Reunir dados de 1,6 milhão de pacientes de hospitais públicos paulistas desafia pesquisadores

Projeto reúne 25 cientistas brasileiros e estrangeiros das áreas de medicina e computação, que estão analisando informações de 24 hospitais

Rangaraj Rangayyan (à esquerda), Agma Traina e Marco Gutierrez, três dos 25 pesquisadores do projeto Foto: Denise Casatti

Criar uma ferramenta capaz de melhorar a precisão dos diagnósticos médicos. Esse é o principal objetivo de um projeto realizado por 25 pesquisadores brasileiros e estrangeiros que pretende, por meio de técnicas de big data e análise de informações, desenvolver um banco de dados que seja capaz de auxiliar nos diagnósticos médicos.

Conhecida como medicina de precisão, essa área de pesquisa tem a finalidade de aumentar as chances de sucesso no tratamento de doenças. Para entender melhor como o projeto funciona, é preciso, primeiramente, entender quais informações esse banco de dados irá receber. Por isso, Agma Traina, coordenadora da pesquisa e professora do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, explica: “Existem os dados básicos do paciente, como informações de identificação, exames solicitados, hipóteses diagnósticas e tratamentos efetuados. Também há os mais complexos, que são os exames de imagem como tomografias computadorizadas, ressonância magnética e ultrassom.”

Segundo a professora, a ideia é criar uma ferramenta que integre todos esses dados a fim de gerar um conjunto de padrões para ajudar a identificar uma determinada doença. Assim, essas informações poderão apoiar a tomada de decisão pelo especialista médico no momento em que precisará, por exemplo, escolher qual tratamento é mais eficaz.

A professora exemplifica, ainda, como será esse processo de “casamento” de dados na prática: “Imagine que um radiologista acaba de receber um exame de raio X para avaliar. Nessa imagem, ele percebe que a anomalia aparente já foi vista anteriormente em outros exames, mas ele não se lembra qual a causa nem o tratamento dessa anomalia. Então, coloca a imagem da radiografia nesse banco de dados e o sistema faz uma busca pelas informações básicas, mostrando quais pacientes apresentaram a mesma doença. A seguir, mostra as imagens dos exames desses outros pacientes a fim de encontrar padrões que possam ser úteis no diagnóstico, que será realizado pelo especialista médico”.

Nesse processo de construção de diagnóstico, o banco de dados não será determinante para a tomada de decisão, mas servirá para o médico comparar as informações do sistema com as que ele tem em mãos. Isso faz com que esse profissional trabalhe com mais confiança, trazendo benefícios também para o paciente, já que o diagnóstico passa a ser mais preciso e rápido.

Desafios - O projeto ainda é recente, começou a ser desenvolvido no final do ano passado e, por isso, os pesquisadores ainda não definiram quais são as doenças que o banco de dados vai abranger. Por enquanto, estão sendo utilizados os dados de algumas doenças importantes existentes nos sistemas de informação dos hospitais participantes, mas já existem algumas pesquisas sendo desenvolvidas relacionadas a doenças pulmonares, como câncer, doenças reumatológicas do sistema músculo-esquelético e doenças cardiológicas.

Agma ainda explica que esse projeto pretende revolucionar o conceito de junta médica, que são constituídas por especialistas de várias áreas para discutir um determinado problema com base no conhecimento e experiência de cada profissional. A ideia do banco de dados é organizar esses conhecimentos numa base computacional que seja usada como suporte para a tomada das decisões médicas.

A equipe de pesquisadores utiliza informações de 1,6 milhão de pacientes cadastrados em 24 hospitais públicos do Estado de São Paulo. Diante desse grande volume, a professora Agma esclarece que um dos principais desafios do projeto é unificar os dados, já que são provenientes de diversos lugares e têm formatos diferentes.

“É difícil, por exemplo, transformar as cores, a textura e a forma das imagens dos exames em algoritmos. Por isso, nosso maior desafio é unir e identificar, nesse sistema, todos esses fatores que influenciam no diagnóstico”, explica o professor Paulo Azevedo Marques, da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP), da USP, que é um dos pesquisadores principais do projeto. Ele complementa explicando que, para fazer o computador compreender o que aparece nas imagens, é preciso ensiná-lo a identificar cada um desses fatores até que se torne capaz de, automaticamente, reconhecer as características que determinam a presença de uma anomalia, tal como os médicos aprendem a fazer na prática.

