O documento discute a relação entre engenharia e medicina, destacando como a engenharia contribui para a medicina através de áreas como física médica, informática médica e engenharia biomédica. Também aborda o desenvolvimento de próteses, órgãos artificiais e biomateriais, assim como descobertas e inovações resultantes da colaboração entre essas duas áreas do conhecimento.

1. IFG – INSTITUTO FEDERAL DE GOIÁS – CÂMPUS GOIÂNIA
ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
INTRODUÇÃO A ENGENHARIA
DANILLO RODRIGUES
EURISLÂINE GOMES
ROQUICELMO REIS
A ENGENHARIA APLICADA A SAÚDE
GOIÂNIA
JUNHO / 2015

2. DANILLO RODRIGUES
EURISLÂINE GOMES
ROQUICELMO REIS
A ENGEHARIA APLICADA A SAÚDE
Trabalho referente à componente de Introdução a
Engenharia do 1° período do curso de Engenharia de
Controle e Automação do Instituto Federal de Goiás –
IFG.
Professor: Dr. Tauler Borges
GOIÂNIA
JUNHO / 2015

3. RESUMO
A medicina e a engenharia são duas grandes áreas da ciência que sempre se
relacionaram. A partir do século XX essas áreas começaram a se unir de forma mais efetiva e
hoje essas ciências não podem e nem atuam separadamente. Dentro de um
hospital contemporâneo, nota-se a interferência tecnológica em muitos aspectos, entre eles a
informática e as imagens médicas, a medicina nuclear e os diagnósticos digitais. Algumas áreas
tecnológicas são efetivamente atuantes na medicina, tais como a Física Médica, que é utilizada
para imagens médicas e radioterapia, a Informática Médica, que é o estudo da informação na
prestação de cuidados de saúde, e a Engenharia Biomédica, que relaciona as ciências exatas e
biológicas e se dedica ao desenvolvimento e produção de próteses, instrumentos médicos,
equipamentos de diagnóstico, e ao estudo dos organismos vivos do ponto de vista da
engenharia. As Próteses são os exemplos mais comuns da engenharia aplicada a saúde e tem
por finalidade suprir necessidades e funções de indivíduos que sofreram amputações,
traumáticas ou não. A doutrina fundamental da medicina substitutiva é que depois de um certo
estágio de fracasso, é mais efetivo remover e substituir um órgão que não está funcionando
bem, do que tentar curá-lo em vão. Nesse aspecto, os órgãos artificiais são muito uteis e estão
se aperfeiçoando dia após dia, graças ao trabalho conjunto de engenheiros, fisiologistas e
cirurgiões. Eles são feitos principalmente de materiais sintéticos (frequentemente chamados de
biomateriais) que não existem na natureza. Denomina-se biomaterial qualquer material usado
na fabricação de dispositivos para substituir uma parte ou função do corpo de forma
fisiologicamente aceitável. As próteses, órgãos artificias e biomateriais são resultados de anos
de pesquisa de profissionais da engenharia e da saúde. Entre as diversas descobertas e inovações
dessas duas áreas para a sociedade podemos citar: as novas salas cirúrgicas, envolvendo robôs
e equipamentos sofisticados; os avanços na chamada engenharia pulmonar, que busca soluções
para a respiração artificial; a impressora 3D, que pode imprimir células, tecidos e órgãos, se
tornando multifuncional para a medicina, entre outras inovações. Quanto mais crescem os
agravos de saúde, mais aumenta a demanda de novas tecnologias. São desafios múltiplos e
complexos que, cada vez mais, exigirão profissionais de tecnologia, como são os engenheiros.

4. ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO.................................................................................................................5
2. A MEDICINA E A ENGENHARIA ...............................................................................7
2.1. FÍSICA MÉDICA ........................................................................................................8
2.1.1. Radioproteção:....................................................................................................8
2.1.2. Radiodiagnóstico: ...............................................................................................8
2.1.3. Radioterapia:.......................................................................................................8
2.1.4. Medicina Nuclear: ..............................................................................................9
2.2. INFORMÁTICA MÉDICA .........................................................................................9
2.3. ENGENHARIA BIOMÉDICA....................................................................................9
3. PRÓTESES E ÓRGÃOS ARTIFICIAIS .....................................................................10
4. BIOMATERIAIS............................................................................................................12
5. ENGENHARIA E SAÚDE: DESCOBERTAS E INOVAÇÕES................................14
5.1. AS NOVAS SALAS CIRÚRGICAS .........................................................................15
5.2. ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO E MEDICINA .............................................17
5.3. A BIOIMPEDÂNCIA................................................................................................18
5.4. HEMODIÁLISE E ENGENHARIA..........................................................................19
5.5. COLABORAÇÕES NO ELETROCARDIOGRAMA ..............................................20
5.6. ENGENHARIA PULMONAR..................................................................................20
5.7. IMPRESSORA 3D.....................................................................................................21
6. CONCLUSÃO.................................................................................................................23
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................24

