A doença de Alzheimer é a forma mais comum de demência, afetando mais de 55 milhões de pessoas globalmente e representando cerca de 70% dos casos de demência. Em Portugal, estima-se que 200 mil pessoas vivam com esta patologia, impondo desafios significativos aos sistemas de saúde devido à necessidade de cuidados prolongados e aos elevados custos associados. Carateriza-se por uma degeneração progressiva e irreversível das células cerebrais, resultando em declínio cognitivo, perda de memória e comprometimento funcional. Além do impacto na qualidade de vida dos doentes, a doença de Alzheimer sobrecarrega cuidadores e os serviços de saúde, exigindo supervisão contínua e apoio especializado. Embora não exista cura, o diagnóstico precoce é fundamental para otimizar intervenções terapêuticas e retardar a progressão dos sintomas.
Início / Publicações / Publicação
Início / Publicações / Publicação

REDES NEURONAIS PROFUNDAS E O FUTURO DA DETECÇÃO PRECOCE DA DOENÇA DE ALZHEIMER
Tipo de publicação: Resumo do Artigo
Título original: Diagnóstico da doença de Alzheimer com redes neuronais profundas
Data da publicação do artigo: Julho de 2022
Fonte: Repositório da Universidade do Minho
Autor: Mateus Ferreira da Silva
Orientador: António Esteves
Qual é o objetivo, público-alvo e áreas da saúde digital em que se enquadra?
O estudo tem como objetivo avaliar a aplicação de redes neuronais profundas no diagnóstico precoce da doença de Alzheimer, explorando métodos computacionais avançados para a análise e interpretação de imagens Ressonância Magnética (MRI). O público-alvo deste trabalho inclui investigadores, profissionais de saúde, engenheiros biomédicos e empresas de tecnologia aplicada à saúde. O estudo enquadra-se em áreas da saúde digital, tais como o diagnóstico assistido por computador, a neuroimagem computacional e a inteligência artificial aplicada à medicina, com destaque para a utilização de redes neuronais convolucionais (CNNs).
Qual é o contexto?
A doença de Alzheimer é a forma mais comum de demência, afetando mais de 55 milhões de pessoas globalmente e representando cerca de 70% dos casos de demência. Em Portugal, estima-se que 200 mil pessoas vivam com esta patologia, impondo desafios significativos aos sistemas de saúde devido à necessidade de cuidados prolongados e aos elevados custos associados.
Carateriza-se por uma degeneração progressiva e irreversível das células cerebrais, resultando em declínio cognitivo, perda de memória e comprometimento funcional. Além do impacto na qualidade de vida dos doentes, a doença de Alzheimer sobrecarrega cuidadores e os serviços de saúde, exigindo supervisão contínua e apoio especializado. Embora não exista cura, o diagnóstico precoce é fundamental para otimizar intervenções terapêuticas e retardar a progressão dos sintomas.
Quais são as abordagens atuais?
As metodologias tradicionais para o diagnóstico da doença de Alzheimer incluem testes neuropsicológicos utilizados para avaliar funções cognitivas, mas apresentam limitações, como subjetividade na interpretação e baixa sensibilidade para identificar a doença em fases iniciais.
A análise de biomarcadores no líquido cefalorraquidiano, associada a exames de neuroimagem, como PET (Positron Emission Tomography) e MRI, é fundamental para identificar alterações cerebrais. Em particular, as imagens de MRI estrutural permitem detetar alterações morfológicas associadas à neurodegeneração, incluindo a redução volumétrica do hipocampo, a atrofia cortical e a expansão dos ventrículos cerebrais. Estes biomarcadores estruturais são amplamente utilizados na prática clínica para diferenciar entre controlo saudável, défice cognitivo ligeiro e doença de Alzheimer. No entanto, a variabilidade interobservador e a dependência da experiência do especialista dificultam a padronização do diagnóstico, limitando a sua aplicabilidade clínica.
Para superar estas limitações, técnicas de machine learning têm sido amplamente exploradas. Modelos supervisionados pelos clínicos, como Support Vector Machines e Random Forest, são usados na classificação de imagens médicas e dados clínicos, permitindo a identificação de padrões associados à doença. Já abordagens não supervisionadas, como clustering, facilitam a análise da progressão da doença ao agrupar pacientes com características neurodegenerativas semelhantes.
A aprendizagem profunda tem demonstrado grande potencial na análise automatizada de neuroimagens, destacando-se as CNNs na deteção de padrões estruturais associados à neurodegeneração, podendo ser usadas como abordagens supervisionadas. Modelos híbridos, que integram neuroimagem, testes cognitivos e biomarcadores estruturais detetados com machine learning, demonstram maior confiabilidade ao fornecer uma análise abrangente da progressão da doença e apoiando a tomada de decisão clínica.
Apesar dos avanços, desafios significativos persistem, incluindo a interpretabilidade dos modelos de aprendizagem profunda, a variabilidade dos dados clínicos e a necessidade de validação em larga escala. A aceitação clínica destas tecnologias depende do desenvolvimento de modelos explicáveis e adaptáveis às necessidades dos profissionais de saúde.
Em que consiste a inovação? Como é que é avaliado o impacto deste estudo?
A inovação deste estudo consistiu na aplicação de aprendizagem profunda para a deteção automatizada de alterações estruturais no cérebro associadas à doença de Alzheimer, superando limitações dos métodos convencionais.
O processo de análise começou com a aquisição de imagens de MRI estrutural de alta resolução provenientes da Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative, um dos maiores repositórios de dados para investigação da doença de Alzheimer, contendo principalmente dados de doentes norte-americanos. A utilização desta base de dados permitiu que o modelo fosse treinado e validado com um conjunto diversificado de imagens de indivíduos saudáveis e de pacientes em diferentes fases da doença, garantindo uma maior robustez e generalização dos resultados. Para garantir a padronização e a otimização das imagens para a análise automatizada, foi realizado um rigoroso pré-processamento, que inclui a normalização espacial, ajustando as imagens a um formato padrão para facilitar a comparação entre indivíduos e a análise em larga escala. A remoção do crânio, realizada com a ferramenta Brain Extraction Tool, eliminou estruturas não cerebrais, como o crânio e tecidos adjacentes, permitindo que a análise se concentrasse exclusivamente no tecido cerebral. Além disso, foi realizada a segmentação cerebral, separando diferentes regiões cerebrais para facilitar a identificação de áreas afetadas pela neurodegeneração.
