O Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP) está a implementar ferramentas de inteligência artificial de código aberto para modelar o coração de crianças com doenças cardíacas congénitas. Com cerca de 1% dos recém-nascidos a apresentarem defeitos cardíacos, a necessidade de tratamentos personalizados é crítica, uma vez que a anatomia pediátrica é complexa e variável. Historicamente, os dispositivos cirúrgicos disponíveis no mercado não eram desenhados para a anatomia específica de cada criança, obrigando os médicos a adaptar soluções genéricas a casos únicos. A nova abordagem permite agora que as equipas clínicas visualizem e testem intervenções antes mesmo de entrarem no bloco operatório.
A solução baseia-se no MONAI, um quadro de trabalho de imagiologia médica de código aberto cofundado pela NVIDIA. Este sistema processa exames existentes, como tomografias computorizadas, ressonâncias magnéticas e ecografias 3D, para gerar modelos cardíacos anatomicamente precisos em poucos segundos. Anteriormente, este processo exigia cerca de quatro horas de trabalho manual por parte de investigadores especializados. A eficiência alcançada permite que a modelação cardíaca passe de uma ferramenta de investigação para um procedimento de rotina clínica, sendo já adotada por mais de 20 hospitais pediátricos nos Estados Unidos.
O desenvolvimento desta tecnologia resultou de uma colaboração iniciada quando o cardiologista Matthew Jolley se juntou ao CHOP em 2015. A equipa trabalhou com a comunidade de código aberto para criar o SlicerHeart, uma extensão do software 3D Slicer, essencial para a visualização e análise de imagens médicas. Através da utilização do MONAI Label e da implementação Auto3DSeg da NVIDIA, os investigadores treinaram redes de segmentação capazes de produzir resultados com a mesma qualidade que um especialista humano, mas com uma celeridade sem precedentes no ambiente hospitalar.
Para além da visualização, o hospital está a integrar o motor de física de código aberto Newton, construído sobre o quadro NVIDIA Warp, para realizar simulações biomecânicas. Esta tecnologia permite aos médicos prever como um dispositivo médico se comportará dentro do coração do paciente antes de qualquer procedimento. Com a aceleração por GPU, o tempo necessário para estas simulações complexas foi reduzido de várias horas para um desempenho quase em tempo real, facilitando decisões clínicas rápidas e informadas sobre o ajuste de válvulas e outros dispositivos de correção.
O futuro desta iniciativa passa pela integração destas simulações em ambientes de realidade virtual, utilizando o OpenUSD para garantir a interoperabilidade de dados. O CHOP pretende expandir estas metodologias a outras disciplinas médicas através do seu laboratório de inovação, o IDEA Lab. Ao combinar modelos de visão-linguagem com gémeos digitais, os clínicos poderão interagir intuitivamente com a anatomia cardíaca simulada, consolidando a inteligência artificial como um pilar fundamental na melhoria da segurança e precisão dos cuidados prestados aos pacientes pediátricos.
Porque importa
Esta inovação demonstra como a tecnologia de código aberto pode transformar a medicina pediátrica, permitindo cirurgias personalizadas e mais seguras para condições cardíacas complexas, reduzindo o tempo de preparação clínica e melhorando os resultados cirúrgicos através de simulações baseadas em dados reais do paciente.