dicArquivos Brasileiros de Cardiologia Imagem cardiovascularArq Bras Cardiol: Imagem cardiovasc2675-312XSociedade Brasileira de Cardiologia10.47593/2675-312X/20213404eabc258Original articleAnalysis of the maintenance process and useful life of echocardiography equipment: An experience in a teaching hospitalMazzoniGabriel Peres1SapaloAndré Timóteo1SchmidtAndré1MacielBenedito CarlosRomanoMinna Moreira Dias1Department of Internal MedicineSchool of Medicine of Ribeirão PretoUniversity of São PauloRibeirão PretoSPBrazilLaboratory of Echocardiography of HCRP-USP, Department of Internal Medicine, FMRP-USP, School of Medicine of Ribeirão Preto - University of São Paulo, Ribeirão Preto, SP, Brazil. Mailing Address: Minna Moreira Dias Romano • School of Medicine of Ribeirão Preto, University of São Paulo. Avenida Bandeirantes, 3900 – Ribeirão Preto, São Paulo, Brazil, CEP: 14049-900. FMRP-USP Department of Internal Medicine. E-mail: minna@fmrp.usp.br
Authors’ contribution
Research conception and design: Romano MMD; Data collection: Mazzoni GP; Data analysis and interpretation: Romano MMD, Mazzoni GP, Sapalo AT; Statistical analysis: Mazzoni GP, Sapalo AT; Manuscript writing: Mazzoni GP, Sapalo AT; Critical review of the manuscript for important intellectual content: Romano MMD; others (suggestions and admission to access the work order system): Maciel BC.
Conflict of interest
The authors have declared that they have no conflict of interest.
161220212021344eabc25871020212710202116112021 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. AbstractIntroduction
Echocardiography is a diagnostic tool that is increasingly used in clinical practice in different medical scenarios; however, the preventive (PM) or corrective maintenance (CM) care and processes for this equipment are still poorly standardized. To describe the maintenance process currently implemented for echocardiographic equipment (ECHO) in a medium-sized laboratory in a tertiary-level public teaching hospital. The description of the process includes damage characterization and MP and MC implementation.
Methods
This was a descriptive and exploratory single-center observational study. Data on the maintenance process of echocardiographic equipment were obtained from electronic files from the hospital’s equipment management system between 2003 and 2018.
Results
Together with the description of the equipment maintenance process, the ten most common types of malfunctions were identified, including software (23.8%), parts (23.1%), and power outage and accessory damage (13.8%). The implementation of the PM process significantly decreased the maintenance costs (USD 44,472.10 vs USD 25,807.59, p = 0.029). Even after the MP, the CM costs related to transesophageal echocardiography equipment (TEE) (USD 7,789.17) were higher than those with other equipment modalities (USD 3,184.37 for transthoracic echocardiography equipment (TTE) and USD 1,813.00 for stress testing).
Conclusion
The maintenance process for ECHO equipment was described. ECHO equipment damage has high costs, especially in special modalities such as TEE. PM significantly reduced maintenance costs.
Echocardiography is an essential noninvasive diagnostic imaging method, which is widely used in several medical settings. Clinical applications of echocardiography include transthoracic, transesophageal, intraoperative, and intracardiac examination using several techniques, including two- and three-dimensional imaging, tissue Doppler, myocardial deformation analysis, and use of microbubble contrast agents. Echocardiography requires a complex set of skills, not only clinical but also related to image acquisition and use of technologies embedded in equipment and software1 .
The life cycle of these machines should be monitored by a Biomedical Engineering (BE) department of the health service2 - 4 . BE actions include maintenance processes (administrative, preventive, and corrective)5 - 8 , as well as managing costs related to the equipment9 , 10 . Healthcare costs include those related to medical equipment. Administrative systems to control equipment costs and their useful life are essential in health units, especially hospitals11 . The cost calculation in hospitals is a comprehensive task, which should consider the diversity of the services provided12 , and requires cost system delimitation and an efficient information system. Greater complexity is found in university hospitals13 , as they are also responsible for training health professionals. Product life cycle costing14 , 15 allows managers to anticipate the costs of a product throughout each phase of its life cycle, especially in the planning phase. Decision-making improves in hospitals when based on the product life cycle concept.
In the current study, we describe the maintenance process currently implemented for echocardiographic equipment (ECHO) in a medium-sized laboratory in a tertiary-level public teaching hospital. The impact of preventive maintenance (PM) implementation by BE in this health service was also evaluated.
Method
This was a descriptive, observational, exploratory study on ECHO equipment processes and maintenance costs in the periods before and after PM implementation.
Study site and sample
The study was conducted at the Echocardiography Laboratory of the Cardiology Center at HCFMRP-USP Campus, which is under maintenance care of the BE center from the same hospital. The sample included all ECHO equipment that was available at the Cardiology Costs Center and registered as HCFMRP-USP campus unit assets from 2003 to 2018. Equipment that, although in use during the study period, was excluded in the laboratory asset system was excluded because the lack of records in the BE center made it impossible to track its maintenance activities.
Ethical aspects
As this study involves medical equipment and administrative processes and non-human subjects, it was exempt from submission to the Research Ethics Committee of the institution, according to resolution 466/12 (Appendix 1).
