A robótica no combate à COVID-19

(Foto:  UBTECH Robotics)

Neste momento, vivemos uma crise pandémica devido ao vírus SARS-Cov-2. Este vírus já matou mais de 500 mil pessoas em todo o mundo [1], e infectou muitas mais. Fomos todos forçados a mudar as nossas rotinas para lidar com esta ameaça invisível. 

 

Graças ao sacrifício de muitos, principalmente dos profissionais de saúde de todo o mundo, várias vidas foram salvas e continuam a ser diariamente. Embora as suas competências salvem vidas regularmente, estas não os tornam imunes ao vírus. Vários profissionais foram contagiados no processo, e alguns não resistiram à doença [2]. A perda dos profissionais, seja temporária ou definitiva, fragiliza os sistemas de saúde e deixa os restantes menos protegidos.

 

Neste cenário em que os profissionais de saúde têm que se expôr mais por força da sua profissão, será que não existem outras formas de protegê-los para além da utilização de equipamento de protecção individual?

 

Felizmente, parece que a comunidade robótica pode ter algumas respostas a esta questão [3-5]. Tirando partido de várias capacidades dos sistemas robóticos, cientistas e/ou empreendedores criaram protótipos ou adaptaram soluções existentes para endereçar os desafios do COVID-19. Em seguida, são apresentadas várias soluções para alguns problemas associados ao COVID-19.

Desinfecção de espaços​

Figura 2: O robô de desinfecção Violet a operar numa sala de radiologia. (Foto: Akara Robotics)

Esta é ao que parece a aplicação mais comum da robótica neste contexto pandémico e talvez a mais óbvia. A desinfecção de espaços e equipamento é um procedimento importante na rotina hospitalar mesmo antes do COVID-19. No entanto, neste contexto, os hospitais foram forçados a adoptar novos procedimentos [6]. A desinfecção constante dos espaços após troca de pacientes desvia o tempo útil dos profissionais para este tipo de tarefas, e expõe-os ao vírus durante o processo de limpeza. Para além disso, as pessoas não seguem sempre a mesma sequência de limpeza, podendo por vezes deixar alguns espaços por higienizar. A utilização de robôs para efectuar a desinfecção dos espaços pode reduzir a exposição dos profissionais e permitir que o tempo que seria usado para a limpeza possa ser usado para outras tarefas.

 

Para além dos hospitais, neste momento, grandes superfícies como fábricas, armazéns, grandes escritórios, ou grandes superfícies em geral, podem beneficiar deste tipo de solução.

 

Como primeiro exemplo, temos uma startup Suíça, Rovenso [7], que desenvolve robôs móveis para segurança e vigilância e que decidiu adaptar um dos seus robôs para esta problemática. A sua solução consiste em acoplar um módulo de luz ultravioleta (UV-C) no seu robô móvel. O sistema é capaz de navegar pelos espaços autonomamente com recurso a sensores laser (lidars). Possui ainda uma característica interessante que consiste numa suspensão que permite ao robô lidar com obstáculos no solo e até subir degraus [8].

 

No entanto, a característica principal que distingue este robô é a forma como executa a desinfecção, ou melhor dizendo, como selecciona a zona a desinfectar. Em vez aplicar os raios UV-C indiscriminadamente, o robô analisa o mapa 3D gerado e infere quais os espaços com maior probabilidade de serem tocados ou usados pelos humanos. Assim, concentra os seus esforços nas zonas mais importantes e reduz o tempo de limpeza. Não é uma solução ideal para os hospitais, mas pode ser para outro tipo de espaços como escritórios [8].

Outro exemplo vem de uma equipa de investigadores do Trinity College em Dublin, liderada por Conor McGinn, professor assistente de engenharia mecânica. Confrontado com o panorama actual e reconhecendo o potencial para desenvolver uma solução, reuniu uma equipa de engenheiros de hardware e software para a tarefa. Capitalizando na disponibilidade de plataformas de desenvolvimento robótico como o TurtleBot 2, conseguiram em poucas semanas desenvolver um protótipo que já se encontra a realizar testes em hospitais. O robô consiste numa plataforma móvel, o TurtleBot 2, que transporta um módulo de UV-C para desinfecção [9].

