Nome do Projeto
Predição de desfechos em saúde entre usuários de serviços de emergência de Pelotas-RS: análises de inteligência artificial
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
12/03/2020 - 31/12/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências da Saúde
Resumo
Os serviços de emergência são fundamentais na organização da rede de atenção à saúde. Não obstante, apresentam diferentes dificuldades para seu funcionamento. Entre essas, destaca-se a superlotação dos serviços a qual é, em boa medida, explicada pelo uso inadequado do serviço e reutilização frequente por parte de usuários. Apesar do conhecimento dessa situação, as informações sobre a temática são escassas no Brasil, ainda mais relacionada ao acompanhamento longitudinal dos usuários. Assim, este projeto objetiva avaliar a performance preditiva de diferentes algoritmos de machine learning para estimar o uso inapropriado dos serviços de emergência, mortalidade e reutilização dos serviços de emergência. Para isso, será realizado um estudo no município de Pelotas-RS com um pouco mais de 5 mil usuários do pronto socorro municipal. Caso o estudo seja bem-sucedido, pretende-se testar a aplicabilidade e aceitação do uso desses algoritmos na prática para auxiliar profissionais de saúde na tomada de decisão no contexto hospitalar. Diferentes estratégias de difusão dos conhecimentos serão utilizadas para aumentar a capacidade do estudo em produzir inovações para a organização do sistema e serviços de saúde.

Objetivo Geral

Avaliar a performance preditiva de diferentes algoritmos de machine learning para estimar o uso inapropriado dos serviços de emergência, mortalidade e reutilização dos serviços de emergência

Justificativa

Os serviços de urgência e emergência no Brasil são parte fundamental da rede de atenção em saúde garantindo o atendimento oportuno em acidentes e casos com risco de vida dos indivíduos (1). A rede de atenção às Urgências e Emergências (RUE) no Sistema Único de Saúde (SUS) foi elaborada recentemente com o intuito de melhorar o acesso e qualidade da atenção em saúde, garantir serviços em tempo oportuno e resolutivos para a população e promover integralidade do cuidado com a articulação dos diferentes níveis de atenção do sistema (1).
A superlotação dos serviços de emergência no Brasil é uma das dificuldades observados na organização da RUE além de problema histórico país o que gera preocupação por parte dos gestores em saúde e população em geral. Não obstante, a resolução dessa problemática é complexa devido as diferentes fontes de causa do problema. O grande número de pessoas que procuram os serviços de emergência decorre de aspectos sociais, culturais e de organização dos serviços de saúde na rede de atenção (2). Essas características aumentam a procura pelos prontos-socorros para problemas que poderiam ser manejados em outros níveis de atenção culminando no chamado uso inapropriado dos serviços de emergência (3), normalmente caracterizado por usuários frequentes (2, 4, 5). No Brasil, estudo realizado no sul do Brasil no ano de 2011, evidenciou que praticamente a totalidade dos usuários frequentes apresentavam doenças crônicas (4). Porém, o uso dos serviços de emergência deveria ser pontual e restrito a situações de risco de vida eminente ou próximo.
O uso inapropriado de serviços de emergência é considerado um indicador de qualidade do sistema e serviços de saúde dado seu potencial para avaliar a rede de atenção. As evidências sobre o problema são escassas no Brasil. Em um dos poucos estudos realizados até hoje, encontrou uma prevalência de 24,2% de uso inapropriado na cidade de Pelotas-RS, no ano de 2004. Ou seja, a cada quatro pessoas que usaram o pronto-socorro, uma estava usando de forma inapropriada aumentando a demanda e os gastos do serviço além de, principalmente, os prejuízos da falta de atenção integral para esses indivíduos (6).
Os motivos para a procura dos serviços de emergência e consequente uso inapropriado são vários, mas que perpassam, em sua maioria, pela percepção de baixa capacidade resolutiva dos serviços de atenção básica (3). Existe uma crença popular que os serviços de emergência são mais resolutivos devido a maior densidade tecnológica presente nestes serviços em comparação as Unidades Básicas de Saúde (UBS), por exemplo. Somado a isso, o acesso aos serviços de atenção básica é, normalmente: restrito a horários diurnos (dificultando o uso pela população economicamente ativa), com limite diário (fichas) de atendimentos e com longas filas de espera para consultas especializadas e exames (3). Além disso, as atividades realizadas nos serviços de atenção básica continuam a focar em um atendimento curativista e centrado em determinados profissionais de saúde com baixa orientação para ações de prevenção de doenças e promoção da saúde. Esse contexto aumenta a demanda por serviços de emergência na tentativa de resolver problemas que poderiam ser manejados em outros níveis da atenção mais adequados para um cuidado longitudinal e integral (7).
Todavia, no Brasil, as informações longitudinais para avaliação de desfechos adversos entre os usuários dos serviços de emergência são escassas limitando a capacidade do sistema de saúde em produzir ações baseadas em evidências e estratégias de priorização de casos. Alguns estudos internacionais sugerem modelos para a predição de desfechos adversos entre os usuários de serviços de emergência (8, 9) apesar das evidências ainda não apontarem para intervenções efetivas para reduzir o uso frequente desses serviços (5).
Entre os principais preditores de uso inapropriado e eventos adversos após a utilização dos serviços de emergência, destaca-se a ocorrência de múltiplos problemas crônicos de saúde, também denominada multimorbidade. Essa característica parece ser relevante para aumentar a capacidade de índices para a estratificação de risco e a predição de desfechos adversos em saúde (10), incluindo mortalidade (11) e uso de serviços de emergência (12). Revisão sistemática publicada em 2015 evidenciou que a multimorbidade aumentou a acurácia de índices de estratificação de risco, principalmente para a admissão/readmissão hospitalar (10). A multimorbidade também apresenta papel relevante na predição de desfechos em usuários frequentes dos serviços de emergência (13). A rápida transição demográfica e epidemiológica que vem ocorrendo no Brasil ratifica a importância das condições crônicas concomitantes no mesmo indivíduo para a determinação de desfechos adversos e desafia o sistema de saúde para o manejo adequado e prevenção desses problemas (1, 14, 15). A multimorbidade é frequente no Brasil (16, 17), principalmente entre idosos e usuários de serviços de saúde (18).
Apesar da relevância do uso de serviços de emergência e da avaliação sobre os desfechos entre os usuários desses serviços, os estudos sobre a temática são restritos no Brasil e, em sua grande maioria, restritos a avaliações transversais da demanda atendida (19). O acompanhamento desses indivíduos pode contribuir na identificação de grupos populacionais com maior risco de uso inapropriado dos serviços de emergência, de reutilização do serviço e de desfechos adversos, principalmente mortalidade. Essas avaliações podem ser úteis para a organização do sistema de saúde pois suas informações repercutem em outros serviços e níveis contribuindo a adoção de inovações em saúde que possam melhorar a efetividade do sistema, otimização de recursos e prevenção de eventos adversos para a população.