Data collection process
The maintenance processes used in the laboratory, as well as the tools, applied costing system, and equipment life cycle were retrospectively analyzed from 2003 to 2018. The data were collected by consulting the operations files of the hospital’s equipment management system database through OS documents. Information related to (1) equipment, (2) maintenance processes, and (3) costing systems were analyzed, and the variables are described in Table 1 .
Description of the variables used to measure the equipment characteristics, maintenance processes, and costing systems.
Equipment
SO
Costs
List of equipment
Total SO
Incorporation cost
Portability
Total corrective SO
Corrective SO costs
Date of acquisition/incorporation
Total preventive SO
Preventive SO costs
Time of use (years)
Costs by type of failure or application
Breakdown time (months)
Downtime for accessories (months)
Type of failure
Equipment application
SO: Service order, BEC: Biomedical engineering center.
The study variables were breakdown time (time of equipment use, even with some restriction); breakdown time for accessories (time in which the equipment was out of use due to lack of accessories); application by equipment (if the equipment was used for transthoracic tests [TTE], transesophageal tests [TEE], or stress testing); preventive service orders (SO) (internal maintenance service by the BE center); corrective SO (maintenance performed by the manufacturer); and incorporation costs (equipment acquisition costs, converted into dollars)
Cost analyses considered the US dollar (USD) as base currency (converted according to the average exchange value for the year). The analyses were performed at two different times, pre- and post-implementation of PM for each piece of equipment.
Statistical analysis
Continuous variables are expressed as the mean and standard deviation or median and confidence interval, and categorical variables are expressed as count and percentage. Comparisons between means or medians between groups were performed using the paired t-test for normal distributions or non-parametric tests. Correlation analyses between continuous variables were performed using the Pearson correlation test using GraphPad Prism software (v 8.4.3). Significance was considered when p < 0.005.
Results
Ten pieces of equipment (study group) available in the equipment park of the hospital’s Echocardiography Laboratory were analyzed from 2003 to 2018 (15 years). Two pieces of equipment were excluded from the analysis due to lack of asset records (equipment acquired with research funds). During the study period, the Echocardiography Laboratory had 90% of its routine in TTE, 5.5% in stress tests, and 4.5% in TEE. All pieces of equipment were used for TTE, three of them were also used for TEE, and one was also used for stress testing ( Figure 1 ).
– Number of devices per application.
The equipment was identified by the name and model by replacing these characteristics with a simple sequential numbering from 1 to 8. The equipment characteristic variables are described in Table 2 .
As for the number of SO per equipment, eight pieces had a higher prevalence of internal OS, with an average of 10.35 per device compared to external SO (average of 4.12 per device).
Characteristics, such as time of equipment, showed wide variation (2–16 years), with an average of 7.5 years, while three pieces of equipment were used for more than 10 years. Table 3 presents the equipment characteristics by the time of use until the moment of analysis, downtime, damage costs, and incorporation value.
Downtime and costs.
Time
Costs
Equipment
Use (years)
Downtime (months)
Maintenance until December 2018 (USD)
Preventive maintenance (USD)
Incorporation value (USD)
1
2
0
0.00
0.00
28618.75
2
2
5
40.53
0.00
79010.63
3
11
47.4
22389.46
318.91
36629.38
4
12
11.5
10722.75
417.16
43636.74
5
7
50.7
16026.89
210.00
91050.85
6
5
16.6
10479.70
132.39
43638.99
7
5
9.2
484.25
359.34
40528.81
8
16
20.6
37738.90
0.00
60483.97
The most frequent malfunctions and their respective costs were software (23.8%, USD 6,356.06), part (23.1%, USD 94,003.95), power outage (USD 557.66), accessory (USD 4,233.24) (both 13.8%), and transducer damages (12.3%, USD 45,347.40) ( Table 4 and Figure 2 ).
Costs by type of damage (units in USD).
Equipment
Outage
Software
Parts
Transducer
Parts cleaning
Software reconfiguration
Accessories
1
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
0
3
9.78
1352.58
14301.69
48.91
304.60
70.28
1008.75
4
148.35
2663.61
5252.75
17.37
6.25
21.65
682.33
5
0
56.79
31033.53
19855.39
25.80
60.14
1083.66
6
318.30
0
134.18
10849.73
0
11.14
32.25
7
81.23
0
0
14564.87
0
0
494.60
8
0
2283.08
43281.10
11.13
4.49
0
931.65
– Most frequent types of malfunctions to echocardiography devices.
The description of cost percentages by the type of damage is shown in Figure 3 . The CM costs were USD 44,472.10 before PM and USD 25,807.59 after PM, with a significant difference (p = 0.029). Similar patterns were observed with regard to equipment downtime, which was 128.31 months before and 32.23 months after PM (p = 0.048) ( Figure 4 ).
– Costs (as a percentage of the total) incurred for malfunctions.
– Costs incurred with CM before and after PM (A) and downtime before and after PM (B).
There was a correlation between CM costs and the time of equipment use (r = 0.84, p = 0.008) ( Figure 5 ).
– Correlation between maintenance cost and device usage time.