 

O robô, cunhado de Violet [10], está a ser testado em contextos hospitalares mais específicos. Um exemplo explorado são as salas de radiologia que necessitam de ser limpas após cada utilização, retirando tempo aos profissionais. Para além disso, todo o procedimento aumenta o tempo de utilização da sala por paciente e, assim, reduz o número total de pacientes diários. A Violet, no teste apresentado no vídeo seguinte, levou 15 minutos a desinfectar uma sala de radiologia [9].

Em Portugal, também já temos robôs de desinfecção disponíveis. Desenvolvido por duas empresas espanholas, ASTI Mobile Robotics e BOOS [11], o robô ZenZoe vai ser distribuído em Portugal pela Aura Light, empresa sueca do sector da iluminação. De acordo com a notícia do Sapo, o “aparelho precisa apenas de oito minutos para eliminar 99,99% dos germes e dos agentes patogénicos da COVID-19 presentes no ar de área com 25 metros quadrados”. O robô já se encontra em utilização em hospitais, fábricas, escritórios e até no aeroporto de Barajas, em Madrid [12].
Para além de termos o ZenZoe já disponível em Portugal, também vamos ter produção nacional de robôs para desinfecção. No âmbito do concurso Research 4 Covid-19, uma equipa de investigadores do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores, Tecnologia e Ciência (INESC TEC), no Porto, vai criar um robô que permite desinfectar alguns espaços hospitalares com recurso a lâmpadas ultravioleta [13]. O projecto foi apelidado de Robô Autónomo para Desinfeção em Ambiente hospitalar (RADAR) [14]. Graças ao seu sistema sensorial, o robô de 1 metro de altura e 30 a 40 centímetros de diâmetro, consegue mapear as salas em que se movimenta e detectar a presença humana. O mapa vai permitir ao utilizador indicar quais as divisões onde o robô deve operar. Na sala, o robô fará uma ronda para verificar se o espaço está vazio e começará a operar assim que estiver livre [13]. Este projecto arrancou oficialmente em Maio e conta com a colaboração do Centro Hospitalar Universitário de São João, do Centro Hospitalar do Porto (Santo António) e do Hospital de São Martinho, em Valongo [13]. Existem outros exemplos do sector empresarial a atacar este mercado. Dois deles, a mencionar, são a empresa dinamarquesa UVD Robots [15][16] e a empresa chinesa Keenon [17]. Ambas as empresas já têm robôs à venda no mercado e a operar em vários locais do mundo.

Telemedicina

Figura 3: Robô RP-VITA durante uma interacção remota entre médico e paciente. (Foto: IEEE Spectrum)

Outra área em que a robótica pode contribuir é a telemedicina. De acordo com o dicionário da porto editora, a telemedicina é o “diagnóstico e tratamento de doenças sem deslocação física de doentes e profissionais de saúde, através do recurso a computadores ou outros meios de telecomunicação” [18]. Para este fim, a robótica disponibiliza os robôs de telepresença.

 

A utilização destes robôs de telepresença permite aliviar o peso dos profissionais de saúde, possibilitando a execução de consultas remotas realizadas por profissionais em casa ou de quarentena. Esta separação permite proteger tanto o profissional de saúde como o paciente. As grandes vantagens destes sistemas em relação a uma simples videochamada são a mobilidade, a possível interacção com o paciente e deste com o robô. A mobilidade do robô permite, por exemplo, que um médico possa deslocar-se até aos pacientes, estejam eles numa sala de consulta, ou numa enfermaria.

 

Existem várias empresas no espaço dos robôs de telepresença como a Double Robotics, a OhmniLabs, entre outras [19]. No entanto, a maioria destes robôs não está adaptada especificamente para os hospitais.

 

A iRobot, em parceria com a InTouch Health, criou já em 2012 um robô de telemedicina chamado RP-VITA, actualmente apenas VITA. Este robô ainda continua activo em vários hospitais e tem contribuído para manter o contacto entre médicos e doentes, mesmo quando os médicos se encontram em quarentena [20]. 

 

Vários outros cenários de utilização existem. Um exemplo consiste na redução do número de vezes em que os profissionais têm que se equipar para ver um doente. O robô pode ser usado para verificar o que é preciso e apenas quando é estritamente necessário é que os profissionais equipam-se e verificam o doente pessoalmente. Outro exemplo, consiste em avançar com a verificação do doente usando o robô enquanto os profissionais estão a equipar-se. Isto permite poupar algum tempo, aumentando a eficiência [20].

