SisMAM: Sistema Móvel para Administração de Medicamentos Rafael Soto1, Cayo Pabllo1, Jorge Campos1 1 Núcleo de Pesquisa em Redes e Computação(NUPERC), Programa de Pós-Graduação em Sistemas e Computação(PPGCOMP), Universidade Salvador (UNIFACS), Brasil
Resumo – A ocorrência de erros médicos durante o processo de administração de medicamentos ao paciente é considerada uma das maiores causas de óbitos nos hospitais. A utilização da computação móvel pode contribuir sensivelmente para a redução destes índices, aumentando a satisfação dos pacientes e dos profissionais de saúde. Este trabalho apresenta uma arquitetura para o desenvolvimento de aplicações móveis no domínio de sistemas hospitalares. A arquitetura proposta leva em consideração aspectos que vão desde a especificação de interfaces para o usuário até um modelo de integração entre a aplicação móvel e os sistemas de gestão existentes nos hospitais. Este trabalho apresenta também o protótipo de uma aplicação móvel para administração de medicamentos desenvolvida com a arquitetura proposta. Palavras-chave: Informática Médica, Computação Móvel, IHC para aplicações Móveis, Sistema para Administração de Medicamentos. Abstract - Mistakes during the administration of medication process are one major source of deaths and injuries caused by medical errors at hospitals. The use of mobile computing can seriously contribute to reduce this statistic and to improve the satisfaction of the public and healthcare professionals with the medical system. This paper presents a framework to develop mobile applications for the healthcare domain. The framework considers aspects that vary from the specification of the user interface to the integration of the mobile application with enterprise resources. This paper also presents a prototype of medication administration application developed under the proposed framework. Key-words: Medical Informatics, Mobile Computing, Mobile HCI, Medication Adminstration System. 1. Introdução Todos os anos, milhares de pacientes morrem desnecessariamente em hospitais devido a erros na execução de procedimentos médicos [5]. Este trabalho considera que todas as recomendações médicas estão corretas e busca tão somente criar os mecanismos que garantam a correta execução dos procedimentos recomendados. Além da perda de vidas humanas, os erros na execução de procedimentos médicos diminuem a satisfação dos pacientes e dos profissionais de saúde, causam prejuízos financeiros anuais de bilhões de dólares e comprometem a acreditação do sistema hospitalar como um todo. Visando reduzir ou eliminar os erros na execução dos procedimentos médico, as organizações de saúde estão em constante procura por metodologias para melhorar o controle dos processos e incorporar os avanços tecnológicos para apoiar a correta execução dos procedimentos recomendados [4]. A utilização de código de barras para a identificação de pacientes e medicamentos, por exemplo, tem demonstrado grande potencial para tornar os
processos hospitalares mais seguros, dinâmicos, confiáveis e robustos [3]. Desta forma, o mecanismo de identificação através de código de barras tem sido cada vez mais utilizado em aplicações médicas e aplicações gerenciais como, por exemplo, os sistemas de administração de medicamentos, os sistemas de prescrição eletrônica e os sistemas de gestão para farmácias e prontuário eletrônico de pacientes. Outro avanço tecnológico que tem contribuído no aprimoramento dos processos hospitalares é a computação móvel. Os profissionais de saúde estão a todo o momento se locomovendo dentro do espaço físico dos hospitais, atendendo paciente a beira do leito, verificando equipamentos, consultando relatórios, preenchendo formulários e executando outras atividades relativas aos processos hospitalares. Estima-se que médicos e enfermeiros chegam a ocupar metade das suas jornadas de trabalho, consultando, recuperando e armazenando informações [1]. Desta forma, dada a natureza móvel das atividades dos profissionais da área de saúde, a computação móvel está se tornando um importante aliado para a atividade médica [7]. Uma analise sobre os investimentos recentes dos hospitais em tecnologia, revelou um interesse
crescente na implantação de redes sem fio, na aquisição de dispositivos móveis, na integração dos sistemas de gestão existentes e no desenvolvimento de novas aplicações. Dentre as demandas por novas aplicações, é possível identificar uma crescente necessidade por aplicações móveis voltadas à gestão e controle dos procedimentos médicos baseadas na identificação segura de pacientes e medicamentos. Este trabalho apresenta um framework para o desenvolvimento de aplicações móveis voltado para o segmento hospitalar, incluindo também uma prova de conceito que resultou no protótipo do sistema móvel – SisMAM, utilizado para auxiliar o processo de administração de medicamentos. Este artigo está estruturado da seguinte forma: Na seção 2 é apresentada uma arquitetura para o desenvolvimento de aplicações móveis. Esta arquitetura trata desde os componentes de interface gráfica com o usuário até o modelo de integração com as infra-estruturas corporativas presentes nos diversos parques hospitalares. A seção 3 introduz uma ontologia para os tipos de medicamentos no domínio do processo de administração dos mesmos aos pacientes. A seção 4 descreve o protótipo SisMAM e discute as principais funcionalidades. Finalmente, a seção 5 apresenta as conclusões e pontua futuros trabalhos. 2. Arquitetura para Aplicações Móveis Por muitos anos, as aplicações móveis foram desenvolvidas de forma ad-hoc, isto é, visavam somente a solução de um problema específico, mas não se preocupavam com importantes requisitos, como: usabilidade, portabilidade, comunicação e flexibilidade de integração. Este capítulo introduz a proposta de um modelo de arquitetura de software genérico para o desenvolvimento de aplicações móveis. Esta arquitetura aborda as questões fundamentais acima mencionadas. A arquitetura proposta para aplicações móveis comprrende quatro camadas básicas: (1) Interação Humano-Computador, (2) Aplicação Móvel, (3) Middleware de Integração e (4) os Sistemas de Informação Corporativos dos Hospitais (Figura 1).
