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Aplicativo de inteligência artificial é capaz de detectar parada cardíaca sem contato com o corpo do usuário

Através do som da respiração, smartphones poderiam identificar emergência e acionar o socorro

Muito presente nos EUA, a Alexa, da Amazon, poderia monitorar passivamente o quarto de dormir para detectar a respiração típica de casos de parada cardíaca. Foto: Sarah McQuate/Universidade de Washington

Uma pessoa que sofre uma parada cardíaca perde a reação rapidamente, além de sofrer de falta de ar ou parar de respirar por completo. A imediata reanimação cardiorrespiratória pode dobrar ou triplicar a chance de sobrevivência, mas requer outra pessoa presente para prestar o socorro, ou que muitas vezes não ocorre. E, em muitos casos, quando há outra pessoa, ela está dormindo.

Paradas cardíacas acontecem geralmente fora dos hospitais, em ambientes privados como o interior das casas. Estudos recentes sugerem que um dos lugares mais comuns de paradas cardíacas fora do hospital é o quarto do paciente, onde, geralmente, não há outra pessoa para prestar socorro.

Pesquisadores da Universidade de Washington desenvolveram uma nova ferramenta para monitorar pessoas em parada cardíaca enquanto dormem, sem precisar de contato direto. Uma nova aplicação para smartphones ou para assistentes digitais — como o Google Home e a Alexa, da Amazon — permite que o dispositivo detecte o som ofegante da respiração, característico das paradas cardíacas, e peça ajuda. Em média, os testes preliminares, que foram desenvolvidos usando gravações reais de respiração gravadas de ligações para emergência por parada cardíaca, detectou os eventos respiratórios característicos 97% das vezes, em uma distância de até seis metros. Os resultados foram publicados em 19 de junho na revista Digital Medicine.

“Muitas pessoas possuem esses dispositivos em suas casas, e essas tecnologias têm capacidades surpreendentes, das quais podemos tirar vantagens”, conta Shyam Gollakota, professor associado da Faculdade de Engenharia e Ciências da Computação da Universidade de Washington e coautor do estudo. “Nós imaginamos um sistema remoto que monitora continuamente e passivamente o quarto, alertando qualquer pessoa que esteja por perto a fornecer socorro imediato caso seja detectada a respiração ofegante. E, se não houver resposta, o dispositivo pode ligar automaticamente para o serviço médico.”

A falta de ar está presente em cerca de 50% dos casos de parada cardíaca, de acordo com dados da emergência norte-americana, e pacientes que passam pela falta de ar geralmente têm chances maiores de sobreviver.

“Esse fenômeno acontece quando o paciente experiencia níveis muitos baixos de oxigênio”, explica Jacob Sunshine, professor assistente de anestesiologia e medicina da dor na Faculdade de Medicina da Universidade de Washington e coautor do estudo. “É marcado por um barulho gutural de engasgo, e essa característica única faz com que seja um bom biomarcador para ser usado na identificação de paradas cardíacas.”

Os pesquisadores coletaram sons de respiração durante uma parada cardíaca a partir de chamadas reais para os Serviços Médicos de Emergência de Seattle. Como pessoas sofrendo parada cardíaca geralmente ficam inconscientes, seus cuidadores registraram os sons respiratórios agonizantes colocando o telefone na boca dos pacientes, para que o atendente pudesse determinar se o paciente necessitaria de uma ressuscitação imediata. A equipe coletou 162 chamadas entre 2009 e 2017 e extraiu 2,5 segundos de áudio do início de cada respiração, totalizando 236 clipes. Os pesquisadores capturaram as gravações em diferentes dispositivos inteligentes — um Amazon Alexa, um iPhone 5s e um Samsung Galaxy S4 —, e usaram várias técnicas de aprendizado de máquina para aumentar o conjunto de dados para 7.316 clipes.

“Nós tocamos esses exemplos em diferentes distâncias para simular como seria se o paciente estivesse em diferentes lugares no quarto”, explica o primeiro autor do estudo, Justin Chan, estudante de doutorado na Allen School. “Também adicionamos diferentes sons de interferência, como sons de gatos e cachorros, buzinas de carro, ruído de ar condicionado, coisas que você normalmente pode ouvir em uma casa”.

Para os dados de controle, a equipe usou 83 horas de áudios coletados durante estudos de sono, resultando em 7.305 amostras de som. Esses áudios continham sons normais que as pessoas fazem durante o sono, como o ronco ou a apnéia.

Dessa base de dados, os pesquisadores utilizaram técnicas de aprendizado de máquina para criar uma ferramenta que consegue detectar a respiração da parada cardíaca em 97% dos casos, quando o dispositivo inteligente era colocado a até seis metros de distância do paciente.

Depois, eles testaram o algoritmo para se certificar que ele não iria classificar acidentalmente outros tipos de respiração normais como a respiração da parada cardíaca.

“Não queremos alertar os serviços de emergência  nem os entes queridos das pessoas sem necessidade, então é importante reduzir a taxa de falsos positivos”, conta Chan.

Nos dados do laboratório de sono, o algoritmo errou apenas em 0,14% das vezes a classificação de um som de respiração como parada cardíaca. A taxa de falsos positivos foi de cerca de 0,22% no caso de clipes de áudio separados, que voluntários gravaram enquanto dormiam em suas próprias casas. Mas, quando a equipe programou a ferramenta para que identificasse um caso de parada cardíaca pela respiração apenas quando detectasse dois eventos distintos, com intervalo de pelo menos 10 segundos, a taxa de falsos positivos caiu para 0% em ambos os testes.

A equipe prevê que esse algoritmo funcione como um aplicativo ou uma habilidade do Alexa, que é executada passivamente por um dispositivo inteligente de som ou smartphone enquanto as pessoas dormem.

“Ele poderia ser executado localmente pelos processadores do Alexa. Ele funcionaria em tempo real, então não sei preciso armazenar nada nem enviar para a nuvem”, explica Gollakota.

“Por enquanto, essa é uma boa prova de conceito, utilizando chamadas de emergência na área metropolitana de Seattle”, ele diz. “Mas precisamos ter acesso a mais chamadas relacionadas a paradas cardíacas, para que possamos melhorar a taxa de acertos do algoritmo ainda mais, e ter certeza que ele funcione da mesma forma com populações maiores.”

Os pesquisadores planejam comercializar essa tecnologia por meio de uma empresa parceira da Universidade de Washington, a Sound Life Sciences, Inc.

“As paradas cardíacas são uma forma muito comum de morte, e, atualmente, muitas delas não são testemunhas”, diz Sunshine. “Parte do que torna essa tecnologia tão atraente é que ela pode nos ajudar a socorrer mais pacientes a tempo de serem tratados”.

 

Universidade de Washington

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