ANEXO 2. Elaboração de procedimento para organização de imagens e dados de endoscopia aplicado à gestão na saúde pública

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1 ANEXO 2 INSTITUCIONAL/IFSP PROJETO DE PESQUISA TÍTULO DO PROJETO: Elaboração de procedimento para organização de imagens e dados de endoscopia aplicado à gestão na saúde pública Área do Conhecimento (Tabela do CNPq): RESUMO Nos dias atuais observa-se um contínuo aumento na demanda por serviços hospitalares e clínicos. No entanto, muitas vezes, os recursos humanos e de materiais não são suficientes para atender toda esta demanda. Com isso, cresce a necessidade de se empregar estratégias administrativas e logísticas no gerenciamento demanda/recursos. Sistemas computacionais são ferramentas importantes para auxílio neste gerenciamento. Para o desenvolvimento destes sistemas é importante que haja participação de profissionais na área da saúde, que convivem com os problemas reais nos hospitais e clínicas; profissionais de administração e logística, para análise do problema e apresentação de propostas de melhoria; e profissionais na área de tecnologia da informação para desenvolver técnicas computacionais que automatizem o sistema de gerenciamento. O principal objetivo deste trabalho é empregar técnicas de administração e logística para formatação dos dados que, em projetos futuros, serão usados em sistemas automatizados de gestão. Como base para o desenvolvimento, serão empregados dados fornecidos por médicos participantes deste projeto e as técnicas de administração e logística pelos Professores IFSP. 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Considerando a importância de diagnóstico precoce das neoplasias e lesões préneoplásicas do trato gastrointestinal no prognóstico dos pacientes (Urquhart et al, 2013 e outros) e o acesso ainda restrito a exames de endoscopia, principalmente de países em desenvolvimento (Subramanian et al, 2013), novas tecnologias têm surgido continuamente na tentativa de ampliar a capacidade diagnóstica dos exames endoscópicos. Neste sentido, os equipamentos modernos tendem a obter uma maior acurácia das imagens, acoplar tecnologia de cromoscopia à base de corantes e virtuais para melhor identificação visual de áreas suspeitas de lesão, a endomicroscopia confocal a laser para

2 identificar melhor a delimitação de uma lesão e processos ainda experimentais como a endocistoscopia, tomografia de coerência óptica, autofluorescência e NBI (Mannath et al, 2010). As novas tecnologias têm como objetivo melhorar a qualidade da detecção e o diagnóstico em tempo real (Urquhart et al, 2013) necessitando de novas tecnologias para um diagnóstico precoce e com maior acurácia. Entretanto, este processo eleva o custo de equipamentos restringindo a população a realização de exames de endoscopia com maior capacidade diagnóstica de qualidade. Por outro lado, a ausência de equipamentos com qualidade diagnóstica faz com que retarde o diagnóstico precoce aumentando, assim, casos com doença neoplásica avançada associada a aumento da morbimortalidade e com custo terapêutico exorbitante ao sistema de saúde. Neste projeto, é proposto um estudo para elaboração de procedimentos para gerenciamento de dados de exames de endoscopia para priorização em agendamentos, visando contribuir para diminuir os problemas decorrentes do aumento de demanda pelos serviços hospitalares/clínicos e a limitação de recursos humanos/materiais. Este estudo fomentará dados para o desenvolvimento de ferramentas computacionais que pode auxiliar neste processo de tomada de decisão. O IFSP, através de seus professores e alunos, atuará em diferentes módulos do projeto. A utilização de um sistema de captura de imagens associado a técnicas de processamento de imagens, reconhecimento de padrões e Inteligência Computacional, podem ajudar a suplantar a deficiência de exame endoscópico, decorrentes da velocidade de progressão do endoscópio em um tubo com tortuosidade, curvas e conformação de cavidades dos compartimentos do tubo digestório. Isto contribui para a falha diagnóstica que ocorre frequentemente nas colonoscopias, além de melhorar as falhas de interpretação inerentes ao procedimento, uma vez que são dependentes do observador. As técnicas de processamento de imagens podem ser utilizadas para destacar características das lesões, enquanto que as de reconhecimento de padrões serão utilizadas para extração de informações das imagens. 3. OBJETIVOS Objetivo Geral: Elaboração de procedimento para gerenciamento de dados de exames de endoscopia para priorização em agendamentos.

