AI encontra um sinal de estresse oculto em tomografias computadorizadas de rotina

Os pesquisadores usaram um modelo de inteligência artificial de aprendizagem profunda para identificar o que descrevem como o primeiro biomarcador de estresse crônico que pode ser visto diretamente em imagens médicas padrão. As descobertas serão apresentadas na próxima semana na reunião anual da Sociedade Radiológica da América do Norte (RSNA).

O estresse crônico não afeta apenas o humor. Pode influenciar a saúde física e mental, contribuindo para problemas como ansiedade, dificuldade para dormir, dores musculares, hipertensão e sistema imunológico menos eficaz, segundo a American Psychological Association. Estudos também relacionaram o estresse contínuo a condições importantes, incluindo doenças cardíacas, depressão e obesidade.

AI mede glândulas supra-renais em tomografias computadorizadas de rotina

A principal autora do estudo, Elena Ghotbi, MD, pesquisadora de pós-doutorado na Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland, criou e treinou uma ferramenta de aprendizado profundo projetada para calcular o tamanho das glândulas supra-renais usando tomografias computadorizadas que já haviam sido realizadas.

Todos os anos, dezenas de milhões de tomografias computadorizadas de tórax são realizadas somente nos Estados Unidos.

“Nossa abordagem aproveita dados de imagem amplamente disponíveis e abre a porta para avaliações em larga escala do impacto biológico do estresse crônico em uma série de condições usando tomografias computadorizadas de tórax existentes”, disse o Dr. Ghotbi. “Este biomarcador baseado em IA tem o potencial de melhorar a estratificação do risco cardiovascular e orientar os cuidados preventivos sem testes ou radiação adicionais”.

Tornando a carga do estresse visível no corpo

O autor sênior Shadpour Demehri, MD, professor de radiologia na Johns Hopkins, observou que o estresse crônico é extremamente comum e é algo que muitos adultos experimentam todos os dias.

“Pela primeira vez, podemos ‘ver’ a carga de estresse a longo prazo dentro do corpo, usando um exame que os pacientes já fazem todos os dias em hospitais de todo o país. Até agora, não tínhamos como medir e quantificar os efeitos cumulativos do estresse crônico, além de questionários, marcadores séricos substitutos, como inflamação crônica, e medição de cortisol, que é muito difícil de obter.” Dr. Demehri disse.

Ao contrário de um único teste de cortisol, que reflete o estresse em apenas um momento, o tamanho das glândulas supra-renais funciona mais como um indicador de estresse crônico a longo prazo.

Grande coorte multiétnica relaciona imagens, hormônios e carga de estresse

Nesta pesquisa, a equipe analisou informações de 2.842 participantes (idade média de 69,3 anos; 51% mulheres) inscritos no Estudo Multiétnico de Aterosclerose, um grande estudo que combina imagens de tomografia computadorizada de tórax, questionários de estresse validados, medições de cortisol e indicadores de carga alostática – os efeitos fisiológicos e psicológicos cumulativos do estresse crônico no corpo. Por integrar imagens, dados bioquímicos e avaliações psicossociais nos mesmos indivíduos, esta coorte foi especialmente adequada, e provavelmente a única disponível, para criar um marcador de estresse crônico baseado em imagens.

Os investigadores aplicaram seu modelo de aprendizagem profunda às tomografias computadorizadas para delinear e medir automaticamente o volume da glândula adrenal. Eles definiram o Índice de Volume Adrenal (AVI) como o volume adrenal (cm³) dividido pela altura² (m²). Para capturar padrões hormonais, os participantes forneceram cortisol salivar oito vezes por dia durante dois dias. A carga alostática foi calculada usando índice de massa corporal, creatinina, hemoglobina, albumina, glicose, hemograma, frequência cardíaca e pressão arterial.

Índice de Volume Adrenal rastreia estresse, hormônios e risco cardíaco

A equipe examinou então como o AVI se relacionava com o cortisol, a carga alostática e uma série de indicadores de estresse psicossocial, como pontuações de depressão e questionários de estresse percebido. Eles descobriram que o AVI gerado pelo modelo de IA estava alinhado com questionários de estresse estabelecidos, com níveis de cortisol circulante e com futuros eventos cardiovasculares adversos.

Valores mais elevados de AVI foram associados a uma maior exposição global ao cortisol, níveis mais elevados de pico de cortisol e aumento da carga alostática. Pessoas que relataram altos níveis de estresse percebido apresentaram IVA mais alto em comparação com aquelas que relataram baixo estresse. O AVI também foi associado a um maior índice de massa ventricular esquerda, uma medida relacionada à estrutura do coração. Para cada 1cm³/m² aumento do AVI, o risco de insuficiência cardíaca e morte aumentou.

“Com dados de acompanhamento de até 10 anos de nossos participantes, conseguimos correlacionar o AVI derivado de IA com resultados clinicamente significativos e relevantes”, disse o Dr. “Este é o primeiro marcador de imagem de estresse crônico que foi validado e demonstrou ter um impacto independente no resultado cardiovascular, ou seja, insuficiência cardíaca”.

Uma nova maneira de quantificar o impacto cumulativo do estresse

“Há mais de três décadas que sabemos que o stress crónico pode desgastar o corpo em múltiplos sistemas”, disse Teresa E. Seeman, Ph.D., co-autora do estudo e professora de epidemiologia na UCLA e investigadora pioneira em stress e saúde. “O que torna este trabalho tão emocionante é que ele liga um recurso de imagem obtido rotineiramente, o volume adrenal, com medidas biológicas e psicológicas validadas de estresse e mostra que ele prevê de forma independente um resultado clínico importante. É um verdadeiro passo em frente na operacionalização do impacto cumulativo do estresse na saúde.”

Dr. Demehri explicou que conectar uma medida de imagem simples com vários marcadores bem estabelecidos de estresse e resultados de doenças cria uma abordagem nova e prática para medir o estresse crônico na prática clínica diária.

“O principal significado deste trabalho é que este biomarcador pode ser obtido a partir de tomografias computadorizadas amplamente realizadas nos Estados Unidos por vários motivos”, disse o Dr. Demehri. “Em segundo lugar, é uma medida fisiologicamente sólida do volume adrenal, que faz parte da cascata fisiológica do estresse crônico”.

Os pesquisadores observaram que este biomarcador de imagem poderia ser potencialmente aplicado a muitas doenças relacionadas ao estresse que comumente afetam adultos de meia-idade e mais velhos.

Outros coautores são Roham Hadidchi, Seyedhouman Seyedekrami, Quincy A. Hathaway, MD, Ph.D., Michael Bancks, Nikhil Subhas, Matthew J. Budoff, MD, David A. Bluemke, MD, Ph.D., R. Graham Barr e João AC Lima, MD