Grupo de Trabalho Colaborativo para o Desenvolvimento do Sistema de Apoio à Decisão Médica Lepidus R2 André L. F. Furloni 1, Marcelo Ponciano2, Pedro S. Perez2, Thiago M. Costa2, Andréia C. Galina3, Ivan T. Pisa4, Antonio C. Roque3 1
Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), Universidade de São Paulo (USP), Brasil 2 Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) e Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP), Universidade de São Paulo (USP), Brasil 3 Departamento de Física e Matemática (DFM), Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP), Universidade de São Paulo (USP), Brasil 4 Departamento de Informática em Saúde (DIS), Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP/EPM), Brasil
Resumo - O sistema de apoio à decisão médica Lepidus foi desenvolvido para auxiliar médicos e profissionais qualificados da área de saúde a diagnosticar doenças a partir de sinais e sintomas clínicos. Apesar da primeira versão do sistema oferecer uma resposta muito boa – cerca de 84% de acerto considerando as primeiras 37 sugestões –, a tecnologia empregada para seu desenvolvimento dificulta experimentações científicas e seu uso em situações reais. Ainda mais, não permite que o acesso ao sistema seja realizado por aplicativos automatizados para que se possam realizar estatísticas ou mesmo interoperar com outros sistemas de informação em saúde. Este artigo descreve a experiência de alunos de graduação envolvidos na formação de um grupo de trabalho colaborativo para o desenvolvimento de novas versões do sistema de apoio à decisão médica Lepidus. Palavras-chave: Lepidus, Sistemas de Apoio à Decisão Médica, Trabalho Colaborativo, Redes Neurais. Abstract – The Lepidus medical decision support system was developed to aid physicians and other qualified health professionals to diagnose diseases based on clinical signals and symptoms. The first version of the system has very good performance – about 84% correct considering the first 37 suggestions - but the technology used in its implementation makes it difficult the accomplishment of scientific experiments and real-world situations. Moreover, it does not allow the system to be accessed by automated programs for statistical purposes or even for interoperation with other health informatics systems. This paper describes the experience of undergraduate students involved in a collaborative work group formation for the new developments of the Lepidus medical decision support system. Key-words: Lepidus, Computer-Aided Diagnosis Systems, Collaborative Work, Neural Networks. Introdução O diagnóstico médico é um processo de formação de decisão permeado por várias fontes de incertezas e imprecisões que, desafortunadamente, podem encobrir evidências ou minimizar a relevância de alguma doença que não seja muito habitual. O uso de computadores no suporte ao diagnóstico médico tem sido uma preocupação crescente desde o surgimento dos computadores na década de 1950 [1,2]. O sistema Lepidus consiste em um software de apoio ao diagnóstico médico desenvolvido dentro do Laboratório de Sistemas Neurais (SisNe) do Departamento de Física e
Matemática (DFM) da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP), Universidade de São Paulo (USP), durante um trabalho de doutorado orientado pelo Prof. Dr. Antônio Carlos Roque da Silva Filho que resultou na tese do Dr. Roberto Silva [3]. A primeira versão do sistema Lepidus, apresentada pelo Dr. Silva em sua tese e também no CBIS’2000 [4], foi implementada em Visual Basic. A partir de 2001, os autores do Lepidus têm procurado aprimorá-lo, tanto no que diz respeito à sua implementação computacional, como no que diz respeito ao seu algoritmo e ao conteúdo da sua base de dados de sintomas e diagnósticos médicos. Um projeto foi iniciado, com apoio da FAPESP
(processos 2001/08681-0 e 03/06369-4), visando o desenvolvimento de uma nova versão on-line do Lepidus, denominada Lepidus R2, que contemplasse os dois aspectos apontados acima. Um primeiro grupo de trabalho foi formado, contando com a presença dos próprios criadores do Lepidus, Drs. Roque e Silva, das alunas de graduação em Física Médica do DFM-FFCLRP-USP Andréia Galina e Carolina Macchetti e com apoio do Dr. Ivan Torres Pisa. Os resultados preliminares obtidos por esse grupo de trabalho foram apresentados no CBIS’2002 [5]. Com a recente criação, em 2003, do curso de graduação em Informática Biomédica pela USP de Ribeirão Preto, uma iniciativa conjunta da FFCLRP e da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP), os pesquisadores daquele campus da USP envolvidos com aplicações de informática em saúde passaram a contar com estudantes em condições de serem treinados na área de Informática Médica já a partir da graduação, o que permite uma inserção mais rápida dos alunos na pesquisa e conseqüente aceleração das pesquisas. Inspirado por essas idéias, em dezembro de 2003, os Drs. Roque e Pisa convidaram um grupo de alunos da graduação em Informática Biomédica a participar de um curso de verão sobre as ferramentas computacionais que estavam sendo utilizadas no desenvolvimento do Lepidus R2. O curso de verão foi coordenado pelo Dr. Pisa e pela aluna Andréia Galina, que já possuía uma boa experiência com as ferramentas a serem ensinadas. Além dos alunos da graduação, um aluno da graduação em Ciência da Computação do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), Universidade de São Paulo (USP), de São Carlos, também se juntou ao grupo. Após o curso, alguns alunos foram convidados a integrar um grupo de trabalho colaborativo para o desenvolvimento do Lepidus R2. Este trabalho descreve a experiência dos alunos que passaram pelo curso de verão e formaram esse grupo de trabalho. Metodologia O sistema Lepidus consiste em um software de apoio ao diagnóstico médico que se baseia na representação de sinais, sintomas e doenças através de funções senoidais. O resultado da sobreposição dos sinais referentes a um conjunto de descritores define uma doença [3]. Quando da formação do grupo de alunos, num primeiro momento, a idéia principal era a de preparar tais alunos para que, num segundo momento, pudessem colaborar com o sistema. Nenhum dos quatro alunos de graduação que se juntaram ao grupo de desenvolvimento do Lepidus R2 tinha qualquer experiência anterior com
