20 janeiro 2024

A inteligência artificial ameaça a profissão médica

 


A inteligência artificial ameaça a profissão médica

Agnes B. Fogko, Andreas Kronbichler, Ingeborg M. Bajema
Department of Pathology and Medical Biology, University Medical Center Groningen

Tradução espontânea do artigo

A Authors Guild e 17 autores apresentaram recentemente um processo contra a OpenAI por violação dos direitos de autor das suas obras que foram utilizadas para treinar o GPT. A queixa afirma que "os arguidos introduziram os trabalhos protegidos por direitos de autor dos queixosos nos seus... algoritmos concebidos para produzir respostas de texto com aparência humana" e que "no centro destes algoritmos está um roubo sistemático em grande escala". Quão diferente é esta situação dos desenvolvimentos na medicina, onde os médicos estão a ceder os seus conhecimentos à inteligência artificial (IA) numa base voluntária e gastam horas do seu valioso tempo de investigação a partilhar conhecimentos especializados com sistemas de IA. A IA entrou no campo da medicina de forma tão rápida e discreta que parece que as suas interações com a profissão foram aceites sem a devida diligência ou consideração. É evidente que as aplicações de IA estão a ser feitas à velocidade de um relâmpago e, com base em publicações recentes, torna-se assustadoramente evidente para onde nos dirigimos e nem tudo é bom. A IA pode ser capaz de um desempenho espantoso em termos de velocidade, consistência e precisão, mas todas as suas operações são construídas com base em conhecimentos derivados de especialistas na matéria. Vejamos o exemplo da patologia renal para ilustrar que este domínio é apenas um exemplo de outros domínios da medicina.

Numerosos patologistas de todo o mundo estão a anotar amostras de tecidos para alimentar os algoritmos e não é invulgar que sejam necessárias até 100 000 anotações para que de um algoritmo possa reconhecer subunidades básicas como um glomérulo.1 Após este enorme esforço, o algoritmo fará o seu trabalho num instante. Parte-se do princípio de que, em breve, os algoritmos poderão ser utilizados para realizar tarefas fastidiosas que são consideradas morosas e não desafiantes do ponto de vista intelectual, poupando tempo precioso. É concebível que, num futuro próximo, os patologistas não só recebam lâminas digitalizadas de biópsias renais, mas que estas sejam acompanhadas por uma lista que inclua dados como o número de glomérulos e a área de fibrose intersticial. Com estas informações à mão, o patologista só terá de se concentrar nas lesões mais complexas para chegar a um diagnóstico.

Figura. Imagem de lâmina inteira de biópsia renal em coloração de Inteligência Artificial (IA) acompanhada de dados gerados por IA

A coloração simboliza uma nova coloração, não utilizada atualmente, desenvolvida para fins de IA. EM indica microscopia eletrónica; GBM, membrana basal glomerular; e IF/IH, imunofluorescência/imuno-histoquímica.

A desvantagem desta situação é que, se os patologistas deixarem de ser obrigados a avaliar eles próprios os elementos histológicos básicos, a capacidade de o fazer perder-se-á gradualmente. Qual é a desvantagem e por que razão não seria apenas útil e pouparia tempo fornecer dados em áreas onde sabemos que os patologistas apresentam, de qualquer forma, um certo grau de variabilidade interobservador?2 É frequentemente referido que uma enorme vantagem da utilização de IA para a avaliação de lâminas de tecido é o seu desempenho consistente e imparcial; no entanto, existem provas que indicam que os algoritmos de IA também apresentam variabilidade interobservador e diferentes taxas de desempenho.3 Um risco importante é que, ao deslocar os elementos básicos da biopsia renal literalmente para fora da vista do patologista, estes receberão cada vez menos atenção na prática quotidiana da patologia clínica e, por conseguinte, a verdadeira inteligência da arquitetura básica do rim diminuirá.

Em particular, nas áreas em que não está disponível um patologista especializado em rins, os resultados gerados pela IA poderão em breve tornar-se a norma, acelerando ainda mais o processo da situação de apenas IA. E a patologia baseada na IA será incrivelmente barata. Uma análise recente refere que 27 artigos sobre IA em patologia renal foram seguidos do lançamento de ferramentas de utilização gratuita e que esta prática se está a difundir cada vez mais.4 A vantagem é um acesso crescente dos utilizadores a ferramentas que custariam aos patologistas muitas horas de pontuação. Estas ferramentas podem agora ser utilizadas por qualquer pessoa que delas necessite, sem encargos adicionais e com disponibilidade imediata. A legislação e os requisitos regulamentares irão provavelmente abrandar a tendência para a patologia exclusivamente baseada em IA, mas os aceleradores deste processo incluem o facto de a patologia baseada em IA estar disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana, e gerar dados consistentes que são indiscutíveis, uma vez que não existem conhecimentos alternativos que possam servir de base a qualquer contestação.

