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Inteligência artificial detecta doença cardíaca reumática em estágios iniciais em crianças

 Quando Kelsey Brown conheceu Mohammed, o ugandense de 15 anos parecia terrivelmente preocupado. Ele estava nos últimos estágios de uma doença cardíaca reumática, que mata cerca de 400 mil pessoas por ano em todo o mundo. Sua cirurgia cardíaca programada para tratar da doença foi adiada por um dia.

Nesse ponto, o fluido que retornava do coração de Mohammed para os pulmões dificultou tanto a respiração que ele teve que dormir sentado ereto. Brown, pesquisador de cardiologia do Children’s National Hospital, em Washington, presumiu que estava ansioso para se submeter à cirurgia. Mas Mohammed disse-lhe que não tinha medo de enfrentar o procedimento.

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“Ele estava muito nervoso com a possibilidade de a sua cirurgia ser cancelada e o seu coração não ser reparado”, disse Brown, notando um contraste marcante com as crianças nos Estados Unidos, cujo medo compreensível é a cirurgia em si.

Agora, num avanço que mostra o potencial da inteligência artificial para ajudar a medicina, os investigadores do Children’s National desenvolveram uma nova ferramenta alimentada por IA para diagnosticar doenças cardíacas reumáticas muito antes de um paciente necessitar de cirurgia. Trabalhando com funcionários do Uganda Heart Institute, a equipa concebeu um sistema que permitirá que enfermeiros qualificados examinem e diagnostiquem crianças numa fase precoce, quando ainda podem ser tratadas com penicilina por menos de 1 dólar por ano. O tratamento precoce pode evitar que milhares de pessoas sejam submetidas a cirurgia.

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“Estamos nos concentrando em um problema de saúde global dramaticamente negligenciado que causa [mortes e doenças] significativas”, disse Craig A. Sable, chefe do programa de saúde global do Children’s National e um dos autores de um artigo que descreve a ferramenta de saúde no Jornal da American Heart Association.

Sable, que fez mais de 40 viagens ao Uganda para cuidar de crianças, disse que na sua última viagem, em Novembro, realizou oito ou nove cirurgias cardíacas por semana, mas observou que havia 1.500 crianças numa lista de espera nacional para o procedimento. . “Apenas um quarto será operado antes de morrer”, disse ele.

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A doença cardíaca reumática, uma doença amplamente evitável, resulta do custo cumulativo de repetidos ataques de febre reumática, causados por uma bactéria chamada estreptococo do grupo A. O grupo bacteriano, considerado o quinto patógeno mais mortal no mundo, causa aproximadamente 600 milhões de pessoas a cada ano ficarem com infecção de garganta.

Uma minoria das pessoas infectadas sofre de doença cardíaca reumática, que resulta de uma resposta imunitária anormal que danifica o coração e as suas válvulas. Estima-se que entre 5 e 10 por cento das pessoas tenham uma predisposição genética para esta resposta imunitária. Mas factores ambientais, como condições de vida precárias e sobrelotadas, também desempenham um papel.

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As crianças costumam apresentar os primeiros sintomas da doença entre os 8 e os 10 anos de idade. Pode ser detectado precocemente com uma ultrassonografia do coração, chamada ecocardiograma. O problema é que países como o Uganda têm poucos cardiologistas para interpretar as imagens, inviabilizando o rastreio generalizado. Como resultado, a doença muitas vezes passa despercebida nos seus estágios iniciais. “A criança não sabe que tem. Os pais não sabem”, disse Brown. “Se eles forem ao médico, o médico não saberá.”

A doença cardíaca reumática afeta países pobres como o Uganda, onde 2 a 3 por cento de todas as crianças a sofrem. Estes países são o lar de muitas estirpes diferentes de bactérias e as crianças sofrem frequentemente infecções repetidas. O quadro piora a cada nova luta.

