De que forma os biomarcadores digitais orientados por IA estão a redefinir o diagnóstico?

Joshua Reicher, Michael Muelly

Os biomarcadores digitais estão a desempenhar um papel cada vez mais importante na forma como as pessoas recebem e vivenciam os cuidados de saúde. Os dados longitudinais que podem ser recolhidos de forma contínua através de diferentes fontes, incluindo wearables, estão a permitir que os médicos forneçam planos de tratamento de forma mais atempada e personalizados para os seus doentes. Com o suporte da inteligência artificial (IA), os biomarcadores digitais podem alterar radicalmente os tipos de resultados capazes de alcançar no futuro próximo.

Conversámos com Joshua Reicher e Michael Muelly, cofundadores da IMVARIA, uma empresa com sede nos EUA especializada no desenvolvimento de soluções de biomarcadores digitais orientadas por IA, para obter informações sobre o impacto dos biomarcadores digitais no diagnóstico e prognóstico, especialmente na área de doenças raras, e como estão a ser utilizados para melhorar a saúde das pessoas.

Biomarcadores digitais: utilização de algoritmos para identificar padrões

HT: O que são biomarcadores digitais? Pode dar alguns exemplos de como estão a transformar o setor da saúde atualmente?

Joshua Reicher: Uma definição formal de biomarcador é uma molécula biológica encontrada em fluidos corporais, sangue ou tecidos que representa processos normais ou anormais, ou está associada a uma condição ou doença. Para expandir esse conceito, o biomarcador digital refere-se a assinaturas digitais que não derivam necessariamente de sangue, fluidos ou tecidos, mas são um sinal de um processo normal ou anormal relacionado com uma condição ou doença.

Estes biomarcadores digitais são derivados de werables e tecnologias como tomografia computorizada (TC) ou imagiologia por ressonância magnética (RM), mas não podem ser determinados pela análise manual dos dados brutos isoladamente. A aprendizagem automática e a IA devem ser utilizadas para encontrar um algoritmo ou padrão que tenha uma ligação a uma determinada condição.

Michael Muelly: Há um número crescente de produtos de biomarcadores digitais disponíveis no setor da saúde. Um exemplo disso é a Tomografia computorizada da reserva de fluxo fraccionado (FFRCT, Fractional Flow Reserve - Computed Tomography) da HeartFlow, que quantifica a doença cardíaca e evita tratamentos invasivos desnecessários. Além disso, os eletrocardiogramas com tecnologias de adesivos começaram a definir categorias, como a carga da fibrilhação atrial, em que um biomarcador digital pode ser determinado correlacionando-o com uma doença familiar e prevendo resultados com base nisso.

HT: Então, em resumo, um biomarcador digital é mais do que apenas dados, são os padrões e algoritmos que o definem. Será então possível ter o mesmo sinal biológico monitorizado por dois biomarcadores independentes que levam a duas informações diferentes?

Joshua Reicher: Sim, com certeza. No geral, podemos pensar sobre isso em relação ao que os médicos fazem. Enquanto radiologista a analisar uma TAC, posso obter diferentes informações e perceções a partir de um exame. Para ser mais específico, posso avaliar a gravidade da doença pulmonar obstrutiva crónica (DPOC) de um doente ou a presença de cancro. Da mesma forma que testamos o sangue e os tecidos, a assinatura real dependerá do que se está à espera. Os dados brutos são o que alimenta tudo isso.

Para os biomarcadores, essa assinatura precisa de ser correlacionada com algo concreto, como um resultado de diagnóstico ou atribuição de tratamento. Não pode ser apenas uma informação bruta ou dados isolados.

Acrescentar valor ao diagnóstico com os biomarcadores digitais

HT: O seu foco é o desenvolvimento de biomarcadores digitais para diagnóstico. Qual é o valor dos biomarcadores digitais no diagnóstico, especificamente para doenças raras?

