes portadores e para o
sistema. Portanto, todos os esforços devem ser direcionados para a sua prevenção. Nos
últimos anos vem sendo desenvolvidos muitos dispositivos de alívio de pressão. O objetivo
deste trabalho é desenvolver um dispositivo pneumático a fim de aliviar as pressões nas
proeminências ósseas evitando o aparecimento de úlcera de pressão. Para esse fim, foi
desenvolvido e testado um protótipo, eletronicamente controlado, contendo três células de ar
que alternam as pressões entre si. O dispositivo apresentou um bom desempenho, mostrando
que poderia ser empregado para prevenção de úlcera de pressão.
Palavras chaves: Úlcera de Pressão, Pressão na Interface.
8
ABSTRACT
Pressure ulcers are areas of localized lesions on the skin due to pressure and shear or friction.
The incidence and its deleterious effects have been a challenge for health professionals,
because if not prevented leads to an increase in morbidity and mortality, as well as direct and
indirect costs for patients and for the system. Therefore, all efforts should be directed to its
prevention. In recent years has developed many devices and pressure relief. The objective of
this work is to develop a pneumatic device to relieve pressure on bony prominences avoiding
the appearance of pressure ulcers. To this end, was developed and tested a prototype,
electronically controlled, with three air cells that alternate with each other pressures
The device performed well, showing that could be used for prevention of pressure ulcers
Keywords: Pressure Ulcer, Pressure interface.
9
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Distribuição das localizações habituais da úlcera de pressão.........................
20
Figura 2 - Respostas celulares à pressão.........................................................................
22
Figura 3 - Estágios de desenvolvimento da ulcera de pressão........................................
23
Figura 4 – Colchão Pharma em material visco elástico..................................................
27
Figura 5 – Colchão de espuma casca de ovo...................................................................
27
Figura 6 – Colchão de ar de sobreposição Roho.............................................................
28
Figura 7 – Colchão de Gel de sobreposição....................................................................
28
Figura 8 – Colchão pneumático de sobreposição............................................................
29
Figura 9 – Cama pneumática...........................................................................................
29
Figura 10 - Esquema do colchão com células pneumáticas............................................
33
Figura 11 – Esquema mostrando o mecanismo de ação do dispositivo..........................
33
Figura 12 - Diagrama de funcionamento em ciclo do módulo........................................
34
Figura 13- Esquema do sistema de controle do módulo de alivio de pressão.................
35
Figura 14 - Desenho da unidade de controle do módulo de alívio de pressão................
36
Figura 15 - Esquema do circuito da fonte.......................................................................
37
Figura 16 – Esquema do circuito de controle..................................................................
38
Figura 17 – Esquema do circuito do drive do motor de passo........................................
39
Figura 18 – foto dos circuitos interligados no protoboard .............................................
40
Figura 19 – Foto do circuito montado.............................................................................
40
Figura 20 - Teste efetuado em laboratório com o módulo em funcionamento...............
41
Figura 21 – Foto tapete F-Scan Mat................................................................................
42
Figura 22 – Esquema dos sensores do tapete F- Scan Mat..............................................
42
Figura 23 – Foto do teste do Matscan.............................................................................
43
10
Figura 24 – Esquema ilustrativo do posicionamento do Matscan...................................
43
Figura 25 – Mapa de distribuição da pressão da região sacrococcígea...........................
44
Figura 26 – Teste do dispositivo com os sensores piezelétricos.....................................
44
Figura 27 – Curva de calibração dos sensores piezelétricos...........................................
45
Figura 28 - Imagem do dispositivo mostrando a variação da pressão em C1, C2 e C3..
46
Figura 29 – Variação da pressão nas três células durante o funcionamento do modulo.
47
Figura 30 – Imagem do dispositivo com o calcanhar apoiado........................................
48
Figura 31 - Gráfico das alterações das pressões dentro das células pneumáticas com o
calcanhar sobreposto ......................................................................................................
49
Figura 32 – Seqüência de imagens obtidas com o Tekscan ...........................................
50
Figura 33 – Pico de pressão interfacial captada pelos sensores piezelétricos.................
51
Figura 34 – Variação do pico de pressão nos sensores piezelétrico sobre as células C1
e C2..................................................................................................................................
52
11
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Valores da pressão as três células durante o funcionamento do dispositivo.
49
Tabela 2 – Valores da pressão nas três células durante o funcionamento do
dispositivo com o calcanhar apoiado sobre o modulo.....................................................
49
12
LISTA DE ABREVIATURAS
EPUAP – European Pressure Ulcer Advisory Panel
NPUAP – National Pressure Ulcer Advisory Panel
AHCPR – Agency for Health Care Policy and Research
AHRQ – Agency for Healthcare for Research and Quality
JCAHO – The Joint Commission for the Acreditation of Health Care Organization
13
LISTA DE SÍMBOLOS
= válvula manual
= válvula solenoide
= esfignomanômetro
14
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO.................................................................................................................
16
1.1MOTIVAÇÃO E DESCRIÇÃO DO PROBLEMA.......................................................
16
1.2OBJETIVO.......................................................................................................................
17
2. CONCEITOS TEÓRICOS E ESTADO DA ARTE.........................................................
19
2.1 ÚLCERA DE PRESSÀO................................................................................................
19
2.2ETIOLOGIAS DA ÚLCERA DE PRESSÃO..................................................................
20
2.3CLASSIFIFICAÇÃO DE ÚLCERA DEPRESSÃO....................................................
22
2.4PREVENÇÕES DE ÚLCERA DE PRESSÃO................................................................
24
2.4.1TÉCNICAS DE PREVENÇÃO.................................................................................
24
2.4.2ESCALAS DE PREDIÇÃO....................................................................................
25
2.4.3DISPOSITIVO PARA PREVENÇÃO....................................................................
26
3. MATERIAIS E MÉTODOS........................................................................................
32
3.1PROJETOS MECÂNICO...........................................................................................
32
3.1.1SISTEMA DE CONTROLE E DO ACIONAMENTO DE ALÍVIO DO
MODULO........................................................................................................................
34
3.1.2UNIDADE DE CONTROLE DAS SOLENÓIDES E DO CILINDRO
PNEUMÁTICO...............................................................................................................
36
3.2 TESTES EM BANCADA.........................................................................................
39
3.3TESTES COM MATSCAN......................................................................................
41
3.4 TESTE COM SENSORES PIEZELÉTRICOS........................................................
44
4. RESULTADOS...........................................................................................................
4.1 AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DO DISPOSITIVO........................................
46
46
15
4.2 AVALIAÇÃO DO DISPOSITIVO COM O TEKSCAN..........................................
50
4.3 AVALIAÇÃO DO DISPOSITIVO COM OS SENSORES PIEZELÉTRICOS.......
51
5. DISCUSSAO,CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÃO................................
53
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................