Paulo diz também que existe a dificuldade em sintetizar as informações: “A grande massa de dados é um obstáculo para que o sistema possa fazer uma seleção de critérios. Ou seja, precisamos de uma técnica que consiga ponderar qual critério é mais importante para um determinado caso e, ao mesmo tempo, capturar para o médico apenas as informações mais relevantes, que poderão ser úteis e aplicáveis naquela situação”. Além de facilitar o diagnóstico médico, também será possível que o tempo de consulta seja reduzido e a ideia é que esse sistema possa apresentar todos os resultados relevantes em questões de segundos.

Principais etapas para criar um banco de dados de pesquisa a partir dos bancos de dados clínicos dos hospitais públicos

Para Paulo, aproximar a medicina e a computação é fundamental para que existam tecnologias sofisticadas que possam auxiliar na rotina dos profissionais da saúde, sobretudo os que trabalham com medicina de precisão: “Os profissionais da computação conhecem nada ou muito pouco sobre as necessidades do âmbito médico porque eles se formam, geralmente em centros de ciências exatas e ficam muito afastados do ambiente de atenção à saúde. Nesse sentido, a proposta do projeto é aproximar essas diferentes áreas de conhecimento, propiciando um ambiente otimizado para o desenvolvimento de tecnologias adequadas às demandas médicas”.

De acordo com Agma, é possível que já exista um protótipo do sistema daqui a dois anos e ela também explica como deve ser a implementação nos hospitais: “A instalação deve ser feita de forma gradual. Trabalho há 20 anos nessa área e percebo que as pessoas sentem receio de utilizar novas tecnologias. Sinto na pele como ainda é difícil conscientizar as pessoas para essas mudanças”.

Um grande projeto - A iniciativa dos 25 pesquisadores é apoiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e constitui o projeto temático Mining, Indexing and Visualizing Big Data in Clinical Decision Support Systems - (MIVisBD). Apesar de recente (a pesquisa teve início em setembro de 2017) já existem alguns resultados que foram publicados em diferentes revistas científicas. Um deles está disponível na revista ScienceDirect e outro na SpringerNature. Ambos os estudos são referentes a processamento de imagens em banco de dados a fim de reconhecer padrões de determinadas doenças. Além disso, o projeto já recebeu três premiações do Simpósio Brasileiro de Bancos de Dados (SBBD), o maior evento da América Latina de apresentação e discussão de resultados de pesquisas relacionadas ao campo de bancos de dados.

A pesquisa é realizada pelo ICMC, pelo Instituto do Coração (InCor) do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina (FMUSP) da USP e pela Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP), além da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) e da Universidade Federal do ABC e ainda conta a parceria de oito instituições internacionais.

Texto: Talissa Fávero - Assessoria de Comunicação do ICMC/USP

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Desafios e oportunidades permeiam o diálogo entre medicina e computação

A busca por construir caminhos unindo essas duas áreas do conhecimento mobiliza pesquisadores em todo o mundo

Para Antani, os especialistas das duas áreas estão aprendendo a se relacionar

“Médicos, engenheiros e cientistas da computação precisam se mover ao mesmo tempo e de forma coordenada. É como uma dança”, revelou Sameer Antani, do Instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos (NIH). O pesquisador esteve no Brasil de 22 a 25 de junho para participar do 28º Simpósio Internacional de Computação Aplicada a Sistemas Médicos (IEEE International Symposium on Computer-Based Medical Systems – CBMS 2015).

Realizado pela primeira vez na América Latina, o evento reuniu cerca de 100 pesquisadores de 19 diferentes países no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, onde aconteceram as palestras, apresentações de artigos científicos inovadores e de painéis de debate durante os três primeiros dias do Simpósio. Já a apresentação de trabalhos de pós-graduação em andamento e os minicursos voltados à qualificação profissional marcaram o encerramento do evento na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP).

Uma das coordenadoras gerais do Simpósio, professora Agma Traina,
do ICMC, durante a abertura do evento

Para Antani, o evento foi uma excelente oportunidade para que médicos e profissionais da área de computação aprendessem juntos. “Os engenheiros e cientistas de computação estão construindo ferramentas para os médicos, mas os médicos precisam entender as limitações dessas ferramentas”, explicou. 

Para Rangaraj Rangayyan, da Universidade de Calgary, do Canadá, há muitos desafios a serem enfrentados para que as técnicas da computação sejam aplicadas de forma mais ampla na medicina, apesar de profissionais de computação e de médicos estarem em busca de um único propósito: encontrar melhores formas de diagnóstico e de tratamento. “É preciso que engenheiros e cientistas de computação entendam o que os médicos precisam, o que os pacientes precisam e como devemos interpretar os sinais médicos em imagens, por exemplo”, disse.

