Novo Método Melhora Avaliação Muscular em Pacientes de UTI
Uma abordagem de aprendizado de máquina melhora a precisão da imagem de ultrassom para monitoramento da recuperação muscular.
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Índice
A perda de massa muscular é um problema comum para pacientes em unidades de terapia intensiva (UTIs) que não conseguem se mover por longos períodos. Essa condição pode causar fraqueza, menos mobilidade e aumentar os riscos de complicações. Para ajudar a monitorar e acompanhar a recuperação, os médicos geralmente utilizam ultrassonografia (US) para medir o tamanho dos Músculos ao longo do tempo. No entanto, os métodos tradicionais de medição podem ser demorados e apresentar grandes diferenças dependendo de quem faz as medições ou quando os exames são realizados.
O Problema
Quando os médicos avaliam o tamanho dos músculos usando ultrassonografia, eles esperam encontrar visões semelhantes em diferentes exames, mas existem desafios. A pessoa que faz o Ultrassom pode posicionar o transdutor, ou sonda, de maneiras ligeiramente diferentes em dias diferentes. Além disso, o tamanho do músculo do paciente pode mudar devido à cicatrização ou outros fatores. Essas diferenças podem dificultar a comparação precisa dos exames.
A Solução
Para resolver esse problema, um novo método usando um tipo de aprendizado de máquina chamado aprendizado contrastivo auto-supervisionado foi desenvolvido. Essa abordagem encontra automaticamente imagens de ultrassom semelhantes de diferentes momentos, mesmo quando as condições não são exatamente as mesmas. Ao treinar um Programa de computador para reconhecer e combinar visões musculares, os médicos conseguem avaliar mais facilmente as mudanças musculares em seus pacientes ao longo do tempo.
Como Funciona
O sistema aprende através de um processo que permite entender como são as imagens semelhantes, sem precisar de muitos dados rotulados. Nesse método, as imagens são comparadas entre si de uma maneira que destaca suas semelhanças e diferenças. Em vez de combinar manualmente as imagens de ultrassom, o programa faz isso automaticamente, economizando tempo e melhorando a Precisão.
Os médicos coletaram dados de 67 pacientes na UTI, capturando múltiplos exames de ultrassom para cada paciente. O programa foi treinado com essas imagens para identificar quais exames correspondiam uns aos outros, mesmo que realizados em dias diferentes.
Testando o Método
Depois que o programa foi treinado, ele foi testado em comparação com os métodos tradicionais. Os pesquisadores avaliaram quão bem o programa conseguia identificar visões correspondentes em comparação com um modelo supervisionado, que foi treinado com dados rotulados.
Os resultados foram encorajadores. A nova abordagem mostrou melhor desempenho em recuperar visões de ultrassom correspondentes. Quando avaliado, o programa alcançou um bom nível de precisão, sendo mais eficaz do que os métodos existentes.
Aplicação Prática
Em termos práticos, isso significa que os médicos podem confiar nessa tecnologia para ajudar a avaliar o estado muscular de seus pacientes de forma mais confiável e rápida. O programa tem o potencial de melhorar o cuidado com os pacientes, permitindo que os profissionais de saúde acompanhem melhor a recuperação muscular em pacientes criticamente doentes.
Feedback dos Usuários
Para garantir que o programa funcione em ambientes da vida real, uma pesquisa foi conduzida com outros profissionais de saúde. Eles foram mostrados pares de imagens de ultrassom e perguntados sobre quais combinavam melhor. O feedback sugeriu que o programa estava à altura das avaliações dos clínicos, demonstrando que poderia recuperar visões semelhantes com precisão, confirmando assim sua utilidade prática em cenários clínicos.
Conclusão
Esse novo método de recuperar automaticamente visões de ultrassom para pacientes na UTI é promissor para monitorar a recuperação da perda muscular. Com sua capacidade de reduzir a variabilidade e aumentar a precisão, pode se tornar uma ferramenta valiosa no cuidado com os pacientes. Pesquisas contínuas podem aprimorar ainda mais essa tecnologia para garantir um desempenho ainda melhor e aplicações mais amplas na área médica.
Título: Automatic retrieval of corresponding US views in longitudinal examinations
Resumo: Skeletal muscle atrophy is a common occurrence in critically ill patients in the intensive care unit (ICU) who spend long periods in bed. Muscle mass must be recovered through physiotherapy before patient discharge and ultrasound imaging is frequently used to assess the recovery process by measuring the muscle size over time. However, these manual measurements are subject to large variability, particularly since the scans are typically acquired on different days and potentially by different operators. In this paper, we propose a self-supervised contrastive learning approach to automatically retrieve similar ultrasound muscle views at different scan times. Three different models were compared using data from 67 patients acquired in the ICU. Results indicate that our contrastive model outperformed a supervised baseline model in the task of view retrieval with an AUC of 73.52% and when combined with an automatic segmentation model achieved 5.7%+/-0.24% error in cross-sectional area. Furthermore, a user study survey confirmed the efficacy of our model for muscle view retrieval.
Autores: Hamideh Kerdegari, Tran Huy Nhat Phung1, Van Hao Nguyen, Thi Phuong Thao Truong, Ngoc Minh Thu Le, Thanh Phuong Le, Thi Mai Thao Le, Luigi Pisani, Linda Denehy, Vital Consortium, Reza Razavi, Louise Thwaites, Sophie Yacoub, Andrew P. King, Alberto Gomez
Última atualização: 2023-06-07 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2306.04739
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2306.04739
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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