Figura 1 - Camadas da arquitetura para aplicações móveis
A infra-estrutura de comunicação sem fio apresentado na figura pode ser tratada genericamente como qualquer tipo de rede de comunicação baseado em protocolos TCP/IP e não será abordado no presente documento. Presumimos que uma aplicação móvel sem fios possui algum mecanismo para enviar uma solicitação e receber uma resposta por parte de um provedor de serviços de aplicação. A camada Interação Humano-Computador (IHC) define de maneira abstrata e concreta os elementos da relação entre os usuários e a aplicação móvel. De maneira abstrata, a camada de IHC descreve os tipos de mídia suportado (texto, gráfico, imagem, vídeo e som), os tipos de mecanismos de entrada (teclado numérico, botões, teclado, caneta, tela sensível ao toque, leitor de código de barras e sensores infravermelhos), e os tipos mecanismos de saída (diferentes tipos de apresentação, áudio e algum tipo de feedback tátil). Esses tipos de especificação têm um papel significativo em uma aplicação médica. Existem questões jurídicas relativas à forma de armazenamento e disseminação das informações digitais na área médicas, por exemplo, que limitam o tipo de mídia que pode ser utilizado pelos mecanismos de entrada e saída. As prescrições médicas, por exemplo, não podem ser feitas através de arquivos de áudio e requerem a assinatura digital do profissional responsável pela ação. De um modo concreto, a camada IHC fornece a realização de todos os conceitos e modelos abstratos. Esta realização implementa os componentes da interface gráfica baseada nos padrões de componentes de software. Componentes são, de forma simplificada, pedaços de programas que podem ser facilmente reutilizados em qualquer aplicação móvel. A camada de aplicação móvel representa a aplicação cliente executada em um dispositivo móvel. Esta camada está subdivida em duas seções: apresentação e consumidor de serviços. A seção de apresentação utiliza os componentes visuais de interface gráfica desenvolvidos na camada de IHC e acrescenta componentes específicos necessários ao contexto da aplicação. O consumidor de serviços implementa os componentes de comunicação orientados a serviços. Estes componentes intermediam o fluxo de comunicação entre a aplicação móvel e o provedor de serviços remoto. Desta forma, os componentes consumidores de serviços são capazes de obter a informação proveniente do serviço remoto e apresentá-las, através de uma forma apropriada, ao usuário. A camada Middleware é utilizada como meio de interligação entre a aplicação móvel e o sistema de informação hospitalar. O principal objetivo desta camada é tratar de forma genérica o processo de comunicação entre o modelo de dados do sistema de gestão hospitalar e o
modelo de dados proposto para a aplicação móvel. Com o objetivo de endereçar o problema de interoperabilidade, propomos uma solução baseada no paradigma orientado a serviço, concebido a partir de tecnologias modernas de serviços Web [2]. Estas tecnologias permitem a implementação de um canal de comunicação entre o sistema de informação hospitalar e a aplicação móvel de uma forma independente de plataforma e com baixo índice de acoplamento A camada Middleware também é subdividida em duas seções (ou seja, fornecedor de serviços e integração). O fornecedor de serviços especifica uma interface de comunicação entre a aplicação móvel e os sistemas corporativos. A tradução das regras de negócio e de outras informações dos processos é realizada na camada de integração que utiliza do modelo ontológico de medicamentos (detalhado na próxima seção), como forma de garantir a integração. Finalmente, a camada que representa o sistema de informação hospitalar compreende todas as camadas de software relacionadas aos sistemas de informação disponíveis nos hospitais, ou seja, base de dados, fluxo de processos, sistemas legados, regras de negocio e assim por diante. Estes recursos são tidos como premissas básicas para se desenvolver e implantar uma aplicação móvel hospitalar. A arquitetura apresentada pode ser utilizada no desenvolvimento de aplicações móveis em qualquer área. Como prova de conceito, entretanto, apresentamos uma aplicação para a área hospitalar. A aplicação desenvolvida trata da administração de medicamentos aos pacientes no ponto de cuidado, isto é, no local onde o paciente se encontra no momento da administração do medicamento. Embora a aplicação móvel apresentada neste trabalho explore todos os recursos disponíveis da arquitetura, apresentamos somente duas contribuições relevantes no contexto de uma aplicação para administração de medicamento. A primeira contribuição está relacionada com a concepção de uma ontologia para os diversos tipos de medicamentos dentro do domínio do processo de administração. A segunda contribuição está relacionada à idealização de alguns componentes gráficos para interface com o usuário. As próximas seções detalham estas contribuições. 3. Ontologia de Medicamentos Tradicionalmente, o desenvolvimento de aplicações móveis é fortemente acoplado ao modelo de dados e aos processos dos clientes. O modelo por traz dessas aplicações, normalmente, é um subconjunto específico do banco de dados da organização, o que torna as aplicações pouco