Even after implementing PM, the CM costs were higher for the equipment used for TEE (USD 7,789.17) compared to the other modalities (USD 3,183.37 for TTE and USD 1,813.00 for stress testing) ( Figure 6 ). The analysis of the types of damage specifically to transducers (both transthoracic and transesophageal) showed that the most frequent damage was caused by cable fracture (two events), unknown cause (five events), membrane damage (two events), damage to color flow mapping function (one event), and damage to angulation buttons (one event).
– Costs (gross amounts in USD) of corrective maintenance according to the application of echocardiography device per modality.
Discussion
The maintenance and life cycle description process of ECHO equipment involve incorporation, damage detection, and cost assessment. This process was characterized in the Echocardiography Laboratory of a tertiary teaching hospital. ECHO equipment damage is significant, not only to transducers and internal parts, but also to accessories and operating software. CM-related cost can be minimized by implementing PM in the maintenance process.
Medical equipment breakdown is a serious problem for healthcare institutions. In addition to economic losses, equipment downtime for repair leads to healthcare loss for a significant number of patients, negatively impacting their health whether due to delayed diagnosis or therapeutic actions10 .
Public institutions have additional aggravating factors, such as impact on outpatient testing schedules, which are often already long. Additionally, equipment repair procedures can be bureaucratic and involve problems related to the scarcity of budgetary resources. Additionally, the characteristics of maintenance companies mean that often parts or software are not replaced immediately, since these products may be imported.
This study identified and categorized malfunctions related to echocardiographic equipment. In current systems, not only are malfunctions in parts and transducers or accessories important, but also those related to software malfunction. This type of software damage can be related to sudden power outages. In theory, equipment manufacturers do not usually provide a “back-up” of their operating software. Thus, the necessary actions to correct these damages may need to be external, that is, company calls. Recognizing this dynamic and its frequency, the hospital’s biomedical engineering center (BEC) recently opted for backing up some operating systems when possible. This may have reduced the need for external SO, and, consequently, decreased costs in an amount that this study cannot quantify.
Part cleaning malfunctions are related to insufficient cleaning of the equipment and the air filter used to cool its internal components which generates heat. The lack of cleaning can generate other larger and more complex malfunctions with higher costs, such as software malfunction. The use and frequency of cleaning protocols are preventive actions for this type of damage.
Some of the malfunctions identified in this study were classified as malfunctions due to “misuse”, i.e., those that may have been caused by damage resulting from incorrect use of the equipment, identified by lack of training or lack of user knowledge. In a teaching hospital with several users with different experience levels, this type of malfunction can be significant. Actions such as thorough training and implementation of usage protocols can reduce this occurrence. In this study, much of the damage to transducers was either incorrectly identified or incorrectly recorded in the SO files. Some important types of damage recognized were cable fractures and membrane ruptures. The membrane is the structure that protects the piezoelectric crystals. This piezoelectric material is delicate, expensive, and not always repairable. Transducer maintenance is applicable in some cases of cable, connector, and membrane damage, never with the manufacturer, but with specific external companies, and their replacement always generates high costs.
Few previous studies have performed a similar analysis, but Souza et al.16 analyzed ten pieces of ultrasound equipment of different brands and models in different departments, and, in contrast to our findings, concluded that the highest proportion of failures was in the transducers. The authors concluded that this was a consequence of higher use in a specific department. However, only four types of damage were listed in the study by Souza et al., including monitor defect, keyboard defect, transducer defect, and other defects, and they did not consider defects in operating systems, which, as described above, are important causes of equipment downtime.
The main limitation of ultrasound equipment, including echocardiography equipment, is the transducer. As they are manageable, transducers are subject to repetitive movements and, in some cases, to falls, and as a consequence, they are more frequently damaged than other components of echocardiography equipment.
This study also quantified equipment downtime, which is proportional to equipment aging, as well as downtime due to accessories. Accessory downtime specifically isolates how long the equipment waited for the purchase or repair of an accessory, such as electrocardiogram (ECG) cables or transducers, even if it was still in use. The equipment itself may have a longer downtime in case of other types of malfunctions.
This failure analysis must be interpreted based on the large volume of procedures performed, many of them with patients in bed, associated with the characteristic of tertiary-level hospital and training to which this laboratory is linked. Other studies, such as the one by Souza et al.16 , have demonstrated a high breakdown incidence in departments with a high number of professionals.
Our data show that the PM costs are much lower than CM costs, as they are performed internally by the BEC itself. Still, when analyzing the total costs for the group of equipment analyzed, there is a significant difference before and after the implementation of the internal PM process. Therefore, low-cost actions, such as PM by the BEC, can immediately and significantly impact the maintenance costs of an Echocardiography Laboratory. CM was decreased after starting the preventive process. This understanding, although already applied to other areas of our institution, has not previously had its impact quantified as in this study.
According to Bonacim12 , who studied the useful life of radiology equipment, including ultrasound and others, the analysis of CM costs is fundamental for decision-making regarding the acquisition of new technologies. Hospital equipment CM costs generally range between 9% and 11% of the equipment acquisition cost, highlighting the importance of this analysis13 .
An analysis of equipment maintenance costs can guide the administrator in making difficult decisions about equipment deaccessioning, especially in an unfavorable economic scenario. Deaccessioning decisions are of great importance for any organization, as they are usually irreversible, and an inappropriate decision can result in a large amount of money being spent unnecessarily14 .