5. 1. INTRODUÇÃO
Desde o século XX, mais precisamente após a Segunda Guerra Mundial, a medicina se
ampliou de uma maneira inacreditável, pois a ela foram aplicados conceitos da engenharia que
revolucionaram as práticas de cura. Essas duas grandes áreas se conectam de forma muito
intensa, pois, por mais simples que seja um hospital de hoje em dia, ele apresenta em si uma
enorme tecnologia.
Assim como a engenharia atua na medicina reformando inúmeros processos, a medicina
também se aplica a engenharia com a mesma finalidade, logo essas áreas são inseparáveis.
A obra a seguir tratará de temas muito importantes na relação medicina engenharia, tais
como: os processos de radiologia, juntamente com seus benefícios e riscos; a área cirúrgica,
enfatizando a presença da robótica nesse campo; as próteses, os órgãos artificiais e os materiais
corretos para a fabricação de ambos; o uso da impressora 3D e como esta facilita e torna
processos médicos mais baratos.
Quadro 1: Engenharia e Medicina. Áreas e sub-áreaas.

6. Tratará também de estudos que estão sendo feitos para melhorar cada vez mais os
processos utilizados na área médica. Porá em exposição ao leitor os conceitos da física, da
química, da mecânica, da elétrica e da computação relacionando-os com a biologia, para assim
levá-los a medicina.
Enfim, o projeto seguinte explicará a relação entre essas duas grandes ciências e como
as subdivisões de cada uma influenciam os processos médicos sempre procurando melhorá-los,
facilitá-los, barateá-los, e inová-los cada vez mais.

7. 2. A MEDICINA E A ENGENHARIA
A medicina e a engenharia são duas grandes áreas da ciência que sempre se
relacionaram, porém no século XX essas artes, como podem ser consideradas, começaram a se
unir de forma mais efetiva devido a Segunda Guerra Mundial e aos efeitos provocados pela
mesma.
A engenharia com toda a sua tecnologia, fornece à medicina a cura e a prevenção de
várias doenças. Por outro lado a área médica fornece aos engenheiros conhecimentos muito
antigos que auxiliam no monitoramento de seus produtos para que estes não apresentem falhas
e não gerem anomalias nos seres humanos. Portanto é fato que estas ciências não podem e nem
atuam separadamente.
O sistema hospitalar moderno surgiu dependente incondicionalmente de tecnologia, e
esta é atualmente proporcionada pela engenharia. Dentro de um hospital contemporâneo nota-
se a interferência tecnológica em muitos aspectos, como por exemplo:
 Informática médica: utilizada no cadastro de pacientes e no monitoramento do
tratamento dos mesmos.
 Medicina Nuclear: criação e/ou adaptação de fármacos que apresentem como um de
seus componentes elementos radiológicos.
 Diagnósticos digitais: monitoramento dos sinais vitais e resultados de exames.
 Imagens Médicas: representação visual de exames assistidos por computadores e dos
exames de raio-X.
É imprescindível que para que essa tecnologia médica seja útil é necessário que existam
profissionais qualificados em áreas especificas do conhecimento para realizarem a manutenção
e funcionamento das aparelhagens. E esse é um grande fator que determinou o quanto essas
duas grandes ciências se uniram no século XX, já que até então não se tinha disponibilidade de
atuantes médicos eficientes, além de que as doenças de até então eram resolvidas e solucionadas
pela atuação de curandeiros que receitavam produtos naturais para a obtenção da saúde.
As inovações tecnológicas são de muita utilidade na área medicinar, entretanto o grande
problema do sistema público de saúde brasileiro está no fato que a inclusão de aparelhos
tecnológicos é um processo caro, pois além dos aparelhos custarem muito é fundamental uma
série de adaptações no prédio hospitalar para o recebimento dos mesmos. Além dos altos preços
há também uma enorme restrição política que não possibilita esse processo.
Algumas áreas tecnológicas são efetivamente atuantes na medicina:

8.  Física Médica;
 Informática Médica;
 Engenharia Biomédica;
A seguir, alguns detalhes sobre cada uma:
2.1.FÍSICA MÉDICA
A física médica surgiu da vontade e curiosidade de utilizar radioatividade para o bem,
já que com as descobertas de Henry Beckerel e do casal Curie que estudaram pela primeira vez
os elementos Urânio e Rádio respectivamente, se viu necessário o domínio humano dessa nova
energia. As áreas de atuação dessa ciência são:
2.1.1. Radioproteção:
Com a descoberta da radioatividade o uso dos exames de raio-X se tornou frequente,
contudo o que se tornou frequente também foi a morte dos profissionais atuantes na área. Logo
se tornou de extrema importância o uso de proteção para se trabalhar nesta área, a partir daí
criou-se uma área de especialização para profissionais que queiram se dedicar a encontrar
equipamentos de proteção radiológica, controlar os níveis de radiação a que os profissionais
estão submetidos, e estudar o destino dos resíduos deixados pelos processos, essa
especialização denomina-se Radioproteção.
2.1.2. Radiodiagnóstico:
É também chamado de radiologia, esta área se destina a operar os procedimentos
utilizados em diagnósticos para os exames de raio-X. O atuante deste campo é responsável
primordialmente pelo controle qualitativo da radiologia como um todo.
Assim como o profissional de radioproteção se preocupa com o bem estar do homem
que manipula o processo de raio-X, o de radiodiagnóstico se preocupa com o bem estar dos
materiais que serão utilizados no exame.
2.1.3. Radioterapia:
A radioterapia, terapia por lançamento externo de feixes radioativos é a principal
modalidade no tratamento de câncer, combatendo as células cancerígenas, em conjunto com a
quimioterapia e a cirurgia de transplante e retirada dos tumores. O radioterapeuta regula as
aparelhagens coletando os dados dos feixes radioativos, modelam o feixe irradiado para
concentrá-los nos tumores, na tentativa de poupar os tecidos humanos, e elaboram o plano de
tratamento de cada um dos pacientes.