flexíveis, isto é, de difícil utilização em uma grande variedade de clientes. Esta característica contribui com a falta de uniformidade das aplicações utilizadas em diversos hospitais, o que acarreta o aumento no custo de desenvolvimento e manutenção. Desta forma, torna-se imperativo que o modelo de dados por trás da aplicação móvel reflita não somente o modelo empresarial, mas também a gestão da informação no contexto da aplicação móvel. Assim, propomos um modelo genérico para representar o domínio da administração de medicamentos em aplicações móveis. Este domínio tem dois principais atores: o paciente e a medicação. A abstração do paciente no modelo é trivial. O paciente é modelado como um objeto que possui um código de barras e alguns outros atributos. O código de barras identifica o paciente de forma inequívoca. Para o sistema de administração de medicamentos, a identificação de código de barra é a única informação necessária. Outros atributos presentes no modelo do paciente são apenas consumidos pelos usuários da aplicação e não têm nenhum impacto no processo de administração de medicamentos. A abstração da medicação é mais complicada. A medicação pode ter comportamentos variados no processo de administração. O medicamento, por exemplo, pode ser administrado como uma simples pílula ou como um kit formado por medicações e itens acessórios. A fim de representar o domínio da administração de medicamentos, propomos a ontologia de medicamentos. A ontologia é formada por quatro tipos de medicamentos: Item Solteiro, Item Kit, Item Fracionado e Item Ligado (Figura 2). É importante notar que essa ontologia reflete apenas a compreensão do domínio de medicação com a finalidade de administração.
Figura 2 - Modelo de dados de medicamentos. No modelo de dados que implementa a ontologia de medicamentos, a classe abstrata Item representa atributos e funcionalidades comuns a todos os medicamentos. Essa classe possui quatro subclasses concretas: Solteiro, Fracionado, Ligado e Kit. O item Solteiro corresponde a uma unidade de medicamento que pode ser administrado como ele é. Esse item não tem nenhum relacionamento
explicito com as outras classes do modelo. O principal atributo do item Solteiro é seu código de identificação, isto é, o código anexado a medicação em formato de código de barras. Item Fracionado refere-se a um conjunto de doses de itens Solteiros da mesma medicação. Itens Fracionados são usados para compor a dosagem prescrita de uma medicação. O uso do item Fracionado pode ocorrer quando a dosagem prescrita não é um padrão comercial ou a farmácia não possui a medicação com a dosagem prescrita. Em ambos os casos, os pacientes devem receber a dosagem prescrita através da administração de dois ou mais itens Solteiros, isto é, um item fracionado. Itens Ligados representam medicações que são semanticamente acopladas. Instâncias deste tipo de item representam uma coleção arbitrária de itens Solteiros e Fracionados. Itens Ligados podem ser usados, por exemplo, quando a terapia recomenda a associação de dois medicamentos distintos ou quando uma determinada medicação estiver sendo usada para combater os efeitos colaterais de outra medicação. Nestas situações é importante estabelecer uma união formal entre dois ou mais medicamentos. É importante salientar que os itens Fracionados e Ligados são abstrações que representam uma agregação de medicamentos que devem sempre ser administrados em conjunto. A classe Kit representa a materialização de um kit produzido nas farmácias dos hospitais. O kit geralmente é composto de itens de qualquer classe (Solteiro, Fracionado ou Ligado), equipamentos (por exemplo, um inalador), e alguns itens acessórios (seringas, luvas, etc). Os itens que formam o Kit são embalados em conjunto e recebem um código de identificação único. Kits são montados por conveniência da prescrição e da administração de processos. Estes elementos são muito úteis para os médicos prescreverem procedimentos comuns que envolvem uma longa lista de itens acessórios. Kits também são úteis para enfermeiras, pois têm em um único recipiente tudo o que precisam para executar o procedimento prescrito.