“Nós temos muitas ideias sobre como podemos usar boas técnicas de computação para analisar imagens médicas, mas não sabemos como é a vida do médico, quanto tempo ele leva para analisar um caso, de quais ferramentas ele necessita e quanto tempo ele dispõe para nos ajudar. Por isso, é muito bom estar aqui tentando construir essa relação”, completou Leonard Rodney Long, que também é pesquisador no NIH.

Long, do NIH, também participou do Simpósio

Relação de mão dupla – Rangayyan citou como exemplo as pesquisas que realiza em busca da detecção precoce de câncer em mamografias. Em um primeiro momento, os radiologistas explicam para os profissionais da área de computação como o câncer se apresenta nas mamografias, com o que ele se parece. Depois, esses profissionais precisam traduzir isso em algoritmos, que são uma sequência de comandos passada para o computador a fim de definir uma tarefa. É assim que as máquinas são treinadas para reconhecer os sinais do câncer. O próximo passo é mostrar os resultados computacionais alcançados para os radiologistas, que vão ver se a ferramenta criada funciona de fato. “É um ciclo que requer toda uma comunicação e interação”, completou o pesquisador.

“Não é só a computação que precisa entender a medicina, mas a medicina tem que entender a computação também. Se não tivermos essa relação, não vai ter conversa e vamos continuar separados”, ponderou o professor Caetano Traina, do ICMC. Na visão de Traina, falta compreensão sobre as limitações e imposições da tecnologia. “As pessoas costumam acreditar que se o computador falou, está falado. Esse é o perigo, porque não enxergamos as limitações dos sistemas. É por isso que muitos médicos têm receio de serem confrontados com o resultado de uma ferramenta computacional”, explicou o professor.

Por outro lado, devem ser levadas em conta as consequências do uso da tecnologia: “Por exemplo, se um hospital está informatizado, os procedimentos já estão padronizados. Não adianta o médico querer fazer anotações na margem, pois o prontuário em papel já não existe mais”, detalha Traina. 

Apesar do potencial de provocarem sensações desagradáveis, a tecnologia, na maior parte das vezes, traz consequências positivas. “Hoje, na base de dados do Incor, temos informações de 1,3 milhões de indivíduos. Todas as informações relacionadas à assistência a um paciente estão lá: resultados de exames, procedimentos e medicamentos prescritos, imagens médicas e os nomes dos profissionais de saúde que o atenderam. Esses dados também são utilizados nos nossos protocolos de pesquisa”, revelou Marco Gutierrez, diretor do Serviço de Informática do Instituto do Coração (Incor) do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP. 

A vastidão dessa base de dados possibilita aos pesquisadores investigarem, por exemplo, o efeito do uso de novos medicamentos, já que é possível acompanhar os eventos que aconteceram com o paciente a partir do momento em que o medicamento foi administrado, verificando os efeitos em seus exames laboratoriais e de imagem. Mas essa não é a realidade na maioria dos hospitais brasileiros. Segundo Gutierrez, menos de 15% dos hospitais do país estão totalmente automatizados em termos de sistemas de informação. Nos Estados Unidos, o pesquisador avalia que esse índice está em torno de 30% a 40%. 

Para Gutierrez, o grande desafio é que o investimento necessário para informatizar um hospital é muito alto: “Os hospitais brasileiros investem menos de 1% do seu faturamento anual líquido em informática. Na Europa, os grandes hospitais investem em média 5%. Mas acredito que, com o aumento da demanda e de empresas especializadas nessa área, esse índice deve aumentar no futuro”. Além disso, o diretor também reconhece a necessidade de fortalecer a relação entre profissionais da área de informática e médicos. “A área da saúde ainda requer muito esforço do ponto de vista do desenvolvimento de novas soluções. Simpósios como esse são fundamentais para oxigenar nosso pensamento”, finalizou Gutierrez. 

O CBMS foi realizado pelo ICMC, pela FMRP e pelo Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), a maior organização profissional do mundo em computação. No próximo ano, o evento acontecerá em Belfast, na Irlanda do Norte.

Rangayyan (à esquerda), professora Agma Traina e Gutierrez

Texto e fotos: Denise Casatti – Assessoria de Comunicação do ICMC/USP

Mais informações

Site do evento: http://www.gbdi.icmc.usp.br/events/cbms2015/index.html

Assessoria de Comunicação do ICMC: (16) 3373.9666

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