9. 2.1.4. Medicina Nuclear:
Medicina nuclear é a prática realizada com a finalidade de diagnósticos e terapia, mas
para isso torna-se radioativos os pacientes, o que a difere do radiodiagnóstico e da radioterapia
é a forma como a radiação é injetada nos seres humanos, pois na medicina nuclear ela é injetada
por aspiração, ingestão ou dentro das veias. Essa radiação injetada não é prejudicial à saúde
humana por conta das quantidades muito pequenas de material radioativo, e ela pode ser
manipulada externamente pelos profissionais especializados na área.
O maior problema da física médica no Brasil é que ainda é uma graduação recente, logo
esta área carece de profissionais qualificados, assim sendo é uma profissão bem remunerada
especialmente pelo perigo que a mesma gera.
2.2.INFORMÁTICA MÉDICA
A medicina nos últimos anos integrou de forma plena a informática. Esta última atua na
primeira seja por registros de pacientes, imagens, comunicação, redes neurais, robótica, dentre
outros.
Os assuntos tratados pela informática médica estão muito relacionados a imagens,
documentos clínicos e sistemas de comunicações. A telecomunicação foi uma revolução para a
medicina.
As imagens médicas estão presentes nas ressonâncias, nos exames de radiologia, nas
ultrassonografias e dentre outros.
2.3.ENGENHARIA BIOMÉDICA
É a engenharia que aplica conceitos mecânicos, elétricos, químicos, físicos e outros para
simular conceitos da biologia, esses profissionais são também chamados de engenheiros
clínicos quando atuantes em um hospital.
Essa área profissional atua simulando os sistemas fisiológicos humanos, que abrange desde as
teorias ate a parte experimental. A engenharia biomédica se divide em :
 Engenharia Clínica: Apoia e auxilia no progresso dos pacientes, unindo a
engenharia aos conceitos médicos através dos aparelhos tecnológicos.
 Engenharia de Reabilitação: Surgiu da necessidade de assistência aos doentes da
Segunda Guerra Mundial e atua devolvendo as funções dos músculos paralisados e
das funções sensoriais.

10.  Bioengenharia: Auxilia nos instrumentos utilizados nas áreas de saúde, tais como
biomateriais, próteses, implantes e órgãos artificiais.
 Biomecânica: É a captação da geometria dos músculos, e a representação dos
movimentos dos mesmos.
 Biotecnologia: É relacionada a transformação de células ou partes delas, sejam de
seres animais ou vegetais.
3. PRÓTESES E ÓRGÃOS ARTIFICIAIS
Durante os últimos 50 anos, a humanidade descobriu progressivamente que um
dispositivo ou o transplante de órgãos, tecidos ou células podem substituir a maioria, e talvez
todos os órgãos e funções do organismo. Os dispositivos são feitos por humanos e as partes
para substituição podem ser obtidas do próprio paciente, de parentes, cadáver humano, animal
vivo, ou podem ser desenvolvidos pela engenharia genética. A ideologia de que uma deficiência
também pode ser curada pela substituição da função perdida com uma outra natural ou artificial
representou uma revolução na terapêutica e na Engenharia.
Hoje em dia, somente, nos Estados Unidos, 2 a 3 milhões de pacientes por ano são
tratados com uma parte sobressalente projetada por humanos (dispositivo de ajuda, prótese ou
implante), tendo como resultado que mais
de 20 milhões de pessoas desfrutam de
melhor qualidade de vida graças aos
órgãos artificiais. A doutrina fundamental
da medicina substitutiva é que depois de
um certo estágio de fracasso, é mais
efetivo remover e substituir um órgão que
não está funcionando bem, do que tentar
curá-lo em vão.
Essa visão da medicina vai de
encontro com a engenharia, que, sabendo da necessidade humana de seguir sua vida mesmo
com limitações, se integra de forma intrínseca a medicina criando uma nova forma de lidar com
as limitações naturais ou acidentais do ser humano. Em princípio, as inaptidões funcionais
devido à destruição ou desgaste de partes do corpo podem ser tratadas de dois modos:
implantação de dispositivos protéticos ou transplante de órgãos naturais.
Figura 1: Coração em preparo para o implante em outra pessoa.
[Fonte: Google]

