TTAirBloodPressure: Aula Interativa sobre Aferimento de
Pressão Arterial
Jesimon B. Santos1, Bruno de J. Sales2, Jonisson A. Santos1, Almerindo N. Rehem
Neto1, Silvio S. Sandes3
1
2
3
Coordenação de Informática – Instituto Federal de Sergipe (IFS)
Lagarto – SE – Brasil
Coordenação de Edificações – Instituto Federal de Sergipe (IFS)
Lagarto – SE – Brasil
Coordenação de Ciências Humanas e Sociais – Instituto Federal de Sergipe (IFS)
Lagarto – SE – Brasil
{jesimonbarreto, brunosales.sd, jonissonandrade10,
almerindo.rehem}@gmail.com, [email protected]
Abstract. This paper presents the TTAirBloodPressure, software that has the
main objective to unite interactivity, health and learning, teaching the user to
measure blood pressure with sphygmomanometer uses Kinect and equipment
for user motion detection thereby calling attention to a disease that kills,
hypertension.
Resumo. Este artigo apresenta o TTAirBloodPressure, um software que tem o
objetivo principal de unir interatividade, saúde e aprendizagem, ensinando o
usuário a aferir a pressão arterial com o esfigmomanômetro, utiliza o Kinect
como equipamento para detecção do movimento do usuário. Desse modo,
chamando a atenção para uma das doenças que mais matam no mundo, a
hipertensão.
1. Introdução
A tecnologia computacional é um recurso que permite a interatividade se aplicado com
tal finalidade, assim como a interatividade é de extrema necessidade na produção de
conhecimento por parte do aluno e professor no processo de ensino-aprendizagem.
Ainda que tenha ocorrido uma grande evolução da tecnologia no mundo, essas
ferramentas são utilizadas em baixa escala, e menor ainda quando se considera aquelas
que são diretamente voltadas para sala de aula. Soma-se a isto a preocupação e a
necessidade de produções de ferramentas educacionais, o que se torna muito aparente
quando analisadas as dificuldades que os professores têm de ministrar o conteúdo aos
alunos.
A Biologia, componente curricular, tem uma gama de conteúdos que são
trabalhados, geralmente, somente em aspectos teóricos, dessa forma não foge à regra do
baixo número de recursos para utilização em sala de aula, como mostra Da Silva et al.
(2011) em uma pesquisa feita com quarenta e uma (41) escolas do ensino médio,
segundo ele, constata-se que é de grande importância o investimento em aulas práticas
voltadas para qualquer área, ainda que existem grandes problemas quanto a
disponibilidade de recursos por parte das escolas e planejamento por parte dos
professores, em que apenas um por cento (1%) dos métodos dos docentes eram de aulas
práticas.
Esse problema também foi abordado por Duso (2012), o qual afirma a
importância no uso de modelos (referência a estudos aplicados a prática e associações)
no ensino das ciências em geral, mas mostra que ainda não houve grandes pesquisas
quanto ao referido tema. Em sua publicação o autor mostra a produção de um modelo
sobre o corpo humano onde obtém significativos resultados na aprendizagem dos alunos
no que diz respeito ao conhecimento de localização dos órgãos, tamanho proporcional e
materiais mais acessíveis pra formação de cada órgão. A partir do mesmo objetivo
Martins et al. (2004) já havia produzido um outro modelo, sendo que este autor afirma
que esta ferramenta serve não apenas como fonte de conhecimento de Biologia, mas
também pode ser associado a toda área da ciência da natureza e matemática e suas
tecnologias. Assim, a partir dessas informações, realizou-se uma busca local, no estado
de Sergipe, sobre recursos que as escolas e professores pudessem usar nas aplicações em
aulas práticas.
Segundo Santos et al.(2013) em um resultado de pesquisa feita com professores
do ensino fundamental atuantes nos municípios do sul do estado de Sergipe na área de
Ciências, o principal dos problemas citados pelos professores são a falta de interesse por
parte do aluno, e a carência de material adequado para a realização de experimentos.