This study showed high CM costs related to repairing parts (the second largest cause of damage identified) in echocardiography equipment. This commonly occurs because the parts are not manufactured locally, and often require importation.
Although transducer damage was only the fifth most prevalent type, transducer damage repair costs rank second in terms of cost ratio. Since a large part of this damage to transducers was identified as cable fracture, the use of transducer cable protectors, commercially available devices that work as a rigid cover at the origin of the cables, can be used to prevent this type of damage.
This study also showed that equipment CM costs are reduced by almost 50% after the first PM. This demonstrates that PM is important to predict possible problems that the equipment may present in the future. PM should start with users’ awareness and training in making the best use of the equipment, followed by cleaning and care, and ending with PM itself, which is the verification and testing of the equipment by the BEC.
Our data also showed a direct relationship between CM costs and time of equipment use. Despite this relationship, there is no definition of “expiration date” for an echocardiography device, although some manufacturing companies suggest 5–10 years.
Considering the type of use or examination modality, the maintenance costs for equipment used for TEE are significantly higher. This is related to transducer costs in this modality, which, as discussed above, are higher. Thus, Echocardiography Laboratories that have this modality should foresee this higher cost and consider probe redundancy so that the modality is not frequently unavailable. Such information is important in planning equipment purchase.
Knowing the CM costs of each piece of equipment allows the identification of whether a piece of equipment is declining its useful life15 and supports the decision to replace them. According to Manso17 , acquisition costs added to PM and CM costs provide elements in determining the end of the life cycle of the equipment.
This study presents some limitations. Although covering a wide period, this study had a retrospective observational design, based, therefore, on the collection of information filed in the SO, which may lead to incorrect information. Additionally, during the study period, some equipment analyzed was already at the end of its useful life; therefore, the equipment did not have the same lifetime. The data were collected from the years 2016–2019, with some changes in the BEC maintenance flowchart being added during this period, which may have generates an analysis bias during the last years of this study.
Conclusion
The maintenance process of echocardiographic equipment in a general tertiary teaching hospital was described. ECHO equipment damage is significant, not only to transducers and internal parts but also to accessories and operating software. The cost related to these damages can be reduced by implementing the PM process.
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Contribuição dos autores:
Concepção e desenho da pesquisa: Romano MMD; obtenção de dados: Mazzoni GP; análise e interpretação dos dados: Romano MMD, Mazzoni GP e Sapalo AT; análise estatística: Mazzoni GP e Sapalo AT; redação do manuscrito: Mazzoni GP e Sapalo AT; revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Romano MMD; outros (sugestões, e admissão para ter acesso ao sistema de ordem do serviço): BC Maciel.
Conflito de interesses
Os autores declaram não terem conflitos de interesse.
ResumoIntrodução
A ecocardiografia é uma ferramenta diagnóstica de crescente utilização na prática clínica, aplicada a diversos cenários médicos. Os cuidados e os processos de manutenção preventiva ou corretiva dos equipamentos são ainda pouco padronizados. O objetivo do presente estudo foi descrever o processo de manutenção atualmente aplicado a equipamentos ecocardiográficos em um laboratório. Descrever o processo inclui a caracterização de danos e aplicações de manutenção preventiva ou corretiva.
Métodos
Estudo observacional descritivo e exploratório realizado em centro único. As informações de dados do processo de manutenção de equipamentos ecocardiográficos foram obtidas de arquivos eletrônicos do sistema de gestão de equipamentos de um laboratório de médio porte de um hospital público de nível terciário com características de ensino, no período de 2003 a 2018.
Resultados
Foram identificados dez tipos de avarias mais comuns, como dano a programas (23,8%), peças (23,1%) e relacionadas à queda de energia e de acessórios (13,8%). Após a implementação do processo de manutenção preventiva, houve significativa redução dos custos de manutenções (US$ 44.472,10 versus US$ 25.807,59; p= 0,029). Mesmo após a manutenção preventiva, os custos de manutenção corretiva em equipamentos aplicados à ecocardiografia transesofágica (US$ 7.789,17) foram maiores que aqueles a equipamentos aplicados a outras modalidades (US$ 3.184,37 em ecocardiografia transtorácica e US$1.813,00 em estresse).
Conclusão
O processo de manutenção de equipamentos ecocardiográficos foi descrito. Danos a equipamentos ecocardiográficos estão relacionados a altos custos, principalmente naqueles aplicados a modalidades especiais, como ecocardiografia transesofágica. As manutenções preventivas reduziram significativamente os custos de manutenção.