11. Para projetar órgãos artificiais, engenheiros, fisiologistas e cirurgiões pensam em termos
de resultados funcionais, não em estruturas anatômicas. Consequentemente, os órgãos artificiais
têm pouca semelhança com os órgãos naturais. Eles são feitos principalmente de materiais
sintéticos (frequentemente chamados de biomateriais) que não existem na natureza. Eles
utilizam diferentes processos mecânicos,
elétricos ou químicos, para alcançar os mesmos
objetivos funcionais dos órgãos naturais. Eles
se adaptam, ainda que imperfeitamente, às
demandas variáveis das atividades humanas.
Eles não podem acomodar-se facilmente ao
crescimento do corpo e por isso são mais
benéficos em adultos do que em crianças.
De um ponto de vista mais crítico, os
órgãos artificiais, como é o caso de todas as
máquinas, têm uma expectativa de
funcionamento limitada por causa da fricção, utilização ou desgaste dos materiais de construção
no ambiente morno, úmido, e corrosivo do corpo humano. Apesar destes obstáculos, a realidade
surpreendente é que milhões das pessoas estão atualmente vivas graças aos marca-passos
cardíacos, válvulas cardíacas, rins artificiais ou sistemas de drenagem de hidrocefalia, todos
eles funcionando em condições ameaçadoras à vida dos pacientes. Um número até maior de
pessoas desfruta os benefícios da prótese de quadril e joelho, enxertos vasculares, lentes
intraoculares e implantes dentais que corrigem disfunções, dor, incômodos ou simplesmente a
aparência.
Dependendo das necessidades
médicas e duração antecipada de uso,
os órgãos artificiais podem ser
localizados fora do corpo ainda preso
a ele (próteses para-corporais ou
dispositivos de ajuda), ou implantados
dentro do corpo em um local
apropriado (órgãos artificiais internos
ou implantes). A aplicação de órgãos
artificiais pode ser temporária (por exemplo, a máquina coração-pulmão), ou substituição
permanente de um órgão (por exemplo, dispositivo de auxílio ao ventrículo esquerdo). Até
Figura 2: Mini coração artificial produzido para ser
implantado em um Ser Humano. [Fonte: Google]
Figura 3: Braço biônico. [Fonte: Google]

12. 1950, a tecnologia de substituição de órgãos estava relativamente crua e sem imaginação.
Pernas de madeira, óculos corretivos e próteses dentais formaram o sentido dos órgãos
artificiais.
A transfusão sanguínea era a única forma aceita de transplante de tecidos vivos. De
repente, dentro de uma década, o rim artificial, a máquina coração-pulmão, o marca-passo
cardíaco, o enxerto arterial, a válvula cardíaca protética, a articulação de quadril artificial, foram
os primeiros exemplos sofisticados de engenharia na medicina. Mais recentemente, o pulmão
de membrana, as lentes implantáveis, próteses de dedos e tendões, substituição total do joelho,
implantes para reconstrução mamária, máxilo-facial ou de ouvido têm seguido o estágio de
ampla aplicação clínica. Os Dispositivos de auxílio ventricular e o coração artificial total têm
sido testados extensivamente em animais e validados para avaliação clínica.
A conexão de dispositivos com os sistemas nervosos periféricos e centrais são tão
promissores como eram os dispositivos cardiovasculares há 30 anos atrás. É bastante provável
que o futuro promissor pertença às “próteses de informação” que trazem para o corpo humano
sinais que o organismo pode gerar por ele mesmo (por exemplo, funções do marca-passo), sinais
que precisam ser modulados diferencialmente para corrigir um estado de doença (por exemplo,
reguladores eletrônicos de pressão sanguínea) ou sinais que não pode ser percebidos pelo
sistema nervoso por seus canais habituais de coleta de informações (por exemplo, olho ou
ouvido artificiais).
4. BIOMATERIAIS
Partindo da ideia de Biomecânica
citada acima, surge então a necessidade
de criar materiais que se adaptem as
novas exigências do ser humano e
limitações do mesmo; a esses novos
integrantes dá-se o nome de
Biomateriais. Segundo Park e Lakes “Um
biomaterial pode ser definido como
qualquer material usado na fabricação de
dispositivos para substituir uma parte ou função do corpo de forma segura, confiável,
econômica e fisiologicamente aceitável”.
Figura 4: PróteseTemporomandibular. [Fonte:Google]

