A inteligência artificial e o futuro da medicina do sono | Colunistas

Afinal, o que é Inteligência Artificial?

A
Inteligência Artificial (IA) é um ramo abrangente das Engenharias e das
Ciências da Computação, responsável pela construção de máquinas inteligentes
capazes de executar tarefas que normalmente seriam realizadas por seres humanos,
como reconhecimento de fala, tomada de decisão e reconhecimento visual de
padrões e objetos. A IA é uma ciência interdisciplinar com múltiplas
abordagens, porém os avanços no machine learning e no deep learning
(respectivamente, aprendizado de máquina e aprendizagem profunda, em tradução
livre) estão criando uma mudança de paradigma em praticamente todos os setores
da indústria tecnológica.

O que isso tem a ver com Medicina do Sono?

Apesar de
passarmos cerca de um terço de nossas vidas dormindo (ou, pelo menos,
tentando), o sono não é bem compreendido pelos cientistas. Segundo a Associação
Brasileira do Sono, 73 milhões de brasileiros sofrem de insônia.

De acordo com a Associação Médica Americana, Medicina do Sono (MS) é uma subespecialidade multidisciplinar da Medicina de Família, Clínica Médica, Psiquiatria, Pediatria, Neurologia e Otorrinolaringologia. É uma disciplina da prática médica na qual os distúrbios do sono são avaliados, monitorados, tratados e prevenidos usando uma combinação de técnicas (avaliação clínica, testes fisiológicos, exames de imagem e intervencionistas) e terapia medicamentosa.

A grande
quantidade de dados eletrofisiológicos gerados por polissonografia (PSG) é um
substrato essencial para aplicações de IA. Combinadas com dados demográficos,
informações genéticas e comportamentais, psicossociais, estilo de vida e outros
dados biológicos, as abordagens de IA prometem fornecer novos insights para informar o diagnóstico e
os cuidados clínicos de distúrbios do sono.

Uma segunda
área da medicina do sono preparada para se beneficiar da IA é a saúde da
população. A IA tem o potencial de promover nossa compreensão dos papéis
integrais que o sono e a biologia circadiana desempenham na saúde humana em
larga escala. Além disso, os dados importantes, longitudinais e autogerados,
coletados durante o período de sono são adequados para aplicativos de IA, para:

(1) traduzir
esses dados em conhecimento acionável com o objetivo de melhorar a prática da
medicina do sono para melhor atendimento ao paciente; e

(2) analisar
efetivamente essa quantidade de dados sem precedentes para informar a precisão
da saúde do paciente.

A
inteligência artificial já provou seu potencial em muitas áreas, com a
realização de tarefas diversas e às vezes tediosas em um ambiente complexo,
permitindo que as empresas aumentem a eficiência. A vida cotidiana de hoje é
totalmente impactada pela tecnologia, pois fornece às pessoas uma capacidade
diferente de realizar seus trabalhos. A IA ainda oferece aos profissionais de
saúde a capacidade de realizar tratamentos importantes com facilidade. Agora, a
tecnologia poderia ser aproveitada para melhorar a eficiência e a precisão no
tratamento de distúrbios do sono, resultando em mais cuidados e melhores resultados
para os pacientes.

De acordo
com a nova declaração de posição da Academia Americana de Medicina do Sono
(AASM), publicada por meio de um artigo no Journal of Clinical Sleep Medicine, os
dados eletrofisiológicos coletados durante a polissonografia – o tipo mais
abrangente de estudo do sono – estão bem posicionados para análises aprimoradas
por meio de IA e aprendizado assistido por máquina. O estudo elenca, como
medidas necessárias, considerações importantes para a integração da IA na
prática da medicina do sono, as quais incluem transparência e divulgação, teste
de novos dados e integração laboratorial.

Além disso,
o posicionamento
recomenda que os fabricantes divulguem:

• A população e o
  objetivo pretendidos de qualquer programa usado na avaliação de pacientes;
• Programas de
  teste destinados ao uso clínico em dados independentes;
• Auxiliem os
  centros de sono na avaliação do desempenho dos softwares baseados em IA.

Isso garantirá maior segurança aos serviços
médicos que promoverão essa assistência e também aos pacientes.

Como isso vai ajudar os profissionais da medicina do sono a tratarem seus pacientes?