Para viabilizar a utilização das imagens nos modelos de aprendizagem profunda, as imagens tridimensionais de MRI foram transformadas em cortes axiais e organizadas em matrizes RGB 4×4, tornando-as compatíveis tanto com modelos de CNNs 2D quanto 3D. Para otimizar o armazenamento e o carregamento das imagens durante o treino dos modelos, foi utilizada a estrutura TFRecords, um formato binário eficiente que reduz o tempo de leitura e processamento dos dados, melhorando a escalabilidade da análise computacional.
Após o pré-processamento, os modelos CNNs analisaram biomarcadores estruturais da doença, incluindo a redução volumétrica do hipocampo, atrofia cortical e a expansão dos ventrículos cerebrais. Com base nestes biomarcadores, estes modelos foram treinados para classificar as imagens em três categorias principais: controlo saudável, caraterizado por uma estrutura cerebral preservada sem sinais de neurodegeneração; défice cognitivo ligeiro, uma fase intermediária em que há alguma atrofia cerebral sem progressão significativa da doença; e doença de Alzheimer, em que há atrofia severa no hipocampo e no córtex entorrinal, associada ao declínio cognitivo acentuado. Para mitigar a limitação imposta pelo número reduzido de amostras disponíveis, foi aplicada uma estratégia de aumento de dados que inclui técnicas como rotação das imagens em diferentes ângulos, variação da intensidade para simular diferenças na aquisição das imagens e cortes aleatórios, criando variações artificiais que melhoram a robustez do modelo e reduzem o risco de sobreajuste.
O impacto deste estudo foi avaliado por meio de métricas rigorosas de desempenho, incluindo a matriz de confusão, que quantificou a precisão da classificação e identificou padrões de erro (como por exemplo falsos negativos). Além disso, a curva Receiver Operating Characteristic e a sua respetiva Area Under the Curve (escala de 0 a 1, onde 1 representa uma classificação perfeita) foram utilizadas para medir a capacidade dos modelos de diferenciarem as três categorias.
Quais são os principais resultados? Qual é o futuro desta abordagem?
Os resultados deste estudo demonstraram que os modelos de CNN 3D apresentaram, de modo geral, um desempenho superior aos modelos 2D na deteção da doença de Alzheimer, beneficiando da análise volumétrica completa do cérebro. Entre os modelos testados, o ResNext50 3D foi o que apresentou melhor desempenho, alcançando uma Area Under the Curve de 0,70 para a categoria doença de Alzheimer; 0,65 para a categoria défice cognitivo ligeiro e 0,73 para a categoria controlo saudável. No entanto, a classificação da categoria défice cognitivo ligeiro revelou-se mais desafiadora, com uma elevada taxa de falsos negativos, refletindo a dificuldade em distinguir corretamente esta condição das demais. A curva Receiver Operating Characteristic confirmou esta tendência, com uma Area Under the Curve mais baixa para défice cognitivo ligeiro, indicando dificuldades do modelo em distinguir essa condição de controlo saudável da doença de Alzheimer. O aumento de dados não melhorou significativamente os resultados, sugerindo que as variações geradas estavam altamente correlacionadas com as originais e não contribuíram para a diversificação do conjunto de treino.
Para futuro, será essencial expandir a base de dados para incluir amostras mais representativas, otimizar os métodos de pré-processamento e explorar a classificações binárias (doença de Alzheimer vs. controlo saudável) para melhorar a precisão diagnóstica. O desenvolvimento de técnicas de inteligência artificial explicável será fundamental para aumentar a interpretabilidade dos modelos, garantindo maior confiabilidade e aceitação clínica. Além disso, a integração de análises multimodais, combinando neuroimagem com biomarcadores genéticos e líquidos, poderá aprimorar o diagnóstico e permitir um acompanhamento mais detalhado da progressão da doença.
Interessado em saber todos os detalhes?
Mais distância, menos dor: Impacto de um programa digital na doença arterial periférica
A PAD é uma doença cardiovascular progressiva resultante do estreitamento ou obstrução das artérias dos membros inferiores, consequência da aterosclerose — um processo crónico caracterizado…
Telereabilitar crianças com paralisia cerebral através de jogos virtuais interativos
A paralisia cerebral é um conjunto de perturbações permanentes do movimento e da postura, causadas por uma lesão não progressiva no cérebro durante o seu…
Mobilidade autónoma de doentes em ambiente hospitalar
O transporte interno de doentes em instituições de saúde, embora à primeira vista possa parecer uma tarefa simples, representa uma operação logística complexa, contínua, exigente…
O futuro do diagnóstico: Fala e IA
A fala é um biomarcador que reflete, de forma sensível, o funcionamento integrado de vários sistemas fisiológicos, nomeadamente o nervoso, o respiratório e o muscular….
A realidade imersiva como ferramenta formativa para a compreensão da Esquizofrenia
A esquizofrenia é uma perturbação mental crónica que afeta significativamente o pensamento, as emoções, a perceção da realidade e o comportamento. Caracteriza-se por uma rutura…
Realidade aumentada na Laparoscopia: uma nova forma de operar com conforto
A cirurgia minimamente invasiva é um procedimento realizado no interior do corpo através de pequenos cortes, tendo diferentes designações consoante a região anatómica intervencionada. Quando…
O que revela a literatura sobre os cuidados de saúde no futuro
O setor da saúde vive uma transformação acelerada impulsionada pelo envelhecimento populacional, pela complexidade dos cuidados e pelos avanços digitais, num cenário que exige maior…
Previsão do tipo de parto após indução com recurso a modelos de Machine Learning
A indução do trabalho de parto é um procedimento obstétrico frequentemente realizado que envolve a iniciação artificial das contrações uterinas antes do seu início espontâneo….
De relatórios mamográficos em português a dados clínicos estruturados: uma transformação automática
A transformação digital tem reconfigurado os sistemas de saúde, integrando tecnologias digitais nos processos clínicos e administrativos, promovendo melhorias na qualidade dos serviços, na segurança…
Uma intervenção digital para a Insónia em Oncologia
A insónia é uma perturbação do sono caracterizada por dificuldades persistentes em iniciar o sono, mantê-lo durante a noite ou alcançar um sono de qualidade….