Joshua Reicher: Existem duas categorias amplas para descrever o valor dos biomarcadores digitais no diagnóstico. A primeira categoria é a deteção precoce da doença. Isto é particularmente verdade em doenças desafiantes, onde o maior exemplo são as doenças raras. Embora as doenças raras individualmente, por definição, afetem relativamente poucos indivíduos, em conjunto, essas doenças afetam mais de 30 milhões de pacientes nos EUA.1 Em alguns casos, pode demorar mais de sete anos até que uma pessoa receba o diagnóstico correto de uma doença rara.2 Esse é um período incrivelmente longo quando um doente está a circular pelos sistemas de saúde, a tentar encontrar um médico que possa entender o que está a acontecer antes de finalmente chegar a um diagnóstico. Resolver esse problema pode levar a melhores percursos dos pacientes, caminhos mais rápidos para diagnósticos precisos e, claro, em muitos casos, tratamentos mais eficazes.

Michael Muelly: A segunda categoria é o diagnóstico errado, que é algo por que muitas pessoas passam. Os diagnósticos errados estão a resultar num custo anual de cerca de 100 mil milhões de dólares apenas nos EUA.3 Testes excessivamente invasivos contribuem para este número, assim como os testes inadequados. Com os diagnósticos de doenças raras, o grande desafio são os inúmeros erros, caracterizações erradas, fenotipagem incorreta e a incapacidade de descobrir o que fazer em seguida.

Muitas pessoas tiveram essas experiências com o sistema de saúde, onde não obtiveram o diagnóstico correto e fiável de forma eficiente. Os biomarcadores digitais, que podem ser amplamente disponibilizados e podem ser automatizados, podem resolver muitos desses problemas, porque são mais objetivos e consistentes.

Melhorar os resultados dos doentes com soluções digitais

HT: De que forma os biomarcadores digitais levarão, potencialmente, a melhores resultados para os doentes?

Joshua Reicher: Se olharmos para a história da medicina, antes das TACs, análises de sangue, imagiologia e biomarcadores sanguíneos, as doenças eram diagnosticadas por especialistas altamente qualificados e havia vários desafios. Por exemplo, a obtenção de informações e históricos precisos dos doentes era difícil e subjetiva devido às diferentes experiências que os médicos tinham. E, muitas vezes, eram necessários procedimentos invasivos em instituições médicas especializadas. Mesmo algo tão simples como diagnosticar cálculos biliares exigia cirurgia.

Atualmente, no entanto, os biomarcadores digitais fornecem sistemas objetivos e amplamente disponíveis para avaliar uma ampla gama de doenças. Diagnósticos precoces e precisos significa que os pacientes têm uma probabilidade muito melhor de ter a sua condição sob controlo e, em última análise, alcançar resultados muito melhores.

A nossa equipa na IMVARIA está a examinar a nossa tecnologia de biomarcadores digitais na fibrose pulmonar. O atraso médio no diagnóstico é de dois anos.4 Durante esse período, um doente pode perder entre 30 a 40% da sua função pulmonar.5

Michael Muelly: Os biomarcadores digitais também nos permitem criar medicamentos personalizados, ao capturar as características individuais e compará-las com as da população, considerando médias estatísticas. Os biomarcadores digitais ajudam-nos a fazer inferências críticas, o que esperamos que seja a diferença nos resultados dos doentes.

Os benefícios que os biomarcadores digitais trazem aos sistemas de saúde

HT: Quais são alguns dos ganhos na eficiência de recursos e/ou benefícios financeiros dos biomarcadores digitais para os sistemas de saúde? Pode dar alguns exemplos específicos?