3 Objetivos Específicos: Como objetivo específico visa-se armazenar um grande conjunto de dados que possam ser usados em trabalhos futuros, como no desenvolvimento de ferramentas computacionais para auxílio na priorização de atendimento; Além disso, com estes dados será possível gerar tabelas e gráficos que auxiliarão no processo de tomada de decisão. A endoscopia é uma especialidade médica que permite a inspeção de doenças localizadas no interior do corpo humano. Através do uso do aparelho endoscópico composto por uma fonte de luz e alguma forma de visualização é possível obter imagens médicas onde um especialista pode obter diagnósticos clínicos. Existem algumas técnicas de endoscopia dadas pela inserção da sonda de diferentes maneiras, podem ser: endoscopia digestiva alta, colonoscopia, broncoscopia e entre outras. Os aparelhos endoscópicos vêm sendo desenvolvidos ao longo de décadas e desde então melhoraram gradualmente a qualidade de seus componentes, se tornando cada vez mais um método menos invasivo e de menor impacto ao paciente (DHAWAN, 2011). 4. MATERIAIS E MÉTODOS Inicialmente, alguns exames endoscópicos devem ser acompanhados em ambiente hospitalar com a presença de especialistas. Capturar vídeos para então se extrair quadro compostos pelo filtro NBI, criando um banco de imagens das anomalias encontradas durante sessões endoscópicas. Uma intenção é desenvolver um sistema computacional multiplataforma que contém as técnicas computacionais implementadas, este sistema deve apresentar interface gráfica intuitiva e amigável para o uso pessoal em computadores convencionais. Outro objetivo é facilitar o trabalho operacional de patologistas, com o uso do protótipo de software desenvolvido durante este trabalho é possível preparar as imagens com o uso de técnicas de pré-processamento, onde podem ser adicionados procedimentos de visão computacional para se extrair informações e características de forma automática. O desenvolvimento do trabalho terá participação, além do aluno e do professor orientador do IFSP, médicos especialistas em endoscopia, médico coordenador do serviço de nutrologia e endoscopia digestiva do Hospital Municipal, além de um pesquisador colaborador de um Instituto de Pesquisa. As participações dos médicos especialistas e do pesquisador serão de grande importância para fornecimento de dados para pesquisa e também na avaliação dos

4 resultados obtidos pelas técnicas computacionais estudadas pelo bolsista. A Figura 4.1 ilustra o processo de captura de imagens que serão utilizadas neste projeto. Figura 4.1 Captura com uso do equipamento Evis Exera II Para a aplicação das técnicas de processamento de imagens, serão seguidas as seguintes etapas: A aquisição da imagem, que consiste no processo de captura e extração de um quadro em NBI, a câmera é posiciona ao visor do aparelho Evis Exera II e exames são gravados; com o diagnóstico médico algumas lesões foram avaliadas pelos profissionais, junto ao endoscopista foram levantadas informações de como essas anomalias são diagnosticadas, nessa etapa é feita uma revisão bibliográfica e estudos de como determinadas doenças se comportam investigando suas características visíveis; durante a terceira etapa as filmagens são extraídas e então quadros de interesse são extraídos em um banco de dados com imagens apresentando anomalias ou tecidos normais; o seguinte passo consiste no tratamento com algumas técnicas, como por exemplo: suavização com filtros passa-baixa para reduzir ruídos das imagens, transformação do sistema de cor e binarização; durante esta etapa é possível realizar segmentações, isto se dá pela seleção de regiões de interesse específicas na imagem, esta decisão é feita pela relevância das regiões planas de uma imagem que possuem objetos a serem destacados (MARQUES Filho, VIEIRA Neto, 1999);

5 os resultados extraídos, são geralmente em forma de imagens ou dados em grande quantidade (MARQUES Filho, VIEIRA Neto, 1999). Após o tratamento da imagem é possível extrair características como resultados, entre elas: bordas, segmentações destacando anomalias, atributos de texturas, informações de pixels, histogramas e entre outros (GONZALEZ, WOODS, 2000); por fim é feita a validação dos resultados junto aos especialistas. É discutido se os resultados são eficientes e se os algoritmos podem ser utilizados para as patologias determinadas. 4.1 Comitê de Ética em Pesquisa O presente estudo será submetido ao Comitê de ética em Pesquisa local, situado no Hospital Municipal. 4.2 População a ser estudada As imagens para estudo serão obtidas a partir de pacientes submetidos a exames de endoscopia digestiva alta e colonoscopia na rotina do serviço de endoscopia do Hospital Municipal. Os Pacientes serão submetidos aos protocolos de abordagem, entrevista, sedação e realização de procedimentos já existentes no referido serviço. 4.3 Termo de Consentimento Livre e Esclarecido Serão coletadas assinaturas dos pacientes e/ou responsáveis do termo de consentimento de participação do projeto de pesquisa, com detalhamento de todo o objetivo do presente projeto. 5. PLANO DE TRABALHO Tabela 5.1 Metas estabelecidas para a pesquisa. METAS DESCRIÇÃO 1 Mapeamento e criação da listagem para coleta 2 Elaboração dos instrumentos de coleta de dados 3 Coleta de dados 4 Criação do banco de dados (imagens) 5 Entrega do Relatório Parcial- até 15/07/15 6 Tabulação dos dados