55
16
1 – INTRODUÇÃO
1.1 MOTIVAÇÃO E DESCRIÇÃO DO PROBLEMA
As úlceras de pressão, também conhecidas como escaras ou úlceras de decúbito, são
lesões complexas da pele e estruturas subjacentes que variam consideravelmente em tamanho
e gravidade. O principal fator causal é a aplicação de pressão, cisalhamento ou fricção a uma
área de pele não adaptada à magnitude de tais forças externas (WITKOWSKY & PARISH
1982).
Os pacientes mais vulneráveis para desenvolver a úlcera de pressão são os que
apresentam alterações sensoriais ou qualquer incapacidade de aliviar pressões, como os
idosos, pacientes em unidade de terapia intensiva e pessoas com déficit neurológico.
Imobilidade prolongada pode levar a úlcera de pressão devido à incessante carregamento de
tecido da pele e/ou estruturas adjacentes, causando deformações e distúrbios metabólicos.
As feridas podem envolver as camadas do tecido da pele para a região óssea. Em alguns
casos, desagregação do tecido muscular precede danos à pele ao tecido adiposo (NOLA E
VISTNES, 1980; DANIEL ET AL., 1981).
Landis (1930) em seu estudo determinou que a pressão arterial final capilar média é de
32 mmHg. Esse valor é atualmente aceito como o limiar de pressão externa para o colapso dos
pequenos vasos, resultante do fluxo sangüíneo ocluído com conseqüente privação de
oxigênio, nutrientes e linfática circulação. Metabólitos tóxicos são produzidos a nível celular,
levando à acidose tecidual, aumento da permeabilidade capilar, edema, morte celular e
formação de úlcera de pressão resultante.
A efetiva prevenção e detecção precoce são dificultadas pela má compreensão da
etiologia das úlceras de pressão. Tradicionalmente, a investigação sobre a etiologia está
focada na isquemia e mais recentemente na isquemia e reperfusão (DANIEL ET AL., 1981;
KOSIAK, 1959; GRISOTTO ET AL., 2000). A incidência de úlcera de pressão é de 12%
durante os procedimentos operatórios (KEMP, 1994), 5% em pacientes internados
(ABRUZZESE, 1985) e 66% para pacientes com fraturas do colo do fêmur.
17
Segundo Costa et. AL.(2005), no Brasil, são poucos os estudos sobre a incidência da
úlcera de pressão, porém sabe-se que a prevalência no ambiente hospitalar é muito alto.
Pacientes tetraplégicos (60%) e idosos com fraturas de colo de fêmur (66%) atingem as mais
altas taxas de complicações, seguido por pacientes criticamente doentes (33%). De uma forma
geral, aproximadamente 40% dos pacientes com lesões medulares que completam o seu
tratamento desenvolveram uma úlcera de pressão.
O eventual impacto econômico para o tratamento e a prevenção da úlcera de pressão é
difícil de determinar. Miller & Delozier (1994) estimaram que nos Estados os custos totais de
34.000 pacientes internados com diagnóstico primário de úlcera de pressão devem ser de US $
836 milhões. Este mesmo estudo propõe destinar mais recursos para prevenção e o tratamento
inicial de úlcera de pressão a fim de evitar os elevados custos humanos e econômicos do
tratamento em estágios mais avançada.
Em 1987 o governo norte-americano criou um órgão para avaliação e credenciamento
dos serviços de saúde, o The Joint Commission for the Acreditation of Health Care
Organization (JCAHO) – que estabeleceu a úlcera por pressão como um indicador de
qualidade do cuidado, para avaliação dos serviços de saúde, tornando o tema ainda mais
relevante (IRION, 2005).
Equipamentos e dispositivos disponíveis para a prevenção da formação de úlcera de
pressão incluem aqueles que reduzem a pressão e os que aliviam a pressão. Dispositivos de
redução de pressão diminuem as pressões de interface entre os tecidos e as superfícies, mas
não consistentemente mantêm a pressão abaixo dos 32 mmHg, valor crítico de fechamento
dos capilares. Em contraste, os dispositivos de alívio de pressão mantêm constantemente o
tecido e a superfície da interface a uma pressão abaixo do nível critico, garantindo assim a
perfusão tecidual no nível capilar (KLEIN &GILROY, 1989).
1.2. OBJETIVO
Desenvolver um dispositivo de alívio da pressão para a prevenção de úlcera de pressão,
baseado em um conjunto de colchões eletronicamente controlados, a fim de minimizar a
dependência de pacientes cronicamente acamados nas trocas de decúbito.
1.3. ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
18
O capitulo 2 descreve sobre o problema das úlcera de pressão desde os mecanismos da
lesão, etiologia, classificação até as técnicas de prevenção;
O capitulo 3 é dedicado ao desenvolvimento de um dispositivo pneumático. Mostra o
projeto mecânico e a metodologia dos testes realizados;
O capitulo 4 relata os resultados obtidos nos testes: em bancada, com o TekScan Mat e
com os sensores piezelétricos;
O capitulo 5 descreve a discussão e a conclusão;
O capitulo 6 traz os referenciais teóricos.
19
2 – CONCEITOS TEÓRICO E ESTADO DA ARTE
2.1 ÚLCERAS DE PRESSÃO
Segundo a EPUAP (European Pressure Ulcer Adivisory Panel) e NPUAP (National
Pressure Ulcer Advisory Panel), as úlceras de pressão são definidas como áreas de necrose
tecidular provenientes de isquemias localizadas, que se desenvolvem por compressão
prolongada, fricção, cisalhamento ou combinação destes três, entre as proeminências ósseas e
a superfície externa da pele.
Conforme ilustrado na figura 1, as úlceras de pressão podem se desenvolver em
qualquer parte do corpo sob excesso de pressão; porém, ocorre principalmente em áreas mais
propensas à formação como proeminências ósseas, tais como, nas regiões isquiática (24%),
sacro-coccígea (23%), trocantérica (15%), calcânea (8%), maléolos laterais (7%), cotovelos
(3%), região occipital (1%) e região escapular (1%). Devido ao peso estar totalmente
concentrado nessas partes do corpo durante o repouso prolongado, formado pontos de
pressão, cuja a intensidade quando exagerada faz a pressão nos capilares sanguíneos
aumentar, causando o que se chama de “oclusão capilar”. Esta oclusão acarreta a diminuição
do suprimento sangüíneo, de nutrientes e de oxigênio aos tecidos. Persistindo a pressão,
ocorre a isquemia que pode envolver a pele, os tecidos subcutâneo, muscular e ósseo. A
pressão no inicio dos capilares é de 30 mmHg e a pressão média normal no extremo arterial
do capilar fica em torno de 35 mmHg ( BRYANT,1992; GUYTON,1991).
O prejuízo da integridade da pele pode ser causado por diversas condições
fisiopatológicas, degenerativas ou ambas; a compressão prolongada dos tecidos
vascularizados é considerada a causa principal para mecanicamente iniciar o aparecimento da
úlcera de pressão. Porém, a tensão de cisalhamento, a umidade, a deformação de tecidos e a
temperatura também contribuem na etiologia da mesma.