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Embora a doença já não seja um grande problema nos Estados Unidos, isso ocorreu ainda recentemente, nas décadas de 1940 e 1950, como Sable sabe muito bem. Ele era adolescente quando sua avó morreu de complicações de doença cardíaca reumática e enfisema.

“Foi a causa número um de morte cardíaca nos Estados Unidos na primeira metade do século 20”, disse Sable. “Mais de 100 mil militares foram excluídos do serviço militar durante a Segunda Guerra Mundial porque tinham febre reumática ou doença cardíaca reumática.”

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O uso da inteligência artificial na área da saúde disparou desde 2018, quando a Food and Drug Administration aprovou a primeira ferramenta autônoma de diagnóstico baseada em IA, conhecida como IDx-DR, para detectar retinopatia diabética, uma doença ocular grave que pode se desenvolver em pessoas com diabetes. Pouco mais de cinco anos depois, existem quase 700 dispositivos médicos habilitados para IA e aprendizado de máquina aprovados pelo FDA.

Enquanto as máquinas de ecocardiograma num hospital pesam cerca de 500 libras e custam 250 mil dólares, o equipamento desenvolvido pelo grupo infantil nacional seria leve e custaria entre 2 mil e 5 mil dólares. Uma empresa sediada em Singapura, a Us2.ai, está a desenvolver software utilizando o algoritmo da equipa, que foi treinado com mais de 1.000 ecocardiogramas.

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O algoritmo consegue interpretar imagens em segundos, classificando-as como “normais” ou “consideradas cardiopatias reumáticas”. Em testes realizados em ecocardiogramas de mais de 500 pacientes, a nova ferramenta interpretou imagens com taxa de precisão próxima a 90%.

“O valor da IA é enorme se puder ser usada para melhorar a precisão das imagens”, disse Chris Longenecker, diretor do Programa Global de Saúde Cardiovascular da Universidade de Washington, que não esteve envolvido no estudo. Ele disse que a inteligência artificial tornará o ultrassom uma ferramenta particularmente poderosa porque “pode levar você aos cantos mais remotos de um país de baixa renda”.

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Longenecker disse que a IA também pode ajudar os médicos a aprender mais sobre as características críticas das doenças cardíacas reumáticas. “A IA pode funcionar como um médico e potencialmente acrescentar algo ao que um médico faz”, disse Pooneh Roshanitabrizi, cientista do Children’s National que desenvolveu o novo algoritmo para interpretação de ecocardiogramas com Marius Linguraru, pesquisador principal do Instituto de Pediatria Sheikh Zayed do hospital.

Os pesquisadores do Children’s National afirmaram que o novo sistema de rastreio está sendo testado e aprimorado com base em até 200.000 casos pediátricos no Uganda. Cada criança do programa é examinada de acordo com o padrão vigente, no qual enfermeiras treinadas interpretam elas mesmas os ecocardiogramas. A grande maioria dos dados dos 200 mil casos será usada para treinar e melhorar o algoritmo.

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Se a nova ferramenta de rastreio receber aprovação dos reguladores do Uganda e dos Estados Unidos, cada enfermeiro receberá uma sonda do tamanho de um rato de computador (para gerar imagens do coração) e um tablet equipado com o componente de IA. Os casos sinalizados como possível cardiopatia reumática serão acompanhados com exame por cardiologista. As visitas ao cardiologista poderiam ser feitas por telemedicina, em vez de exigir viagens de ou para áreas remotas.

Shelby Kutty, diretora de cardiologia congênita pediátrica do Centro Infantil Johns Hopkins, que não esteve envolvida no projeto, disse que embora pesquisas semelhantes tenham sido feitas para doenças cardíacas em adultos, “o trabalho em doenças cardíacas pediátricas tem sido relativamente limitado”. “No geral, acho que este é um trabalho muito encorajador”, acrescentou Kutty. “Acho que o campo está no caminho certo.” Via Washington Post.

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