13. Materiais artificiais que simplesmente estão em contato com a pele, como auxiliares de
audição e membros artificiais utilizáveis, não estão incluídos na nossa definição de
biomateriais, visto que a pele atua como uma barreira ao mundo exterior.
O uso dos biomateriais inclui a substituição de uma parte do corpo que perdeu a sua
função devido a uma doença ou trauma, auxiliar na recuperação, melhoria de alguma função e
correção de anormalidades. O papel dos biomateriais foi influenciado consideravelmente por
avanços em muitas áreas da biotecnologia e da ciência. Além disso, avanços nas técnicas e
instrumentos cirúrgicos permitiram o uso de materiais de maneiras que não eram possíveis
anteriormente. Abaixo, alguns exemplos de biomateriais:
Figura 6: ImplanteDentário. [Fonte: AUST-Abuja and Princeton University]
Mas a questão é: como nosso organismo consegue se adaptar aos equipamentos que
estão a ser implantados nele?
Algumas vezes elementos metálicos em suas formas de ocorrência naturais e em
pequena quantidade são tolerados pelo organismo, como é o caso do ferro (Fe) nas células
vermelhas do sangue, do cobalto (Co) na síntese de vitamina B12 e nas ligações cruzadas da
elastina presente na artéria aorta. No entanto, em grande quantidade a maioria dos metais não é
Figura 5: Lente Intraocular. [Fonte:AUST-Abuja and Princeton University]

14. tolerada pelo organismo. Alguns metais são
usados como substitutos de tecidos duros, como
por exemplo em substituições totais de quadril e
joelho, placas e parafusos para fixação de
fraturas, dispositivos de fixação de coluna e
implantes dentários devido a suas
excelentes propriedades mecânicas e de
resistência à corrosão.
Porém, além de necessitar de diversos
pré-requisitos para ser implantado, o biomaterial precisa ser ‘Biocompatível’.
Biocompatibilidade não é um efeito ou fenômeno único. Refere-se a uma gama de processos
envolvendo mecanismos de interação diferentes mas interdependentes entre material e tecido.
É a habilidade do material em desempenhar uma função específica no organismo sem que
provoque efeitos tóxicos ou agravantes aos sistemas biológicos. Estas características são tão
restritivas que apenas uma pequena
parcela das classes de materiais
metálicos pode ser usada com sucesso.
A primeira liga metálica desenvolvida
especificamente para uso no corpo
humano foi o “aço vanádio”, utilizado
para fabricação de placas e parafusos
para fraturas ósseas.
5. ENGENHARIA E SAÚDE: DESCOBERTAS E INOVAÇÕES
A medicina moderna e a engenharia parecem inseparáveis. A descoberta dos raios X em
1895 possibilitou a observação dos órgãos internos do corpo. Isso facilitou o diagnóstico de
fraturas ósseas, câncer, e outras doenças. Pouco tempo depois, foi inventado o primeiro
eletrocardiógrafo. O aparelho registra a atividade elétrica dos músculos do coração,
possibilitando o monitoramento de problemas cardíacos.
Em meados do século XX, cateteres - tubos ocos e finos que podem ser usados para
drenar fluidos ou administrar medicamentos - foram inseridos no coração e no fígado. Muitos
dos avanços ocorreram na área de investigação por imagem, permitindo aos médicos ver os
Figura 7: Articulações de quadril artificiais. [Fonte:
AUST-Abuja and Princeton University]
Figura 8: Válvulas Cardíacas. [Fonte:AUST-Abuja and Princeton
University]

15. órgãos sem abrir o corpo. As tecnologias
incluem imagens por ultrassom,
tomografia computadorizada,
tomografia por emissão de pósitrons
(PET) e ressonância magnética. O
diagnóstico, embora ainda seja uma arte,
tornou-se também uma ciência.
A seguir, alguns exemplos das
várias contribuições da engenharia na
ária da saúde, bem como as novas linhas
de pesquisa em andamento.
5.1.AS NOVAS SALAS CIRÚRGICAS
Talvez nenhuma outra área
tenha sido tão afetada pela engenharia
como a cirurgia. As várias tecnologias
de varredura levaram os cirurgiões às
partes mais profundas do corpo,
permitindo cirurgias invasivas
radicais.
Uma destas inovações foi o
desenvolvimento e introdução da
robótica a prática cirúrgica. Os robôs
foram incorporados à rotina diária desde a metade do último século: o que uma vez era apenas
ficção científica se tornou realidade. Hoje em dia, qualquer pessoa que habite o mundo
desenvolvido, se beneficia dos avanços em robótica. Enquanto os robôs são utilizados
rotineiramene em laboratórios ligados a saúde, eles têm sido integrados mais lentamente a
medicina clínica.
Em 1985, a primeira aplicação cirúrgica em tecnologia robótica industrial foi descrita
quando um “braço” industrial robótico foi modificado para realizar biópsias estereotáxicas
cerebrais com acurácia de 0,05 mm. Este foi o primeiro protótipo do Neuromate (Integrated
Surgical Systems, Sacramento, CA, USA) que recebeu aprovação do FDA (Orgão regulador da
Figura 9: Diferentes tomografias da cabeça e do pescoço humanos.
Figura 10: Sala de cirurgia atual. [Fonte: G. M. Woerlee]