EcocardiografiaManutenção de equipamentoManutenção corretivaManutenção preventivaEngenharia biomédicaIntrodução
A ecocardiografia tornou-se um método diagnóstico não invasivo de imagem essencial. É amplamente utilizada em diversos cenários da medicina. Aplicações clínicas incluem modalidades diversas de exame, como transtorácica, transesofágica, intraoperatória e intracardíaca; com aplicações de diversas técnicas, dentre elas imagem bidimensional, tridimensional, Doppler tecidual, análise de deformação miocárdica e uso de contraste de microbolhas. O uso dessa ferramenta requer um complexo conjunto de habilidades – não só clínicas, mas também relacionadas à aquisição das imagens e ao uso de tecnologias embutidas nos equipamentos e programas.1
Tais equipamentos possuem um ciclo de vida o qual deve ser acompanhado pelo setor de Engenharia Clínica (EC) de um serviço de saúde.2 - 4 As ações da EC incluem processos de manutenção (administrativa, preventiva e corretiva)5 - 8 e gestão de custos ligados a tais equipamentos.9 , 10 Dentre os custos da assistência à saúde, destacam-se os relacionados a equipamentos médicos. Sistemas administrativos de custeios e de vida útil de equipamentos são essenciais em unidades de saúde, principalmente hospitalares.11 A apuração de custos dentro de hospitais é uma tarefa abrangente, que deve considerar a diversidade dos serviços prestados,12 exigindo delimitação dos sistemas de custos e um sistema de informações eficiente. Maior complexidade ainda é encontrada em hospitais universitários,13 uma vez que são também responsáveis pela formação de profissionais da saúde. O custeio de ciclo de vida do produto14 , 15 permite que os gestores antecipem seus custos ao longo de cada fase de seu ciclo de vida, principalmente na fase de planejamento. A tomada de decisões em hospitais é facilitada quando se baseia no conceito de ciclo de vida do produto.
O objetivo do presente estudo foi descrever o processo de manutenção e algumas características relacionadas ao ciclo de vida e custeio atualmente aplicado a equipamentos ecocardiográficos em um laboratório de ecocardiografia. O impacto da introdução da Manutenção Preventiva (MP) pela EC neste serviço de saúde também foi avaliado.
Método
Estudo descritivo observacional e de caráter exploratório sobre os processos e os custos de manutenção dos equipamentos ecocardiográficos, envolvendo períodos anteriores e posteriores à aplicação de MP.
Local de estudo e amostra
O estudo foi realizado no Laboratório de Ecocardiografia do Centro de Cardiologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (USP). Trata-se de um laboratório de ecocardiografia de médio porte de um hospital público de nível terciário e com características de ensino, que está sob cuidado de manutenção do centro de EC do mesmo hospital. A amostra foi constituída por todos os equipamentos ecocardiográficos disponíveis no Centro de Custos do Centro de Cardiologia e com cadastro de patrimônio do Hospital das Clínicas da unidade Campus no período de 2003 a 2018. Foram excluídos equipamentos que, embora estivessem em uso no período de tempo de estudo, não foram inseridos no sistema de patrimônio do laboratório e, por consequência, nunca tiveram seus cadastros no centro de EC, impossibilitando o rastreio de suas atividades de manutenção.
Aspectos éticos
Por se tratar de um estudo com equipamentos médicos e processos administrativos e por não envolver seres humanos, o estudo foi dispensado de submissão ao Comitê de Ética em Pesquisa da instituição, de acordo com a resolução 466/12
Processo de coleta de dados
Foram analisados os processos de manutenção aplicados a esse laboratório, suas ferramentas, o sistema de custeio aplicado e o ciclo de vida dos equipamentos de forma retrospectiva, no período de 2003 a 2018. A coleta de dados foi realizada por meio de consulta aos arquivos de operações do banco de dados do sistema de gestão de equipamentos do hospital, por meio dos documentos de Ordens de Serviço (OS). Informações relacionadas aos equipamentos, aos processos de manutenção e ao sistema de custeio deles foram analisadas, e as variáveis descritas na Tabela 1 .
Descrição das variáveis utilizadas para aferição das características dos equipamentos, dos processos de manutenção e dos sistemas de custeio.
Equipamentos
OS
Custos
Relação dos equipamentos
Quantidade de OS total
Custo de incorporação
Portabilidade
Quantidade de OS corretivas
Custos de OS corretivas
Data da aquisição/ incorporação
Quantidade de OS preventivas
Custo de OS preventiva
Tempo de uso, anos
Custos por tipo de avaria ou por aplicação
Tempo de parada em avaria, meses
Tempo de parada por acessórios, meses
Tipos de avarias
Aplicação por equipamento
OS: ordem de serviço.
As variáveis de estudo foram definidas como tempo de parada em avaria (tempo de uso do equipamento mesmo com alguma restrição); tempo de parada por acessório (tempo em que o equipamento ficou fora de uso por falta de acessório); aplicação por equipamento (se o equipamento estava aplicado em modalidade ecocardiografia transtorácica – ETT –; ecocardiografia transesofágica – ETE – ou estresse); OS preventivas (chamados para manutenções realizadas internamente, pelo próprio centro de EC); OS corretivas (chamados para manutenções realizadas pelo fabricante) e custos de incorporação (custos de aquisição por equipamento, convertidos em dólares)
As análises de custos foram realizadas utilizando-se como moeda base o dólar americano (com a conversão realizada de acordo com o valor médio do câmbio do ano). As análises foram realizadas em dois momentos distintos: pré e pós-implementação das MPs a cada equipamento.