6 7 Análise dos dados 8 Geração do relatório contendo a análise e os resultados obtidos na Iniciação Científica. 9 Entrega do Relatório Final até 30/11/2015 Tabela 5.2 Cronograma proposta para cumprimento das metas. MESES METAS MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV 1 X X 2 X X 3 X X X 4 X 5 X 6 X X 7 X X 8 X 9 X 6. VIABILIDADE DE EXECUÇÃO Frequentemente observa-se a existência de uma lacuna entre a área de informática e a área médica. Muitas vezes há diversas técnicas computacionais que são testadas em problemas acadêmicos. Ao mesmo tempo, existem diversos problemas na área médica que não são automatizados, que dependem de diversos profissionais para a tomada decisão. Este processo informações de profissionais experientes que podem ser subjetivas, nebulosas ou com grande quantidade de variáveis. O objetivo deste projeto é preparar os dados para o desenvolvimento de uma interface computacional amigável via internet, o que possibilitará que profissionais da área médica testem e realimentem o sistema computacional baseado em inteligência computacional. Com o projeto, o IFSP participará de forma ativa no grupo de pesquisa que envolve o uso de técnicas de Inteligência Computacional e problemas na área médica. Desenvolverá um papel importante, que facilitará a interação entre profissionais da área e os sistemas desenvolvidos, o que dará visibilidade ao Instituto. Além disso, a partir deste projeto, outros temas podem ser propostos na mesma linha de pesquisa.

7 A interação entre profissionais da área médica e informática poderá fomentar a troca de informações propiciando a melhoria e a proposta de novas abordagens com uso de técnicas de Inteligência Computacional. Os dados de entrada a serem utilizados no projeto serão passados pelos profissionais da área médica. Grande parte destes dados já se encontra em poder do orientador. Após a implementação do sistema, os profissionais poderão realizar a avaliação do sistema. O ambiente de trabalho para desenvolvimento do projeto já existe no IFSP- Jacareí. A princípio o aluno precisará de uma máquina com sistema operacional Windows ou Linux. Serão utilizados softwares livres ou softwares que o IFSP já possui licença. No projeto, o aluno colocará em prática diversos conceitos vistos em sala de aula. Dentre elas, planilha Excel. O aluno colocará em prática modelagem de sistemas e terá contato com atores externos, no projeto o aluno presenciará situações existentes no mercado de trabalho. 7. RESULTADOS ESPERADOS E DISSEMINAÇÃO Aumento da sensibilidade diagnóstica traz benefício na abordagem ao paciente, pois os diagnósticos poderão ser feitos de forma mais precoce e com mais acurácia, permitindo inclusive o emprego de técnicas terapêuticas menos invasivas e com maiores objetivos curativos. O bolsista estudará diferentes ambientes computacionais de desenvolvimento, o que ajudará em sua formação acadêmica e profissional. Além disso, terá contato com profissionais de outra aérea para o desenvolvimento da pesquisa, situação comum existente no mercado de trabalho para desenvolvimento de sistemas computacionais especializados. O bolsista colocará em prática vários conceitos vistos em sala de aula, além de outros conceitos presentes em sua grade. Além disso, o desenvolvimento do trabalho e os resultados da pesquisa servirão para estreitar a ligação entre o Instituto e os Hospitais Municipais para geração de produtos úteis à comunidade. Finalmente será elaborada a documentação final do estudo realizado, num formato de relatórios técnicos e artigos científicos, todos estes documentos

8 apresentados seguindo estruturas definidas num contexto de metodologia científica. O tema do projeto é relevante para o desenvolvimento de diversas pesquisas interdisciplinar. No projeto, são consideradas metodologias para processar imagens em tempo real e é proposto o trabalho de cooperação entre o IFSP Campus Jacareí e outras instituições para desenvolvimento dos modelos inteligentes e realização de aquisição de dados e testes. O desenvolvimento deste projeto resultará na formação de recursos humanos, desenvolvimento de modelos computacionais e algoritmos para solução de uma classe de problemas, cuja aplicabilidade se insere em diversas áreas. A formação de recursos humanos é imprescindível para um Instituto atuante, pronto a responder pelas demandas locais de tecnologia e, mais ainda, contribuindo no âmbito estadual e nacional. Pretende-se a formação de uma equipe capacitada, especificamente em modelos computacionais voltados para a interpretação de imagens. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Connor MJ, Sharma P. Chromoendoscopy and magnification endoscopy for diagnosing esophageal cancer and dysplasia. Thorac Surg Clin Feb;14(1): Dhawan, A. P. Medical image analysis. IEEE Press Series in Biomedical Engineering. Second Edition. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., Gonzalez, R. C.; WoodsS, R. E. Processamento de imagens digitais. Editora Edgard Blucher, Mannath J, Subramanian V, Hawkey CJ, Ragunath K. Narrow band imaging for characterization of high grade dysplasia and specialized intestinal metaplasia in Barrett's esophagus: a meta-analysis. Endoscopy May;42(5): doi: /s Epub 2010 Mar 3. Marques Filho, Ogê; Vieira Neto, Hugo. Processamento digital de imagens. Rio de Janeiro: Brasport, Subramanian V, Ragunath K. Advanced Endoscopic Imaging: A Review of Commercially Available Technologies. Clin Gastroenterol Hepatol 2013 Jun 28. pii: S (13) doi: /j.cgh [Epub ahead of print] Urquhart P, DaCosta R, Marcon N. Curr. Endoscopic mucosal imaging of gastrointestinal neoplasia in Gastroenterol Rep Jul;15(7):330. doi: /s PMID: [PubMed - in process].