Utilizando imagens de tomografia de coerência óptica intravascular, uma nova técnica facilitou a identificação da erosão da placa
Pesquisadores criaram uma nova técnica de inteligência artificial (IA) que usa imagens de tomografia de coerência óptica (OCT) para detectar automaticamente a erosão da placa nas artérias do coração. Monitorar a placa arterial é crucial porque, se ela se desintegrar, pode obstruir o fluxo sanguíneo para o coração, provocando um ataque cardíaco ou outros problemas perigosos.
“Se as artérias que revestem a placa de colesterol começarem a corroer, isso pode levar a uma redução repentina no fluxo sanguíneo para o coração, conhecida como síndrome coronariana aguda, que requer tratamento urgente”, disse o líder da equipe de pesquisa Zhao Wang, da Universidade de Ciência e Tecnologia Eletrônica da China. “Nosso novo método pode ajudar a melhorar o diagnóstico clínico da erosão da placa e ser usado para desenvolver novos tratamentos para pacientes com doenças cardíacas”.
OCT é uma técnica de imagem óptica com resolução em escala micro que pode ser utilizada dentro dos vasos sanguíneos para produzir imagens 3D das artérias coronárias, que transportam sangue para o coração. Embora a OCT intravascular esteja sendo usada com mais frequência pelos médicos para verificar a erosão da placa, há um nível substancial de variabilidade interobservador devido ao volume de dados gerados e à dificuldade de interpretar visualmente as imagens.
Para resolver esse problema, Wang colaborou com uma equipe de engenheiros de sua instituição e profissionais médicos do 2º Hospital Afiliado da Harbin Medical University, sob a direção de Bo Yu, para criar um método automatizado e objetivo que usa IA para identificar a erosão da placa com base em imagens OCT. Eles explicam o novo método na revista Biomedical Optics Express do Optica Publishing Group e demonstram que é preciso o suficiente para servir como base para o diagnóstico clínico.
“Nosso novo método baseado em IA pode detectar automaticamente a presença de erosão de placa usando as imagens originais da OCT sem nenhuma entrada adicional”, disse Wang. “A capacidade de detectar a erosão da placa de forma objetiva e automática reduzirá a trabalhosa avaliação manual associada ao diagnóstico.”
Aplicando IA
O novo método consiste em duas etapas principais. Primeiro, um modelo de IA conhecido como rede neural usa a imagem original e duas informações de forma para prever regiões de possível erosão da placa. A previsão inicial é então refinada com um algoritmo de pós-processamento baseado em recursos clinicamente interpretáveis que imitam o conhecimento que os médicos profissionais usam para fazer um diagnóstico.
“Tivemos que desenvolver um novo modelo de IA que incorporasse informações explícitas de forma, o principal recurso usado para identificar a erosão da placa em imagens de OCT”, disse Wang. “A tecnologia de imagem de OCT intravascular subjacente também é crucial porque atualmente é a modalidade de imagem de maior resolução que pode ser usada para diagnosticar a erosão da placa em pacientes vivos”.
Quando a OCT é usada para imagens intravasculares, a sonda de imagem é automaticamente puxada para trás dentro de um cateter, produzindo centenas de imagens para cada recuo. Os pesquisadores testaram seu método usando 16 retrocessos de 5.553 imagens clínicas de OCT com erosão de placa e 10 retrocessos de 3.224 imagens sem erosão de placa. O método automatizado previu corretamente 80 por cento dos casos de erosão da placa com um valor preditivo positivo de 73 por cento. Eles também descobriram que os diagnósticos baseados no método automatizado combinavam bem com os de três médicos experientes.
“Embora sejam necessárias mais validação de segurança e aprovação regulatória para uso clínico autônomo em pacientes, a técnica pode ser usada para facilitar o diagnóstico de erosão da placa”, disse Wang. “Isso envolveria os médicos fazendo uma verificação final da descoberta do algoritmo e, em seguida, determinando a causa da síndrome coronariana aguda e as melhores estratégias de tratamento”.
Estudando novos tratamentos
O método também pode ser útil para analisar grandes quantidades de dados de OCT existentes, eliminando o processo demorado e tedioso de análise manual de imagens. Isso poderia ajudar os cientistas a melhorar a identificação e o tratamento da erosão da placa. Por exemplo, um stent é frequentemente usado para recuperar o fluxo sanguíneo reduzido em pacientes com síndrome coronariana aguda, mas estudos recentes sugerem que alguns medicamentos podem oferecer uma alternativa menos invasiva.
“A imagem intravascular, acompanhada de tecnologias de IA, pode ser uma ferramenta extremamente valiosa para diagnóstico de doença arterial coronariana e planejamento de tratamento”, disse Wang. “No futuro, essa nova abordagem pode ajudar os médicos a desenvolver estratégias de tratamento individualizadas para o manejo ideal de pacientes com síndrome coronariana aguda”.
Os pesquisadores agora estão trabalhando para melhorar sua nova técnica, incorporando melhor as informações 3D e incorporando mais dados não rotulados para melhorar o desempenho do modelo de IA. No futuro, eles também planejam usar um conjunto de dados maior que inclui uma população global para treinar e avaliar o algoritmo. Eles também querem explorar como ele pode ser usado em várias situações clínicas para demonstrar ainda mais sua potencial utilidade e valor.
Publicado em 25/07/2022 23h43
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