Os investigadores da Universidade Johns Hopkins querem criar um modelo 3D do seu coração para prever um problema que ameaça a vida antes que ele aconteça.
Terá Prisão Cardíaca? A nova tecnologia pode prever se e quando
Por Natalie Sabin
26 de Abril de 2022 C As mortes da COVID-19 podem ter atraído mais atenção ultimamente, mas as doenças cardíacas continuam a ser a principal causa de morte nos Estados Unidos.
Mais de 300.000 americanos morrerão este ano de paragem cardíaca súbita (também chamada morte cardíaca súbita, ou SCD), quando o coração deixar abruptamente de funcionar.
Estes acontecimentos acontecem repentinamente e muitas vezes sem aviso prévio, tornando-os quase impossíveis de prever. Mas isso pode estar a mudar, graças à tecnologia de imagem 3D e inteligência artificial (IA) em estudo na Universidade Johns Hopkins.
Ali, os investigadores estão a trabalhar para criar modelos mais precisos e personalizados do coração C e não apenas qualquer coração, o seu coração, se tiver doenças cardíacas.
Neste momento, um clínico só pode dizer se um paciente está ou não em risco de morte súbita, diz Dan Popescu, PhD, cientista investigador da Johns Hopkins e primeiro autor de um novo estudo sobre a capacidade das IAs para prever a paragem cardíaca súbita. Com esta nova tecnologia, é possível ter previsões muito mais matizadas da probabilidade de um evento ao longo do tempo.
Dito de outra forma: Com a IA, os clínicos podem ser capazes não só de prever se alguém está em risco de paragem cardíaca súbita, mas também quando é mais provável que isso aconteça. Podem fazê-lo usando um olhar muito mais claro e personalizado sobre a cablagem eléctrica do seu coração.
O seu coração, o Condutor
O seu coração não é apenas um metrónomo responsável por manter um fluxo constante de sangue a bombear para os tecidos a cada batida. É também um condutor através do qual flui a energia vital.
Para fazer o coração bater, os impulsos eléctricos fluem do topo para a base do órgão. Células cardíacas saudáveis retransmitem esta electricidade de forma contínua. Mas num coração danificado por uma inflamação ou um ataque cardíaco passado, o tecido cicatrizado bloqueará o fluxo de energia.
Quando um impulso eléctrico encontra uma área cicatrizada, o sinal pode tornar-se errático, perturbando o percurso definido de cima para baixo e causando batimentos cardíacos irregulares (arritmias), o que aumenta o perigo de morte súbita do coração de algumas pessoas.
Ver o Coração em 3D
Os testes de hoje oferecem alguns conhecimentos sobre a maquilhagem dos corações. Por exemplo, os exames de ressonância magnética podem revelar áreas danificadas. As tomografias PET podem mostrar inflamação. E os ECGs podem registar os sinais eléctricos dos corações de batimento a batimento.
Mas todas estas tecnologias oferecem apenas um instantâneo, mostrando a saúde do coração num momento de cada vez. Elas não podem prever o futuro. É por isso que os cientistas da Johns Hopkins vão mais longe para desenvolver réplicas digitais em 3D de um coração de pessoa, conhecidas como modelos computacionais de coração.
Modelos computacionais são réplicas simuladas por computador que combinam matemática, física e ciência da computação. Estes modelos existem há muito tempo e são utilizados em muitos campos, desde o fabrico à economia.
Na medicina cardíaca, estes modelos são povoados com células digitais, que imitam células vivas e podem ser programados com diferentes propriedades eléctricas, dependendo se são saudáveis ou doentes.
As imagens e testes actualmente disponíveis (MRIs, PETs, EKGs) dão alguma representação da cicatrização, mas não se pode traduzir isso para o que vai acontecer ao longo do tempo, diz Natalia Trayanova, PhD, do Departamento de Engenharia Biomédica da Johns Hopkins.
Com modelos computacionais de coração, criamos uma imagem digital dinâmica do coração. Podemos então dar à imagem digital um estímulo eléctrico e avaliar como o coração é capaz de responder. Depois, é possível prever melhor o que vai acontecer.
Os modelos 3D computorizados também significam um tratamento melhor e mais preciso para as condições cardíacas.
Por exemplo, um tratamento comum para um tipo de arritmia conhecida como fibrilação atrial é a ablação, ou queimar algum tecido cardíaco. A ablação pára os impulsos eléctricos erráticos que provocam a arritmia, mas também pode danificar as células cardíacas saudáveis.
Um modelo de coração computacional personalizado poderia permitir aos médicos ver com maior precisão quais as áreas que devem e não devem ser tratadas para um paciente específico.
Utilização de IA de Aprendizagem Profunda para Prever Resultados de Saúde
O colega de Trayanova, Popescu, está a aplicar a aprendizagem profunda e a IA para fazer mais com modelos de coração computorizados para prever o futuro.
Num artigo recente na Nature Cardiovascular Research, a equipa de investigação mostrou o seu algoritmo avaliando a saúde de 269 pacientes e foi capaz de prever a hipótese de paragem cardíaca súbita com até 10 anos de antecedência.
Esta é realmente a primeira vez, tanto quanto sabemos, em que se provou que a tecnologia de aprendizagem profunda analisa as cicatrizes do coração de uma forma bem sucedida, diz Popescu.
Popescu e Trayanova dizem que o algoritmo da IA recolhe informação dos modelos computacionais 3D do coração com dados do paciente como MRIs, etnia, idade, estilo de vida, e outras informações clínicas. A análise de todos estes dados pode produzir estimativas precisas e consistentes sobre o tempo de vida dos pacientes, se estes estiverem em risco de morte súbita.
Não se pode dar ao luxo de estar errado. Se estiver errado, pode de facto ter um impacto dramático na qualidade de vida de um paciente, diz Popescu. Ter médicos a utilizar esta tecnologia no processo de tomada de decisões irá proporcionar confiança num melhor diagnóstico e prognóstico.
Embora o estudo actual fosse especificamente sobre pacientes com um tipo particular de doença cardíaca, Popescu diz que o seu algoritmo também pode ser treinado para avaliar outras condições de saúde.
Então, quando poderá ver isto a ser utilizado fora de um estudo de investigação? Trayanova prevê que as imagens 3D de modelos cardíacos possam estar disponíveis em 2 anos, mas primeiro a técnica deve ser testada em mais ensaios clínicos C, alguns dos quais estão a acontecer neste momento.
A adição de IA aos modelos cardíacos exigirá mais estudos e aprovação da FDA, pelo que a linha temporal é menos clara. Mas talvez o maior obstáculo seja que, após a aprovação, as tecnologias teriam de ser adoptadas e utilizadas por clínicos e prestadores de cuidados.
A pergunta muito mais difícil de responder é: Quando é que os médicos se sentirão perfeitamente à vontade com as ferramentas de IA? E eu não sei a resposta, diz Popescu. Como utilizar a IA como uma ajuda no processo de tomada de decisão é algo que não é actualmente ensinado.
