Una visión general del estado actual y las perspectivas del robot de farmacia y la tecnología de dispensación de medicamentos

Se ha informado ampliamente que un gran número de pacientes mueren por casos de errores en la emisión de recetas de medicamentos. Estos casos ocurren debido a una amplia gama de cosas, pero el denominador común en todos los casos son los humanos. Una farmacia hospitalaria tiene una tarea muy crítica, especialmente con el creciente número de pacientes. El creciente número de recetas que deben surtirse diariamente reduce la cantidad de tiempo que el personal puede usar para concentrarse en cada receta individual, lo que puede aumentar la proporción de error humano. La necesidad de farmacias asistidas por robot está surgiendo de aquí para distribuir medicamentos para erradicar o reducir sustancialmente el error humano. El robot de farmacia es una de las tecnologías más importantes que desempeñan un papel destacado en el avance de los sistemas de farmacia hospitalaria. El propósito de este artículo de revisión es cubrir el concepto de robot de farmacia y la literatura publicada que informa sobre la tecnología de robots de farmacia como una de las aplicaciones más importantes de la inteligencia artificial (IA) en farmacología. Aunque los resultados del impacto del robot de farmacia han sido cada vez más beneficiosos en la mejora general, la moral del personal y la funcionalidad de las farmacias, todavía se producen errores mecánicos. Los errores, a su vez, requieren intervención humana. La conclusión clave de este estudio es que los robots o las máquinas no pueden reemplazar los deberes humanos en su totalidad. Esto a su vez significa que esas intervenciones humanas tendrán un impacto en el flujo de trabajo y el rendimiento. 

Asmaa R. Alahmari • Khawlah K. Alrabghi • Ibrahim M. Dighriri

Introducción y antecedentes

Introducción

El objetivo de una farmacia hospitalaria es proporcionar a los pacientes la medicación prescrita cuando la medicación está programada de acuerdo con las instrucciones del profesional. Sin embargo, esta no es una tarea fácil, especialmente con el creciente número de pacientes. Aunque la seguridad y la atención del paciente son las prioridades últimas y posiblemente únicas, el impacto del error humano en el proceso de administración de medicamentos a los pacientes puede ser, a veces, mortal. Estos errores ocurren de varias maneras, como la dosis incorrecta que se emite o el medicamento que no se emite en el momento correcto. Sin embargo, todo esto puede tener y tiene graves consecuencias. Además, esta es una preocupación logística importante ya que la farmacia entrega medicamentos por varios métodos de dispensación y rutas de entrega a todas las unidades hospitalarias [1,2].

Hay muchos tipos diferentes de tecnologías disponibles dentro de un marco de farmacia hospitalaria que trabajan para mejorar la seguridad del paciente al reducir los errores de prescripción y la falta de medicamentos. El robot de farmacia es una de las tecnologías más importantes que desempeñan un papel destacado en el avance de los sistemas de farmacia hospitalaria [1-5]. El robot de farmacia es casi impecable en la administración de medicamentos, y el algoritmo correcto permite la aplicación de los cinco derechos publicados en un estudio [6]. Estos derechos se refieren a la única manera de evitar errores al garantizar que el paciente correcto reciba la medicación y la dosis correctas en la administración correcta en el momento correcto.

El uso de robots garantiza una disminución considerable en el tiempo, los costos y la producción de residuos generales en farmacia y otros campos de investigación biológica [2,7]. El tiempo necesario para preparar la receta es también una de las ventajas significativas del uso de tecnologías robóticas [7]. Además, la robótica reduce el porcentaje de errores de medicación [8].

A pesar de que los robots pueden proporcionar operaciones desatendidas para el manejo de productos farmacéuticos, necesitan la atención de un operador, ya que todavía ocurren errores en la máquina, aunque rara vez. Por lo tanto, una gran preocupación es que la inteligencia artificial (IA) desplazará a los humanos en sus funciones, y aunque existen cuestiones éticas al implementar la IA en el sector de la salud, es inevitable que la intervención humana continúe. Sin embargo, estas intervenciones humanas afectan tanto al flujo de trabajo como al rendimiento. La intervención humana podría tomar la forma de un operador que necesita dirigir, cargar o descargar productos. Los problemas mecánicos, definidos como errores dentro del sistema, continúan ocurriendo, que luego requieren la intervención de un operador. Los errores mecánicos se registraron como problemas variables, como problemas de material, que incluían viales o bolsas de fluidos que no caían dentro de los parámetros de peso, agujas deformes o la incapacidad del robot para agarrar o sostener sucesivamente un vial debido a defectos de fabricación en el ensamblaje del robot. Otros errores ocurrieron debido a cambios de fabricación por los cuales las mediciones de jeringas u otros artículos eran incorrectas. También se informaron fallas de reconocimiento de códigos de barras y viales, y esto se debe a las limitaciones de que el robot pueda superar múltiples versiones simultáneas de una tarea. Todos estos errores requirieron la intervención del farmacéutico o técnico para verificar los datos necesarios, ajustar parámetros o reparar los valores predeterminados fabricados [9]. El propósito de este artículo es revisar la tecnología de robots de farmacia como una de las aplicaciones más importantes de la IA en farmacia.