Da consciencialização à mudança com um Toolkit Digital para promover estilos de vida saudáveis
No último século, a esperança média de vida aumentou significativamente, devido a melhorias nos cuidados de saúde, condições de saneamento, nutrição e terapêuticas médicas. No…
Tecnologia digital a revolucionar o pós-operatório de cirurgia cardíaca
As doenças cardiovasculares mantêm-se como a principal causa de mortalidade a nível mundial, sendo responsáveis por cerca de 17,9 milhões de mortes por ano, de…
Sistema robótico autónomo para a terapia do autismo
O transtorno do espetro do autismo é uma condição do neurodesenvolvimento com repercussões clínicas, sociais e económicas significativas ao longo da vida. Segundo a Organização…
Exergames de realidade virtual como ferramenta para o diagnóstico de doenças oculares
As doenças oculares representam um desafio crescente para a saúde pública em Portugal, comprometendo significativamente a qualidade de vida da população. O aumento da sua…
Melhoria da eficiência no acompanhamento clínico de casos Covid-19 com uma plataforma digital
A COVID-19, causada pelo vírus SARS-CoV-2, é uma doença altamente contagiosa com potencial para provocar consequências graves, exigindo o isolamento dos indivíduos infetados e o…
A ameaça crescente da resistência a antibióticos em Klebsiella nos Hospitais Portugueses
As infeções associadas aos cuidados de saúde representam uma grave ameaça à saúde pública, sendo adquiridas durante tratamentos médicos ou internamentos hospitalares, resultando frequentemente em…
Os desafios na proteção de dados em plataformas de saúde digital para idosos
O envelhecimento demográfico impõe desafios significativos aos sistemas de saúde, intensificando a pressão sobre as infraestruturas e recursos humanos. Estima-se que, até 2050, a população…
Aplicação móvel para melhorar fluxos de trabalho em lares de idosos
Portugal apresenta uma das populações mais envelhecidas do mundo, o que exerce uma pressão crescente sobre os serviços de apoio a idosos, especialmente em lares….
Facilitando o diagnóstico da Epilepsia com um sistema de EEG Wearable sem fios
As doenças paroxísticas caracterizam-se por condições súbitas e episódicas que causam alterações temporárias no organismo. Entre elas, a epilepsia destaca-se por causar descargas neuronais síncronas…
Segmentação automática de vasos sanguíneos em imagens ultrassonográficas carotídeas
As doenças vasculares, como a estenose da carótida (estreitamento das artérias carótidas, que ligam o coração ao cérebro causado pelo acúmulo de placas de ateroma…
Impacto da Roboterapia-PARO em pessoas idosas com demência em Portugal
O envelhecimento é um processo gradual, multifatorial e contínuo, caracterizado pela perda progressiva de funções biológicas e pela degeneração associada ao surgimento de doenças relacionadas…
A nova era da interoperabilidade em sistemas de saúde
A crescente utilização de registos eletrónicos de saúde, sistemas de diagnóstico digital e tecnologias de monitorização remota tem levado a um aumento expressivo no volume…
Melhoria na localização de tumores na mama com um algoritmo de fusão de imagens
A cirurgia conservadora da mama tem como objetivo remover tumores, preservando o máximo de tecido mamário saudável possível, garantindo resultados estéticos ideais que são críticos…
Robótica colaborativa melhora as condições de trabalho
Os trabalhadores enfrentam desafios crescentes no ambiente industrial. Entre os mais críticos estão a fadiga e as posturas inadequadas, frequentemente associadas a tarefas repetitivas e…
O papel das tecnologias móveis na monitorização e reabilitação da doença arterial periférica
A PAD é uma condição crónica prevalente, que afeta aproximadamente 200 milhões de indivíduos globalmente, caraterizada pela obstrução das artérias periféricas, especialmente nas extremidades inferiores,…
Incorporação de implantes digitais nas imagens da TAC para planear a cirurgia ortopédica
A cirurgia ortopédica trata condições do sistema musculoesquelético para aliviar a dor, restaurar a função e melhorar a qualidade de vida do paciente. O sucesso…
Saúde digital no topo dos resultados do Poliempreende nacional 2024
O Poliempreende é uma consolidada rede nacional de incentivo ao empreendedorismo no ensino superior em Portugal, com duas décadas de existência. Focado na promoção da…
Solução digital facilita a interação entre utentes e profissionais de saúde
Muitos utentes enfrentam dificuldades em agendar consultas médicas nas unidades hospitalares, e, quando conseguem, frequentemente têm de esperar longos períodos para serem atendidos. Esta situação…
O impacto da integração de computação calma no processo clínico
Nos últimos anos, a transformação digital na área da saúde tem desempenhado um papel crucial, impulsionada pelo aumento exponencial de dados médicos. Estes abrangem desde…
ULS Almada-Seixal revoluciona com primeiro Robot cirúrgico da região
Nos últimos anos, a ULSAS tem vindo a implementar gradualmente sistemas robóticos, reforçando o seu compromisso com a inovação e a melhoria dos cuidados de…
Intervenção online visa prevenir a ansiedade na população geral
Os transtornos de ansiedade são um problema global, afetando 300 milhões de pessoas em todo o mundo e colocando uma pressão significativa sobre os indivíduos…
Reabilitação da paralisia facial através de assistentes virtuais
A paralisia facial, definida pela incapacidade de mover um ou ambos os lados da face, tem uma incidência de 20 a 30 casos por 100.000…
Deteção da ansiedade e de ataques de pânico em tempo real
O crescente número de pessoas com transtornos de ansiedade, juntamente com o aumento da conscientização sobre a saúde mental, impulsiona a necessidade de novas ferramentas…
Uma nova abordagem à Tele-Ecografia assistida por tecnologias robóticas
Atualmente, os sistemas robóticos para ecografia dividem-se em duas categorias principais: os robôs portáteis que exigem posicionamento manual e os sistemas robóticos totalmente autónomos que…
Dos grandes dados às grandes decisões: Como IA estratifica casos de cancro por fatores de risco
A CLARIFY Decision Support Platform (DSP) é uma aplicação web responsiva projetada para apoiar a tomada de decisões nos cuidados oncológicos através da integração de…
Do “texto livre” a dados clínicos estruturados: A base para sistemas de apoio à decisão médica
Atualmente, a prática de registar informações clínicas em “texto livre” oferece flexibilidade, mas dificulta a extração automática de dados, limitando a aplicação de modelos analíticos….
