SENAI CIMATEC utiliza tecnologia NVIDIA para desenvolver algoritmo de deep learning capaz de detectar pneumonias causadas por COVID-19 em radiografias

O algoritmo, denominado Cimatec_XCOV19, foi criado graças ao acesso dos pesquisadores ao primeiro NVIDIA AI Joint Lab da América Latina e já está sendo utilizado por hospitais parceiros, como o MedSênior

 

O algoritmo, denominado Cimatec_XCOV19, foi criado graças ao acesso dos pesquisadores ao primeiro NVIDIA AI Joint Lab da América Latina e já está sendo utilizado por hospitais parceiros, como o MedSênior

Pesquisadores brasileiros do SENAI CIMATEC desenvolveram um algoritmo de inteligência artificial (IA), denominado Cimatec_XCOV19, capaz de identificar traços anormais em radiografias do tórax que são sinais específicos deixados por pneumonias graves causadas por infecções do SarsCov-2, o vírus que causa a COVID-19. Utilizando 4 GPUs V100 da NVIDIA como hardware de processamento dos dados, o algoritmo oferece um bom suporte diagnóstico capaz de adiantar tratamentos de casos severos.

Averiguar casos de COVID-19 via radiografias não é uma técnica de avaliação médica recomendada pela OMS (Organização Mundial da Saúde) para ser usada de forma exclusiva. Apesar disso, algoritmos como o Cimatec_XCOV19 buscam garantir maior assertividade desse método de avaliação, podendo vir a mudar essa realidade conforme são alimentados por mais dados no futuro. Atualmente, o algoritmo já possui uma sensibilidade de 85%.

O algoritmo foi desenvolvido dentro do primeiro NVIDIA AI Joint Lab na América Latina, que fica no SENAI CIMATEC. Ele pode ser usado, por exemplo, em situações em que é preciso apoiar a triagem de pneumonia em pacientes internados em unidades de terapia intensiva com suspeita de COVID-19 e que geralmente não podem ser transportados para os centros radiológicos do hospital. Nesses casos, um exame de imagem de raio-X pode ser realizado rotineiramente no leito dos pacientes.

Os pesquisadores Adhvan Furtado, Leandro Andrade, Diego Frias, Thiago Maia, Roberto Badaró e Erick G. Sperandio Nascimento são os responsáveis pelo estudo científico, que foi publicado na Applied Sciences (https://www.nvidia.com/pt-br/deep-learning-ai/education/ambassador-program/) número 12 de 2022. O algoritmo de IA criado por eles utilizou um conjunto de dados para treinamento de mais de 44 mil imagens referentes a quase 3 mil casos de COVID-19, um dos maiores conjuntos de dados da literatura recente. Além disso, o sistema pode e está sendo alimentado por mais profissionais de saúde, como os da MedSênior, que já estão usando o algoritmo como apoio na detecção de casos da doença. Essa base de dados foi construída com ajuda do Hospital das Clínicas da USP, Hospital Santa Isabel e MedSênior. Além disso, os pesquisadores brasileiros tornaram o código do algoritmo aberto para quem quiser gerar novas pesquisas em cima dessa base.

"Ficamos muito contentes em ver os resultados do uso da tecnologia da NVIDIA nesse projeto, que teve início em 2020, mas só foi publicado agora por rigor científico. A triagem rápida de casos de COVID-19 ainda é extremamente necessária, pois apesar da melhora na quantidade de casos, ainda vivemos uma pandemia e ainda precisamos de agilidade e assertividade para salvar vidas", comenta Marcio Aguiar, diretor da divisão Enterprise da NVIDIA para América Latina.

O método radiográfico mais utilizado mundialmente para a detecção de doenças ainda é a radiografia, ou o “raio-X” como é chamado popularmente. Esse projeto começou como uma tese de doutorado de Adhvan Furtado, sob a orientação do Prof. Erick Sperandio e do Prof. Roberto Badaró, e passou pela análise de uma junta médica e um conselho de ética com mais de mil resultados analisados em momentos diferentes por dois radiologistas diferentes.

"Em casos graves de pneumonia em que falta o exame RT-PCR, por exemplo, o hospital pode usar a IA para ter um resultado que ajuda a iniciar o tratamento o quanto antes, e isso salva muitas vidas", explica Adhvan Furtado, pesquisador do projeto e autor principal do estudo. "Foi um trabalho árduo, já que foi preciso alimentar os algoritmos só com os melhores dados disponíveis, pois há muitos dados sujos em bases médicas públicas e é preciso filtrá-los, além da demanda por uma adaptação geográfica dos dados", completa o pesquisador.

Todos os dados analisados foram tratados a fim de ensinar a IA apenas com informações de confiança, e a segurança dos pacientes cujos exames foram utilizados no processo também foi levada em conta. Seguindo as normas apresentadas pela Lei Geral de Proteção de Dados (LGPD), todos os exames foram tornados anônimos antes de serem utilizados para alimentar a IA.

Os próximos passos são alimentar mais e mais a IA, a ajudando a refinar ainda mais as informações e garantir maior confiabilidade. Além disso, um outro projeto encabeçado pela equipe está buscando fazer algo semelhante utilizando dados de resultados de tomografias computadorizadas.

NVIDIA AI Joint Lab e programa de embaixadores da NVIDIA

Um dos destaques dessa pesquisa é que ela só foi possível graças ao AI Joint Lab, um laboratório focado em desenvolvimento com inteligência artificial, criado em conjunto com o SENAI CIMATEC e a NVIDIA. Esse é o primeiro dos laboratórios da NVIDIA de toda a América Latina, que começou a ser desenvolvido como um projeto para criar um centro de supercomputação no SENAI.

Os AI Joint Labs são centros de pesquisa que existem no mundo todo com foco em pesquisar IA para a indústria de forma prática, a fim de resolver problemas com alta tecnologia. A NVIDIA fornece equipamentos e softwares de última geração para que os processamentos de pesquisa sejam acelerados e a produtividade sejam aumentadas.

"O SENAI CIMATEC queria criar um centro de referência em pesquisas com IA, e nos buscaram para o fornecimento de hardware de alto desempenho. Vendo o foco deles, os projetos voltados à indústria e, acima de tudo, a capacitação desses profissionais de ponta, a NVIDIA escolheu esse projeto para se tornar o primeiro AI Joint Lab de toda América Latina", comenta Aguiar. "Hoje, o SENAI CIMATEC é um dos centros de pesquisa mais competitivos do mundo, e isso traz diversas oportunidades para o ensino e para o mercado", completa Furtado.

Além disso, o pesquisador Prof. Erick G. Sperandio Nascimento, que liderou o time de pesquisa do algoritmo, é um NVIDIA Ambassador no Brasil e Pesquisador Chefe do NVIDIA/CIMATEC AI Joint Lab. “Essa parceria com a NVIDIA vem abrindo muitas oportunidades para toda a equipe. Ainda há poucas formações formais ligadas à IA e outras tecnologias emergentes, e esse e outros programas da NVIDIA proporcionam que profissionais se preparem de verdade para o que está por vir no mundo da tecnologia”, explica Prof. Erick.

O programa de embaixadores da NVIDIA visa capacitar profissionais para que eles levem conhecimentos envolvendo IA, deep learning e machine learning para universidades, sem custo, e com o propósito de capacitar profissionais no que há de melhor em tecnologia na atualidade. As inscrições gratuitas podem ser feitas aqui (https://www.nvidia.com/pt-br/deep-learning-ai/education/ambassador-program/).