Fondo

¿Qué son la inteligencia artificial y la farmacología?

En términos simples, la IA es la capacidad de un sistema, principalmente computadoras, para actuar de manera inteligente y, por lo tanto, realizar tareas que normalmente requerirían intervención humana. Hay muchas cosas que impulsan estos sistemas; Pueden ser cosas simples como reglas, aprendizaje automático o incluso aprendizaje profundo [10]. La farmacología se refiere a los productos químicos utilizados en el tratamiento de enfermedades [11].

¿Qué es un robot?

Según diversas fuentes de literatura, un robot se considera un agente inteligente, ya sea virtual o mecánicamente. Este agente puede llevar a cabo tareas bajo la supervisión de la guía, generalmente a través del control remoto, o automáticamente. Un autómata, que es el nombre común para un robot autónomo, se refiere a un robot que puede realizar diversas tareas en entornos que están estructurados o no. El robot es capaz de realizar estas tareas sin supervisión humana. La robótica ha experimentado avances sustanciales en los últimos años, lo que ha llevado a un aumento de sus aplicaciones en numerosas complicaciones del mundo real, incluida la fabricación industrial automatizada, los robots médicos y de atención médica y los vehículos autónomos [12]. La sociedad actual ha visto el uso de estos robots en diversas aplicaciones, campos y sectores. Los ejemplos incluyen los sectores de transporte, médico, militar y bancario, por nombrar algunos. Relevante para este estudio es el uso de robots dentro del sector farmacéutico; Estos robots que suelen funcionar de forma autónoma pueden programarse y configurarse para hacer que la distribución de medicamentos recetados sea más efectiva y eficiente, reduciendo así la necesidad de intervención humana y, a su vez, reduciendo el riesgo de error humano [13].

Los robots hacen uso de algoritmos de creación de mapas para crear un mapa de su entorno. Estos algoritmos permiten que el robot tenga una visualización precisa de su entorno, lo cual es esencial para la efectividad de la aplicación. Estos mapas se utilizan de la misma manera que los seres humanos utilizan los mapas. Los robots utilizan los mapas como guía para "ver" su entorno. La precisión de estos mapas es importante, ya que constituye la base de las aplicaciones prácticas necesarias para ser llevadas a cabo por los robots [13].

Al igual que con toda la tecnología, el objetivo de este tipo de tecnología es garantizar una aplicación efectiva, eficiente y precisa dentro del entorno. Esto a su vez significa que el robot de farmacia podrá llevar el arte de la dispensación médica tradicional a la próxima era. Los beneficios de esta aplicación en particular incluyen una mayor productividad; un entorno de dispensación médica libre de fallas; operaciones farmacéuticas que sean efectivas, seguras y protegidas; "período de espera" más corto para el paciente y un ambiente seguro y libre de gérmenes [14].

Arquitectura del sistema de Pharmacy Robot

Para mayor eficiencia, el mejor ajuste en múltiples áreas suele ser personalizado. Desde el punto de vista de la arquitectura del sistema, cada aplicación, robot o sistema está diseñado y construido a medida en función de las necesidades y funciones del sistema. Todos los aspectos involucrados dentro de la aplicación se consideran cuidadosamente cuando se construye un sistema de automatización. En esta sección, para comprender la arquitectura del sistema, explicaremos en detalle la arquitectura del sistema del robot de farmacia dando un ejemplo de un robot de farmacia que fue introducido por algunos autores [13]. Como vemos en la Figura 1, el robot se comunica de forma autónoma y directa con un médico, asistente o intermediario. Luego, el robot escanea el inventario de existencias para evaluar la disponibilidad de la medicación prescrita. Cuando el medicamento recetado esté disponible, el robot llenará el recipiente con el medicamento y almacenará el recipiente lleno. Todo esto se hace haciendo referencia al robot e interactuando con su entorno utilizando el mapa interno creado con el algoritmo de creación de mapas. El robot específico en este artículo hace uso de localización y mapeo simultáneos (SLAM). Cuando el paciente o representante llegue a recoger la receta, el robot validará la identidad de la persona que la recibe. El paciente o representante luego presenta la receta, y el robot luego emitirá el medicamento preparado al paciente. Como se mencionó anteriormente, este robot específico hace uso de AI y SLAM para interactuar con una variedad de cosas. SLAM no solo permite que el robot tenga un mapa claro y preciso de su entorno, sino que también permite que el robot actualice el mapa cuando sea necesario, manteniendo una "visión" precisa y actualizada de las ubicaciones actuales del inventario [13].