20
Figura 1 – Distribuição das localizações habituais da úlcera de pressão. FONTE: http://sarah.br/ - acessada em 5
de março de 2007
2.2. ETIOLOGIA DA ÚLCERA DE PRESSÃO
Os componentes críticos e primários na etiologia da úlcera de pressão são a intensidade
e a duração da pressão (BRADEN & BERGSTROM, 1987). Na literatura, tem sido
demonstrada uma relação entre estas duas variáveis, de tal forma que a alta pressão de curta
duração ou menor pressão por períodos mais longos podem ser igualmente ser prejudiciais
para o tecido.
Estudos relatam uma visão multicausalística, sendo destacados que a suscetibilidade de
cada individuo depende de fatores intrínsecos e extrínsecos (BLANES ET AL.,2004; SILVA,
1998). Fatores intrínsecos estão relacionados ao indivíduo e às variáveis do estado físico do
paciente e os fatores extrínsecos são independentes do indivíduo e relacionados ao mecanismo
da lesão. Nos fatores extrínsecos estão incluídos pressão, força de tração (cisalhamento),
forças de fricção, maceração/umidades excessiva e nos fatores intrínsecos estão incluídos
imobilidade, alterações da sensibilidade, incontinência urinaria e/ou fecal, idade, sexo, má
perfusão/oxigenação tecidular e estado nutricional (BRADEN & BERGSTROM, 1994).
21
O reconhecimento dos indivíduos que apresentam risco de desenvolver a úlcera de
pressão não depende somente da habilidade clínica do profissional, mas também é importante
ter um instrumento de medida, tal como uma escala de avaliação que apresente adequados
índices de validade preditiva, sensibilidade e especificidade.
Landis (1930), Bryant (1992), citam que a pressão necessária para o colapso capilar é
aproximadamente 32 mmHg nas arteríolas e 12 mmhg nas venulas. Quando ocorre uma
pressão superior a este valor, há uma diminuição do fluxo sanguíneo local, os capilares
entram em colapso e, como conseqüência, o fluxo sanguíneo e os nutrientes para o tecido são
interrompidos.
A resposta celular a pressão é apresentada no esquema de Bryant (1992) ilustrado, na
figura 2. A oclusão dos vasos, ocasionada pela aplicação de pressões externas, desencadeia a
hipóxia tissular. Se a pressão é removida em um curto período de tempo, o fluxo sanguíneo é
reativado no local, chamado de hiperemia reativa.
Se a pressão persistir, a oclusão capilar e a isquemia tissular levam os tecidos a uma
privação de oxigênio, nutrição e os restos metabólicos são acumulados. Os capilares lesados
tornam-se mais permeáveis, fazendo com que os líquidos sejam transferidos para o espaço
intersticial, causando edema. O edema, depois de instalado, dificulta a perfusão sanguínea e
acentua o quadro de hipóxia, e a inflamação tissular é exacerbada, consolidando o início da
úlcera de pressão, visualizada como úlcera em estágio I (BRYANT, 1992).
22
Figura 2 – Respostas celulares à pressão. Adaptado FONTE: BRYANT, 1992.
2.3. CLASSIFICAÇÃO DA ÚLCERA DE PRESSÃO
O processo evolutivo sobre as camadas da epiderme, derme e hipoderme do tecido é
uma das principais ferramentas de identificação do aparecimento e controle das úlceras de
pressão, como ilustrado na figura 3a (YONG, 1997).
Pressão
Oclusão dos vasos
Hipóxia tissular
Palidez
ÚLCERA DE PRESSÃO
Hiperemia reativa
Alívio da pressão
Persistência da Pressão
Isquemia Tissular
Piora da perfusão tissular
Resolução de
Hipoxemia
Resolução
Edema tissular
Acumulo de resíduos
metabólicos
Aumento da permeabilidade
capilar
Aumento do acumulo de
proteínas no espaço
intersticial
23
(a) (b) (c)
(d) (e)
Figura 3 - Estágios de desenvolvimento da ulcera de pressão.(a) pele normal; (b) Fase I; (c) Fase II; (d) Fase III e
(e) Fase IV.
FONTE: http://www.npuap.org/NPUAP-stage1.jpg acessado em 10 de novembro de 2008
A pele representa a primeira linha de defesa do organismo e, se a sua manutenção for
saudável e íntegra, constituirá uma das barreiras para lesões. Possui duas camadas: a
epiderme, mais superficial, e a derme, subjacente. A derme tem a capacidade de se distender
quando tracionada, voltando ao seu estado inicial quando cessada a força, por ser rica em
fibras de colágeno.
As úlceras de pressão podem ser classificadas e avaliadas de diferentes maneiras.
Entretanto em 1989, a classificação proposta pelo National Pressure Ulcer Advisory Panel -
NPUAP estabeleceu o estadiamento baseado na profundidade anatômica ou perda de tecido,
também adotada e recomendada em 1992 pela Agency for Health Care Policy ad research –
AHCPR, atualmente chamada de Agency for Healthcare for research and Quality (AHRQ).
Os estágios são:
24
Estágio I: há alteração observável relacionada com a pressão na pele integra, com
tonalidade vermelha na região de proeminência óssea que não embranquece após alívio da
pressão (figura 3b), os indicadores comparativos a área adjacente ou oposta do corpo podem
incluir mudanças em uma ou mais das condições de temperatura da pele (aquecimento ou
resfriamento), consistência tecidual (sensação de firmeza ou amolecimento) e ou sensibilidade
(dor, prurido). No caso da pele escura, esta alteração pode ser de difícil observação;
Estágio II: perda parcial da camada da epiderme e/ou da derme; ocorre uma úlcera
aberta rasa, com abrasão. Pode também se apresentar como uma bolha soro-enchida intacta ou
aberta/rompida (figura 3c);
Estágio III: grande perda tecidual com erosão e presença de necrose do tecido
subcutâneo, que pode se estender até a fáscia subjacente sem aprofundar. Clinicamente, a
úlcera apresenta-se como uma cratera profunda com ou sem comprometimento do tecido
adjacente (figura 3d);
Estágio IV: grandes espessuras de tecidos expostos com perdas ósseas, musculares ou
tendíneas. As úlceras do estágio IV podem estender-se no músculo e/ou nas estruturas de
apoio (por exemplo, cápsula, do fáscia, do tendão ou da junção). A formação de túneis ou de
tratos fistulosos também pode estar associada às úlceras por pressão neste estágio (figura 3e);
A prevenção da úlcera por pressão é mais importante que as propostas de tratamento,
visto que, na prevenção o custo é reduzido e sua permanência no hospital é abreviada, já que
uma úlcera por pressão aumenta o risco do paciente adquirir uma infecção concomitante
aumentando assim, seu tempo de hospitalização (CALIRI ET AL, 1997).