Análise estatística
As variáveis contínuas foram expressas como média e desvio-padrão ou medianas e intervalo de confiança, e as variáveis categóricas foram expressas como contagem e porcentagem. Comparações entre médias ou medianas entre grupos foram realizadas com teste t pareado para distribuições normais ou testes não paramétricos. As análises de correlação entre variáveis contínuas foram realizadas pelo teste de correlação de Pearson, todas com programa GraphPad Prism (v 8.4.3), e significância foi considerada quando p<0,005.
Resultados
Foram analisados dez equipamentos disponíveis no parque de equipamentos do Laboratório de Ecocardiografia do hospital no período de 2003 a 2018. Dois equipamentos foram excluídos da análise por não terem cadastro patrimonial no serviço (equipamentos adquiridos por verbas de pesquisa). No período de estudo, o Laboratório de Ecocardiografia realizou, em média, 90% de sua rotina em exames transtorácicos (ETT), 5,5% em exames sob estresse e 4,5% em exames transesofágicos (ETE). Todos os equipamentos foram aplicados à modalidade ETT, enquanto três deles foram aplicados também à ETE e um deles também a exames sob estresse ( Figura 1 ).
– Número de aquipamentos por aplicação.
Os equipamentos foram identificados quanto a seus nomes e modelos, substituindo essas características pela numeração simples sequencial de 1 a 8. As variáveis de características de equipamentos estão descritas na Tabela 2 .
Quanto à quantidade de OS por equipamento, verificou-se que, nos oitos equipamentos, as OS internas foram as solicitações mais prevalentes, com média de 10,35 por equipamento, em relação às OS externas (média de 4,12 por equipamento).
Características como o tempo de uso dos equipamentos demonstraram ampla variação (2 a 16 anos), com média de 7,5 anos, sendo que três deles estavam em uso há mais de 10 anos. A Tabela 3 apresenta as características dos equipamentos por tempo de uso até o momento da análise, tempos de parada, custos de avarias e valor de incorporação.
Tempo de parada e custos.
Tempo
Custos
Equipamento
Uso (anos)
Parada (meses)
Manutenções até dezembro de 2018 (USD$)
Manutenção preventiva (USD$)
Incorporation value (USD)
1
2
0
0,00
0,00
28.618,75
2
2
5
40,53
0,00
79.010,63
3
11
47,4
22.389,46
318,91
36.629,38
4
12
11,5
10.722,75
417,16
43.636,74
5
7
50,7
16.026,89
210,00
91.050,85
6
5
16,6
10.479,70
132,39
43.638,99
7
5
9,2
484,25
359,34
40.528,81
8
16
20,6
37.738,90
0,00
60.483,97
As avarias mais frequentes sofridas pelos equipamentos e seus respectivos custos foram dano a programas (23,8%; US$ 6.356,06), peças (23,1%; US$ 94.003,95), relacionado à queda de energia (US$ 557,66) e de acessórios (US$ 4.233,24; ambos 13,8%) e transdutores (12,3%; US$ 45.347,40) ( Tabela 4 e Figura 2 ).
Custos por tipos de avarias.
Equipamento
Queda de energia
Programas
Peças
Transdutor
Limpeza de peças
Reconfiguração de programa
Acessórios
1
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
0
3
9,78
1.352,58
14.301,69
48,91
304,60
70,28
1.008,75
4
148,35
2.663,61
5.252,75
17,37
6,25
21,65
682,33
5
0
56,79
31.033,53
19.855,39
25,80
60,14
1.083,66
6
318,30
0
134,18
10.849,73
0
11,14
32,25
7
81,23
0
0
14.564,87
0
0
494,60
8
0
2.283,08
43.281,10
11,13
4,49
0
931,65
– Tipos de avarias mais frequentes aos equipamentos de ecocardiografia.
A descrição de porcentagens de custos por tipos de avarias foi demonstrada na figura 3 . Os custos de Manutenção Corretiva (MC) foram de US$ 44.472,10, antes do processo de MP, e de US$ 25.807,59, após o processo de MP. A diferença entre esses valores demonstrou queda significativa (p=0,029). Comportamento semelhante ocorreu com o tempo de parada dos equipamentos, que foi de 128,31 meses antes e de 32,23 meses depois do processo de MP (p=0,048) ( Figura 4 ).
– Custos (em porcentagem do total) despendidos por avarias.
– Custos em MC antes e depois da MP (A) e o Tempo de parada antes e depois da MP (B).
Houve correlação entre os custos de MC e o tempo de uso dos equipamentos (r= 0,84; p= 0,008) ( Figura 5 ).
– Correlação entre o custo de manutenções e o tempo de uso dos equipamentos.
Mesmo após a implementação da MP, os custos de MC foram maiores em equipamentos aplicados à modalidade ETE (US$ 7.789,17) quando comparados às demais modalidades (US$ 3.183,37 para ETT e US$ 1.813,00 para estresse) ( Figura 6 ). Quando analisados os tipos de avarias especificamente a transdutores (tanto transtorácicos quanto transesofágicos), os danos mais frequentes foram por fraturas de cabo (dois eventos), de causa desconhecida (cinco eventos), danos na membrana (dois eventos), danos à função de mapeamento de fluxo a cores (um evento) e danos nos botões de angulação (um evento).
– Custos (em valores brutos em US$) de manutenções corretivas dependente da aplicação do equipamento de ecocardiografia por modalidade.