Metodologia

Delineamento
O estudo utilizará dois delineamentos: transversal e coorte prospectiva. O estudo transversal será utilizado para medir a prevalência e predizer o uso inapropriado do serviço de emergência enquanto o delineamento de coorte prospectiva estimará o risco de óbito e de reutilização do serviço de emergência no período de um ano.

Local do estudo
O presente estudo será realizado em um Pronto Socorro de uma cidade da zona sul do Rio Grande do Sul, caracterizado como porta de entrada de urgência e emergência do SUS, o qual é regido pela Secretaria Municipal de Saúde em companhia com uma Instituição de Ensino Superior Federal e uma Instituição de Ensino Superior Particular. Está instalado nas dependências de um hospital universitário, substanciando o atendimento às urgências e emergências da cidade e a regional de saúde que compreende mais de 20 municípios. O serviço permanece aberto 24 horas por dia, 7 dias por semana, atendendo unicamente pelo SUS, em média são atendidos 300 pacientes por dia de acordo com dados disponibilizados pela unidade.
A unidade é dividida em quatro setores, sendo eles: o acolhimento com Avaliação e Classificação de Risco (AACR), a emergência adulta, a emergência pediátrica e a internação. A parte do acolhimento é constituída pela recepção, sala de avaliação de sinais vitais e sala de espera.
A emergência adulta possui o consultório médico, sala de estabilização, sala de observação com sete leitos. A emergência pediátrica é composta por um consultório médico, sala de estabilização e de observação, enfermaria com 16 leitos. Por fim, a internação é composta por dez leitos, 29 macas posicionadas nos corredores, sala de observação e medicação com 14 poltronas reclináveis, dois isolamentos, consultório médico de avaliação cirúrgica, posto de coleta de exames laboratoriais, posto de enfermagem; sala de administração de medicações, setor administrativo e expurgo.
As equipes que fazem parte da unidade são remanejadas em três turnos distintos, manhã (7h-13h), tarde (13h-19h) e noite (19h-7h), e são compostas por: 16 médicos (socorristas); três médicos rotineiros; três médicos intensivistas; oito cirurgiões gerais; oito pediatras; quatro neurocirurgiões; cinco cirurgiões cardiovasculares; quatro cirurgiões torácicos; 13 enfermeiros; cinco auxiliares e 116 técnicos de enfermagem; quatro condutores da UTI móvel; dez porteiros (serviço terceirizado); sete recepcionistas; cinco assistentes sociais; seis colaboradores de higienização e seis técnicos administrativos.