Inteligência artificial utilizada na deteção de depressão em sobreviventes de cancro
O objetivo do projeto FAITH (Federated Artificial Intelligence solution for moniToring mental Health status after cancer treatment) é identificar e prever remotamente sintomas depressivos em…
Integração dos sistemas SONHO v2 e SClínico na ULS de Coimbra para melhorar cuidados de saúde
Com mais de meio milhão de consultas médicas hospitalares realizadas no primeiro semestre de 2024, a ULS de Coimbra destaca-se como uma instituição dedicada a…
Ecossistema de cuidados para idosos: Uma plataforma inovadora para serviços personalizados e eficientes
Com a esperança de vida a aumentar e a taxa de fertilidade a diminuir, espera-se que, até 2050, a população com mais de 80 anos…
Tecnologia inovadora que alivia subconscientemente a ansiedade através de um cachecol
A tecnologia SCAARF é uma ideia inovadora na área da saúde digital e da tecnologia wearable. A SCAARF visa a oferecer um método alternativo para…
Intervenções de saúde digital: Equidade dos cuidados da hipertensão para todos
Quase metade de todos os adultos nos Estados Unidos tem hipertensão, um dos principais fatores de risco para doenças cardiovasculares, e apenas cerca de um…
Personalização e tecnologia na gestão da diabetes
A crescente prevalência de doenças crónicas, particularmente DM, está a sobrecarregar os sistemas de saúde globais e a aumentar os custos dos cuidados de saúde…
Negociações sobre o Espaço Europeu de Dados de Saúde avançam com a participação da SPMS
O Espaço Europeu de Dados de Saúde será um sistema de partilha de dados de saúde comum à União Europeia. Prevê a utilização dos dados…
Secretária de Estado Margarida Tavares enfatiza inovação digital na promoção da saúde
O discurso de Margarida Tavares, Secretária de Estado da Promoção da Saúde, sublinhou a importância da digitalização e da inovação na promoção da saúde e…
ARS Algarve moderniza radiologia com IA e novo data center
O serviço de radiologia da ARS Algarve já realizou perto de 29 mil exames utilizando a tecnologia de Inteligência Artificial (IA). Nos últimos anos, tem…
Espaço Europeu de Dados de Saúde: Acesso unificado aos dados de saúde na UE
O objetivo do Espaço Europeu de Dados de Saúde (EEDS) é melhorar o uso de dados de saúde para fins de investigação, inovação e elaboração…
Comissão Europeia altera programa Europa Digital com investimento de 762,7 milhões de euros
O Programa Europa Digital é o primeiro programa de financiamento da UE centrado em levar as tecnologias digitais até às empresas e aos cidadãos. Com…
SPMS integra a iniciativa TEF-Health
A SPMS participa na iniciativa TEF-Health como parceira de um consórcio composto por 51 entidades de 9 países da União Europeia. Esta ação é cofinanciada…
FMUP cria academia júnior de inovação em saúde para estudantes do ensino secundário
A FMUP lançou a primeira edição da Academia Júnior no início de 2024. O programa permite aos participantes aprender mais sobre tópicos como as potencialidades…
SPMS representa Portugal como vice-presidente da GDHP
A GDHP é uma organização intergovernamental da área da saúde digital que facilita a cooperação e colaboração entre representantes governamentais e a Organização Mundial da…
Transformação digital da saúde no INCoDe.2030 em Tomar
Dentro do roteiro INCoDe.2030, no evento em Tomar, a SPMS abordou o tema “Transformação digital da Saúde” com o objetivo de informar os projetos mais…
Hospital de Braga avalia memória com jogo interativo em pacientes com esclerose múltipla
A Esclerose Múltipla é conhecida como uma doença crónica do sistema nervoso central, com uma ampla variedade de sintomas motores e sensitivos, que podem conduzir…
Teleconsulta de neurocirurgia vence prémio de inovação
Durante a pandemia, o foco no combate à Covid-19 reduziu a atenção a outras doenças, criando uma necessidade urgente de recuperar a qualidade dos cuidados…
HealthData@PT: Nova iniciativa da SPMS para dados de saúde
A ação HealthData@PT é lançada no contexto da implementação do Espaço Europeu de Dados de Saúde, sendo uma iniciativa aprovada pela Comissão Europeia no âmbito…
tem uma ideia inovadora
na área da saúde?
Partilhe-a connosco e veja-a ganhar vida.
Ajudamos a dar vida aos seus projetos!
Cofinanciado por :
Cofinanciado por :
Início / Publicações / Publicação

REDES NEURONAIS PROFUNDAS E O FUTURO DA DETECÇÃO PRECOCE DA DOENÇA DE ALZHEIMER
Tipo de publicação: Resumo do Artigo
Título original: Diagnóstico da doença de Alzheimer com redes neuronais profundas
Data da publicação do artigo: Julho de 2022
Fonte: Repositório da Universidade do Minho
Autor: Mateus Ferreira da Silva
Orientador: António Esteves
Qual é o objetivo, público-alvo e áreas da saúde digital em que se enquadra?
O estudo tem como objetivo avaliar a aplicação de redes neuronais profundas no diagnóstico precoce da doença de Alzheimer, explorando métodos computacionais avançados para a análise e interpretação de imagens Ressonância Magnética (MRI). O público-alvo deste trabalho inclui investigadores, profissionais de saúde, engenheiros biomédicos e empresas de tecnologia aplicada à saúde. O estudo enquadra-se em áreas da saúde digital, tais como o diagnóstico assistido por computador, a neuroimagem computacional e a inteligência artificial aplicada à medicina, com destaque para a utilização de redes neuronais convolucionais (CNNs).
Qual é o contexto?