Discussão
O processo de manutenção e descrição de ciclo de vida aplicado a equipamentos de ecocardiografia envolve a incorporação, a detecção de avarias e a avaliação de custos. Esse processo foi caracterizado em um laboratório de ecocardiografia de hospital de ensino de nível terciário. Os danos a equipamentos de ecocardiografia são significativos – não só a transdutores e peças internas, como também a acessórios e programas operacionais. O custo relacionado à MC pode ser minimizado com a implementação da MP.
As avarias de equipamentos médicos constituem um sério problema para as instituições de saúde. Além dos prejuízos econômicos, a retirada de um equipamento em uso para os reparos leva a uma perda de atendimento de um volume significativo de pacientes, com prejuízos para a saúde delas, seja pela demora do diagnóstico ou pelo retardo das ações terapêuticas.10
Nas instituições públicas, existem agravantes adicionais, como o impacto no tempo de agendamento de exames ambulatoriais, que já pode ser bastante longo. Além disso, os procedimentos para reparos nos equipamentos podem ainda ser burocráticos e envolver problemas relacionados à escassez de recursos orçamentários. Somado a esses fatos, estão ainda características das empresas de manutenção, que não dispõem com frequência de reposição imediata das peças ou de programas – uma vez que podem depender de importações.
Com o presente estudo, foi possível identificar e categorizar as avarias relacionadas aos equipamentos ecocardiográficos. Nos sistemas atuais, nota-se a importância não só de avarias a peças e transdutores ou acessórios, mas àquelas de danos de programas, alguns provavelmente relacionados a quedas súbitas de energia. Os danos de software podem estar relacionados a quedas de energia súbitas. Em teoria, as empresas fabricantes dos equipamentos não costumam disponibilizar back-up dos programas operacionais deles. Assim, as OS necessárias para corrigir esses danos podem precisar ser externas, ou seja, de chamadas das empresas. Reconhecendo essa dinâmica e sua frequência, o CEC desse hospital, nos últimos anos desta observação, optou por fazer back-up de alguns sistemas operacionais, quando possível. Essa ação pode ter sido responsável por redução da necessidade de OS externas e, consequentemente, de custos, de uma monta que este estudo não pode quantificar.
A avaria de limpeza de peças está relacionada com a limpeza insuficiente do equipamento e do filtro de ar, o qual é utilizado para resfriamento de seus componentes internos que geram calor. A falta de limpeza pode gerar outras avarias maiores e mais complexas com custos mais elevados, como avaria de programa. A utilização de protocolos para a limpeza e sua periodicidade são as ações preventivas para esse tipo de avarias.
Algumas das avarias identificadas neste estudo foram qualificadas como por “mau uso”, ou seja, aquelas que podem ter sido causadas por danos ocorridos por consequência da utilização errada do equipamento, identificadas pela falta de treinamento ou de conhecimento do usuário. Em hospital com características de ensino, com vários usuários e de níveis de experiência diferentes, esse tipo de avaria pode ser significativo. Ações como treinamentos constantes e implantação de protocolos de utilização podem reduzir essa ocorrência. No presente estudo, grande parte dos danos a transdutores não foi corretamente identificada, ou esta informação não foi corretamente registrada nos arquivos de OS. Dentre os danos reconhecidos, é grande a causa por fraturas no cabo e rotura da membrana. A membrana é a estrutura que protege os cristais piezoelétricos. Esse material piezoelétrico é delicado e de custo elevado, e nem sempre é possível de ser reparado. A manutenção a transdutores é aplicável, em alguns casos de quebra, em cabos, conectores e membranas, nunca com o fabricante, mas com empresas externas específicas, sendo que a troca deles gera custos sempre elevados.
Poucos estudos em literatura comparam-se ao presente. Souza et al.,16 estudando dez equipamentos de ultrassom de marcas e modelos diferentes em setores variados, concluíram, diferentemente deste estudo, que a maior proporção de avarias estava nos transdutores. Os autores interpretaram que tal fato era consequência da alta utilização em um dos setores em específico. Porém apenas quatro tipos de avarias foram listados no estudo de Souza et al.: defeito de monitor, defeito de teclado, defeito de transdutor e demais defeitos. Não foram considerados os defeitos em sistemas operacionais, que são importantes responsáveis pelo tempo de parada de equipamentos.
Equipamentos de ultrassom em geral, inclusive equipamentos de ecocardiografia, têm seus transdutores como “calcanhar de Aquiles”. Os transdutores, por serem manuseáveis, são sujeitos a movimentos repetitivos e, em alguns casos, a quedas e, por consequência, sofrem danos com frequência ainda maior que outros componentes dos equipamentos de ecocardiografia.
O estudo também permitiu quantificar o tempo de parada dos equipamentos, que é proporcional ao envelhecimento deles. Ainda, quantificou o tempo de parada por acessórios. O tempo de parada de acessórios isola especificamente quanto tempo o referido equipamento ficou esperando a compra ou reparo de algum acessório, como cabos de ECG (eletrocardiograma) ou transdutores, mesmo que ainda tenha permanecido em uso. O equipamento em si pode ter tido tempos de parada mais amplos se sofrera outros tipos de avarias.
