Ferramenta de IA analisa placentas no nascimento para detecção mais rápida de problemas neonatais e maternos

Uma ferramenta recentemente desenvolvida que aproveita a visão computacional e a inteligência artificial (IA) pode ajudar os médicos a avaliar rapidamente as placentas no nascimento, melhorando potencialmente os cuidados neonatais e maternos, de acordo com uma nova investigação realizada por cientistas da Northwestern Medicine e da Penn State.

O estudo, publicado na revista Padrões e apresentado na capa, descreve um programa de computador chamado PlacentaVision que pode analisar uma simples fotografia da placenta para detectar anormalidades associadas a infecções e sepse neonatal, uma condição potencialmente fatal que afeta milhões de recém-nascidos em todo o mundo.

“A placenta é uma das amostras mais comuns que vemos no laboratório”, disse o co-autor do estudo, Dr. Jeffery Goldstein, diretor de patologia perinatal e professor associado de patologia na Faculdade de Medicina Feinberg da Northwestern University. “Quando a unidade de cuidados intensivos neonatais está a tratar uma criança doente, mesmo alguns minutos podem fazer a diferença na tomada de decisões médicas. Com um diagnóstico a partir destas fotografias, podemos ter uma resposta dias antes do que teríamos no nosso processo normal”.

A Northwestern forneceu o maior conjunto de imagens para o estudo e Goldstein liderou o desenvolvimento e solução de problemas dos algoritmos.

Alison D. Gernand, investigadora principal de contacto no projecto, concebeu a ideia original para esta ferramenta através do seu trabalho de saúde global, particularmente com gestações em que as mulheres dão à luz nas suas casas devido à falta de recursos de cuidados de saúde.

“Descartar a placenta sem exame é um problema comum, mas muitas vezes esquecido”, disse Gernand, professor associado do Departamento de Ciências Nutricionais da Faculdade de Saúde e Desenvolvimento Humano (HHD) da Penn State. “É uma oportunidade perdida de identificar preocupações e fornecer uma intervenção precoce que possa reduzir complicações e melhorar os resultados tanto para a mãe como para o bebé”.

Por que o exame precoce da placenta é importante

A placenta desempenha um papel vital na saúde da gestante e do bebê durante a gravidez, mas muitas vezes não é examinada minuciosamente no nascimento, especialmente em áreas com recursos médicos limitados.

“Esta investigação pode salvar vidas e melhorar os resultados de saúde”, disse Yimu Pan, doutorando no programa de informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Informação (IST) e principal autor do estudo. “Isso poderia tornar o exame da placenta mais acessível, beneficiando a pesquisa e os cuidados para futuras gestações, especialmente para mães e bebês com maior risco de complicações”.

A identificação precoce da infecção placentária através de ferramentas como o PlacentaVision pode permitir que os médicos tomem medidas imediatas, como administrar antibióticos à mãe ou ao bebé e monitorizar de perto o recém-nascido em busca de sinais de infecção, disseram os cientistas.

O PlacentaVision se destina ao uso em uma variedade de dados demográficos médicos, de acordo com os pesquisadores.

“Em áreas com poucos recursos – locais onde os hospitais não têm laboratórios de patologia ou especialistas – esta ferramenta pode ajudar os médicos a detectar rapidamente problemas como infecções provenientes da placenta”, disse Pan. “Em hospitais bem equipados, a ferramenta poderá eventualmente ajudar os médicos a determinar quais placentas precisam de exames mais detalhados, tornando o processo mais eficiente e garantindo que os casos mais importantes sejam priorizados”.

“Antes que tal ferramenta possa ser implantada globalmente, os principais obstáculos técnicos que enfrentamos foram tornar o modelo flexível o suficiente para lidar com vários diagnósticos relacionados à placenta e garantir que a ferramenta possa ser robusta o suficiente para lidar com várias condições de parto, incluindo variação na iluminação condições, qualidade de imagem e configurações clínicas”, disse James Z. Wang, distinto professor do College of IST da Penn State e um dos principais investigadores do estudo.

“Nossa ferramenta de IA precisa manter a precisão mesmo quando muitas imagens de treinamento vêm de um hospital urbano bem equipado. Foi essencial garantir que o PlacentaVision pudesse lidar com uma ampla gama de condições do mundo real.”

Como a ferramenta aprendeu a analisar fotos de placentas

Os pesquisadores usaram aprendizagem contrastiva intermodal, um método de IA para alinhar e compreender a relação entre diferentes tipos de dados – neste caso, visuais (imagens) e textuais (relatórios patológicos) – para ensinar um programa de computador como analisar imagens de placentas.

Eles reuniram um grande e diversificado conjunto de dados de imagens placentárias e relatórios patológicos abrangendo um período de 12 anos, estudaram como essas imagens se relacionam com os resultados de saúde e construíram um modelo que poderia fazer previsões com base em novas imagens. A equipe também desenvolveu várias estratégias de alteração de imagem para simular diferentes condições de tomada de fotos para que a resiliência do modelo pudesse ser avaliada adequadamente.

O resultado foi o PlacentaCLIP+, um modelo robusto de aprendizado de máquina que pode analisar fotos de placentas para detectar riscos à saúde com alta precisão. Foi validado internacionalmente para confirmar um desempenho consistente entre as populações.

De acordo com os pesquisadores, o PlacentaVision foi projetado para ser fácil de usar, podendo funcionar por meio de um aplicativo de smartphone ou integrado a um software de prontuário médico para que os médicos possam obter respostas rápidas após o parto.

Próxima etapa: um aplicativo fácil de usar para equipes médicas

“Nossos próximos passos incluem o desenvolvimento de um aplicativo móvel fácil de usar que possa ser usado por profissionais médicos – com treinamento mínimo – em clínicas ou hospitais com poucos recursos”, disse Pan. “O aplicativo fácil de usar permitiria que médicos e enfermeiras fotografassem placentas e obtivessem feedback imediato e melhorassem o atendimento”.

Os investigadores planeiam tornar a ferramenta ainda mais inteligente, incluindo mais tipos de características placentárias e adicionando dados clínicos para melhorar as previsões, ao mesmo tempo que contribuem para a investigação sobre saúde a longo prazo. Eles também testarão a ferramenta em diferentes hospitais para garantir que funcione em diversos ambientes.

“Esta ferramenta tem o potencial de transformar a forma como as placentas são examinadas após o nascimento, especialmente em partes do mundo onde estes exames raramente são feitos”, disse Gernand. “Esta inovação promete maior acessibilidade em ambientes com poucos e muitos recursos. Com um maior refinamento, tem o potencial de transformar os cuidados neonatais e maternos, permitindo intervenções precoces e personalizadas que previnem resultados graves de saúde e melhoram a vida de mães e bebés em todo o mundo .”