Figura 1: Interacciones generales del robot

La Figura 2 ilustra la arquitectura física del área de farmacia; esto a menudo se conoce como una realización. Varios clientes pueden entrar y elegir una habitación disponible. Estas habitaciones son seguras individualmente, ya que se pueden cerrar desde dentro [13]. Además de esto, la bóveda, que es la tienda para una variedad de medicamentos y dispensadores, se puede controlar de acuerdo con requisitos específicos, como la luz y la temperatura. Esto permite controlar y reducir el deterioro de diversos medicamentos que requieren refrigeración, etc. Esta configuración permite el mantenimiento de varias personas a la vez [13].

Figura 2: Arquitectura del área de farmacia

La figura 3 es para aclarar las interacciones entre el robot y el personal médico, como médicos o asistentes como enfermeras [13]. El paciente es consultado y examinado por un médico. El paciente recibe una receta del médico. Esta receta contendrá una marca de autenticación (código de barras, firma, etc.)  [13].

Figura 3: Interacciones del robot con profesionales médicos

La figura 4 aclara las interacciones entre el robot y los clientes o pacientes [13]. Si el medicamento prescrito está en stock, el robot autentica la receta accediendo al archivo del paciente en la red [13].

Figura 4: Interacciones del robot con los clientes

La recuperación y almacenamiento de las funciones del robot podría ser la siguiente en la secuencia como se muestra en la Figura 5 [13].

Figura 5: Arquitectura de recuperación y almacenamiento por parte del robot

Los pacientes son verificados y validados utilizando sus datos biométricos en el archivo. Una vez completado, los pacientes pueden acceder a su medicación como se muestra en la Figura 6 [13].

Figura 6: Arquitectura de seguridad del robot e identificación biométrica

Revisión

El objetivo del presente artículo de revisión es cubrir la literatura publicada que informa sobre la tecnología de robots farmacéuticos como una de las aplicaciones más importantes de la IA en farmacología. El proceso de búsqueda exploratoria abarcó las organizaciones más relevantes en la comunidad de farmacología. La búsqueda se realizó utilizando la Biblioteca Digital de la IEEE Computer Society, la Biblioteca Digital de la Association for Computing Machinery (ACM), ScienceDirect, SpringerLink y Google Scholar. Estos motores de búsqueda cubren la mayoría de los estudios de farmacología publicados hasta el 20 de abril de 2020. Estos resultados de la búsqueda se examinaron y filtraron para incluir estudios de cualquier diseño, que informaron una medida de resultado de interés relacionada con la tecnología de la farmacia robot. Se incluyeron publicaciones en inglés que se publicaron en 2010 hasta la fecha. El título, el resumen y las publicaciones completas se utilizaron para identificar citas de interés. Una vez que se completó la revisión completa de las publicaciones, se seleccionaron varias publicaciones elegibles para su inclusión en nuestra revisión.

¿Por qué un robot de farmacia?

Según www.youhaverights.com, en los Estados Unidos, se estima que 30 millones de errores de farmacia ocurren anualmente. Se estima que 7,000 pacientes mueren a causa de estos casos de errores y miles de complicaciones graves cada año. Estos errores se producen debido a la mala interpretación de la prescripción por parte del farmacéutico con respecto al nombre o la dosis del medicamento, por nombrar algunos. Las razones de la ocurrencia de estos errores generalmente parecen provenir de los empleados de farmacia con exceso de trabajo. Estos empleados operan bajo una presión extrema y tienen cargas de trabajo cada vez mayores. El creciente número de recetas que deben surtirse diariamente reduce la cantidad de tiempo que el personal puede usar para concentrarse en cada receta individual. Los errores más comunes de la farmacia son la dispensación incorrecta de medicamentos, la administración incorrecta de dosis debido a que el personal no instruye a los consumidores sobre el uso de medicamentos específicos y la entrega y preparación incorrectas de medicamentos intravenosos (intravenosos) a pacientes en hospitales [15].