Joshua Reicher: Sim, vamos pensar nas biópsias de cirurgia aberta, que são o padrão atual para o diagnóstico de fibrose pulmonar. Estão associadas a altos custos de hospitalização, que podem chegar aos 30.000 dólares americanos.6 Um biomarcador digital não invasivo que poderia responder às mesmas perguntas, poderia reduzir os custos numa média de 55%, de acordo com os nossos dados.7

Outro exemplo é o HeartFlow.8 Estudos económicos da saúde divulgados anteriormente mostram que os sistemas de saúde podem obter poupanças significativas associados a testes cardíacos invasivos desnecessários.9

Em última análise, aumentar o uso e a disponibilidade de biomarcadores digitais é algo que precisa de acontecer. Considerando o custo e a qualidade do sistema de saúde atual, aproveitar as tecnologias avançadas de IA, bem como desenvolver biomarcadores digitais para diagnósticos mais precisos, mas menos invasivos, é um passo essencial para o futuro.

Enfrentar os desafios com a adoção de biomarcadores digitais

HT: Quais são os desafios que os criadores de biomarcadores digitais enfrentam atualmente?

Michael Muelly: Um dos principais obstáculos é obtenção de dados com qualidade e em quantidade. Muitos sistemas de saúde lutam com isso, especialmente se for uma doença mais rara que afeta apenas algumas dezenas de doentes. Para desenvolver modelos fiáveis, precisa de centenas, milhares e, às vezes, dezenas de milhares de doentes/pontos do conjunto de dados. Recolher esses dados com alta qualidade e, claro, com as devidas aprovações e salvaguardas em vigor, é uma das tarefas mais difíceis ao desenvolver biomarcadores digitais. Além disso, ainda não há regulamentação da FDA estabelecida em relação às tecnologias de IA, e portanto, embora a conversa tenha começado, demorará algum tempo até que ocorra a adoção generalizada.

Indo mais longe, depois de as aprovações regulamentares necessárias serem concedidas, de que forma iremos introduzir os biomarcadores digitais no sistema de saúde? Todos os aspetos técnicos devem ser integrados de forma eficaz nos ecossistemas de tecnologias de informação existentes. Também temos de considerar quem vai pagar por essa nova tecnologia.

Os contribuintes ainda não estão habituados a essas plataformas, portanto, será crucial que os criadores de biomarcadores digitais demonstrem a importante poupança de custos que essas ferramentas poderiam proporcionar aos sistemas de saúde.

Joshua Reicher: Os assuntos na área da saúde tendem a andar lentamente, mas tenho a certeza de que chegaremos lá no final. Basta olhar para o campo da genética e da genómica. Eram conceitos de pesquisa realmente interessantes no início dos anos 90. Hoje, ambos são universalmente cobertos por uma ampla gama de diferentes casos de uso na prática clínica nos EUA. Ao longo de um período de 10 a 15 anos, passámos de não termos testes genéticos nem genómicos disponíveis para termos todos estes processos – desde a regulamentação até ao reembolso para uso no ambiente clínico – relativamente simplificados.

Qualquer nova tecnologia passará por dificuldades graduais, mas estamos otimistas quanto à adoção de biomarcadores digitais devido à variedade de benefícios que oferecem a todos no sistema de saúde.

HT: Enquanto médico engenheiro, qual é a sua opinião sobre o crescimento significativo de tecnologias profundas, como a IA e a aprendizagem automática, e como continuarão a fundir-se com a biologia para mudar o setor da saúde?

Michael Muelly: A complexidade dos dados ao nível da população está a tornar-se cada vez mais difícil de gerir. Estas tecnologias estão a desempenhar um papel crucial para nos ajudar a encontrar correlações significativas entre grandes quantidades de dados. As informações que estamos a obter estão a permitir-nos desenvolver uma melhor compreensão das diferenças individuais das pessoas com doença. Este nível de conhecimento está a ajudar os médicos a elaborar planos de tratamento cada vez mais personalizados

Infelizmente, continua a haver uma promessa exagerada da IA e da aprendizagem automática. Há muita coisa que estas tecnologias ainda não conseguem alcançar. Por exemplo, não poderão substituir médicos para a grande maioria das tarefas. Para a indústria, é melhor adotar uma perspetiva mais fundamentada e realista sobre o que estas tecnologias podem fazer e o valor que acrescentam.