16. área de alimentos e saúde dos EUA) em
1999. Desde este período, a utilização da
robótica com objetivo de aperfeiçoar
destreza cirúrgica e compensar por
limitações como visão bidimensional
laparoscópica, tremor, pontas de
instrumentais fixas e restrições de
movimento, vem sendo estudada,
desenvolvida e aplicada.
Em 1995, foi fundada a empresa
responsável pelo equipamento robótico Da Vinci. Este sistema composto por um console
cirúrgico e uma torre automatizada controlada por esse console composta de três braços
cirúrgicos, dispõe de diversas pinças de tamanhos variados (5 e 8 mm). Trouxe como inovações
uma câmera binocular que transmitem imagens em 3D de alta definição, pinças cirúrgicas que
se movimentam em três eixos permitindo ao cirurgião múltiplos graus de liberdade para
movimentá-las e filtração de tremor permitindo maior destreza cirúrgica e manipulação
delicada dos tecidos.
O sistema de vídeo proporciona magnificação de 10 a 15 vezes e visão real em 3
dimensões. Os instrumentos multi-articulados captam o movimento do cirurgião cerca de 1300
vezes por segundo, filtrando tremores e
movimentação escalonada gerando movimentos
nos instrumentos. Dados clínicos já publicados
documentam similaridades e/ou resultados
clínicos superiores com melhor função pós-
operatória, menor perda sanguínea, menor tempo
de internação hospitalar e uma curva de
aprendizado mais favorável para o cirurgião
recém-treinado.
Atualmente o da Vinci Surgical System
traz um quarto braço robótico permitindo ao
cirurgião manipular três pinças cirúrgicas, além da
câmera, na cavidade abdominal e pinças com 5
mm com objetivo de diminuir ainda mais o
trauma a parede abdominal. Aprovado pelo FDA para utilização clínica em procedimentos
Figura 11: Cirurgia sendo realizada por braço Robótico
[Fonte:www.drmacedo.com.br]
Figura 12: Da Vinci Robotic Surgery [Fonte: Google]

17. urológicos, cardiológicos, ginecológicos e de cirurgia geral, o Da Vinci Surgical System é o
sistema mais difundido para cirurgia robótica no mundo.
5.2.ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO E MEDICINA
Assim como em várias outras áreas, a engenharia da computação tem desempenhado
um papel fundamental nos avanços da medicina moderna. Os computadores são um
componente importante da tecnologia de varredura. Eles operam os aparelhos em salas de
cirurgia e unidades de terapia intensiva. Registros médicos e prescrições de medicamentos
podem agora ser transmitidos em formato eletrônico. E a ciência por trás das modernas práticas
médicas baseia-se em pesquisas que se valem de computador. O mapeamento do genoma
humano teria sido impossível sem a engenharia da computação envolvida para montar e analisar
a vasta e complexa gama de dados.
Figura 13: Movimentos detalhados da sala de cirurgia Robótica [Fonte:www.einstein.br]

18. Todo o DNA do ser vivo analisado (seja uma bactéria, seja um mamífero) é inicialmente
particionado em milhões de pequenos pedaços. Estes pedaços são então "lidos" por máquinas
de sequenciamento automático, capazes de ler até 1000 nucleotídeos ou bases de uma só vez.
Um algoritmo de montagem de genoma é então utilizado para reunir todas as partes e colocá-
las na ordem original, detectando todos os locais onde existe coincidências entre pedaços
distintos de DNA. As partes coincidentes podem ser fundidas, unindo dois pedaços de DNA. O
processo é repetido
até montar a
sequência completa.
Na imagem
ao lado, máquinas
que realizaram o
sequenciamento de
DNA do Projeto
Genoma (maior
trabalho em conjunto
já realizado por diversos países, visando desvendar o código genético de um organismo através
do seu mapeamento. A engenharia colaborou de maneira intensa no projeto).
5.3.A BIOIMPEDÂNCIA
A bioimpedância pode ser definida como a oposição que um sistema biológico oferece
para a passagem de corrente elétrica. Aliando os conhecimentos da engenharia com a medicina,
foi desenvolvido um medidor de composição corporal. A técnica consiste em aplicar, de forma
indolor e não invasiva, pequenas correntes elétricas que atravessam o sistema biológico.
Analisando o comportamento das correntes, é possível descobrir aspectos diversos sobre a
saúde, que, muitas vezes, precisam de métodos invasivos para serem conhecidos.
Importante para o controle nutricional e de doenças, inclusive em pacientes que farão
cirurgia bariátrica ou se submetem a diálise, o medidor de composição corporal diferencia a
massa magra da massa gorda (tecido adiposo) existente no corpo. É, portanto, muito mais
preciso que o convencional índice de massa corporal, que não distingue a massa gorda da massa
total.
Figura 14: Máquinas de sequenciamento de DNA. [Fonte: Google]