2.4. PREVENÇÕES DE ÚLCERA DE PRESSÃO
2.4.1 Técnicas de Prevenção
As diretrizes da AHRQ órgão do governo americano que divulga o conhecimento
existente baseado em pesquisas ou em consenso de especialistas, através da observação em
indivíduos saudáveis sem alteração motora e sensorial, recomenda que o alívio da pressão
deva ser realizado a cada 20 minutos e que o reposicionamento, ou seja, troca postural deve
25
ser realizada a cada duas horas. Outras recomendações devem ser associadas para redução do
problema, como:
1. Identificar indivíduos em risco que necessitem prevenção e os fatores desencadeantes;
2. Manter e melhorar a tolerância dos tecidos à pressão para prevenir a lesão;
3. Proteger contra os efeitos adversos das forças mecânicas externas (pressão, fricção e
cisalhamento);
4. Reduzir a incidência de úlcera de pressão através de programas educacionais.
Alguns procedimentos para prevenção de úlcera de pressão são recomendados, como:
1. Inspecionar os tecidos do corpo nas regiões de maior incidência de aparecimento das
úlceras de pressão, principalmente nas regiões de proeminências ósseas pelo menos uma vez
ao dia;
2. Manter o tecido limpo e protegido dos excessos de exposição ao sol ou ao frio, evitando
assim danos ao tecido;
3. Utilizar absorventes ou roupas íntimas para prevenir a umidade por incontinência urinária
u fecal em excesso;
4. Mudar o indivíduo de posição sobre a cama ou cadeira de rodas a cada duas horas, e manter
o lençol sempre esticado sobre a superfície de apoio buscando minimizar a fricção e o
cisalhamento com o tecido humano;
6. Evitar pressões excessivas sobre as proeminências ósseas.
A diminuição ou o alívio da pressão pode ser alcançado pelo regular reposicionamento,
ou seja, trocas de decúbitos, ou pelo uso de sobreposição que aliviam a pressão de suporte de
superfícies, como colchões ou camas apropriadas.
2.42 Escalas de predição de risco para úlcera de pressão
Para subsidiar a equipe multidisciplinar a indicar quais pacientes apresentavam risco em
desenvolver úlcera de pressão, alguns pesquisadores elaboraram escalas para predizer o risco
para sua formação. Entre as mais citadas estão as de Norton, de Gosnell, de Waterlow e a de
Braden (BRAYANT, 1992; BRADEN & BERGSTROM,1987; BERGSTROM &
BRADEN,1987; DEALEY, 1996).
26
No inicio dos anos 60, a escala de Norton foi a primeira a ser desenvolvida que
apresentava indicativos para o aparecimento da úlcera como: condição física, estado mental,
atividade, mobilidade e incontinência, não apresentando a fricção e cisalhamento, idade do
paciente e condições da pele (textura e umidade) citados como fatores de risco na literatura.
Em 1973, Gosnell, fez uma adaptação à escala de Norton acrescentando nutrição e retirando
condição física (BRAYANT,1992; DEALEY, 1996; BRADEN & BERGSTROM,1994). Em
1973, Gosnell, fez uma adaptação da escala de Norton acrescentando nutrição e retirando
condição física (BRAYANT, 1992; DEALEY, 1996; BRADEN & BERGSTROM,1994).
A escala de Waterlow é uma escala mais ampla que a de Norton e Gosnell e também é a
mais utilizada no Reino Unido, nelas são levados em consideração constituição/peso para
altura, continência, áreas visuais de risco/tipo de pele, sexo/idade, mobilidade, apetite, má
nutrição dos tecidos, débito neurológico, cirurgia de grande porte trauma e medicação
(DELISA, 2001). A
Segundo Braden & Bergstrom (1987) e Bergstrom (1987), entre as escalas mais citadas
está também a escala preditiva de Braden, onde são avaliados seis fatores de riscos, sendo que
três medem a tolerância do tecido à pressão (umidade, fricção e cisalhamento, nutrição) e três
mensuram determinantes clínicos de exposição para pressão intensa e prolongada: percepção
sensorial, atividade e mobilidade. A somatória total da escala de Braden é de 6 a 23. Fricção e
cisalhamento são pontuadas de 1 a 3, enquanto as outras cinco subscalas são pontuadas de 1
(menos favorável) a 4 (mais favorável). O risco do paciente desenvolver úlcera de pressão é
avaliado através desta somatória total, sendo que abaixo de 11 corresponde a um risco
elevado, de 12 a 14 a risco moderado, e acima de 15 risco mínimo.
Smith (1995), ao avaliar as escalas quanto à eficiência, constatou que a escala de Braden
apresentou melhor confiabilidade e validade. Porém, sugeriu que novos testes clínicos fossem
realizados antes de difundi-la e aplicá-la. No Brasil, a escala de Braden foi utilizada e
validada por Paranhos & Santos (1999), que obtiveram uma boa sensibilidade e especificidade
com esta escala ao avaliar o risco de úlcera de pressão em pacientes idosos.
2.4.2 Dispositivos para Prevenção de Úlcera de Pressão
27
Vários tipos de colchões com diferentes fluidos são utilizados como prevenção e de
controle das úlceras de pressão. Estes colchões reduzem a pressão à medida que
proporcionam uma superfície adicional para a sustentação do corpo, ou seja, auxiliam na
redistribuição da carga sobre uma maior área do colchão. Esses equipamentos de baixa
pressão, chamados estáticos (ou sobreposições, colchões ou camas de substituição), podem
ser agrupados de acordo com a sua construção. Podem ser de espuma, ar, gel, e água como
ilustrado nas figuras 4 a 7.
Figura 4 – Colchão Pharma em material viscoelástico –
Fonte:www.care24.pt/site/.../Linha%20produtos%20anti-escaras.pdf. Acessado em 24/11/2009
29
Figura 7 – Colchão de gel de sobreposição. Fonte:
http://www.pointernet.com.br/homecare.php?nomeArquivo=home-colchao3, acessado em 24/11/2009
Há também equipamentos que alternam a pressão entre o colchão e o corpo usando as
células pneumáticas, que geram altas e baixas pressões na interface, por inflação e
desinsuflação em tempos predefinidos, a bomba eletrônica insufladora de ar, além de suprir o
fluxo de ar, também controla automaticamente a alternância da pressão entre as células
VANDERWEE, K. ET. AL, (2005). Esses dispositivos estão disponíveis no mercado como
colchão de superposições ou substituições de camas, como mostram as figuras 8 e 9.
30
Figura 8 – Colchão pneumático de sobreposição. Fonte: www.care24.pt/site/.../Linha%20produtos%20anti-
escaras.pdf. Acessado em 24/11/2009
Figura 9 – Cama pneumática – Fonte: http://www.nationalwound.com/products/group2.htm Acessado em
24/11/2009
Apesar do fato que a pressão de uma interface segura não pode ser facilmente
determinada, a grande maioria dos pesquisadores acredita que as interfaces de alta pressão são
um importante fator no desenvolvimento da úlcera de pressão. Num dos trabalhos pioneiros
Kosiak (1959) submeteu ratos a diferentes condições de pressões e de tempo a fim de
observar a taxa de formação de ulcera de pressão. Considerando que em trabalhos anteriores,
Kosiak havia determinado que a pressão no ísquio sobre uma almofada de espuma era de 150
mmHg, a isquemia completa dos tecidos sobre o osso, com uma pressão de apenas 40mmHg,
seria apenas uma questão de tempo.