Essa análise de avarias deve ser interpretada com base no grande volume de procedimentos realizados, muitos deles a pacientes no leito, associado à característica de hospital de nível terciário e de treinamento, ao qual este laboratório está vinculado. Outros estudos, como o de Souza et al.,16 demonstram alta incidência de avarias em setores com elevado número de profissionais em atuação.
Os dados deste estudo mostram que os custos com MP, como são realizadas internamente pelo próprio CEC, são bastante inferiores aos com MC. Ainda, quando analisados os custos totais para o grupo de equipamentos observado, há diferença significativa antes e após o momento da implementação do processo interno de MP. Portanto, uma ação de baixo custo como a MP pelo próprio CEC pode impactar de maneira imediata e significativa nos custos de manutenção de um laboratório de ecocardiografia. Aqui, ocorreu uma diminuição das MCs, após se iniciar o processo de MPs. Esse entendimento, embora também já aplicado a outras áreas de nossa instituição, não tinha tido seu impacto ainda quantificado, como neste estudo.
De acordo com Bonacim et al.,12 que estudaram a vida útil de equipamentos de radiologia, incluindo ultrassom e outros, a análise dos custos da MC é fundamental para tomada de decisões em relação à aquisição de novas tecnologias. Os custos de MC de equipamentos hospitalares, em geral, variam entre 9% a 11% do custo de aquisição do equipamento, o que ressalta a importância desta análise.13
Uma análise de custos em manutenção de equipamentos pode guiar o administrador na difícil tomada de decisões acerca da desincorporação de um equipamento, principalmente em um cenário econômico desfavorável. As decisões de desincorporação são de grande importância para qualquer organização, pois, em geral, são irreversíveis, e uma decisão inadequada pode comprometer grandes quantias de dinheiro.14
Os presentes dados permitiram comprovar o quão alto é o custo com MCs ligadas a reparo de peças (segunda maior causa de avarias, como demonstrado aqui) em equipamentos de ecocardiografia. Isso acontece, dentre outros fatores, pelo fato de as peças não serem de fabricação local, necessitando, muitas vezes, de importação.
Embora as avarias em transdutores não tenham sido o tipo mais prevalente, mas o quinto tipo em prevalência, os custos de reparos em avarias por transdutores ocupam a segunda posição na proporção de custos. Uma vez que grande parte destes danos a transdutores foi identificada como fratura de cabo, o uso de protetores do cabo de transdutores, que são dispositivos comercialmente disponíveis, funcionando como uma capa rígida na origem dos cabos, pode ser uma alternativa de prevenção a esse tipo de dano.
Foi percebido ainda, com este estudo, que o custo de MC ao grupo de equipamentos é reduzido quase a 50% após a primeira MP. Isso demonstra que a MP é importante para prever possíveis problemas que o equipamento pode vir a apresentar futuramente. A manutenção preventiva deve se iniciar com a consciência e o treinamento do usuário para a melhor utilização do equipamento, seguindo da limpeza e do cuidado com o mesmo, e termina com a própria execução da MP, que é a verificação e a realização de testes do equipamento pelo CEC.
Os dados também permitiram comprovar que há relação direta entre o custo de manutenções corretivas e o tempo de uso dos equipamentos. Embora a relação tenha sido identificada aqui, não há, ao certo, uma definição de validade de um equipamento de ecocardiografia. Algumas empresas fabricantes sugerem tempos de 5 a 10 anos.
Quando relacionados de acordo com o tipo de aplicação ou modalidade de exame, os custos de manutenção a equipamentos que realizam ETE são significativamente maiores. Isso está relacionado aos custos com transdutores nessa modalidade, que são mais elevados. Assim, laboratórios de ecocardiografia que disponham dessa modalidade, como este estudado, devem prever esse custo maior, inclusive contando com redundância de sondas, para que a modalidade não fique indisponível com frequência. Tais informações podem ser importantes no planejamento de aquisições de equipamentos.
Conhecer os custos de MC de cada equipamento permite a identificação de se um equipamento está em declínio de sua vida útil15 e apoia a decisão de sua substituição. De acordo com Manso,17 os custos da aquisição, somados aos custos com MP e MC, fornecem elementos na determinação do término do ciclo de vida de um equipamento.
Algumas limitações estão presentes neste estudo. Embora tenha abrangido um amplo período de tempo, este estudo teve desenho observacional retrospectivo, baseando-se, por isso, em coleta de informações arquivadas nas OS, o que pode trazer algumas falhas de informações. Além disso, no período de estudo, alguns equipamentos do grupo já estavam em evolução avançada de sua vida útil e, portanto, não tinham o mesmo tempo de vida. A coleta de dados para este estudo aconteceu ao longo dos anos de 2016 a 2019, e algumas mudanças no fluxograma do processo de manutenções do CEC já estavam sendo agregadas naturalmente neste tempo, o que pode gerar um viés de análise durante os últimos anos deste estudo.
Conclusão
Foi descrito o processo de manutenção de equipamentos ecocardiográficos em um hospital geral terciário e de ensino. Os danos a equipamentos de ecocardiografia são significativos, não só a transdutores e peças internas, como também a acessórios e programas operacionais. O custo relacionado a estes danos pode ser reduzido com a implementação do processo de manutenção preventiva.