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Uma representação gráfica da ideia de usar uma varredura do olho para obter uma visão da saúde do coração. Crédito: Universidade de Leeds
- O sistema de IA é “treinado” para ler exames convencionais de retina em busca de sinais de doenças cardíacas
- O sistema — que tem de 70% a 80% precisão — prevê se os pacientes correm risco de ataque cardíaco no próximo ano
Os cientistas desenvolveram um sistema de inteligência artificial (IA) que pode analisar exames oftalmológicos realizados durante uma visita de rotina a um oftalmologista ou clínica oftalmológica e identificar pacientes com alto risco de ataque cardíaco.
Os médicos reconheceram que alterações nos pequenos vasos sanguíneos da retina são indicadores de doenças vasculares mais amplas, incluindo problemas cardíacos.
Na pesquisa, liderada pela Universidade de Leeds, foram utilizadas técnicas de aprendizagem profunda para treinar o sistema de IA para ler automaticamente exames de retina e identificar as pessoas que, no ano seguinte, provavelmente teriam um ataque cardíaco.
O aprendizado profundo é uma série complexa de algoritmos que permitem aos computadores identificar padrões nos dados e fazer previsões.
Escrevendo no diário Inteligência da Máquina da Naturezaos pesquisadores relatam que o sistema de IA tinha uma precisão entre 70% e 80% e poderia ser usado como um segundo mecanismo de referência para investigação cardiovascular aprofundada.
O uso de aprendizagem profunda na análise de exames de retina pode revolucionar a forma como os pacientes são regularmente examinados em busca de sinais de doenças cardíacas.
Uma varredura do olho. Crédito: Biobanco do Reino Unido
O professor Alex Frangi, que detém a Cátedra Jubileu de Diamante em Medicina Computacional na Universidade de Leeds e é Turing Fellow no Alan Turing Institute, supervisionou a pesquisa. Ele disse: “As doenças cardiovasculares, incluindo ataques cardíacos, são a principal causa de morte precoce em todo o mundo e a segunda maior causa de morte no Reino Unido. Isto causa problemas de saúde crónicos e miséria em todo o mundo.
“Essa técnica abre a possibilidade de revolucionar o rastreamento de doenças cardíacas. As varreduras de retina são comparativamente baratas e usadas rotineiramente em muitos consultórios oftalmológicos. Como resultado da triagem automatizada, os pacientes com alto risco de adoecer poderão ser encaminhados para serviços cardíacos especializados.
“As varreduras também podem ser usadas para rastrear os primeiros sinais de doenças cardíacas.”
O estudo envolveu uma colaboração mundial de cientistas, engenheiros e médicos da Universidade de Leeds; NHS Trust dos Hospitais Universitários de Leeds; o Universidade de Iorque; o Instituto Cixi de Imagens Biomédicas em Ningbo, parte da Academia Chinesa de Ciências; a Universidade da Côte d'Azur, França; o Centro Nacional de Informação sobre Biotecnologia e o Instituto Nacional do Olho, ambos parte dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA; e KU Leuven na Bélgica.
O UK Biobank forneceu dados para o estudo.
Chris Gale, professor de medicina cardiovascular na Universidade de Leeds e cardiologista consultor no Leeds Teaching Hospitals NHS Trust, foi um dos autores do artigo de pesquisa.
Ele disse: “O sistema de IA tem o potencial de identificar indivíduos que participam de exames oftalmológicos de rotina e que correm maior risco futuro de doença cardiovascularpelo que os tratamentos preventivos poderiam ser iniciados mais cedo para prevenir doenças cardiovasculares prematuras.”
Aprendizado profundo
Durante o processo de aprendizagem profunda, o sistema de IA analisou varreduras de retina e cardíacas de mais de 5.000 pessoas. O sistema de IA identificou associações entre patologia na retina e alterações no coração do paciente.
Uma vez aprendidos os padrões de imagem, o sistema de IA poderia estimar o tamanho e a eficiência de bombeamento do ventrículo esquerdo, uma das quatro câmaras do coração, apenas a partir de exames de retina. Um ventrículo aumentado está associado a um risco aumentado de doenças cardíacas.
Com informações sobre o tamanho estimado do ventrículo esquerdo e a sua eficiência de bombeamento combinadas com dados demográficos básicos sobre o paciente, a sua idade e sexo, o sistema de IA poderia fazer uma previsão sobre o risco de ataque cardíaco nos 12 meses subsequentes.
Atualmente, detalhes sobre o tamanho e a eficiência de bombeamento do ventrículo esquerdo de um paciente só podem ser determinados se eles realizarem testes diagnósticos, como ecocardiografia ou ressonância magnética do coração. Esses testes de diagnóstico podem ser caros e muitas vezes só estão disponíveis em ambiente hospitalar, tornando-os inacessíveis para pessoas em países com sistemas de saúde com menos recursos — ou aumentando desnecessariamente os custos dos cuidados de saúde e os tempos de espera nos países desenvolvidos.
Sven Plein, professor de imagens cardiovasculares da British Heart Foundation na Universidade de Leeds e um dos autores do artigo de pesquisa, disse: “O sistema de IA é uma excelente ferramenta para desvendar os padrões complexos que existem na natureza, e é isso que nós encontrei aqui – o intrincado padrão de mudanças na retina ligadas a mudanças no coração.”
Referência: “Predição de infarto por meio de exames de retina e informações pessoais mínimas”, de Andres Diaz-Pinto, Nishant Ravikumar, Rahman Attar, Avan Suinesiaputra, Yitian Zhao, Eylem Levelt, Erica Dall'Armellina, Marco Lorenzi, Qingyu Chen, Tiarnan DL Keenan, Elvira Agrón, Emily Y. Chew, Zhiyong Lu, Chris P. Gale, Richard P. Gale, Sven Plein e Alejandro F. Frangi, 25 de janeiro de 2022, Inteligência da Máquina da Natureza.
DOI: 10.1038/s42256-021-00427-7
Financiamento: NIH/National Library of Medicine, Projeto EU Horizon 2020 InSilc