Um sistema de IA enfrenta um especialista humano para resolver um caso médico desafiador

Exceto por um aspecto fundamental, a configuração é familiar na medicina: um especialista em diagnóstico apresenta um caso particularmente desafiador a uma sala cheia de colegas, acompanhando-os cuidadosamente através dos sintomas do paciente e dos resultados dos testes iniciais. A médica explica detalhadamente seu raciocínio enquanto analisa o caso e todas as possibilidades que considerou, auxiliada por uma apresentação de slides. Ao final da palestra de cinco minutos, ela revela seu diagnóstico e os próximos passos que recomendaria.

A reviravolta? Desta vez, o médico em questão é um sistema de inteligência artificial chamado Dr. CaBot.

Pesquisadores da Harvard Medical School estão desenvolvendo o Dr. CaBot como uma ferramenta de educação médica. O sistema, que funciona tanto em formato de apresentação como por escrito, mostra como raciocina através de um caso, oferecendo o que é chamado de diagnóstico diferencial – uma lista abrangente de condições possíveis que explicam o que está acontecendo – e restringindo as possibilidades até chegar a um diagnóstico final.

A capacidade do Dr. CaBot de explicar seu “processo de pensamento” em vez de se concentrar apenas em alcançar uma resposta precisa o distingue de outras ferramentas de diagnóstico de IA. É também um dos poucos modelos projetados para lidar com casos médicos mais complexos.

“Queríamos criar um sistema de IA que pudesse gerar um diagnóstico diferencial e explicar seu raciocínio detalhado e matizado no nível de um diagnosticador especialista”, disse Arjun (Raj) Manrai, professor assistente de informática biomédica no Instituto Blavatnik da HMS. Manrai criou o Dr. CaBot com Thomas Buckley, aluno de doutorado da Harvard Kenneth C. Griffin School of Arts and Sciences e membro do laboratório Manrai.

Embora o sistema ainda não esteja pronto para uso na clínica, Manrai e sua equipe têm feito demonstrações do Dr. CaBot em hospitais da região de Boston. Agora, o Dr. CaBot tem a chance de provar seu valor enfrentando um diagnosticador especialista no New England Journal of Medicine Registros de casos do Massachusetts General Hospital, também conhecidos como conferências clínico-patológicas (CPCs). É a primeira vez que a revista publica um diagnóstico gerado por IA.

A discussão de caso médico resultante, publicada no Jornal de Medicina da Nova Inglaterraoferece uma janela para as capacidades do Dr. CaBot, mostrando sua utilidade para educadores e estudantes médicos — e sugerindo seu potencial para médicos na clínica. À medida que os pesquisadores continuam a aprimorar o Dr. CaBot, eles esperam que ele sirva como um modelo útil para outras equipes de IA médica em todo o mundo.

Cem anos de casos médicos

O conceito de CPCs remonta ao final de 1800, quando os médicos do Massachusetts General Hospital começaram a usar estudos de caso de pacientes para educação médica. Em 1900, o patologista do Mass General Richard Cabot – que deu nome ao Dr. CaBot – formalizou-os como parte do currículo dos médicos em treinamento do HMS. Desde 1923, NEJM tem publicado continuamente os casos como CPCs para ensinar aos médicos como outros médicos raciocinam em casos complexos.

“Os casos são bastante lendários. Eles são conhecidos por serem extremamente desafiadores, cheios de distrações e pistas falsas”, disse Manrai.

Cada CPC consiste em uma apresentação detalhada do caso pelos médicos do paciente. Em seguida, um especialista não envolvido no caso é convidado a fazer uma apresentação aos colegas do Mass General explicando o seu raciocínio, passo a passo, e fornecendo um diagnóstico diferencial antes de se debruçar sobre a possibilidade mais provável. Depois disso, os médicos do paciente revelam o diagnóstico real. O artigo do diagnosticador é publicado em NEJM juntamente com a apresentação do caso.

O NEJM O artigo inclui uma apresentação de caso típico, juntamente com um diagnóstico diferencial cuidadosamente fundamentado do especialista em diagnóstico Gurpreet Dhaliwal, do San Francisco Veterans Affairs Medical Center e da Universidade da Califórnia, San Francisco, que Manrai descreve como “um verdadeiro e moderno Dr. House”. Depois disso, aparece o diagnóstico diferencial do Dr. CaBot.

Manrai e Buckley foram encorajados ao ver que, embora o Dr. CaBot tenha raciocinado sobre o caso de forma diferente de Dhaliwal, chegou a um diagnóstico final comparável.