A pressão de interface é geralmente utilizada como referência para avaliar a eficiência
dos colchões destinados à prevenção de ulcera de pressão. Segundo Landis, na aplicação do
critério padrão de 32 mm Hg, precisa levar em consideração a transmissão da carga sobre o
tecido, que depende das características do tecido em diferentes locais, ou seja, da sua
resistência à pressão, como também das características do paciente.
Uma revisão da literatura sobre a eficácia do serviço de saúde e intervenções, para
tomada de decisões, no que diz respeito às técnicas de prevenção e tratamento da úlcera de
31
pressão como também do custo-beneficio dos mesmos, o departamento de saúde (Nuffield
Institute for Health) da Universidade de Leeds apontou as seguintes considerações:
1. O reposicionamento manual, normalmente realizado nos pacientes de troca de
decúbito, a primeira vista poderia parecer o procedimento mais técnico, no entanto
implica num custo em termos de pessoal. Além disso, há pouca pesquisa que
demonstra a eficácia do reposicionamento e não está definida a freqüência ideal para o
reposicionamento;
2. Quando foram comparados colchões hospitalares com espuma padrão e colchões de
baixa tecnologia (gel, água, casca de ovo), a incidência de úlcera de pressão em
pacientes com alto risco foi reduzida, quando são empregados colchões de
sobreposição. Entretanto, esses colchões ainda não apresentam uma eficácia
suficiente.
3. Foi constatado que as células mecânicas dos colchões de pressão alternada têm
profundidade e tamanho variados entre os modelos avaliados, o que pode ser
determinantes na eficiência dos colchões. O faz com que, ao analisar diferentes tipos
de colchões com pressão alternada, aqueles com células maiores (de aproximadamente
de 15 cm de diâmetro) se mostraram mais eficazes em comparação aos que tinham
células com diâmetro menor que 3 cm. Também aqueles constituídos por duas
camadas de células de pressão alternada apresentaram maior eficiência.
Reenalda et al (2009), ao analisar o comportamento de pessoas sem alteração motora e
sensitiva, perceberam mudanças posturais, em média, 8 vezes por hora. Essas mudanças
posturais eram apenas uma combinação de mudanças de postura no plano frontal e sagital. A
saturação subcutânea em oxigênio aumentou em média 2,2% com cada ajuste postural,
indicando um efeito positivo das mudanças de postura sobre a viabilidade do tecido.
Pipkin e Sprigle (2008) analisaram quatro dispositivos comerciais para mensuração da
interface com dois modelos de nádegas. Os valores das pressões na interface avaliados pelos
dispositivos para cada modelo mostraram apenas valores qualitativos entre si, isto é, consistiu
na mera avaliação da distribuição da pressão limitada. Esses valores podem ser explicados
pela calibração dos diferentes sensores e a complexidade das propriedades intrínsecas do
material dos sensores.
32
3 - MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 PROJETO MECÁNICO
A ocorrência de úlcera de pressão em pacientes em diferentes cenários e o alto custo
para o tratamento das mesmas são suficientes para justificar a preocupação, especialmente em
certos grupos de alto risco.
Atualmente, um dos meios mais utilizados para a prevenção de úlcera de pressão,
consiste no acompanhamento integral por profissionais da saúde que realizam mudanças de
posições do paciente, em intervalo de tempo não-padronizados, mas pré-estabelecidos
(tipicamente de 2 h).
Considerando que uma superfície de apoio dinâmica altera a pressão ciclicamente, tanto
a duração quanto a intensidade da pressão aplicada na região de proeminência óssea são
33
reduzidas permitindo assim uma prevenção de úlcera de pressão. Baseado nesta evidência foi
proposto o desenvolvimento de um dispositivo formado por um colchão com um conjunto de
células uniformes acionadas de forma alternada em intervalos de tempo predefinidos
(tipicamente 8 minutos). O conjunto de células é projetado de tal maneira que
simultaneamente algumas células são infladas enquanto outras desinfladas ciclicamente. Esse
processo permite uma redistribuição da pressão do corpo de forma alternada estimulando a
circulação sangüínea, proporcionando assim uma prevenção de lesões. Isto poderá minimizar
a dependência de pacientes cronicamente acamados nas trocas de decúbito.
O desenvolvimento e a fabricação deste dispositivo bem como os testes para o seu
funcionamento, foram realizados no Laboratório do Estudo do Movimento e da Estimulação
de Tecidos (LeMovTec) da Universidade de Mogi das Cruzes. Na Figura 10 é mostrado o
esquema deste dispositivo, um colchão com o conjunto de células para alívio da pressão. A
disposição dos módulos eletronicamente controlados será adaptada a cada individuo nas
regiões mais propícias à aparição de úlcera de pressão, ou seja, nas regiões de proeminência
óssea.
Células
Pneumáticas
Embutidas
Colchão
C1
C2
C3
34
Figura 10 - Esquema do colchão com células pneumáticas, mostrando a disposição dos módulos de alívio de
pressão e as conexões com a bomba e o reservatório de ar.
O dispositivo alterna a pressão entre o colchão e os tecidos nas células pneumáticas,
em tempos predefinidos (da ordem de 8 min), como mostra a figura 11.
Figura 11 – Esquema mostrando o mecanismo de ação do dispositivo com linhas alternadas de células de inflar e
desinflar, proporcionando assim uma redistribuição contínua da pressão sob o paciente.
3.1.1 Sistema de controle e do acionamento de alívio do módulo
Para elaborar os circuitos de controle e de acionamento do módulo de alívio de
pressão, o ciclo de operação foi divido em passos representados num diagrama em blocos
(figura 12) detalhando o processo de modulação da pressão.
CÉLULAS CHEIAS
C1 > C2 e C3
PISTÃO RECUADO
PARA ESQUERDA
ACIONA A
SOLENOIDE 1
(C1 = C2) > C3
∆t
1
ACIONA A
SOLENOIDE 2
C1 > (C3 = C2)
∆t
2
∆t
2
C1
C2
C3
C1
C2
C3
35
Figura 12 - Diagrama de funcionamento em ciclo do módulo
Para ilustrar o funcionamento do sistema, foi considerado um conjunto de três células
(C1, C2 e C3), todas infladas inicialmente com a pressão em C1 maior do que as pressões em
C2 e C3. O que implica que o pistão do cilindro pneumático deve estar na posição recuada
(para esquerda). A fim de modular o nível de pressão nas células, aciona-se a solenóide 1, que
faz com que a pressão nas células C1 e C2 sejam iguais, e C3 mantida no valor inicial. Após
tempo determinado ( t
1
), a solenóide 2 é acionada, permitindo que as pressões nas células C2
e C3 sejam iguais e diferente da C1. Esta condição é mantida durante um certo intervalo de
tempo ( t
2
), proporcionando a acomodação do corpo, estabelecido para não superar a
primeira fase da úlcera. O próximo passo consiste na diminuição da pressão na célula C1
provocada pela atuação da solenóide 2 e o deslocamento do pistão do cilindro para direita, o
que aumenta a pressão em C3, ou seja, a seguinte condição resulta: C3 > C2 > C1. Após o
intervalo de tempo t
1
, a solenóide 2 é acionada, a fim de igualar as pressões em C2 e C3,
enquanto que a pressão em C1 permanece inalterada durante um intervalo de tempo t
1
. Em
seguida, a solenóide 1 atua para igualar as pressões C1 e C2, mas diferentes da C3. Após
permanecer nessa condição durante o intervalo t
2
, o pistão do cilindro é deslocado para
esquerda, aumentando a pressão em C1 e diminuindo a pressão em C3, a fim de voltar às
condições iniciais, antes de recomeçar um novo ciclo.