Caracterizou-se que sessenta e três por cento (63%) da dificuldade no ensino das
ciências foi a falta de material adequado para a realização dos experimentos ou práticas.
Alertaram, ainda, sobre a falta de reflexão das práticas dos professores, que tem como
consequência a baixa associação dos assuntos à realidade dos alunos, o que aumenta a
dificuldade de aprendizagem dos discentes e o abandono da escola.
Percebe-se, então, que não há um número satisfatório de ferramentas para
melhor ensinar os alunos sobre as partes do corpo, educativas que demonstrem, por
exemplo, a localização de órgãos, ossos, pequenas curiosidades e detalhes específicos,
até relacionando a outras áreas. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver
uma ferramenta tecnológica de apoio ao ensino, sem a necessidade de construir projetos
considerados difíceis para uma aula prática. Então, decidiu-se aplicar a tecnologia
Kinect, desenvolvida para jogos com o XBOX360.
O sensor foi lançado no Brasil em novembro de 2010, o projeto inicial foi criado
para as empresas Xbox 360, Xbox One junto com a empresa Prime Sense, com o
objetivo de fazer os usuários interagiram com jogos sem precisarem de controles físicos,
os controles seriam respondidos através do próprio corpo do usuário. Para que isso fosse
possível, implantaram um conjunto de sensores, dentre eles se destacam a câmera RGB
(câmera colorida), sensor de profundidade (usa infravermelho, permitindo ao
equipamento digitalizar o ambiente em três dimensões), vetor de microfones frontais,
detecta 48 pontos das articulações de cada usuário além de obter software próprio. O
Kinect é um sensor da tecnologia chamada de realidade aumentada.
Realidade aumentada, segundo Kirner et al. (2011), são técnicas de interface da
área de computadores que usam em suas aplicações três dimensões. Essa nova
tecnologia possibilitou a interações mais naturais com máquinas, para a evolução dessas
tecnologias a disponibilidade de ferramentas gratuitas pelos cientistas foi de grande
serventia, pois possibilitaram a procedência de várias pesquisas (Kirner et al 2011). E
ainda, Azuma (1997), que definiu realidade aumentada como um sistema que apresenta
três características: combina o real com o virtual; é interativa em tempo real; e ajusta os
objetos virtuais no ambiente 3D.
Dessa forma, apresentamos um software de aula sobre pressão arterial com
realidade aumentada, com objetivo principal de trazer ferramentas que possibilitem o os
professores aplicarem prática em suas aulas com poucos equipamentos e sem
preocupações com o excesso de material para montagem de modelo ainda chamando
atenção para importância de uns dos grandes responsáveis por mortes, a hipertensão.
2. Importância das Áreas em Questão
Neste capítulo introduzimos os conceitos referentes à pressão arterial (P.A), como se
realiza a sua medição, e as doenças relacionadas às alterações de pressão sanguínea.
Desse modo, demonstraremos como realizar a prevenção de várias doenças que estão
levando cada vez mais pessoas a óbito. Assim, foi escolhido um meio julgado interativo
e simples de ensinar como aferir a P.A, tanto em sala de aula para crianças e até
universitários, podendo até ensinar a quaisquer pessoas, necessitando apenas de um
computador pessoal e um Kinect.
2.1. Pressão Arterial
A pressão arterial (P.A) é um dos sinais vitais, assim como a temperatura, respiração e
pulso que, quando alterada, pode acarretar em complicações sistêmicas graves, o
conceito consiste na força em que o sangue exerce nas paredes internas dos vasos
sanguíneos, depende de vários fatores, como: volume de sangue impulsionado para a
corrente circulatória em um determinado tempo (débito cardíaco); volume total de
sangue circulante (volemia); integridade dos vasos (resistência periférica); viscosidade
sanguínea; agentes químicos e hormonais; sistema nervoso; elasticidade dos vasos;
calibre dos vasos; emocional; entre outros. Qualquer dano nesses fatores pode alterar a
pressão arterial como mostra Neto (2004), quando a pressão arterial está acima do
normal é causada uma doença chamada de hipertensão.