Atualmente,
é comum os tecnólogos do sono cometerem equívocos após várias páginas de dados
de PSG relacionados a movimentos oculares, respiração, atividade cerebral e
muito mais, e procurar indicadores de distúrbios do sono, como apneia do sono
ou narcolepsia. O machine learning
pode revolucionar a medicina do sono, assumindo o processo diagnóstico,
identificando falhas no atendimento e ajudando a prever a adesão ao CPAP mesmo
antes do início da terapia (Figura 1).

Figura 1 – O CPAP é um aparelho que envia um fluxo de ar contínuo para as vias respiratórias, por meio de uma máscara, evitando a apneia do sono.

É
por isso que as empresas de tecnologia do sono em todo o mundo estão tomando a
iniciativa de desenvolver novos programas que um dia tornarão a inteligência
artificial um dos pilares das clínicas de sono. Seguindo esse contexto, uma
empresa do ramo com sede na Islândia, a Nox Medical, criou uma filial em 2015
chamada Nox Research, que se concentra no desenvolvimento de ferramentas de IA
para automatizar a pontuação dos estudos do sono e extrair novas ideias a
partir dos dados coletados nessas avaliações. Desde o início do programa, a Nox
lançou um detector de sono automático com IA como parte do software de análise
de sono da empresa Noxturnal.

Outra
empresa de tecnologia da saúde, Somnoware, implantou um software em uma
plataforma baseada em nuvem que funciona através da mineração de dados de
pacientes a partir de registros médicos eletrônicos, questionários e visitas a
laboratórios. Esses dados incluem informações demográficas e comorbidades, que
ajudam a construir um modelo de aprendizado de máquina para prever a
conformidade de CPAP a curto e longo prazo, mesmo antes de o paciente ser
submetido à terapia, de acordo com o comunicado. À medida que mais dados entram
no programa, o modelo atualiza automaticamente suas previsões. Dessa forma, os
médicos podem acompanhar as tendências de conformidade e determinar o provável
impacto de certas intervenções nos resultados dos pacientes.

O que se tem de pesquisa em Inteligência Artificial e Medicina do Sono?

A IA também
pode alterar o processo de diagnóstico. Como exemplo, pesquisadores do Stanford
Center for Sleep Sciences and Medicine desenvolveram um sistema para analisar
os estágios do sono a fim de diagnosticar a narcolepsia, descobrindo que a IA
poderia usar conjuntos de dados para identificar o estágio incomum do sono com
mais precisão do que um profissional de tecnologia do sono humano. Os
resultados foram publicados em um artigo de 2018 na Nature Communications.

O software
de gravação automática de teste de sono com inteligência artificial é uma
ferramenta que um dia pode ser uma maneira comum de economizar tempo e recursos
nas clínicas de sono. A empresa de tecnologia EnsoData, de Madison, Wisconsin,
seguiu esse caminho, criando o software EnsoSleep, que combina recomendações de
pontuação da Academia Americana de Medicina do Sono (AASM) com algoritmos que
analisam dados do sono; a empresa diz que isso pode ajudar a diagnosticar
distúrbios, como apneia do sono, de acordo com um artigo do Wisconsin State Journal escrito pelo co-fundador e CEO da EnsoData,
Chris Fernandez. A EnsoSleep recebeu autorização da Food and Drug
Administration (FDA), em 2017, para automatizar a PSG e os testes de sono
domiciliares. De acordo com o artigo, desde a liberação pelo FDA, o EnsoSleep
tem sido usado por dezenas de clínicas em todo o território americano para
melhorar o acesso do paciente ao atendimento e preservar recursos de clínicas.

Outras
tecnologias também estão em andamento. O Morpheo, uma iniciativa de código
aberto para ajudar a desenvolver modelos de machine
learning para o diagnóstico automático e preditivo de distúrbios do sono, é
um projeto com sede em Paris, França. “A ideia era desenvolver algoritmos
que ajudassem médicos no manejo clínico do sono”, explica Marco Brigham,
PhD, pesquisador de pós-doutorado em machine
learning na École Polytechnique.

Na Kaiser
Permanente, Califórnia, os pesquisadores do sono têm discutido o brainstorm do conceito de um “bot
de IA”. Não será o cyborg que se pode imaginar, mas provavelmente seria um
aplicativo para smartphone disponível para download, de acordo com o
especialista em sono Dennis Hwang, médico e diretor do Centro de Sono do
Condado de San Bernardino da Kaiser Permanente.