Do Dr. Cabot ao Dr.

Durante a pós-graduação, Manrai ficou fascinado pela forma como os CPCs desmistificam o processo que os médicos usam para chegar a um diagnóstico. Eles o lembravam dos romances de mistério que ele gostava de crescer.

Mais recentemente, seu laboratório e outros estudaram a precisão dos modelos de IA para fornecer diagnósticos de pacientes. Manrai questionou se seria possível projetar um sistema que pudesse ir mais longe.

O núcleo do Dr. CaBot é o modelo de raciocínio de linguagem grande o3 da OpenAI. Ao construir o sistema, Buckley, que é Dunleavy Fellow no curso de IA em Medicina da HMS, precisava aumentar o3 com novas habilidades.

Uma delas é a capacidade do Dr. CaBot de pesquisar com eficiência milhões de resumos clínicos de periódicos de alto impacto, o que o ajuda a citar adequadamente seu trabalho e a evitar alucinações factuais. CaBot também pode pesquisar seu “cérebro” de vários milhares de CPCs e usar esses exemplos para replicar o estilo de um diagnosticador especialista em NEJM. A equipe está trabalhando em estreita colaboração com médicos colaboradores do Beth Israel Deaconess Medical Center e de outros hospitais afiliados a Harvard para continuar refinando o sistema.

Dr. CaBot oferece dois produtos principais.

A primeira é uma apresentação em vídeo de aproximadamente cinco minutos, narrada e baseada em slides, de um caso, na qual o sistema explica como raciocinou sobre as possibilidades para chegar a um diagnóstico. As apresentações são “surpreendentemente realistas”, disse Buckley, completas com palavras de preenchimento como “hum”, “uh” e “você sabe”, bem como frases coloquiais.

Durante as demonstrações da equipe, “a realidade da apresentação narrada parece conectar-se com os médicos”, disse Manrai.

A outra é uma versão escrita detalhada do raciocínio e diagnóstico do Dr. CaBot.

Levando o Dr. CaBot para a estrada

Os pesquisadores estão ansiosos para que os médicos se envolvam com o Dr. CaBot e forneçam feedback de especialistas. Para isso, estão a planear mais demonstrações em hospitais locais e publicaram um artigo descrevendo o sistema no site. arXiv servidor de pré-impressão. Eles veem o NEJM CPC como outra oportunidade de contribuição.

“A discussão gerada pela IA do Dr. CaBot não foi analisada quanto à exatidão; quaisquer erros factuais presentes foram retidos para que o leitor possa observar os pontos fortes e as limitações do sistema”, diz a nota do editor no CPC, concluindo: “Se a IA tem um uso legítimo na tomada de decisões clínicas cabe ao leitor determinar.”

CaBot também está disponível on-line, onde os usuários podem testar o sistema em novos casos para fins educacionais e de pesquisa, e revisar apresentações e artigos de 15 casos existentes, desde “Uma menina recém-nascida com lesões de pele” até “Um homem de 89 anos com dispneia progressiva”.

“Estamos realmente tentando arriscar o pescoço”, disse Manrai. “Há um grande potencial para ficar envergonhado, mas você aprende muito exibindo um vídeo para médicos reais durante cinco minutos. Estamos recebendo muito feedback dessa forma.”

Embora o principal caso de uso do Dr. CaBot seja como uma ferramenta educacional, sua capacidade de analisar rapidamente milhões de resumos clínicos também pode torná-lo um valioso auxílio à pesquisa.

De acordo com Manrai e Buckley, a ferramenta precisaria de mais melhorias, validação e adição de proteções à privacidade dos pacientes antes de poder ser considerada para implementação em ambientes do mundo real. No entanto, a equipe observou que os médicos já estão manifestando interesse.

As vantagens de um sistema de IA são que ele está sempre disponível, não se cansa, não faz malabarismos com responsabilidades e pode pesquisar rapidamente grandes quantidades de literatura médica, disseram.

Manrai acrescentou que há evidências de que os médicos estão usando ferramentas de IA “em quantidades que eu acho que surpreenderiam muita gente”, incluindo o ChatGPT e uma plataforma específica para médicos chamada OpenEvidence.

“Estamos muito incipientes na colaboração entre humanos e IA”, disse Manrai, mas o campo está evoluindo rapidamente. Eventualmente, o Dr. CaBot pode se juntar à caixa de ferramentas de IA que os médicos já estão explorando enquanto determinam a melhor forma de ajudar seus pacientes.