A hipertensão arterial sistêmica representa uma das maiores causas de
morbidade cardiovascular no Brasil e acomete de quinze por cento (15%) a vinte por
cento (20%) da população adulta, possuindo também considerável prevalência em
crianças e adolescentes junto com o tabagismo, diabetes e dislipidemia constitui-se em
importante fator de risco para as doenças cardiovasculares responsáveis por cerca de
trinta por cento (30%) das mortes de acordo com Strelec (2003). Considerada um dos
principais fatores de risco de morbidade e mortalidade, representa alto custo social, uma
vez que é responsável por cerca de quarenta por cento (40%) dos casos de aposentadoria
precoce e absenteísmo no trabalho em nosso meio. A identificação e o tratamento de
pacientes com hipertensão arterial sistêmica constituem um problema de saúde pública
no Brasil. O sedentarismo também constitui importante fator de risco, já estando bem
estabelecida a ocorrência de maior taxa de eventos cardiovasculares e maior taxa de
mortalidade em indivíduos com baixo nível de condicionamento físico. Estima-se que a
prevalência do sedentarismo seja de até cinquenta e seis por cento (56%) nas mulheres e
trinta e sete por cento (37%) nos homens, na população urbana brasileira segundo
Monteiro (2004), conclui-se que é de extrema importância chamar atenção da sociedade
para esse problema.
A maior parte dos indivíduos com hipertensão arterial é assintomática, por isso é
chamada de doença silenciosa ou popularmente de doença muda e surda. Apesar da
ausência de sintomas, níveis elevados da pressão arterial estão relacionados a uma maior
incidência de eventos mórbidos manifestados por cardiopatia isquêmica, acidente
cerebrovascular e doença vascular renal e periférica. Segundo Lessa, no SUS, as
doenças cardiovasculares são responsáveis por um milhão cento e cinquenta mil
(1.150.000) das internações por ano, com um custo aproximado de quatrocentos e
setenta e cinco (475) milhões de reais, sendo que nestes números não estão inclusos os
gastos com procedimentos de alta complexidade, pesquisa feita por Mascarenhas
(2006). O software aqui apresentado (Veja no capitulo 3 e 4), pode ajudar e muito a
diminuir os números de internações e consequentemente o valor gasto com esses
problemas.
2.2. Interação Natural
A interação natural possibilitada pelo Kinect, que é uma estratégia usada no software
proposto nesse artigo. Como meio de ensinar interativamente chamando atenção para os
detalhes que são mais errados por aqueles que praticam. Agora será mostrado como
funciona a tecnologia usada.
Para acessar as informações dos sensores geradas pelo Kinect são necessárias as
bibliotecas e drivers da “OpenNI” e “NITE” como expõe Villaroma (2011). Esses
programas instalados são usados para compatibilidade de valores dos dados gerados
pelo sensor, permitindo o uso desses valores em programação, nesse caso a linguagem
Java, veja mais em Davison (2012). Em Davison (2012) e em Villarona (2011),
podemos perceber uma grande quantidade de códigos e de configurações necessárias,
transformando o processo de uso em programação do sensor difícil e complicado. Mas,
Rehem Neto (2013), propôs um framework público em que a configuração do sensor é
feita automaticamente na execução do software, além disso, poucas linhas de códigos
são exigidas para uso de qualquer sensor disponibilizado com Kinect, sendo necessárias
apenas as instalações contidas em Davison (2012).
O Kinect tem a função de enviar os movimentos feitos pelo usuário para o
computador, que por sua vez irá detecta-los e executar alguma ação caso o software
esteja esperando esse movimento detectado.