A doença de Alzheimer é a forma mais comum de demência, afetando mais de 55 milhões de pessoas globalmente e representando cerca de 70% dos casos de demência. Em Portugal, estima-se que 200 mil pessoas vivam com esta patologia, impondo desafios significativos aos sistemas de saúde devido à necessidade de cuidados prolongados e aos elevados custos associados.
Carateriza-se por uma degeneração progressiva e irreversível das células cerebrais, resultando em declínio cognitivo, perda de memória e comprometimento funcional. Além do impacto na qualidade de vida dos doentes, a doença de Alzheimer sobrecarrega cuidadores e os serviços de saúde, exigindo supervisão contínua e apoio especializado. Embora não exista cura, o diagnóstico precoce é fundamental para otimizar intervenções terapêuticas e retardar a progressão dos sintomas.
Quais são as abordagens atuais?
As metodologias tradicionais para o diagnóstico da doença de Alzheimer incluem testes neuropsicológicos utilizados para avaliar funções cognitivas, mas apresentam limitações, como subjetividade na interpretação e baixa sensibilidade para identificar a doença em fases iniciais.
A análise de biomarcadores no líquido cefalorraquidiano, associada a exames de neuroimagem, como PET (Positron Emission Tomography) e MRI, é fundamental para identificar alterações cerebrais. Em particular, as imagens de MRI estrutural permitem detetar alterações morfológicas associadas à neurodegeneração, incluindo a redução volumétrica do hipocampo, a atrofia cortical e a expansão dos ventrículos cerebrais. Estes biomarcadores estruturais são amplamente utilizados na prática clínica para diferenciar entre controlo saudável, défice cognitivo ligeiro e doença de Alzheimer. No entanto, a variabilidade interobservador e a dependência da experiência do especialista dificultam a padronização do diagnóstico, limitando a sua aplicabilidade clínica.
Para superar estas limitações, técnicas de machine learning têm sido amplamente exploradas. Modelos supervisionados pelos clínicos, como Support Vector Machines e Random Forest, são usados na classificação de imagens médicas e dados clínicos, permitindo a identificação de padrões associados à doença. Já abordagens não supervisionadas, como clustering, facilitam a análise da progressão da doença ao agrupar pacientes com características neurodegenerativas semelhantes.
A aprendizagem profunda tem demonstrado grande potencial na análise automatizada de neuroimagens, destacando-se as CNNs na deteção de padrões estruturais associados à neurodegeneração, podendo ser usadas como abordagens supervisionadas. Modelos híbridos, que integram neuroimagem, testes cognitivos e biomarcadores estruturais detetados com machine learning, demonstram maior confiabilidade ao fornecer uma análise abrangente da progressão da doença e apoiando a tomada de decisão clínica.
Apesar dos avanços, desafios significativos persistem, incluindo a interpretabilidade dos modelos de aprendizagem profunda, a variabilidade dos dados clínicos e a necessidade de validação em larga escala. A aceitação clínica destas tecnologias depende do desenvolvimento de modelos explicáveis e adaptáveis às necessidades dos profissionais de saúde.
Em que consiste a inovação? Como é que é avaliado o impacto deste estudo?
A inovação deste estudo consistiu na aplicação de aprendizagem profunda para a deteção automatizada de alterações estruturais no cérebro associadas à doença de Alzheimer, superando limitações dos métodos convencionais.
O processo de análise começou com a aquisição de imagens de MRI estrutural de alta resolução provenientes da Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative, um dos maiores repositórios de dados para investigação da doença de Alzheimer, contendo principalmente dados de doentes norte-americanos. A utilização desta base de dados permitiu que o modelo fosse treinado e validado com um conjunto diversificado de imagens de indivíduos saudáveis e de pacientes em diferentes fases da doença, garantindo uma maior robustez e generalização dos resultados. Para garantir a padronização e a otimização das imagens para a análise automatizada, foi realizado um rigoroso pré-processamento, que inclui a normalização espacial, ajustando as imagens a um formato padrão para facilitar a comparação entre indivíduos e a análise em larga escala. A remoção do crânio, realizada com a ferramenta Brain Extraction Tool, eliminou estruturas não cerebrais, como o crânio e tecidos adjacentes, permitindo que a análise se concentrasse exclusivamente no tecido cerebral. Além disso, foi realizada a segmentação cerebral, separando diferentes regiões cerebrais para facilitar a identificação de áreas afetadas pela neurodegeneração.
Para viabilizar a utilização das imagens nos modelos de aprendizagem profunda, as imagens tridimensionais de MRI foram transformadas em cortes axiais e organizadas em matrizes RGB 4×4, tornando-as compatíveis tanto com modelos de CNNs 2D quanto 3D. Para otimizar o armazenamento e o carregamento das imagens durante o treino dos modelos, foi utilizada a estrutura TFRecords, um formato binário eficiente que reduz o tempo de leitura e processamento dos dados, melhorando a escalabilidade da análise computacional.
Após o pré-processamento, os modelos CNNs analisaram biomarcadores estruturais da doença, incluindo a redução volumétrica do hipocampo, atrofia cortical e a expansão dos ventrículos cerebrais. Com base nestes biomarcadores, estes modelos foram treinados para classificar as imagens em três categorias principais: controlo saudável, caraterizado por uma estrutura cerebral preservada sem sinais de neurodegeneração; défice cognitivo ligeiro, uma fase intermediária em que há alguma atrofia cerebral sem progressão significativa da doença; e doença de Alzheimer, em que há atrofia severa no hipocampo e no córtex entorrinal, associada ao declínio cognitivo acentuado. Para mitigar a limitação imposta pelo número reduzido de amostras disponíveis, foi aplicada uma estratégia de aumento de dados que inclui técnicas como rotação das imagens em diferentes ângulos, variação da intensidade para simular diferenças na aquisição das imagens e cortes aleatórios, criando variações artificiais que melhoram a robustez do modelo e reduzem o risco de sobreajuste.
O impacto deste estudo foi avaliado por meio de métricas rigorosas de desempenho, incluindo a matriz de confusão, que quantificou a precisão da classificação e identificou padrões de erro (como por exemplo falsos negativos). Além disso, a curva Receiver Operating Characteristic e a sua respetiva Area Under the Curve (escala de 0 a 1, onde 1 representa uma classificação perfeita) foram utilizadas para medir a capacidade dos modelos de diferenciarem as três categorias.