Automação da recolha de amostras nos testes à COVID-19

Figura 4: Robô autónomo prepara-se para recolha de amostra. (Foto: Medgadget)

O último exemplo de aplicação da robótica no contexto do COVID-19 é, na minha óptica, o mais inovador. Esta solução é verdadeiramente uma solução de robótica médica e não uma solução genérica adaptada para o contexto hospitalar.

 

A solução consiste no desenvolvimento de um sistema autónomo de recolha de amostras para os testes à COVID-19. Uma solução destas tem como objectivo proteger os profissionais de saúde, evitando a sua exposição durante a realização dos testes. Assim, alivia alguma pressão nas equipas de testes, reduz o consumo de equipamento de protecção individual, e tem o potencial de permitir a realização de mais testes por dia.

 

O primeiro exemplo é o único verdadeiramente autónomo e foi desenvolvido por uma equipa de investigadores da Universidade do Sul da Dinamarca (SDU) [21, 22]. Este robô consiste numa combinação entre um braço robótico e um sistema de visão (câmara), associados a um sistema de posicionamento para a pessoa testada.

 

O robô, através de algoritmos processamento de imagem e visão por computador, é capaz de detectar a zona da garganta da pessoa onde deve fazer a recolha. Essa informação é depois passada ao sistema de controlo do braço robótico por forma a guiar o movimento de recolha, garantindo uma recolha eficaz e sem perturbar o sujeito. Após a recolha da amostra, o robô coloca a zaragatoa num recipiente e fecha-o [21, 22].

 

Os primeiros resultados do protótipo foram muito animadores, sendo que as pessoas que testaram o sistema não manifestaram qualquer incómodo durante a realização do teste. Este sucesso levou à criação de uma nova empresa, a Lifeline Robotics [23], que será responsável por comercializar este produto [21, 22].

O próximo exemplo vem da Coreia do Sul e é um sistema robótico teleoperado para realização do teste à COVID-19 através de inserção da zaragatoa por via nasal ou oral [24]. Foi desenvolvido em colaboração por duas equipas, uma liderada pelo Dr. Seo Joon-ho do Laboratório de Dispositivos Médicos, pertencente ao Centro de Investigação de Tecnologia de Convergência Daegu, e a outra pelo Professor Kim Nam-hee do Colégio de Medicina da Universidade de Dongguk.

 

O sistema robótico é constituído por uma estação de controlo e por um manipulador controlado por esta. Ao manipulador está associada uma câmara que permite ao operador observar a manobra. A estação de controlo permite mover o manipulador em todo plano frontal do sujeito (cima-baixo, esquerda-direita) e ao longo do eixo sagital ou ântero-posterior para a inserção/remoção da zaragatoa. O operador tem ainda a capacidade de controlar a intensidade da inserção para limitar o desconforto do sujeito durante o teste [24].

 

O sistema, por ser teleoperado, permite operação à distância, isto é, o paciente pode estar numa sala enquanto o profissional de saúde está noutra sala protegido a operar o robô. Algo muito semelhante ao que já acontece durante os exames imagiológicos como a radiografia, a tomografia computorizada ou a ressonância magnética.

Os vários exemplos apresentados demonstram o potencial da tecnologia, especificamente da robótica, para resolver alguns desafios na área da saúde. Em especial, os últimos exemplos da automação nos testes à COVID-19 demonstram o elevado potencial, ainda por explorar, da robótica médica.

Referências

  1. World Health Organization. “WHO Coronavirus Disease (COVID-19) Dashboard”. [Online] Available: https://covid19.who.int/. Visited on 2020/07/18.
  2. Medscape. “In Memoriam: Healthcare Workers Who Have Died of COVID-19”. [Online] Available: https://www.medscape.com/viewarticle/927976. Visited on 2020/07/18.
  3. E. Guizzo. “Coronavirus Pandemic: A Call to Action for the Robotics Community”. IEEE Spectrum. 20 Mar, 2020. [Online] Available: https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/medical-robots/coronavirus-pandemic-call-to-action-robotics-community
  4. E. Ackerman. “New Consortium Mobilizes Roboticists to Help With COVID-19 and Future Crises”. IEEE Spectrum. 22 Apr, 2020. [Online] Available: https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/medical-robots/robotics-for-infectious-diseases-consortium
  5. G. Z. Yang et al. “Combating COVID-19—The role of robotics in managing public health and infectious diseases”. Science Robotics. Vol.5, Issue 40, 25 Mar, 2020. DOI: 10.1126/scirobotics.abb5589 [Online] Available: https://robotics.sciencemag.org/content/5/40/eabb5589
  6. Serviço Nacional de Saúde (SNS). “COVID-19 – Normas”. [Online] Available: https://covid19.min-saude.pt/normas/
  7. Rovenso. [Online] Available: https://www.rovenso.com/
  8. E. Ackerman. “Swiss Startup Developing UV Disinfection Robot for Offices and Commercial Spaces”. IEEE Spectrum. 20 May, 2020. [Online] Available: https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial-robots/rovenso-uv-disinfection-robot
  9. E. Ackerman. “Akara Robotics Turns TurtleBot Into Autonomous UV Disinfecting Robot”. IEEE Spectrum. 27 Apr, 2020.