3. O software “TTAirBloodPressure”
Para criar o software em questão, adotamos o método que menos tem falhas na medida
da pressão arterial, o que usa o esfigmomanômetro, dessa forma, aplicando a ideia
juntamente com kinect com treinamentos de primeiros socorros, que usam bonecos nos
testes de aplicação de cada tipo de movimento, conseguimos obter o
TTAirBloodPressure, como mostrado nos próximos capítulos (para aprofundar olhar no
Cap. 4), o usuário tem o avatar que é nosso boneco de testes virtual e os movimentos
reais fazem com que o avatar tenha sua pressão medida corretamente ou não, fizemos o
software para tentar substituir a aula completa de medição da pressão arterial por uma
forma mais interativa para os ouvintes, assim chamando a atenção para a verdadeira
importância da pressão arterial e suas complicação caso não controlada. Neste Software
trabalhamos com controle de imagens, o usuário serve de medico para o avatar colocado
no software e interage com o ambiente virtual através de alguns gestos.
3.1. Ambiente de Desenvolvimento
O ambiente de desenvolvimento é bastante simples, levando em conta a importância do
software. Para programar, usamos um notebook com o sistema operacional Windows 7
Ultimate instalado, além do JDK versão 7, o Netbeans 1.7 necessários para a
programação JAVA e um Kinect para teste do desenvolvimento.
O Ambiente anteriormente citado foi usado para criar o software, mas as
imagens que estamos usando foram desenvolvidas especialmente para esta finalidade.
Para criar as imagens foram usadas os softwares, Paint do sistema operacional
Windows 7 e o Power Point do pacote Microsoft Office 2013. No próximo capítulo
apresentaremos as telas e o funcionamento do software.
3.2. Casos de Uso
Essa ferramenta pode ser usada por professores de qualquer nível de ensino para ensinar
seus alunos o método de medir pressão arterial de forma simples e interativa, além de
poder fazer parte de palestras, apresentações, mobilizações pelo Brasil todo tanto com o
público acadêmico, como já foi dito, como o público popular tendo o objetivo de
mobilizar a sociedade da importância de manter uma regularidade na pressão arterial.
4. Arquitetura de Funcionamento
O TTAirBloodPressure tem várias telas que são formadas por imagens que aparecem na
frente do usuário e de acordo com o sistema de pressão arterial do Esfigmomanômetro,
que por sua vez, tem menor possibilidade de erro que o digital, segundo Polito (2003) .
As imagens de cada tela aparecem quando os usuários fazem o movimento
esperado e que, por sua vez já estão registrados no software, esses movimentos são
apresentados na imagem 1, o movimento de Passar, Voltar e Clique.
Figura 1. Gestos detectados pelo TTAirBloodPressure.
Os movimentos apresentados na figura 1 são detectados pelo software, através
das bibliotecas apresentadas (no capitulo 1 e 2.2), assim é possível executar a ação de
acordo com o a interação do usuário.
Esses movimentos são usados na execução ordenada, como dito antes, pelo
método de medição da pressão arterial, desse modo, originou-se um fluxograma que é
apresentado na figura 2, o qual nos mostra visualmente a ordem das telas ou ainda,
podemos chamar de planejamento da aula, com isso podemos perceber toda estrutura.
INICIO
Tela de
Calibração
Tela de Seleção
NÃO
Clicou
NÃO
SIM
Tipo 1
Selecionado?
SIM
Tela 1
Movimento
PASSAR?
NÃO
SIM
Tela 2
Movimento
PASSAR?
NÃO
Movimento
NÃO
VOLTAR
SIM
Tela 3
Movimento
CLIQUE
NÃO
SIM
Tela 4
Movimento
CLIQUE
(Fora do
botão)
NÃO
SIM
Tela 5
NÃO
Movimento
PASSAR?
SIM
Tela de
Diagnóstico
Usuário Não
Interagiu?
NÃO
SIM
Não Há Novo
Usuário?
NÃO
SIM
FIM
Figure 2. Fluxograma de Execução do TTAirBloodPressure.