Na figura 13 é apresentado o esquema do sistema de controle num módulo de alívio
de pressão, mostrando as conexões entre as solenóides, as células do modulo e o cilindro
pneumático.
DESLOCAMEN
TO DO PISTÃO
PARA A
DIREITA
C3 > C2 >C1
∆t
1
ACIONA A
SOLENOIDE 2
(C2 = C3) > C1
ACIONA A
SOLENOIDE 1
(C1 = C2) < C3
∆t
1
36
Figura 10
Figura 13 - Esquema do sistema de controle num módulo de alívio de pressão
O circuito de acionamento das duas solenóides e do motor foi projetado para controlar
os tempos de modulação e de manutenção das pressões relativas nas células do módulo. Esses
tempos são controlados por três temporizadores e um bloco seqüenciador que opera a lógica
de sincronismo das solenóides e do motor.
3.1.2 Unidade de controle das solenóides e do cilindro pneumático
Na figura 14 é mostrado o diagrama de blocos da unidade de controle tanto das
solenóides como do cilindro pneumático. Esta unidade de controle é composto por uma fonte
de alimentação de um circuito de controle de sincronismo de atuação das solenóides e do
motor de passo. O acionamento do motor de passo é feito através de um “driver” para o
deslocamento do pistão do cilindro pneumático.
C2
C1
C3
S1
1
S2
Unidade
Eletrônica
Motor de Passo
Fonte 12V
Entrada de Ar
Cilindro Pneumático
37
+
Figura 8 - Desenho da unidade de controle do módulo de alivio de pressão
Figura 14 - Esquema do sistema de controle num módulo de alívio de pressão
Nas figuras 15, 16 e 17 são mostrados os esquemas dos circuitos da fonte, unidade de
controle e do driver do motor de passo, respectivamente.
A unidade de controle do dispositivo é alimentada por uma fonte externa de 12 V
DC
. O
ciclo de atuação sincronizada das fases (Solenóide 1 - Solenóide 2 - Avança haste do cilindro
- Solenóide 2 - Solenóide 1 - Recua haste do cilindro), conforme descrito anteriormente, pode
ser iniciado pressionando o botão ON/OFF da fonte de alimentação.A fim de sinalizar o
acionamento das duas solenóides e do cilindro, 3 LEDs são utilizados na unidade de controle.
O circuito eletrônico projetado possibilita dois modos de operação que podem ser
selecionados com uma chave “teste de bancada”:
Modo de bancada que verifica o funcionamento do equipamento, com um intervalo de
tempo de 5 s por fase. Este modo é ativado ao pressionar a chave “teste em bancada”.
Modo de operação que permite o funcionamento, com intervalo de tempo de 5 min por
fase.
Fonte
Unidade de
Controle
Acionamento
Do
Motor
Motor
Sentido da Rotação
Fonte externa
12 V
38
Figura 15 - Esquema do circuito da fonte
39
Figura 16 – Esquema da unidade de controle
A unidade de Controle executa toda a lógica de sincronismo e envia os sinais de atuação
para as solenóides e o Driver do motor de passo, assim também como para os LEDs de
sinalização. O circuito é constituído por dois temporizadores (CI 555), que têm a função de
geração de tempo (Clock) de 5 s ou 5 min, dependendo do modo de operação. O circuito
integrado (CI 4013), do tipo Flip-Flop que envia sinais para a inversão do sentido de rotação
do motor de passo, ou seja, do deslocamento da haste do pistão (avançado e recuado do
cilindro pneumático).
O Driver do motor é constituído por um circuito integrado CI 74194, configurado para
gerar quatro pulsos defasados seqüencialmente entre si de 90º e de um temporizador (CI 555),
40
configurado com um trimpot de ajuste de velocidade de acordo com o deslocamento desejado
do pistão, para o intervalo de tempo definido.
Figura 17 – Esquema do circuito do drive do motor de passo
3.2 TESTES EM BANCADA
Os circuitos apresentados acima foram montados em um protoboard para a realização
do ensaio completo interligando os circuitos para avaliar o comportamento dos dispositivos
desenvolvidos, como mostra a figura 18.
O acionamento do cilindro pneumático foi realizado de forma manual toda vez que o
led indicador acendia.
41
Figura 18 – Foto dos circuitos interligados no protoboard
Para iniciar os testes do dispositivo foi montado todo o circuito em bancada e avaliado
inicialmente apenas seu funcionamento, figura 19.
Manômetros
Células de ar
Protoboard
Cilindro de ar pneumático
Bomba manual
42
Figura 19 - Circuito montado
A fim de averiguar o alívio de pressão de um membro em contato com o módulo,
consideramos a região do calcanhar, figura 20.
Figura 20 - Teste efetuado em laboratório com o módulo em funcionamento
3.3 TESTES COM O MATSCAN
®
O Matscan é um sistema portátil de mapeamento da pressão plantar, capaz de
identificar focus de hiperpressão. Esse sistema capta informações por meio de um tapete
contendo 2.288 sensores de pressão sendo possível analisar de maneira funcional as áreas de
maior pressão na interface. Nas figuras 21 e 22 são mostradas as imagens do tapete e do
esquema com a distribuição dos sensores, respectivamente.
43
Figura 21 – Tapete – F-Scan Mat
Figura 22 – Tapete – F-Scan Mat
44
Nesse sistema, a imagem exibida na tela de um monitor, com diferentes cores, indica
desde a ausência de pressão (branco) até os pontos de máxima pressão (vermelho), formando
um mapa de distribuição de pressão na superfície.
Para avaliar o desempenho do colchão pneumático desenvolvido, os testes foram feitos
com o tapete colocado sobre duas células. O alívio de pressão foi monitorado consideramos a
região sacrococcígea (Figuras 23 e 24), pois com a região do calcanhar, não conseguimos uma
calibração adequada do sensor. A título ilustrativo é apresentada na figura 25 a distribuição de
pressão na região sacrococcígea.
Figura 23 - Imagem mostrando o posicionamento das células abaixo da região sacrococcígea, com o
tapete Matscan inserido na interface.
Figura 24. Esquema ilustrativo do posicionamento do Matscan para monitoração do alívio de pressão.
MatScan
Colchão
Região
sacrococcígea
C1
1
C3
1
C2
1
45
Figura 25. Mapa de distribuição da pressão na região sacrococcígea.