19. Hoje, o exame de bioimpedância já é acessível a grande parte da sociedade, mas a cinco
anos atrás, por exemplo, não existia nenhum exame ou aparelho com tal precisão. Um eletrodo
é colocado no punho e no
tornozelo do paciente e o
resultado da medição é
visualizado numa tela de
computador, o exame
também pode ser feito
numa balança digital,
equipada para fazer a
medição da mesma
maneira.
5.4.HEMODIÁLISE E ENGENHARIA
Uma instrumentação a ser incorporada em máquinas de hemodiálise foi desenvolvida.
Consiste em um sistema capaz de detectar a presença de bolhas de ar no sangue filtrado
devolvido ao paciente. A presença de tais bolhas pode provocar embolia (bloqueio de uma ou
mais artérias, causada por gordura, ar, coágulo de sangue ou células cancerosas) e até levar o
paciente à morte.
Engenheiros de empresas do ramo, aliados a pesquisadores da Universidade Federal do
Rio de Janeiro (UFRJ) desenvolveram esse trabalho. A máquina de hemodiálise retira o sangue
do doente, filtra-o e injeta-o novamente através de uma tubulação. A solução desenvolvida
consistiu em acoplar à tubulação um dispositivo eletrônico com um transmissor de ultrassom
de um lado e um receptor do outro. Ao passar pelo ponto da tubulação onde está o detector, a
bolha interrompe a transmissão do ultrassom. O sistema eletrônico detecta a interrupção e
dispara um alarme. O equipamento é, então, desligado.
O detector de bolhas continuou a ser útil. Ele é utilizado em bombas de infusão de
medicamentos. Essas bombas são empregadas para aplicar medicamentos de forma controlada
em pessoas que ficam no soro após cirurgias. São programadas para que o paciente receba a
medicação na quantidade adequada e por um tempo programado. As bombas equipadas com
esse sistema estão no mercado até hoje
Figura 15: Exame de Bioimpedância tetrapolar (a esquerda) e segmentado (a direita).
[Fonte:

20. 5.5.COLABORAÇÕES NO ELETROCARDIOGRAMA
Um dos grandes problemas do Sistema Único de Saúde (SUS) é o alto custo de
tratamentos para pacientes que não necessariamente precisam deles. Um caso que serve como
exemplo é o paciente diagnosticado com risco de morte súbita. São arritmias cardíacas para as
quais o tratamento é a implantação de um desfibrilador. Se há uma parada cardíaca, o aparelho
dá um choque diretamente no coração, que volta a funcionar. De acordo com dados do
Ministério da Saúde, entre internação, equipe médica e o custo do aparelho importado, gastam-
se em média R$ 100 mil por paciente operado. No entanto, dados de acompanhamento desses
pacientes indicam que, para cada 11 desfibriladores implantados, dez nunca precisaram entrar
em ação, porque o doente nunca teve um episódio de taquicardia ou fibrilação ventricular.
É preciso encontrar formas de melhorar a seleção dos pacientes, não só para reduzir os
custos para o sistema de saúde, mas também para reduzir o sofrimento do próprio paciente
submetido a cirurgias desnecessárias. A engenharia buscou a solução: um sistema de
eletrocardiografia de alta resolução foi desenvolvido numa premiada tese de doutorado
brasileira. O trabalho, premiado pelo Ministério da Saúde, ainda não está em uso clínico, mas
seu poder de diagnóstico está sendo aperfeiçoado e logo este novo equipamento poderá ser
usado em toda rede SUS.
5.6.ENGENHARIA PULMONAR
Um desafio da ventilação artificial – popularmente conhecida como respiração artificial,
aplicada em pacientes hospitalizados com quadros graves – é torná-la cada vez mais segura e
próxima da respiração natural.
Sabe-se hoje, por exemplo, que pacientes com lesão pulmonar aguda ou síndrome do
desconforto respiratório agudo podem não necessitar de sedação profunda, nem de altas
concentrações de oxigênio. Como, porém, monitorar os diversos elementos da mecânica
respiratória do paciente e controlar os ajustes do ventilador?
Um software desenvolvido e que já está sendo testado em seres humanos busca oferecer
respostas a essas perguntas. Conectado ao ventilador, o programa permite identificar, no
monitor, elementos como a elasticidade pulmonar (a relação entre a pressão e o volume do ar
ventilado nos pulmões) e a resistência das vias aéreas do doente. Indicadores exibidos na tela
revelam se a ventilação administrada ao paciente está adequada e segura.