Quais são os principais resultados? Qual é o futuro desta abordagem?
Os resultados deste estudo demonstraram que os modelos de CNN 3D apresentaram, de modo geral, um desempenho superior aos modelos 2D na deteção da doença de Alzheimer, beneficiando da análise volumétrica completa do cérebro. Entre os modelos testados, o ResNext50 3D foi o que apresentou melhor desempenho, alcançando uma Area Under the Curve de 0,70 para a categoria doença de Alzheimer; 0,65 para a categoria défice cognitivo ligeiro e 0,73 para a categoria controlo saudável. No entanto, a classificação da categoria défice cognitivo ligeiro revelou-se mais desafiadora, com uma elevada taxa de falsos negativos, refletindo a dificuldade em distinguir corretamente esta condição das demais. A curva Receiver Operating Characteristic confirmou esta tendência, com uma Area Under the Curve mais baixa para défice cognitivo ligeiro, indicando dificuldades do modelo em distinguir essa condição de controlo saudável da doença de Alzheimer. O aumento de dados não melhorou significativamente os resultados, sugerindo que as variações geradas estavam altamente correlacionadas com as originais e não contribuíram para a diversificação do conjunto de treino.
Para futuro, será essencial expandir a base de dados para incluir amostras mais representativas, otimizar os métodos de pré-processamento e explorar a classificações binárias (doença de Alzheimer vs. controlo saudável) para melhorar a precisão diagnóstica. O desenvolvimento de técnicas de inteligência artificial explicável será fundamental para aumentar a interpretabilidade dos modelos, garantindo maior confiabilidade e aceitação clínica. Além disso, a integração de análises multimodais, combinando neuroimagem com biomarcadores genéticos e líquidos, poderá aprimorar o diagnóstico e permitir um acompanhamento mais detalhado da progressão da doença.
Interessado em saber todos os detalhes?
Mais distância, menos dor: Impacto de um programa digital na doença arterial periférica
A PAD é uma doença cardiovascular progressiva resultante do estreitamento ou obstrução das artérias dos membros inferiores, consequência da aterosclerose — um processo crónico caracterizado pela formação de placas de gordura e tecido fibroso na…
Telereabilitar crianças com paralisia cerebral através de jogos virtuais interativos
A paralisia cerebral é um conjunto de perturbações permanentes do movimento e da postura, causadas por uma lesão não progressiva no cérebro durante o seu desenvolvimento. Para além das dificuldades motoras, podem ocorrer alterações da…
Mobilidade autónoma de doentes em ambiente hospitalar
O transporte interno de doentes em instituições de saúde, embora à primeira vista possa parecer uma tarefa simples, representa uma operação logística complexa, contínua, exigente e demorada, que atravessa todos os níveis da organização hospitalar….
O futuro do diagnóstico: Fala e IA
A fala é um biomarcador que reflete, de forma sensível, o funcionamento integrado de vários sistemas fisiológicos, nomeadamente o nervoso, o respiratório e o muscular. Esta complexidade torna-a um recurso promissor para a deteção de…
A realidade imersiva como ferramenta formativa para a compreensão da Esquizofrenia
A esquizofrenia é uma perturbação mental crónica que afeta significativamente o pensamento, as emoções, a perceção da realidade e o comportamento. Caracteriza-se por uma rutura com a realidade (psicose), frequentemente manifestada por alucinações (como ouvir…
Realidade aumentada na Laparoscopia: uma nova forma de operar com conforto
A cirurgia minimamente invasiva é um procedimento realizado no interior do corpo através de pequenos cortes, tendo diferentes designações consoante a região anatómica intervencionada. Quando ocorre na cavidade abdominal ou pélvica, é denominada de laparoscopia….
O que revela a literatura sobre os cuidados de saúde no futuro
O setor da saúde vive uma transformação acelerada impulsionada pelo envelhecimento populacional, pela complexidade dos cuidados e pelos avanços digitais, num cenário que exige maior integração, sustentabilidade e adaptação a novas realidades como o Espaço…
Previsão do tipo de parto após indução com recurso a modelos de Machine Learning
A indução do trabalho de parto é um procedimento obstétrico frequentemente realizado que envolve a iniciação artificial das contrações uterinas antes do seu início espontâneo. O seu uso tem vindo a aumentar globalmente, particularmente em…
De relatórios mamográficos em português a dados clínicos estruturados: uma transformação automática
A transformação digital tem reconfigurado os sistemas de saúde, integrando tecnologias digitais nos processos clínicos e administrativos, promovendo melhorias na qualidade dos serviços, na segurança dos doentes e na eficiência das instituições. Além da informatização…
Uma intervenção digital para a Insónia em Oncologia
A insónia é uma perturbação do sono caracterizada por dificuldades persistentes em iniciar o sono, mantê-lo durante a noite ou alcançar um sono de qualidade. Estas dificuldades surgem mesmo na presença de condições adequadas para…
Da consciencialização à mudança com um Toolkit Digital para promover estilos de vida saudáveis
No último século, a esperança média de vida aumentou significativamente, devido a melhorias nos cuidados de saúde, condições de saneamento, nutrição e terapêuticas médicas. No entanto, este aumento da longevidade nem sempre se traduz em…
Tecnologia digital a revolucionar o pós-operatório de cirurgia cardíaca
As doenças cardiovasculares mantêm-se como a principal causa de mortalidade a nível mundial, sendo responsáveis por cerca de 17,9 milhões de mortes por ano, de acordo com a Organização Mundial de Saúde. A sua elevada…
Sistema robótico autónomo para a terapia do autismo
O transtorno do espetro do autismo é uma condição do neurodesenvolvimento com repercussões clínicas, sociais e económicas significativas ao longo da vida. Segundo a Organização Mundial de Saúde, estima-se que afete aproximadamente 1 em cada…
Exergames de realidade virtual como ferramenta para o diagnóstico de doenças oculares
As doenças oculares representam um desafio crescente para a saúde pública em Portugal, comprometendo significativamente a qualidade de vida da população. O aumento da sua prevalência está associado a diversos fatores, como o envelhecimento demográfico,…