Com todos estes desenvolvimentos, parece inevitável que estejamos a caminhar para um mundo médico que se baseia essencialmente em entradas e saídas (inputs and outpus). No caso da patologia, o input continuará a ser uma amostra de tecido, embora a preparação mude porque a IA não precisa das colorações histológicas tradicionais para trabalhar; pode igualmente trabalhar de forma independente das colorações.5 O output é definido por medidas clínicas. Uma mudança muito importante na patologia orientada pela IA em relação à patologia orientada pelo ser humano, baseada numa filosofia de input-output, é o resultado do desenvolvimento da IA que define áreas de interesse em amostras de tecido através de estratégias não supervisionadas, nas quais é verificado um padrão específico de pixels que tem uma certa relação com o resultado clínico. Uma vantagem pode ser que, enquanto os patologistas estão limitados por categorias e classes previamente estabelecidas, a abordagem da IA pode identificar determinados padrões que ainda não são reconhecidos pelos patologistas. Ao deixar de lado a nomenclatura histológica tradicional e ao utilizar algoritmos de autoaprendizagem para recolher qualquer tipo de dados dos tecidos, as observações da IA tornam-se marcadores substitutos de resultados, transformando um input não definido num output centrado apenas na tomada de decisões clínicas, sem qualquer conhecimento dos processos patogénicos intermédios. Só podemos esperar que os seres humanos consigam acompanhar as construções recentemente definidas, enquanto o conhecimento da histologia real ainda existir. Para já, é possível que a estratégia de input-output possa resultar em novas hipóteses sobre os mecanismos das doenças, talvez até permitindo ensaios clínicos de prova de conceito. De facto, a era atual pode beneficiar das novas ideias que a IA traz, porque está literalmente a pensar "fora da caixa" e fornece construções em que nunca tínhamos pensado antes. Mas o outro lado é que, se não conseguirmos compreender os processos subjacentes aos novos constructos definidos gerados pela IA, não será possível desenvolver um tratamento lógico para alterar o resultado correlativo. A questão que permanece é a de saber que conceito é provado num ensaio de prova de conceito baseado em construções histológicas sem qualquer significado. Estudos recentes que utilizaram a aprendizagem automática não supervisionada identificaram áreas de tecido que não têm nome na patologia renal tradicional6,7, mas foram feitos muito poucos esforços para as compreender, questionando se as novas ideias e hipóteses que a IA traz serão utilizadas com interesse científico ou se serão apenas tomadas como garantidas.

Devemos ter consciência de que, se permitirmos que isto continue, o futuro próximo será caracterizado por uma rápida diminuição dos conhecimentos sobre a patogénese subjacente ao desenvolvimento das doenças. Quando chegarmos a uma fase em que o resultado é definido na caixa negra que é alimentada pelo input, e em que esta caixa negra contém construções que já não são consistentes com entidades previamente definidas, a maior parte do conhecimento atual sobre os mecanismos da doença será esquecido e seremos governados por sistemas que apenas se concentram em estratégias de intervenção que proporcionam o melhor resultado possível.

Esta era revelará uma diminuição dos debates intelectuais entre colegas, um sinal do tempo para o qual os cientistas informáticos já nos alertaram. Enquanto os autores de literatura lutam por regulamentos para controlar a utilização da IA na arte, os médicos devem refletir sobre a forma de tirar partido dos potenciais benefícios da IA na medicina sem perder o controlo sobre a sua profissão. Com a emissão de uma ordem executiva histórica8 nos EUA para garantir que a América lidera a gestão dos riscos da IA e com a UE a tornar-se o primeiro continente a estabelecer regras claras9 para a utilização da IA, os médicos devem compreender que manter a IA dentro dos limites é essencial para a sobrevivência da sua profissão e para um progresso significativo no diagnóstico e a compreensão dos mecanismos das doenças.

Referências
1 Bouteldja N, Klinkhammer BM, Bülow RD, et al. Deep learning-based segmentation and quantification in experimental kidney histopathologyJ Am Soc Nephrol. 2021;32(1):52-68.
2 Wilhelmus S, Cook HT, Noël LH, et al. Interobserver agreement on histopathological lesions in class III or IV lupus nephritisClin J Am Soc Nephrol. 2015;10(1):47-53.
3 Girolami I, Pantanowitz L, Marletta S, et al. Artificial intelligence applications for pre-implantation kidney biopsy pathology practice: a systematic reviewJ Nephrol. 2022;35(7):1801-1808.
4 Cazzaniga G, Rossi M, Eccher A, et al. Time for a full digital approach in nephropathology: a systematic review of current artificial intelligence applications and future directionsJ Nephrol.
5 Bouteldja N, Hölscher DL, Klinkhammer BM, et al. Stain-independent deep learning-based analysis of digital kidney histopathology Am J Pathol. 2023;193(1):73-83.
6 Lee J, Warner E, Shaikhouni S, et al. Clustering-based spatial analysis (CluSA) framework through graph neural network for chronic kidney disease prediction using histopathology images Sci Rep. 2023;13(1):12701.
7 Lee J, Warner E, Shaikhouni S, et al; C-PROBE Study. Unsupervised machine learning for identifying important visual features through bag-of-words using histopathology data from chronic kidney disease Sci Rep. 2022;12(1):4832.
8 The White House. Executive order on the safe, secure, and trustworthy development and use of artificial intelligence.
9
European Parliament. Artificial Intelligence Act