 [Online] Available: https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/medical-robots/akara-robotics-turtlebot-autonomous-uv-disinfecting-robot

  1. Akara Robotics. “Violet”. [Online] Available: https://www.akara.ai/violet.html
  2. Asti Mobile Robotics. “ASTI Mobile Robotics and BOOS Technical Lighting develop a mobile robot to fight COVID19”. 06 May, 2020. [Online] Available: https://www.astimobilerobotics.com/blog/asti-mobile-robotics-and-boos-technical-lighting-develop-a-mobile-robot-to-fight-covid19
  3. Sapo. “ZenZoe: chegou a Portugal o robot que elimina o novo coronavírus dos espaços interiores”. Sapo Tek.  02 Jul, 2020. [Online] Available: https://tek.sapo.pt/noticias/computadores/artigos/zenzoe-chegou-a-portugal-o-robot-que-elimina-o-novo-coronavirus-dos-espacos-interiores
  4. Público. “Covid-19: investigadores do Porto vão criar robô para desinfecção de espaços hospitalares”. 22 Apr, 2020. [Online] Available: https://www.publico.pt/2020/04/22/ciencia/noticia/covid19-investigadores-porto-vao-criar-robo-desinfeccao-espacos-hospitalares-1913415
  5. INESCTEC. “RADAR – Robô Autónomo para Desinfeção em Ambiente hospitalar”. [Online] Available: https://www.inesctec.pt/pt/projetos/radar
  6. E. Ackerman. “Autonomous Robots Are Helping Kill Coronavirus in Hospitals”. IEEE Spectrum. 11 Mar, 2020. [Online] Available: https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/medical-robots/autonomous-robots-are-helping-kill-coronavirus-in-hospitals
  7. E. Demaitre. “UVD Robots responds to surging demand during COVID-19 crisis”. The Robot Report. 27 Mar, 2020. [Online] Available: https://www.therobotreport.com/uvd-robots-responds-surging-demand-during-covid-19-crisis/
  8. E. Demaitre. “Keenon rolls out disinfection robot to hospitals in China and beyond”. The Robot Report. 01 May, 2020. [Online] Available: https://www.therobotreport.com/keenon-rolls-out-disinfection-robot-china-covid-19/
  9. Infopédia. “Definição de Telemedicina”. [Online] Available: https://www.infopedia.pt/dicionarios/lingua-portuguesa/telemedicina
  10. Telepresence Robots. “Robots”. [Online] Available: https://telepresencerobots.com/robots
  11. E. Ackerman. “Telepresence Robots Are Helping Take Pressure Off Hospital Staff”. IEEE Spectrum. 15 Apr, 2020. [Online] Available: https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/medical-robots/telepresence-robots-are-helping-take-pressure-off-hospital-staff
  12. Medgadget. “Automated Robot Takes Swabs for Safe Covid-19 Testing”. 02 Jun, 2020. [Online] Available: https://www.medgadget.com/2020/06/automated-robot-takes-swabs-for-safe-covid-19-testing.html
  13. B. Dalgaard. “Robot swabs patients’ throats for Covid-19”. SDU News. 27 May, 2020. [Online] Available: https://www.sdu.dk/en/nyheder/forskningsnyheder/robot-kan-pode-patienter-for-covid-19
  14. Lifeline Robotics. [Online] Available: https://www.lifelinerobotics.com/
  15. Song Soo-youn. “Researchers develop robot-aided remote sampling of Covid-19”. Korea Biomedical Review. 23 Jun, 2020. [Online] Available: http://www.koreabiomed.com/news/articleView.html?idxno=8576