Como mostra a figura 2, o programa segue um fluxo definido e pertinente para o
aula sobre seu tema, as telas que o fluxograma se refere, são apresentadas abaixo na
figura 3. Como podemos perceber nas imagens, são colocadas em pontos interativos e
que tentam o máximo possível, através dos tipos de imagens, levar o usuário a fazer o
movimento correto e ler as dicas a cada passo do método de aferimento da P.A.
Figure 3. Telas do projeto do TTAirBloodPressure em Execução.
Como se pode observar na figura 3, as imagens aparecem de acordo com o
equipamento que foi colocado no paciente (avatar). Assim, o sinal aparece de acordo
com o movimento, como na “tela 3”, que quando o usuário precisa clicar no botão é
como se ele estivesse pressionando a pera.
O usuário deve ficar posicionado da forma ilustrada na tela de calibração, o
sensor kinect usa o seu corpo como um controle acompanhando seus movimentos para o
reconhecimento. Assim, é produzido um avatar no mundo virtual, onde até mesmo um
movimento com as mãos é detectado pelos sensores.
Há um sensor de reconhecimento dos movimentos corporais que o paciente
consegue fazer a calibração para inicialização, por isso é necessário esse conhecimento
sobre o hardware que vai interagir com o usuário. Também é importante saber que sem
a calibração não terá como continuar com a respectiva atividade que corresponde a
obtenção da P.A. no final do processo.
No painel inicial ou tela de seleção é apresentado um menu com as opções dos
pontos onde podem ser feita a aferição da P.A. Nos pontos de acesso para aferição onde
se encontram as artérias: braquial, poplítica, pedia dorsal e radial, basta dar um clique na
posição do corpo onde deseja fazer o teste. Essa escolha é apenas uma implementação
da posição principal que é a primeira artéria, a braquial.
Quando o usuário faz a o movimento de clique com a mão em direção a tela
(menu), ocorre a escolha da posição para aferição da P.A. Esses são os principais pontos
utilizados para a aferição da pressão arterial, que é apresentado e escolhido conforme
selecionado pelo usuário.
É necessário, também, atentar-se à altura do braço do paciente, que deve está na
altura do coração. Estando de acordo, realiza-se o comando de clique para começar as
próximas etapas para aferição, como mostra o fluxograma. Com movimento de passar o
usuário consegue passar a tela, qualquer movimento do avatar que não esteja no padrão
não é reconhecido.
O usuário faz o movimento de clique, contudo agora como quer secar o
manguito, o movimento deve ser feito fora da área do botão. A válvula da pêra vai ser
solta de modo que o ar seja liberado lenta e progressivamente, o ponteiro move-se para
baixo. A medida que o ponteiro cair. As outras telas são de exposição da pressão arterial
sistólica e diastólica, ou máxima e mínima. Na tela de diagnostico são apresentados os
padrões dos níveis da pressão.
5. Conclusão
Esse artigo apresenta um software de aula sobre medição de pressão arterial, com
objetivo de ensinar a alunos de quaisquer nível de ensino, além de tambem poder ser
usado para alertar a população sobre uma das doenças que mais matam no Brasil. Pelo
que foi apresentado, o sistema é uma grande opção para materiais na sala de aula, e um
forte candidato ao novo modo de aulas da nova geração.
Ainda é um sistema novo, em comparação com sistemas que obtiveram sucesso
por parte do usuário, é necessário melhorar as imagens usadas e aumentar a interação
com a quantidade de gestos usados. Os softwares interativos obtém sucesso, quando
permite atrair a atenção do público.
Como trabalhos futuros pretende-se adicionar um tela de apresentação dos
equipamentos usados, criar imagens mais atrativas para os usuários, colocar observações
em cada opção, além de adicionar movimentos nos ponteiros dos medidores de pressão,
e um avatar em 3D para que os usuários possam ter um visão mais realista do ambiente
proposto.
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