usabilidade. Terceiro, a aplicação para ser genérica necessita interagir com diversos sistemas corporativos dos hospitais (por exemplo, sistema de prescrição, sistema de administração da farmácia, cadastro de paciente e histórico de pacientes). Quarto, a administração de medicamentos é considerada uma prioridade em quase todos os projetos de mobilidade existentes nos hospitais. Com respeito à plataforma, o SisMAM foi desenvolvido para ser executado em um dispositivo móvel habilitado a ler e processar códigos de barra. O mecanismo de entrada de dados da aplicação é fortemente baseado na leitura desses códigos. A enfermeira efetua a leitura do código de barras presente no seu crachá a fim de efetuar a sua identificação no sistema. Uma vez conectado ao sistema, a enfermeira tem acesso a tela com a lista de pacientes que possuem medicações para serem administradas (Figura 3.a). Quando a enfermeira estiver próxima ao paciente a ser medicado, a mesma efetua a identificação do paciente através da leitura do código de barras localizado na pulseira do paciente. A aplicação envia o código lido para o middleware e recebe de volta uma lista com as medicações a serem administradas ao paciente. Para montar esta lista, o middeware valida o código do paciente e executa consultas na base de dados do hospital. O resultado da consulta é mapeado no modelo de dados de medicamentos (por exemplo, solteiro, fracionado, ligado e kit) e os dados convertidos são enviados para a aplicação móvel. Finalmente, a aplicação chama o componente da camada de apresentação e apresenta as informações recebidas na tela do dispositivo (Figura 3.b).
4. Protótipo SisMAM Essa seção apresenta o protótipo do Sistema Móvel para Administração de Medicamentos (SisMAM). Optamos pelo domínio da administração de medicamentos como forma de validar a nossa arquitetura por diversos motivos. Primeiro, a administração de medicamentos é uma atividade essencialmente móvel. Segundo, esta aplicação demanda um elevado nível de interação homem-computador, requisito que requer estudos avançados de
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Figura 3 - Telas do SISMAM: a) lista de pacientes e b) lista inicial de medicamentos. O componente de apresentação é usado para apresentação os elementos da prescrição médica. O componente gráfico utilizado para
apresentar a lista de medicamentos é uma estrutura de árvore expansível, onde alguns nós na lista podem ser expandidos para apresentar estruturas complexas. Itens Fracionados são nós da árvore. Esses nós têm filhos compostos somente por folhas (itens solteiros). Itens Ligados também são nós de árvores, mas seus filhos podem ser folhas (itens solteiros e kits) ou nós (item fracionado). A lista de medicamentos na figura 3.b mostra a representação gráfica de cada tipo de medicação. Cada elemento da lista tem três componentes: um ícone identificador, uma descrição textual da medicação e uma caixa colorida que indica o estado do processo de administração. O estado da medicação pode ser: a) não administrado (caixa branca); b) administrado (caixa verde); c) administração suspensa (caixa preta) e; d) administração não pode ser executada (caixa vermelha). A lista de medicamentos é iniciada com todos os itens no estado não administrado. A administração do medicamento é um simples passo para o usuário. O usuário efetua a leitura do código de barras do medicamento antes de administrá-lo ao paciente. Um som típico é emito pela aplicação a fim de ser ouvido pelo usuário, indicando se a medicação pode ser administrada ao paciente ou não. De forma a autorizar ou bloquear a administração de um medicamento, uma solicitação com os códigos do paciente e do medicamento são enviados para o provedor de serviços. Um componente do middleware verifica o pedido e emite uma resposta apropriada à aplicação móvel. A confirmação do middeware só é obtida se a medicação foi prescrita para o paciente no horário e dosagem informado [6] e dispensado por completo pela farmácia. Nos casos positivo, a medicação recebe o status verde (Figura 4.a). Se a medicação é parte de um item Ligado ou Fracionado, seu componente recebe o status verde e seu pai na árvore recebe o status de parcialmente verde (Figura 4.a). Itens Ligados e Fracionados recebem o estado verde integral somente quando todos itens associados são administrados. Uma resposta negativa do middleware impedirá que o paciente receba a medicação lida pelo dispositivo. Esta negação pode ser motivada por diversas razões: a medicação não foi prescrita, o horário está errado, o médico cancelou a medicação ou a farmácia suspendeu o lote do medicamento. Está abordagem confere ao SisMAM um elevado nível de segurança, pois a verificação se um determinado medicamento pode ser administrado ou não é feita em tempo real e imediatamente antes de administrar a medicação no paciente.