Melhoria da eficiência no acompanhamento clínico de casos Covid-19 com uma plataforma digital
A COVID-19, causada pelo vírus SARS-CoV-2, é uma doença altamente contagiosa com potencial para provocar consequências graves, exigindo o isolamento dos indivíduos infetados e o respetivo acompanhamento clínico. Enquanto os casos mais graves requerem internamento,…
A ameaça crescente da resistência a antibióticos em Klebsiella nos Hospitais Portugueses
As infeções associadas aos cuidados de saúde representam uma grave ameaça à saúde pública, sendo adquiridas durante tratamentos médicos ou internamentos hospitalares, resultando frequentemente em hospitalizações prolongadas, custos elevados para os sistemas de saúde e…
Os desafios na proteção de dados em plataformas de saúde digital para idosos
O envelhecimento demográfico impõe desafios significativos aos sistemas de saúde, intensificando a pressão sobre as infraestruturas e recursos humanos. Estima-se que, até 2050, a população idosa ultrapasse os 2 mil milhões de pessoas, tornando-se imperativo…
Aplicação móvel para melhorar fluxos de trabalho em lares de idosos
Portugal apresenta uma das populações mais envelhecidas do mundo, o que exerce uma pressão crescente sobre os serviços de apoio a idosos, especialmente em lares. Os profissionais de saúde nestas instituições estão frequentemente sobrecarregados devido…
Facilitando o diagnóstico da Epilepsia com um sistema de EEG Wearable sem fios
As doenças paroxísticas caracterizam-se por condições súbitas e episódicas que causam alterações temporárias no organismo. Entre elas, a epilepsia destaca-se por causar descargas neuronais síncronas e descontroladas, resultando em crises recorrentes e não provocadas. Estas…
Segmentação automática de vasos sanguíneos em imagens ultrassonográficas carotídeas
As doenças vasculares, como a estenose da carótida (estreitamento das artérias carótidas, que ligam o coração ao cérebro causado pelo acúmulo de placas de ateroma ricas em gordura), Acidentes Vasculares Cerebrais (AVC) (interrupção súbita do…
Impacto da Roboterapia-PARO em pessoas idosas com demência em Portugal
O envelhecimento é um processo gradual, multifatorial e contínuo, caracterizado pela perda progressiva de funções biológicas e pela degeneração associada ao surgimento de doenças relacionadas com a idade. Em Portugal, o envelhecimento da população é…
A nova era da interoperabilidade em sistemas de saúde
A crescente utilização de registos eletrónicos de saúde, sistemas de diagnóstico digital e tecnologias de monitorização remota tem levado a um aumento expressivo no volume e na complexidade dos dados em saúde. Este aumento intensifica…
Melhoria na localização de tumores na mama com um algoritmo de fusão de imagens
A cirurgia conservadora da mama tem como objetivo remover tumores, preservando o máximo de tecido mamário saudável possível, garantindo resultados estéticos ideais que são críticos para a qualidade de vida de um(a) paciente. Para alcançar…
Robótica colaborativa melhora as condições de trabalho
Os trabalhadores enfrentam desafios crescentes no ambiente industrial. Entre os mais críticos estão a fadiga e as posturas inadequadas, frequentemente associadas a tarefas repetitivas e a condições de trabalho que carecem de adequação ergonómica. Estes…
O papel das tecnologias móveis na monitorização e reabilitação da doença arterial periférica
A PAD é uma condição crónica prevalente, que afeta aproximadamente 200 milhões de indivíduos globalmente, caraterizada pela obstrução das artérias periféricas, especialmente nas extremidades inferiores, devido à formação de placas ateroscleróticas, que comprometem o fluxo…
Incorporação de implantes digitais nas imagens da TAC para planear a cirurgia ortopédica
A cirurgia ortopédica trata condições do sistema musculoesquelético para aliviar a dor, restaurar a função e melhorar a qualidade de vida do paciente. O sucesso destas cirurgias depende de um planeamento pré-operatório minucioso, que combina…
Saúde digital no topo dos resultados do Poliempreende nacional 2024
O Poliempreende é uma consolidada rede nacional de incentivo ao empreendedorismo no ensino superior em Portugal, com duas décadas de existência. Focado na promoção da inovação, o concurso tem gerado um impacto significativo na economia…
Solução digital facilita a interação entre utentes e profissionais de saúde
Muitos utentes enfrentam dificuldades em agendar consultas médicas nas unidades hospitalares, e, quando conseguem, frequentemente têm de esperar longos períodos para serem atendidos. Esta situação é agravada por problemas como a incompatibilidade de horários entre…
O impacto da integração de computação calma no processo clínico
Nos últimos anos, a transformação digital na área da saúde tem desempenhado um papel crucial, impulsionada pelo aumento exponencial de dados médicos. Estes abrangem desde informações administrativas até registos detalhados de diagnósticos, exames laboratoriais, imagens…
ULS Almada-Seixal revoluciona com primeiro Robot cirúrgico da região
Nos últimos anos, a ULSAS tem vindo a implementar gradualmente sistemas robóticos, reforçando o seu compromisso com a inovação e a melhoria dos cuidados de saúde. Recentemente, a instituição adquiriu um sistema robótico de última…
Intervenção online visa prevenir a ansiedade na população geral
Os transtornos de ansiedade são um problema global, afetando 300 milhões de pessoas em todo o mundo e colocando uma pressão significativa sobre os indivíduos e os sistemas de saúde. Só na Europa, o impacto…
Reabilitação da paralisia facial através de assistentes virtuais
A paralisia facial, definida pela incapacidade de mover um ou ambos os lados da face, tem uma incidência de 20 a 30 casos por 100.000 pessoas anualmente. Esta condição muitas vezes causa fraqueza facial, dificuldades…
Deteção da ansiedade e de ataques de pânico em tempo real
O crescente número de pessoas com transtornos de ansiedade, juntamente com o aumento da conscientização sobre a saúde mental, impulsiona a necessidade de novas ferramentas tecnológicas que forneçam a monitorização remota e contínua de transtornos…
Uma nova abordagem à Tele-Ecografia assistida por tecnologias robóticas