População-alvo
A população-alvo será composta por indivíduos com 18 anos ou mais que utilizarem o serviço de emergência da cidade de Pelotas-RS no período de três meses.

Critérios para inclusão e exclusão dos participantes no estudo
Serão incluídos indivíduos com idade igual ou superior a 18 anos, admitidos no PS municipal e que passaram pelo processo de classificação de risco. Indivíduos que utilizarem o serviço para exame forense escoltados por policiais serão excluídos do estudo.

Cálculo de amostra, amostragem e coleta de dados
O cálculo de tamanho de amostra foi realizado em duas etapas. Primeiramente, calculou-se o tamanho de amostra necessário para o cálculo de prevalência do uso inadequado do serviço de emergência. Utilizando uma prevalência estimada de 24,2% (6) ±2 pontos percentuais de erro da estimativa e nível de confiança de 95%, serão necessários 1759 indivíduos. Para os cálculos de associação, utilizou-se as estimativas mais amplas baseando-se em estudos similares no Brasil: nível de significância de 95%, poder de 80%, razão expostos/não expostos de 0,1, porcentagem do desfecho nos não expostos de 20% e razão de prevalência mínima de 1,3. Com esses parâmetros, são necessários 4892 indivíduos para o estudo das associações propostas. Acrescentando 10% para perdas e/ou recusas, o tamanho de amostra calculado é de 5.381.
Os usuários do serviço serão selecionados aleatoriamente para atingir o tamanho de amostra estimado. Com base nos registros de uso do serviço em 2017 fornecido pelo serviço de emergência a ser realizado o estudo, observou-se uma média de 3735 atendimentos por mês e 120 por dia para a população adulta e idosa. Assim, será realizado um pulo sistemático para obtenção da amostra necessária diária. Ao final de cada dia, serão listados os atendimentos por ordem de chegada e selecionados sistematicamente os indivíduos para realização da entrevista no dia seguinte. Essa estratégia garantirá a equiprobalidade e representativa da amostra usuária do serviço de emergência.
O estudo será realizado no próprio serviço de emergência. Se necessário, serão realizadas visitas domiciliares para completar a entrevista. A Direção do serviço está ciente da proposta e disponível para contribuir com a realização do estudo através de apoio logístico e de infraestrutura (anexo 1).

Variáveis dependentes
- Uso inapropriado do serviço de emergência: será mensurado através do Hospital Urgency Appropriateness Protocol (20). Nesta definição, são utilizados cinco critérios para definir o uso inadequado incluindo gravidade do caso, necessidade de tratamento, intensidade do diagnóstico, observação prolongada e/ou transferência para outro serviço e critérios para pacientes que buscaram o serviço sem encaminhamento. O uso do serviço sem preencher, ao menos, um dos critérios, é considerado uso inadequado.
- Mortalidade: será utilizada a informação sobre os óbitos ocorridos no próprio serviço de emergência e do Sistema de Informação sobre Mortalidade (SIM). Além disso, será realizada a busca ativa dos participantes do estudo por meio de contato telefônico e/ou visita domiciliar para identificação dos óbitos. Os usuários serão acompanhados em até um ano após a utilização do Pronto Socorro.
- Reutilização do serviço de emergência: usuários que voltarem a utilizar o pronto socorro serão considerados casos para este desfecho. Além disso, será mensurado o número de vezes que o indivíduo reutilizou o serviço no período de um ano. Essa informação será sistematicamente obtida no registro de admissão do serviço.

Variáveis independentes
As variáveis independentes serão selecionadas a partir de estudo prévios na literatura (3, 6, 10, 21) incluindo informações demográficas, socioeconômicas, situação de saúde com ênfase em doenças crônicas e multimorbidade, acesso e utilização de serviços de saúde e indicadores coletados durante a internação no serviço de emergência. Para a elaboração do questionário contendo essas informações serão utilizadas perguntas de pesquisas prévias além da realização de estudo piloto para teste do instrumento.