a)
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Figura 4 - Telas do SISMAM: a) lista de medicamentos com alguns estados alterados; e b) interface de registro de exceções. Outra possibilidade para a não administração do medicamento é a exceção gerada no nível operacional. O paciente, por exemplo, pode estar dormindo ou simplesmente se recusar a tomar a medicação. Nesses casos, a enfermeira pode registrar a situação selecionando a medicação especifica na listagem, alterando o seu status de forma manual. A aplicação fornece uma interface que permite a enfermeira especificar o tipo da exceção e opcionalmente, registrar uma mensagem de voz detalhando a ocorrência (Figura 4.b). Nos casos de negação o medicamento recebe o status vermelho. Uma vez que todas as medicações recebem o status apropriado, a aplicação retorna a lista do paciente e fica na espera da um novo paciente. Há outras funcionalidades no processo de administração de medicamentos que não foram relatadas neste artigo (por exemplo, visualização de dados do paciente, notas de prescrição com obrigatoriedade de leitura antes da administração, detalhes dos medicamentos prescritos para a separação e preparação do mesmo, dentre outros). Por limitação de espaço, discutimos aqui somente a funcionalidade relativa ao processo da administração de medicamentos. 5. Discussão e Conclusões Apresentamos uma arquitetura genérica para desenvolvimento de aplicações móveis. Essa arquitetura é dividida em camadas contemplando temas que variam da especificação da interação humano-computador até a integração da aplicação com os ambientes corporativos heterogêneos. No estudo de caso, apresentamos o protótipo para administração de medicamentos (SisMAM) e propomos uma ontologia para esse domínio.
Nos trabalhos futuros, planejamos melhorar a arquitetura da aplicação móvel e concentrar os estudos na camada IHC da arquitetura. Na camada IHC planejamos explorar componentes novos de mídia (como por exemplo, som, imagem e vídeo), outras tecnologias de comunicação como voz sobre IP (VoIP) e consideração de novos mecanismos de entrada (por exemplo Radio Frequency Identification – RFID). Na camada de aplicação estamos planejamos explorar outros domínios da área médica, tais como: histórico de pacientes, resultados de exames de laboratórios, coleta de sinais vitais e variáveis fisiológicas, prescrição médica de emergência, diagnostico e anotações sobre imagens médicas, interface colaborativa para os profissionais. Agradecimentos Esse trabalho foi apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da BahiaFapesb edital PES 0034/2006 e se encontra no estado de apreciação em alguns hospitais no estado da Bahia. Referências 1.
Ancona, M., Dodero G., Gianuzzi V., Minuto F. and Guida M. Mobile computing in a hospital: the WARD-IN-HAND Project. In ACM symposium on Applied computing (SAC ’00) (Como, Italy, March 19-21, 2000). ACM Press, New York, NY, 2000, 554-556.
2.
B’Far, R. Mobile Computing Principles: Designing and Developing Mobile Applications with UML and XML. Cambridge University Press, 2004.
3.
FDA, Food and Drug Administration. FDA Issues Bar Code Regulation. Published February 25, 2004. http://www.fda.gov.
4.
HIMSS, The Healthcare Information and Management Systems Society. (2003) HIMSS Patient Safety Survey. http://www.himss.org/
5.
Institute of Medicine. To Err is Human: Building a Safer Health System. National Academy Press, Washington, DC, 1999. Neuenschwander, M., Cohen, M.R., Vaida, A.J., Patchett, J.A., Kelly, J. and Trohimovich, B. Practical Guide to Bar Coding for Patient Medication Safety. Am. J. Health Syst. Pharm., 60 (2003), 768–779.
6.
7.
Turisco, F. and Case, J. Wireless and mobile computing. California HealthCare Foundation, Oakland, CA, 2001.
Contato Rafael Soto Mestrando em Sistemas e Computação E-mail:
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[email protected] Telefone: +55 71 3203-2753 Endereço: Rua Ponciano de Oliveira. No.126, Rio Vermelho, CEP 41950-275, Salvador, BA, Brasil.