3.4. TESTES COM OS SENSORES PIEZOELÉTRICOS
O Matscan permite uma monitoração em tempo real, entretanto a análise da dinâmica do
alívio de pressão requer o processamento das imagens capturadas durante um determinado
intervalo de tempo. Além disso, a quantificação das pressões interfaciais necessita de uma
calibração prévia, que leva em consideração o peso da região (sacrococcígea ou calcanhar) em
contato com o tapete. Os valores obtidos durante os testes com o Matscan se revelaram
inconsistentes, podendo ser interpretados como relativo, ou seja, mostrando ilustrativamente a
redistribuição da pressão durante o processo de alívio, devido ao fato que este tipo de sensor é
projetado para pisada, e apresenta uma baixa flexibilidade. Além disso, para obter os valores
reais de pressão interfacial, a calibração é feita considerando a massa corporal total e a altura
do sujeito, em pé sobre o tapete. Uma tentativa foi feita considerando apenas a região apoiada
no tapete (sacrococcígea), porém a calibração falhou, indicando valores inconsistentes de
pressão interfacial.
Para tentar obter os valores absolutos de pressão, utilizamos dois sensores piezelétricos
fixados na perna, na região de contato com as duas células C1 e C3, sendo C1 correspondendo
à região do calcanhar, como mostra a figura 26.
46
Figura 26 - Teste do dispositivo, com o posicionamento dos sensores piezelétricos.
Os sensores piezelétricos foram calibrados a fim de obter a relação entre a pressão
exercida e a tensão de saída. Um conjunto de pesos-padrão foi empregado para aplicar uma
pressão sobre o sensor; os valores de pico da tensão de saída foram obtidos por meio de um
osciloscópio, variando a massa de 100 g até 1 kg. Na figura 27, é mostrada a curva de
calibração do sensor, com o valor médio de cinco medidas feitas em função de cada pressão
aplicada (força peso dividida pela área de contato de 1 cm
2
), junto com o desvio padrão. O
ajuste linear da curva de calibração é de boa qualidade, considerando o valor de R
2
de 0,9833
encontrado.
A expressão matemática que relaciona a tensão de saída (V
S
) à pressão aplicada (P) é a
seguinte: V
S
= 0,76.P
0
100
200
300
400
500
600
700
0 200 400 600 800
Pressão P (mmHg)
Tensão V
S
(mV)
Figura 27 - Curva de calibração do sensor piezelétrico.
Sensor piezelétrico
C3
C1
47
4 – RESULTADOS
4.1 Avaliação do desempenho do dispositivo
A Figura 28 ilustra o teste do dispositivo. As células são inicialmente insufladas com a
pressão em C1 maior que em C2 e C3 (fase A). Na fase B, o solenóide 1 é acionado,
equalizando as pressões em C1 e C2; na fase C, o solenóide é ligado para equalizar C2 e C3.
Em seguida, o pistão é deslocado (fase D), diminuindo pressão em C1, enquanto aumenta em
C3. Na fase E ocorre o acionamento do solenóide 2 equalizando C3 e C2; na fase F o
solenóide 1 é ligado equalizando C2 e C1 e na fase G o pistão retorna na posição inicial e
reduz a pressão em C3 e aumenta assim a pressão em C1. Ressalta-se que os valores iniciais
da pressão em cada célula foram definidos a fim de averiguar o funcionamento do dispositivo,
ou seja, sem considerar a pressão interfacial ideal.
A - Posição Inicial
B - Acionado Solenóide 1
C - Aci onado Solenóide 2
D - Pistão avançado
E - Acionado s olenóide 2
F - Acionado solenóide 1
G - Pistão recuado
48
Figura 28 – Imagens do dispositivo mostrando a variação da pressão em C1, C2 e C3.
Na tabela 1 são apresentados os valores da pressão nas três células durante o ciclo do
funcionamento do dispositivo. A alternância da pressão nas células durante a operação pode
ser visualizada na figura 29, que mostra a variação da pressão, em cada célula, em função do
tempo. Observa-se que a modulação da pressão nas células é efetiva e ocorre conforme
esperado ao acionar os dois solenóides e o cilindro hidráulico.
Tabela 1. Valores da pressão nas três células C1, C2 e C3 durante o funcionamento do
dispositivo.
Pressão (mmHg)
Tempo (s)
C1
C2
C3
5
10
15
20
25
30
68
68
60
60
62
72
66
60
60
62
62
60
54
58
66
62
62
50
0 5 10 15 20 25 30
48
50
52
54
56
58
60
62
64
66
68
70
72
74
76
78
80
Pressão (mmHg)
Tempo (s)
C1
C2
c3
49
Figura 29 – Variação da pressão nas três células durante o funcionamento do módulo pneumático
4.1.1 Análises dos resultados do funcionamento do dispositivo em contanto com a região do
calcanhar
O dispositivo foi também testado com o calcanhar apoiado sobre o módulo de alivio de
pressão. As Alterações das pressões durante o acionamento dos solenóides e do cilindro
hidráulico estão ilustradas nas figuras 30a a 30g.
Figura 30 – Imagens do dispositivo com o calcanhar apoiado no modulo mostrando a variação da pressão em C1, C2
e C3.
Na tabela 2 são apresentados os valores de pressão nas três células C1, C2 e C3 durante
o funcionamento do dispositivo, enquanto o calcanhar está apoiado no módulo pneumático.
A variação da pressão em função do tempo em cada célula, durante o funcionamento do
dispositivo, é mostrada na figura 31.
A - Posição Inicial
B - Acionado Solenóide 1
D - Pistão avançado
E - Acionado solenóide 2
F - Acionado solenóide 1
G - Pistão recuado
50
Tabela 2. Valores da pressão nas três células C1, C2 e C3 durante o funcionamento do
dispositivo com o calcanhar apoiado sobre o módulo.
Pressão (mmHg)
Tempo (s)
C1
C2
C3
0
5
10
15
20
25
30
92
78
78
68
70
70
72
62
76
66
66
68
68
60
56
56
64
70
66
66
56
Figura 31 – Variação da pressão nas três células durante o funcionamento do módulo pneumático com o calcanhar
apoiado.
0 5 10 15 20 25 30
54
56
58
60
62
64
66
68
70
72
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
94
Pressão (mmHg)
Tempo (s)
C1
C2
C3
51
Pode-se observar que na região do calcanhar ocorre, como esperado, um aumento
significativo da pressão inicial (célula C1). Enquanto, que nas outras duas células, uma leve
mudança da pressão é provocada. Ao acionar o sistema de controle das válvulas e do pistão,
ocorre um alívio da pressão da ordem de 25 % em relação à pressão inicial, na região do
calcanhar. No final do ciclo, nota-se que a pressão na célula C1 não voltou ao valor inicial. Isto
pode ser decorrente de uma falha na vedação nas células C1 e C2.
4.2 Avaliação do dispositivo com o TekScan Mat
A Figura 32 ilustra os resultados de um teste feito com o TekScan Mat. Inicialmente, as
células são insufladas, e o sensor é posicionado sobre as células e sob a região sacrococcígea.