Análise dos dados
Serão desenvolvidos algoritmos de inteligência artificial (machine learning) para predizer a ocorrência de óbitos e reutilização dos serviços de emergência no período de um ano após a utilização do serviço do Pronto Socorro. A área de machine learning tem apresentado um crescimento rápido nos últimos anos, tendo sido recentemente utilizada em problemas importantes de saúde pública como no auxílio ao diagnóstico de doenças e na predição de risco de eventos adversos em saúde e óbito (22-24).
A utilização de algoritmos preditivos tem como objetivo melhorar o atendimento à saúde e dar subsídios para a tomada de decisão por parte de profissionais da área. Para o presente estudo, serão utilizadas as características de baseline dos indivíduos para treinar algoritmos populares de machine learning como redes neurais, random forests, support vector machines, regressões penalizadas e gradient boosted trees.
Com o objetivo de testar a performance preditiva dos algoritmos em dados futuros, após a coleta final dos dados os indivíduos serão divididos em treino (70% dos pacientes, que serão utilizados para definir os parâmetros e hiperparâmetros de cada algoritmo) e em teste (30%, que serão utilizados para testar a capacidade preditiva dos modelos em novos dados).
Serão também realizados todos os passos preliminares para garantir a boa performance dos algoritmos, principalmente aqueles relacionados ao pré-processamento das variáveis preditoras, como a padronização de variáveis contínuas, separação de preditores categóricos com one-hot encoding, exclusão de variáveis fortemente correlacionadas, redução de dimensão pelo uso de análise de componentes principais e definição de hiperparâmetros com validação cruzada de 10 folds.
O objetivo final será o desenvolvimento de algoritmos com boa capacidade preditiva para identificar, separadamente, o risco de óbito e de reutilização dos serviços de emergência, medidas por meio da área abaixo da curva ROC. Estudos realizados recentemente em países desenvolvidos têm demonstrado que se trata de um desafio factível com o uso de machine learning (21, 25). Caso o estudo seja bem-sucedido, pretende-se testar a aplicabilidade e aceitação do uso desses algoritmos na prática para auxiliar profissionais de saúde na tomada de decisão no contexto hospitalar.

Indicadores, Metas e Resultados

O estudo testará algoritmos para predizer o uso inapropriado dos serviços de emergência, reutilização do serviço e óbito em um período de um ano após a entrevista. Essa atividade apresenta factibilidade para obtenção de resultados possíveis de serem utilizados na prática. Neste sentido, as contribuições científicas do estudo incluem a elaboração de métodos e técnicas para utilização desses algoritmos na prática para auxiliar profissionais de saúde e gestores em saúde na tomada de decisão no contexto hospitalar e possíveis adequações na rede de atenção à saúde.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ALCIDES GARCIA NETO
ALEXANDRE DIAS PORTO CHIAVEGATTO FILHO
ALYSSA IDALINE SANTINI CASAGRANDE
BRUNA BORGES COELHO
BRUNA LEMPEK TRINDADE DUTRA
BRUNO PEREIRA NUNES3
BRUNO SEVERINO SERAFINI
CAIQUE SOVERAL FULCO DE SANTANA
CAMILA SEBAJE DA SILVA DIAS
CATARINA DIAS VIDAL
DANDARA MOREIRA GOULART
DANIELLE CAMPELO GONÇALVES
DENIS CARLOS CARVALHO JUNIOR
FELIPE MENDES DELPINO
FELIPE YUSUKE SATO SHINZATO
GIULIA MIE HAMASAKI PEREIRA
INDIARA DA SILVA VIEGAS
INDIARA DA SILVA VIEGAS
JULIANA SUSIN
Joao Ricardo Nickenig Vissoci
KAROLINE COELHO NEDEL
LEANDRO FARIAS RODRIGUES
LEANDRO FARIAS RODRIGUES
LINCOLN REIS CALIXTO
MARIANE GONÇALVES DA SILVA
NATALIE RINALDO MISHIMA
Nathalia Mahl Scherer
PABLO VIANA STOLZ
PABLO VIANA STOLZ
Pablo Luiz Sedrez Tavares
RENATA DA CUNHA BARBOZA
RENATA GONCALVES DE OLIVEIRA
RICARDO AUGUSTO OLIVEIRA MENDES
RYAN DA COSTA E SILVA
SABRINA RIBEIRO FARIAS
THALES FILIPE DELMONICO AGUIAR
UELBERT BORGES ROSA COLERAUS
VANESSA LIEBERKNECHT ALCANTARA
VINICIUS GASPARELLO LAIA

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
FAPERGS / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado Rio Grande do SulR$ 23.100,00Coordenador
CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível SuperiorR$ 1.700,00Coordenador
CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível SuperiorR$ 1.650,00Coordenador

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
Outros encargosR$ 23.100,00

Página gerada em 20/04/2024 04:21:30 (consulta levou 0.183204s)