No mundo todo, o nascimento prematuro é a principal causa de morte de crianças menores de cinco anos. Um novo algoritmo combinado com um portátil, O dispositivo baseado em smartphone pode ajudar os profissionais de saúde em locais remotos a estimar os graus de prematuridade dos bebês afetados. Essas informações podem ser críticas para a administração de tratamentos que salvam vidas.

O novo método é baseado em estudos clínicos anteriores que mostram que a idade gestacional pode ser calculada a partir da densidade dos vasos sanguíneos em uma região específica do olho. No jornal The Optical Society (OSA) Biomedical Optics Express , os pesquisadores relatam que seu método automatizado de análise de vídeo do olho na maioria dos casos superou um método manual para determinar a idade gestacional de 124 recém-nascidos.

"Nós inventamos um totalmente automático, algoritmo de aprendizado de máquina que usa imagens adquiridas com um dispositivo portátil baseado em smartphone para classificar a idade gestacional de um recém-nascido, "disse Arjun D. Desai da Duke University, primeiro autor do artigo. "Esperamos que o algoritmo seja útil para a estimativa remota da idade gestacional de recém-nascidos prematuros em países de baixa renda, sem a necessidade de especialistas médicos."

Os pesquisadores criaram um software usando o novo algoritmo de código aberto e disponível gratuitamente online. Em colaboração com Jennifer B. Griffin da RTI International, o software será testado e ajustado durante um próximo ensaio clínico em grande escala na África Subsaariana e no Sul da Ásia, onde ocorrem mais de 60 por cento dos nascimentos prematuros do mundo. O teste está sendo financiado pela Fundação Bill e Melinda Gates.

"Nosso trabalho demonstra que abordagens de aprendizado de máquina combinadas com baixo custo, sistemas de imagem óptica não invasivos podem lidar com uso intensivo de recursos, problemas de saúde globais complexos, "disse a autora sênior do jornal, Sina Farsiu, dos Departamentos de Engenharia Biomédica e Oftalmologia da Duke University.

Nenhum especialista necessário

A nova abordagem envolve o uso de um oftalmoscópio - um instrumento portátil usado para inspecionar o olho - conectado à lente de uma câmera de smartphone para obter vídeo de vasos sanguíneos em uma parte do olho conhecida como cápsula anterior da lente. Para eliminar a necessidade de um especialista para capturar imagens, os pesquisadores desenvolveram um algoritmo que analisa automaticamente o vídeo para identificar o quadro de mais alta qualidade e a região de interesse para análise.

Assim que o vídeo for capturado, o sistema aplica técnicas computacionais, incluindo redes neurais convolucionais e algoritmos de aprendizado de máquina para avaliar as características da imagem na região de interesse e estimar a idade gestacional. Essas abordagens de inteligência artificial permitem que o sistema de computador aprenda com os dados e melhore com a experiência.

Os pesquisadores testaram sua nova abordagem em um grupo de 124 recém-nascidos nos EUA. Eles compararam seu método automatizado com o método manual de melhor desempenho, que envolve selecionar manualmente o quadro de mais alta qualidade no vídeo, identificar a área que mostra a cápsula anterior da lente, e, em seguida, aplicar um modelo da relação entre a densidade dos vasos sanguíneos e a idade gestacional. Eles realizaram ambos os métodos em recém-nascidos com seis idades gestacionais:menor ou igual a 33, 34, 35, 36, 37 e 38 semanas. O método automático teve um desempenho tão bom ou melhor que o manual em todas as idades gestacionais, exceto por 33 semanas.

Expandindo para outras partes do mundo

"Nosso trabalho é o primeiro passo para o desenvolvimento de um canal totalmente automático para determinar a idade gestacional que seja precisa e robusta para as diferenças entre os recém-nascidos, "disse Desai." Se necessário, vamos ajustar nosso algoritmo usando dados de populações com diferentes áreas geográficas, origens raciais e socioeconômicas. "

Durante o próximo ensaio clínico, os pesquisadores planejam coletar vídeos de recém-nascidos em países de baixa renda para ver como o novo método funciona para essas crianças. Eles esperam que o método de análise de imagem automatizado combinado com outros biomarcadores de imagem não invasivos obtenha os melhores resultados.