Nessa seqüência de imagens, capturadas durante o alívio de pressão, pode-se destacar uma
diminuição da pressão sobre a célula C3, ou seja, na região isquiosacral; enquanto, que na
região do cóccix (na célula C1), ocorre um aumento da pressão em menor proporção que na
C3. A monitoração da célula C2 não foi feita, devido ao fato que esta célula mostrou baixa
variação da pressão durante o processo de alívio, como observado nos testes anteriores.
Contudo, a monitoração de duas células se revelou suficiente para verificar a redistribuição da
pressão durante o processo de alívio.
Figura 32. Seqüência de imagens obtidas com o TekScan Mat, durante o alívio de pressão.
52
4.3 Avaliação do dispositivo com os sensores piezelétricos
A resposta das células (C1 e C3), durante o alívio de pressão, é apresentada na figura
33, em termos de pico de tensão gerado pelos sensores piezelétricos na região do pé. Observa-
se que quando a pressão diminui na célula C1 (pico negativo, curva azul), ocorre um aumento
simultâneo na C3 (pico positivo, curva preta), comprovando o bom desempenho do
dispositivo, como esperado.
Figura 33. Pico de pressão interfacial nas células C1 e C3, captada pelos sensores piezelétricos (a) para
quatro acionamentos do cilindro pneumático; e (b) observação num intervalo de tempo correspondendo a um
alívio da pressão. A curva em azul corresponde à célula C1 e a preta é relativa à C3.
A alternância da pressão nas células C1 e C3 pode ser observada na figura 34, que
mostra o pico de pressão do sensor piezelétrico, quando o pistão é deslocado da posição
recuada (pos1) para posição avançada (pos2). Observa-se que a pressão interfacial na região
de proeminência óssea, ou seja, na célula C1 é maior que na região média da perna. Este
comportamento foi também observado tanto no caso de TekScan, que indicou maior pressão
na região isquiosacral, quanto no monitoramento com os manômetros. Os sensores
piezelétricos apresentaram sensibilidade suficiente para captar as mudanças da pressão
(a)
(b)
53
interfacial. Nota-se também que o alívio de pressão na região do calcanhar alcançou uma
diminuição da ordem de 25 % em relação à pressão inicial.
Isto implica que o monitoramento da pressão interfacial pode ser feito através
simplesmente dos manômetros ligados as células.
40
60
80
100
Pos1 Pos2 Pos1 Pos2 Pos1
pressão (mmHg)
C1
C3
Figura 34 - Variação do pico de pressão nos sensores piezelétricos sobre as células C1 e C3, durante a
movimentação do pistão.
54
5- DISCUSSÃO, CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÃO
A fim de prevenir a úlcera de pressão foi desenvolvido um módulo de alívio de pressão
para pacientes acamados. Os testes de bancada realizados, para a avaliação do desempenho do
dispositivo, mostraram que o sistema eletrônico apresenta uma boa eficiência para a alteração
das pressões nas células do módulo de forma contínua, possibilitando um alívio modulado nas
pressões na interface entre a região com proeminência óssea e o colchão. Vale ressaltar que o
conceito de módulos com três células interligadas que captam ar entre si, é inovador, na
medida em que o uso de uma bomba e de uma válvula de escape (para a liberação do ar) não é
necessário. De fato, os modelos de colchão comercializados ou em desenvolvimento
(VANDERWEE, K. ET. AL, (2005) permitem que determinadas células sejam infladas de
maneira intermitente em intervalos de tempos preestabelecidos. A dispensa da bomba para
cada ciclo de insuflação constitui uma grande vantagem, pois possibilita uma diminuição de
ruído e de custo (consumo elétrico e manutenção).
A fim de monitorar e registrar as mudanças de pressão pelo acionamento dos solenóides
e do cilindro pneumático, três métodos distintos foram empregados. No caso da utilização de
manômetros acoplados às três células, as variações de pressão interna (do ar contido nas
células) foram detectadas com relativa facilidade e precisão, mostrando uma boa
reprodutibilidade das fases do ciclo de alívio de cada célula. Contudo, para que a sua
utilização clínica seja viável, há a necessidade de pré-estabelecer valores iniciais a cada célula
a fim de usar pressões internas suportáveis ao tecido. Uma diminuição da pressão na região de
proeminência óssea da ordem de 25% foi alcançada. Acreditamos que, dependendo da pressão
inicial escolhida, esta diminuição seja suficiente para restabelecer a oxigenação local e
perfusão do tecido como relatado em vários estudos (REENALDA ET AL, 2009).
Quando o monitoramento de alívio de pressão é feito com TekScan, as imagens
mostraram uma nítida diminuição da pressão na região de proeminência óssea, como
esperado. Este resultado mostra que o mecanismo de alívio de pressão desenvolvido funciona
55
com eficiência, pois permite que a pressão interfacial seja consideravelmente alterada. Vale
ressaltar que valores absolutos não foram obtidos em decorrência do fato que o sensor
empregado (MatSkan) não é adequado para a região monitorada (sacrococcígea). A maioria
dos estudos publicados, até ao presente momento, foram qualitativas, isto é, consistem na
mera avaliação da distribuição de pressão, limitada por causa de calibrações do sensor e a
complexidade das propriedades intrínsecas dos materiais do sensor. Além disso, o TekScan é
um tapete bastante rígido, projetado para monitoramento de pisada; a fim de constar com
precisão as variações dos valores de pressão interfacial, precisaria utilizar um sensor mais
flexível, do tipo X-sensor.
No que diz respeito ao uso dos sensores piezelétricos, os resultados mostram que a
variação da pressão interfacial pode ser obtida a partir dos valores do pico de tensão gerado
pelo acionamento do pistão pneumático para o alivio da pressão. A variação percentual da
pressão interfacial foi da ordem de 25%, semelhante à obtida com os manômetros, ou seja, da
pressão interna nas células. Este comportamento é esperado, considerando que uma alteração
na pressão interna das células implica numa variação da pressão interfacial. Isto implica que o
emprego simples de manômetros é suficiente para monitorar o alívio de pressão. É importante
enfatizar que não tem um consenso sobre a relação entre os valores de pressão interfacial e o
valor máximo que os capilares suportam. Além disso, vários estudos comparativos feitos
sobre colchões comercializados evidenciam uma grande discrepância entre os valores da
pressão interfacial obtidos por meio de diferentes sensores (PIPKIN, L; SPRIGLE, S.;2008).
Podemos concluir que o dispositivo de alívio de pressão eletronicamente controlado
apresenta um bom desempenho, mostrando que poderia ser empregado para prevenção de
úlcera de pressão, no caso de pacientes cronicamente acamados. O mecanismo de interligação
de três células num módulo mostrou se um diferencial importante em relação aos colchões
existentes, possibilitando abaixar o custo do produto. Em base do trabalho de Reenalda et al
(2009), intervalos de tempo da ordem de 8 minutos poderiam ser utilizados para o ciclo
completo de alívio de pressão.
Acreditamos interessante para validar o dispositivo realizar alguns testes com pacientes
acamados, avaliando por análise de imagens digitais das regiões de proeminência óssea
monitoradas o aparecimento de vermelhidão, condição preditivo da úlcera de pressão.
56
6 - REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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