O viés dos oxímetros de pulso permanece mesmo se corrigido pela raça, segundo estudo

Os oxímetros de pulso foram uma parte crítica dos cuidados que salvam vidas durante a pandemia de COVID-19, moldando o tratamento medindo os níveis de oxigênio no sangue. Os dispositivos, que se tornaram comuns na década de 1980, têm protocolos longos para detectar hipoxemia, baixa oxigenação do sangue que pode levar à falência de órgãos e à morte.

Embora décadas de pesquisas publicadas tenham mostrado que os oxímetros de pulso podem fornecer leituras tendenciosas para pacientes com pele escura, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Washington em St. Louis está relatando que os ajustes baseados em corrida sugeridos para os limiares de hipoxemia são insuficientes; em vez disso, relatam os pesquisadores, o próprio oxímetro deve ser consertado. Os médicos sugeriram medições de oxímetro de pulso “corrigidas por raça” calculando um “valor” baseado em raça para subtrair da leitura do dispositivo antes de usá-lo para detectar hipoxemia.

“As pessoas não pensam que os sensores são tendenciosos”, disse o pesquisador principal Neal Patwari, professor de engenharia elétrica e de sistemas e de ciência e engenharia da computação na McKelvey School of Engineering. “O oxímetro é um dispositivo físico e está em uso há 40 anos. A verdadeira questão é: por que o viés ainda está aqui? Não houve muita atenção a esse problema. Mesmo antes do COVID, os oxímetros estavam sendo usado constantemente para pacientes ameaçados de hipoxemia, ou que estavam sendo monitorados após a cirurgia.”

Um oxímetro de pulso funciona transmitindo luz através do corpo, normalmente através da ponta do dedo. O oxigênio é medido pela quantidade de luz absorvida pela hemoglobina, uma proteína no sangue. Mas níveis mais altos de pigmentação da pele podem levar a falsas leituras de oxigenação. Ao considerar os registros de 139.000 pacientes de UTI de registros eletrônicos hospitalares em todo o país, Patwari e sua equipe mostraram que as medições do oxímetro de pulso tinham uma variação maior em pacientes negros e asiáticos, em comparação com pacientes brancos. Os dados vieram de registros anteriores ao surgimento do COVID-19.

Os achados do estudo também se relacionam com o uso de oxímetros de pulso para detectar hipoxemia. Outros pesquisadores demonstraram que, por causa das leituras falsamente otimistas do oxímetro de pulso, os pacientes negros têm o triplo do risco dos pacientes brancos de terem sua hipoxemia não detectada por um oxímetro de pulso. Em resposta, alguns médicos sugerem subtrair o viés em função da raça da leitura do oxímetro de pulso para resolver esse problema. Mas Patwari e sua equipe mostraram que nenhuma subtração com base na raça permitiria que a hipoxemia fosse detectada também para pacientes negros em comparação com pacientes brancos.

Patwari disse que mais pesquisas devem ser feitas no espaço.

“Atualmente, não temos medições da cor da pele dos pacientes, que é diferente da raça, nesses grandes conjuntos de dados”, disse ele. “Ter dados sobre a cor da pele permitiria que a pesquisa fizesse progressos importantes em direção a oxímetros de pulso imparciais”.

As leituras corretas são importantes porque a porcentagem de oxigenação do sangue determina o reembolso do Medicare e a elegibilidade para terapias de tratamento medicamentoso na maioria dos hospitais. “Ao esconder a hipoxemia de um paciente por trás de leituras aceitáveis ​​de oxigenação, o oxímetro de pulso contribui para a ‘iluminação do sistema de saúde’, na qual um paciente em uma crise médica é informado de que não está em perigo”, escreveram os pesquisadores no artigo apresentado em 23 de junho. na Conferência IEEE/ACM 2023 sobre Saúde Conectada: Aplicações, Sistemas e Tecnologias de Engenharia em Orlando, Flórida.

A substituição de oxímetros por dispositivos novos e mais confiáveis ​​não ocorre sem sérios desafios. Atualmente, a Food and Drug Administration, que regulamenta os dispositivos, não impõe efetivamente que eles sejam precisos para uma ampla variedade de tons de pele. Autoridades federais disseram que estão considerando novos padrões regulatórios. Além disso, não se sabe totalmente por que os oxímetros de pulso não funcionam tão bem em pessoas de cor, e o financiamento de pesquisas nessa área é limitado. Patwari se interessou pelo viés do oxímetro de pulso há vários anos, quando leu uma pesquisa que quantificava o viés.

“Fiquei meio boquiaberto”, disse. “Aqui está este dispositivo projetado baseado na física, e eu não tinha ideia de que era tendencioso.”

Em um curso que ministra, Patwari faz seus alunos usarem dados de pacientes de UTI para analisar preconceitos raciais. Este artigo surgiu, em parte, do trabalho feito naquela aula. Di Huang, um estudante de pós-graduação em ciência da computação, trabalhou para obter os dados do oxímetro de pulso de um grande banco de dados. Francesca Bonetta-Misteli, uma estudante de engenharia biomédica, escreveu seu projeto de aula investigando o viés em dispositivos médicos ópticos. Ambos Huang e Bonetta-Misteli são co-autores do artigo.