Implementação de biomarcadores digitais: De que forma os executivos podem adotar novas soluções

HT: Já assistiu a uma mudança positiva na qual os profissionais de saúde estão mais abertos a soluções digitais? A esse respeito, quais são os desafios que os profissionais de saúde enfrentam quando querem implementar biomarcadores digitais?

Michael Muelly: Há certamente mais conhecimentos sobre as soluções digitais nos dias de hoje. O entusiasmo em torno da IA tem aumentado nos últimos 10 anos e também temos visto alguns avanços tecnológicos bastante sofisticados. Estas tecnologias digitais também são cada vez mais aceites à medida que as partes interessadas começam a perceber o quanto estas ferramentas podem ser úteis.

Para que os sistemas de saúde adotem biomarcadores digitais, as partes interessadas precisam de fazer várias perguntas.

Primeiro, "como podemos garantir que estes dispositivos realmente funcionem bem?" As redes de saúde devem medir o valor que estes biomarcadores digitais geram e garantir que a sua segurança está ao mais alto nível.

O passo seguinte é perguntar “há incentivo suficiente para que o sistema de saúde cubra os custos destas tecnologias ou serão reembolsadas diretamente?” Mesmo depois de avaliar o valor destes dispositivos, ainda há dúvidas quanto aos seus custos e cobertura de pagamento.

Por último, "como podemos integrar estas tecnologias nos nossos processos atuais?" Os criadores digitais devem primeiro ter uma boa compreensão das operações atuais dentro de um sistema de saúde específico e, em seguida, descobrir a melhor forma de introduzir e incluir estas novas tecnologias de biomarcadores digitais para facultar o valor esperado.

HT: Vamos discutir mais o tópico da implementação da organização de cuidados de saúde. Se uma empresa como a IMVARIA abordar uma organização de cuidados de saúde com a sua solução de biomarcador digital, qual é a melhor abordagem para integrar a tecnologia nos serviços prestados?

Michael Muelly: Esse é um grande desafio. Tem de identificar quais são as partes interessadas que podem tomar essa decisão. Pensamos sobre isso de duas formas diferentes. Uma é a abordagem focada no médico, em que, se houver comparticipação semelhante a um teste laboratorial externo, o médico é quem toma a decisão de pedir a solução de diagnóstico. Nesse caso, há uma pessoa que precisa de ser convencida do valor da tecnologia. Ao implementar a tecnologia a um nível mais global dos sistemas de saúde para toda uma organização, torna-se numa decisão de liderança de saúde com uma proposta de valor diferente.

A complexidade da implementação de uma tecnologia ao nível do sistema de saúde é significativamente maior em comparação com convencer um médico individual. Embora possa tocar em muito mais vidas ao nível dos sistemas de saúde, entrar nesses ambientes pode demorar anos. É melhor seguir uma abordagem dupla, onde queremos disponibilizar esta tecnologia a médicos cujos doentes poderiam beneficiar da mesma, mas também seguir esse caminho da ampla adoção ao nível dos sistemas de saúde.

Joshua Reicher: Na área da biopsia líquida, há dois modelos a serem considerados quando se pensa em biomarcadores digitais. O primeiro modelo é mostrar que o biomarcador está ligado à precisão ou resultado do diagnóstico, justificar a necessidade de reembolso através de estudos económicos da saúde e, em seguida, os médicos podem aceder ao mesmo sem qualquer integração extra. Eles só precisam de enviar os dados e obter os resultados. O segundo modelo envolve o trabalho com empresas biofarmacêuticas e das ciências da vida, ensaios clínicos e locais interessados em doenças específicas para implementar tecnologias para diagnósticos precoces ou para a inclusão em ensaios clínicos. Isto precede a necessidade de autorização regulamentar, uma vez que é feita sob conselhos de revisão de investigação clínica e ajuda a inscrever os doentes nos estudos de forma mais rápida, enquanto disponibiliza diagnósticos potencialmente mais rápidos nesse contexto.