21. Os resultados dos testes
em animais e humanos obtidos até
agora indicam a melhora das
trocas gasosas, a redução da
inflamação pulmonar em
decorrência da própria ventilação
artificial e a maior
homogeneidade da ventilação
alveolar. O novo software ajudará
os profissionais de saúde a operar
os equipamentos de ventilação artificial de maneira mais eficiente. No futuro, novas técnicas
deverão permitir que o próprio paciente controle o ventilador, por meio da atividade de seu
centro respiratório.
5.7.IMPRESSORA 3D
Uma das utilidades mais significativas dos objetos impressos em 3D é poder ajudar na
medicina. Cada vez mais, a tecnologia é capaz de produzir objetos que ajudem em pesquisas
ou no tratamento ou recuperação de pacientes com os mais diversos tipos de doença. Algumas
funcionalidades da impressora para a saúde:
 Imprimir órgãos e células tronco
embrionárias humanas: Células tronco, que
podem desenvolver-se nos mais diversos tipos
de tecido do corpo, agora podem
ser impressas, pelo menos em laboratório.
Elas podem ser usadas para criar tecidos para
testes farmacológicos ou crescer órgãos para
transplante.
 Imprimir vasos sanguíneos e tecido
cardíaco: Imprimir alguns tecidos já é uma realidade. Pesquisadores imprimiram vasos
sanguíneos e lâminas de tecidos que “batem” como um coração de verdade. E podem
ser disponibilizados no mercado.
Figura 16: Respiração artificial. [Fonte:www. coppe.ufrj.br]
Figura 17: Rim impresso em 3D. [Fonte:
www.academiamedica.com.br]

22.  Imprimir pele: A engenharia tecidual de pele tem avançado muito, ela pode ser usada
para substituir pele lesada por queimaduras, doenças de pele entre outras causas.
Recentemente, cientistas tem adotado pele impressa em 3D em seu repertório.
 Imprimir células: Tal técnica pode levar a melhores jeitos de estudar doenças em
laboratório e desenvolver terapias. Um grupo de pesquisadores usou um sistema
automatizado para imprimir células neoplásicas de ovário em um gel dentro de uma
placa de Petri, onde as células podem crescer e ser estudadas. A proposta desta
impressão possibilita aos cientistas estudar as células tumorais num ambiente mais
sistemático (preciso) e usá-las para testar fármacos.

23. 6. CONCLUSÃO
Indubitavelmente, o setor de saúde é um dos maiores consumidores de tecnologia no
mundo desenvolvido e em desenvolvimento. Há uma demanda crescente por novas tecnologias
médicas e, ao mesmo tempo, para que sejam barateadas e se tornem acessíveis a parcelas cada
vez maiores da população.
Quanto mais tecnologia se incorpora aos diagnósticos e tratamentos médicos, mais
aumenta a expectativa de vida das pessoas. Quanto mais crescem os agravos de saúde
relacionados ao envelhecimento, mais aumenta a demanda de novas tecnologias. São desafios
múltiplos e complexos que, cada vez mais, exigirão profissionais de tecnologia.
Para lidar com a multiplicidade e a complexidade do cenário brasileiro, onde o quadro
de saúde conjuga demandas de país pobre, em que predominam endemias como a dengue e a
malária, serão necessários, cada vez mais, profissionais de formação interdisciplinar, que
possam continuar mesclando a saúde e as ciências exatas, aperfeiçoamento ainda mais as
tecnologias que foram citadas ao longo do trabalho. Profissionais de interface, como são os
engenheiros.

24. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Biofabris.com.br,. BIOMATERIAIS | Biofabris. Disponível em:
<http://biofabris.com.br/pt/biomateriais/>. Acesso em: 30 maio. 2015.
CARBONIERI, F. 7 usos incríveis para impressoras 3D na medicina. Disponível em:
<http://academiamedica.com.br/7-usos-incriveis-para-impressoras-3d-na-medicina/>. Acesso
em: 30 maio. 2015.
COSTA, T. 40 anos de Engenharia dedicada a Saúde. Disponível em:
<http://www.coppe.ufrj.br/pdf_revista/folder_40anosbiomedica.pdf>. Acesso em: 30 maio.
2015.
LÍVIO, T. A contribuição da Medicina na Engenharia por Tito Lívio Ferreira Gomide.
Disponível em: <http://construcaomercado.pini.com.br/negocios-incorporacao-
construcao/99/engenharia-x-medicina-283753-1.aspx>. Acesso em: 30 maio. 2015.
PARK, J; Lakes, R. S. “Biomaterials – An Introduction”. Springer. 3ª edição. 2007. p. 2.
Planetseed.com,. O Papel da Tecnologia na Medicina | História da Medicina | PlanetSEED.
Disponível em: <http://www.planetseed.com/pt-br/relatedarticle/do-seculo-xx-em-diante-o-
papel-da-tecnologia>. Acesso em: 30 maio. 2015.
Pt.wikipedia.org,. Engenharia biomédica. Disponível em:
<http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_biom%C3%A9dica>. Acesso em: 30 maio. 2015.
RAMÍREZ, E. O que é Engenharia Biomédica ?. Disponível em:
<http://www.uel.br/pessoal/ernesto/2ele048/engbio.pdf>. Acesso em: 30 maio. 2015.
SOBOYEJO, W. Introduction to Bioengineering and Biomedical Devices. Disponível em:
<https://sig.ias.edu/files/Lecture%201%20-%20Intro%20to%20Bioeng%20and%20Biomedic
al%20Devices.pdf>. Acesso em: 30 maio. 2015.