Atualmente, os sistemas robóticos para ecografia dividem-se em duas categorias principais: os robôs portáteis que exigem posicionamento manual e os sistemas robóticos totalmente autónomos que controlam de forma independente a orientação e o posicionamento da…
Dos grandes dados às grandes decisões: Como IA estratifica casos de cancro por fatores de risco
A CLARIFY Decision Support Platform (DSP) é uma aplicação web responsiva projetada para apoiar a tomada de decisões nos cuidados oncológicos através da integração de dados em tempo real e de análises preditivas. Construída com…
Do “texto livre” a dados clínicos estruturados: A base para sistemas de apoio à decisão médica
Atualmente, a prática de registar informações clínicas em “texto livre” oferece flexibilidade, mas dificulta a extração automática de dados, limitando a aplicação de modelos analíticos. A maior parte dos registos é não estruturada, e o…
Inteligência artificial utilizada na deteção de depressão em sobreviventes de cancro
O objetivo do projeto FAITH (Federated Artificial Intelligence solution for moniToring mental Health status after cancer treatment) é identificar e prever remotamente sintomas depressivos em sobreviventes de cancro usando uma abordagem de aprendizagem federada que…
Integração dos sistemas SONHO v2 e SClínico na ULS de Coimbra para melhorar cuidados de saúde
Com mais de meio milhão de consultas médicas hospitalares realizadas no primeiro semestre de 2024, a ULS de Coimbra destaca-se como uma instituição dedicada a cuidados de saúde integrados, de alta qualidade e centrados nas…
Ecossistema de cuidados para idosos: Uma plataforma inovadora para serviços personalizados e eficientes
Com a esperança de vida a aumentar e a taxa de fertilidade a diminuir, espera-se que, até 2050, a população com mais de 80 anos supere os jovens em várias regiões do mundo. O aumento…
Tecnologia inovadora que alivia subconscientemente a ansiedade através de um cachecol
A tecnologia SCAARF é uma ideia inovadora na área da saúde digital e da tecnologia wearable. A SCAARF visa a oferecer um método alternativo para aliviar os sintomas da ansiedade de uma forma não intrusiva…
Intervenções de saúde digital: Equidade dos cuidados da hipertensão para todos
Quase metade de todos os adultos nos Estados Unidos tem hipertensão, um dos principais fatores de risco para doenças cardiovasculares, e apenas cerca de um quarto (24%) dessas pessoas tem a hipertensão sob controlo. Estudos…
Personalização e tecnologia na gestão da diabetes
A crescente prevalência de doenças crónicas, particularmente DM, está a sobrecarregar os sistemas de saúde globais e a aumentar os custos dos cuidados de saúde devido à complexidade dos cuidados e à fraca integração, resultando…
Negociações sobre o Espaço Europeu de Dados de Saúde avançam com a participação da SPMS
O Espaço Europeu de Dados de Saúde será um sistema de partilha de dados de saúde comum à União Europeia. Prevê a utilização dos dados para fins que beneficiem as pessoas e a sociedade. Assegurará…
Secretária de Estado Margarida Tavares enfatiza inovação digital na promoção da saúde
O discurso de Margarida Tavares, Secretária de Estado da Promoção da Saúde, sublinhou a importância da digitalização e da inovação na promoção da saúde e prevenção de doenças, com uma perspetiva voltada para o futuro….
ARS Algarve moderniza radiologia com IA e novo data center
O serviço de radiologia da ARS Algarve já realizou perto de 29 mil exames utilizando a tecnologia de Inteligência Artificial (IA). Nos últimos anos, tem sido feita uma grande aposta em digitalização de imagem e…
Espaço Europeu de Dados de Saúde: Acesso unificado aos dados de saúde na UE
O objetivo do Espaço Europeu de Dados de Saúde (EEDS) é melhorar o uso de dados de saúde para fins de investigação, inovação e elaboração de políticas. Ao mesmo tempo, esta legislação visa dar aos…
Comissão Europeia altera programa Europa Digital com investimento de 762,7 milhões de euros
O Programa Europa Digital é o primeiro programa de financiamento da UE centrado em levar as tecnologias digitais até às empresas e aos cidadãos. Com um orçamento total previsto de 7,5 mil milhões de EUR…
SPMS integra a iniciativa TEF-Health
A SPMS participa na iniciativa TEF-Health como parceira de um consórcio composto por 51 entidades de 9 países da União Europeia. Esta ação é cofinanciada pela Comissão Europeia e tem uma duração de cinco anos….
FMUP cria academia júnior de inovação em saúde para estudantes do ensino secundário
A FMUP lançou a primeira edição da Academia Júnior no início de 2024. O programa permite aos participantes aprender mais sobre tópicos como as potencialidades no uso da inteligência artificial em saúde, o desenvolvimento da…
SPMS representa Portugal como vice-presidente da GDHP
A GDHP é uma organização intergovernamental da área da saúde digital que facilita a cooperação e colaboração entre representantes governamentais e a Organização Mundial da Saúde (OMS), cujo propósito é fomentar o desenvolvimento de políticas…
Transformação digital da saúde no INCoDe.2030 em Tomar
Dentro do roteiro INCoDe.2030, no evento em Tomar, a SPMS abordou o tema “Transformação digital da Saúde” com o objetivo de informar os projetos mais relevantes em curso e com maior impacto para profissionais de…
Hospital de Braga avalia memória com jogo interativo em pacientes com esclerose múltipla
A Esclerose Múltipla é conhecida como uma doença crónica do sistema nervoso central, com uma ampla variedade de sintomas motores e sensitivos, que podem conduzir à incapacidade de trabalho, sobrecarga socioeconómica e reduzida qualidade de…
Teleconsulta de neurocirurgia vence prémio de inovação
Durante a pandemia, o foco no combate à Covid-19 reduziu a atenção a outras doenças, criando uma necessidade urgente de recuperar a qualidade dos cuidados de saúde para essas condições. O objetivo do BI Award…
HealthData@PT: Nova iniciativa da SPMS para dados de saúde
A ação HealthData@PT é lançada no contexto da implementação do Espaço Europeu de Dados de Saúde, sendo uma iniciativa aprovada pela Comissão Europeia no âmbito do programa EU4Health 2021-2027. Esta iniciativa contribui para a transformação…
tem uma ideia inovadora
na área da saúde?
Partilhe-a connosco e veja-a ganhar vida.
Ajudamos a dar vida aos seus projetos!