Por lo tanto, la necesidad de farmacias asistidas por robot surge de aquí para distribuir medicamentos para erradicar o reducir sustancialmente el error humano. Las ventajas de la robótica en farmacia son mejorar y aumentar la atención actual al paciente y, por lo tanto, aumentar los ingresos, mejorar la funcionalidad general y el funcionamiento de las farmacias, y la gestión y el almacenamiento efectivos de los medicamentos, así como los datos del paciente. La productividad general mejorada conduce a una mayor velocidad de dispensación y, por lo tanto, a una disminución del tiempo de espera del paciente. Permite la descentralización de los servicios de farmacia y la evolución de la gestión de medicamentos en sala. Esto permite la eliminación o disminución significativa en el número de errores y contaminación. Por lo tanto, el uso de códigos de barras y verificación fotográfica aumenta la seguridad del paciente y disminuye el riesgo de litigios. Esto mejora la eficiencia de la dispensación y permite la reingeniería de los servicios farmacéuticos, lo que conduce a la máxima utilización del espacio en los departamentos de farmacia de los hospitales [16-18]. El uso de la IA es una mejora del sistema tradicional de dispensación farmacéutica. Aunque hemos visto la evidente mejora y eficiencia que la tecnología añade a diversos sistemas, como la reducción o ausencia de error humano, como ocurre con todo lo que no es perfecto y ha sido creado por el hombre, sería imprudente no tener en cuenta los inconvenientes que presenta la tecnología. Estas desventajas incluyen las siguientes: la alfabetización informática y las competencias del personal pueden afectar su capacidad para administrar o programar el robot dispensador. Esto podría conducir a una amplia aportación de capacitación durante un período de tiempo significativo. El robot dispensador requiere una programación precisa, ya que una programación incorrecta puede provocar errores. Al igual que con la mayoría de la tecnología, hay costos de inicio considerables, costos de mantenimiento y la necesidad de actualizaciones continuas de software. Es bien sabido que con la evolución de la tecnología, los sistemas pueden considerarse obsoletos con bastante rapidez, lo que requerirá una actualización. Aunque los robots traerán una mayor y mejorada eficiencia y productividad, la redundancia de los farmacéuticos nunca ocurrirá. Cuando hay una interacción limitada entre el farmacéutico y el paciente, podría hacer que los pacientes se muestren reacios a utilizar el servicio. Estos robots dispensadores dependen de programas informáticos que pueden fallar en cualquier momento. El mantenimiento y la actualización del software, así como la conexión del robot dispensador al sistema de la farmacia podrían ser oportunos y requerirán detalles meticulosos para evitar repercusiones y errores.

Ejemplos de robot de farmacia

Los siguientes son algunos de los sistemas de automatización de medicamentos de dosis unitaria más conocidos en el mundo. Estos son los sistemas de automatización Pyxis y Rowa Speedcase. Sus ventajas y desventajas se pueden resumir de la siguiente manera en la Tabla 1  [1,19,20].

Tabla 1: Algunos ejemplos de robots de farmacia

Una comparación entre las farmacias robot y las farmacias tradicionales

Los robots de farmacia son dispositivos mecánicos que realizan manipulaciones planificadas, sofisticadas y repetitivas que imitan el comportamiento humano sin la participación continua de un humano. Como parte de su tratamiento, la mayoría de los pacientes requieren medicamentos. Se han implementado varias soluciones basadas en la tecnología, como los sistemas computarizados de entrada de órdenes médicas (CPOE) y códigos de barras de pacientes (BC), para aumentar la seguridad del paciente. De acuerdo con la evidencia actual, documentar, dispensar y administrar medicamentos a los pacientes son pasos de alto riesgo para tomar medicamentos [21].

Se han introducido métodos automatizados en muchos sistemas de distribución farmacéutica para abordar los riesgos de los sistemas manuales de dispensación y administración. Además, hay mucha presión para reducir los gastos y reasignar el tiempo de la distribución manual. Destinar estos recursos a un mayor trabajo clínico ha sido un éxito. Se deben desarrollar nuevos métodos y procedimientos para reducir los tiempos de espera de los pacientes, proporcionar información sobre la terapia farmacológica a médicos y farmacéuticos y aumentar la productividad mediante la automatización de las tareas administrativas [22].

van Doormaal et al. informaron que la evaluación manual de medicamentos reveló 57 errores de sobredosis farmacéutica y 143 errores terapéuticos, 46 de los cuales fueron interacciones medicamentosas. Se generaron un total de 297 alertas de seguridad con respecto a sobredosis y 365 alertas de seguridad relacionadas con interacciones medicamentosas utilizando CPOE y sistemas básicos de apoyo a la decisión clínica. Las reglas clínicas produjeron 313 alertas de seguridad, lo que representa el 39% de todas las sobredosis y errores de tratamiento descubiertos en la evaluación manual. Los pacientes en 23% de las advertencias generadas por una regla clínica requirieron un ajuste de medicación, como lo indica la evaluación manual [23].

Amodeo et al. informaron que la mediana de error detectada durante la reconstitución, dilución y terapia final de los medicamentos fabricados por la Estación® IV fue inferior al 5%, con rangos de error más estrechos que los medicamentos preparados manualmente. A diferencia de la técnica manual, la estación® intravenosa consumió menos materiales, redujo los gastos, redujo el tiempo de preparación y simplificó el proceso de medicina a medida que aumentaba el número de preparaciones [24]. La Tabla 2 muestra una comparación entre las farmacias robot y las farmacias tradicionales.