O robô de IA
seria um companheiro para ajudar a solucionar problemas com o tratamento da
apneia do sono. Se um paciente está lutando para se ajustar à pressão do ar no
CPAP, poderia conversar primeiro com o robô da IA antes de consultar um médico.
O bot de IA seria capaz de avaliar o paciente para perguntar como ele está e
perguntar sobre sua qualidade do sono ou sonolência diurna. “Utilizaria a
verdadeira inteligência para fornecer um processo interativo”, diz Hwang.

Em 2017, Dina
Katabi, professora de Engenharia Elétrica e Ciências da Computação no MIT,
juntamente com sua equipe testaram uma maneira de monitorar as informações do
sono sem fios ou eletrodos. Em vez de dispositivos de estadiamento do sono
aprovados pela FDA, eles usaram um dispositivo que emite sinais de radiofrequência
que rebatem no corpo. Como até pequenos movimentos – como espasmos musculares
ou pulsação do sangue, em condições normais – alteram a maneira como esses
sinais viajam, os pesquisadores desenvolveram um algoritmo de IA que associava
os dados obtidos das ondas de rádio a certos estágios do sono. Em um estudo que
monitora 25 pessoas, eles descobriram que o sistema de IA podia prever com
precisão o estágio de sono de um indivíduo cerca de 80% do tempo usando apenas
dados de sinal de rádio, fornecendo informações valiosas sobre a qualidade
geral do descanso e os problemas que possam estar ocorrendo. O dispositivo está
atualmente disponível para fins de pesquisa, mas ainda não é vendido
comercialmente.

Katabi
permite que alguma precisão seja perdida sem o monitoramento direto da
atividade cerebral, mas ela diz que o sistema oferece enormes vantagens em
relação aos estudos tradicionais do sono, dada a acessibilidade e a não invasão
– vantagens que poderiam permitir que os pesquisadores coletassem um volume
maior de dados do sono sem incomodar os pacientes.

Principais obstáculos

O
atraso na revisão de sistemas e processos que não são mais adequados e sua
posterior substituição por tecnologias inovadoras se constitui como um dos
principais obstáculos para a IA aplicada à saúde.

Aliado
a isso, percebe-se uma resistência pelos dirigentes de serviços de saúde na
aplicação da IA, devido, em grande parte, à privacidade e disponibilização dos
dados dos pacientes. Quando falamos do contexto nacional o assunto é ainda mais
grave, uma vez que no Brasil não ocorre uma integração dos dados gerados no
país, acarretando em repetições de exames de maneira desnecessária e onerando o
sistema de saúde, sobretudo o público.

Não
podemos esquecer de citar o temor que muitos pacientes têm de serem avaliados
por máquinas, seja pela privacidade e disponibilização de seus dados, seja pelo
medo de terem diagnósticos e/ou tratamentos equivocados. Isso advém
principalmente de algumas experiências de erros que já ocorreram com a IA
aplicada em outros setores, como reconhecimento facial e carros automatizados.

O que já tem sido feito pelo Brasil

“A
apneia do sono pode ser tratada de forma eficaz, mas muitos sofrem sem
diagnóstico”, afirmou o Dr. Joachim Behar em um recente estudo publicado
na revista científica The Lancet, em que uma promissora ferramenta que usa IA
foi testada para realizar o diagnóstico da apneia do sono. Tal estudo, foi
conduzido pelo professor Behar, membro da Faculdade de Engenharia Biomédica do
Instituto de Tecnologia de Israel (Technion), em parceria com os pesquisadores
do Departamento de Psicobiologia da Universidade Federal de São Paulo
(UNIFESP): Silverio Garbuio, Dra. Fabíola Rizzatti, Dra. Lia Bittencourt e Dr.
Sérgio Tufik.

A IA irá substituir os médicos?

Embora
atividades consideradas incertas ou inseguras tenham uma tendência à
substituição por insumos tecnológicos em qualquer tipo de empresa, os médicos
não correm o risco de serem totalmente substituídos, mas, ao invés disso, terem
os processos burocráticos realizados pela IA e, assim, possuírem mais tempo
para a interação e cuidados do paciente.

Dessa forma, profissionais podem usar a IA como uma grande aliada no diagnóstico precoce de enfermidades, manejo do paciente a médio e longo prazo, como também no desenvolvimento de novas formas de tratamento baseadas em análises profundas de dados, o que acaba por beneficiar ambas as partes, trazendo celeridade na resolução dos casos e melhora na qualidade da assistência em saúde prestada à população.

Autor: Matheus Passo

Instagram: @passomatheus