sistemas de apoio à decisão nem com qualquer uma das ferramentas utilizadas na sua implementação. A Biblioteca Central da USP de Ribeirão Preto ainda não dispõe de um acervo de livros de informática e suas aplicações em saúde capaz de permitir um estudo adequado desses assuntos. Por causa disso, parte do apoio financeiro conseguido para o desenvolvimento do Lepidus foi utilizado na aquisição de uma bibliografia [6,7,8] para facilitar o estudo dos alunos e demais membros do grupo. Durante o mês de janeiro de 2004 houve uma preparação dos alunos para permitir que eles aprendessem algumas das ferramentas que viriam a ser utilizadas na implementação do Lepidus versão 2. Nesse sentido, os alunos iniciaram seus estudos com tópicos mais básicos sobre HTML, PHP, Apache e MySQL. O material disponível foi dividido entre os alunos, de maneira que cada aluno estudava uma parte e a apresentava aos demais. A coordenadora Andréia Galina passava tarefas aos estagiários, focando sempre as aplicações práticas relacionadas ao objetivo principal do projeto. Nesse primeiro momento, foi feito também um estudo dos conceitos básicos de Redes Neurais e Sistemas de Apoio à Decisão Médica, através de aulas com o Dr. Roque e artigos propostos pela coordenadora. Em paralelo com o programa de estudos descrito acima, os quatro alunos que passaram a colaborar com o projeto do Lepidus R2 após o curso de verão receberam tarefas referentes à implementação de cada parte do sistema (interface, banco de dados e motor). Para a implementação de cada uma das suas tarefas, os alunos tiveram que colocar em prática os conhecimentos adquiridos tanto no curso de verão como nos seus estudos específicos. Uma primeira versão do Lepidus R2 foi colocada no ar em fins de fevereiro de 2004, para testes de acesso e uso restrito aos pesquisadores do SisNe. O trabalho dos quatro alunos de graduação que passaram pelo curso de verão e se juntaram ao grupo de desenvolvimento do Lepidus R2, em conjunto com os demais autores deste artigo, consistiu de duas partes: (i) construção de um novo banco de dados para o armazenamento dos descritores e das doenças do Lepidus, implementado em MySQL 4; e (ii) construção de um programa inteiramente novo para implementar o algoritmo do Lepidus, em PHP 4, tendo como servidor Web o Apache 2. No desenvolvimento da interface gráfica foram utilizados PHP 4, HTML e JavaScript. Após o término do curso de verão, um material didático adicional foi adquirido (artigos e tutoriais [9] disponíveis pela Internet), que foi também dividido entre os quatro alunos, de maneira que cada um deveria estudar uma parte por semana e apresentar o que aprendeu aos demais. Essa
segunda fase de estudos foi focada em ferramentas mais atuais, como PHP 5, MySQL 5, UML e PEAR. A organização das atividades dos alunos, a divisão das tarefas e a supervisão das apresentações foram coordenadas pelos Drs. Roque e Pisa com a coordenação de Andréia Galina. As atividades de estudo dos alunos continuam em andamento até o momento. Resultados Os quatro alunos de graduação contribuíram de maneira decisiva para a aceleração das atividades do grupo de desenvolvimento do Lepidus R2, permitindo a colocação no ar de uma versão de testes em fevereiro de 2004, a qual vem sendo acessada e avaliada pelos membros do SisNe e
também por pesquisadores da UNIFESP interessados no Lepidus. Os quatro alunos de graduação obtiveram uma capacitação no uso da linguagem de programação PHP e do sistema de banco de dados MySQL. Eles obtiveram também conceitos e noções sobre aplicações básicas do servidor Web Apache, de JavaScript, UML, PEAR, HTML e de serviços Web. Toda a experiência e capacitação adquiridas contribuíram inclusive nos cursos de graduação dos alunos, proporcionando um aprendizado mais embasado em aplicações práticas. Além disso, eles tiveram um primeiro contato com o trabalho de pesquisa em uma área multidisciplinar como a Informática em Saúde, em particular em Sistemas de Apoio à Decisão Médica, e puderam vivenciar o cotidiano de um laboratório
acadêmico formado por professores, pesquisadores e alunos com diversas formações. Discussão e Conclusões As maiores dificuldades enfrentadas pelos membros da equipe de desenvolvimento do Lepidus R2 foram as relacionadas com a importação da base de dados original do sistema, que estava espalhada por arquivos, para o banco de dados atual em MySQL 4. A principal motivação para o desenvolvimento do Lepidus R2 é chegar a um sistema que facilite o acesso dos médicos ao sistema, permitindo o seu uso de forma remota ou localmente − integrado a algum programa que faça parte da sua rotina de trabalho − de maneira que o sistema possa ser testado e avaliado por eles. Os quatro alunos de graduação estão bem integrados aos trabalhos de desenvolvimento do Lepidus R2, sem que isso prejudique o seu desempenho nas disciplinas de graduação dos seus respectivos cursos. Em função dos bons resultados obtidos com a sua participação nos trabalhos até o momento, eles deverão continuar envolvidos nas próximas etapas de desenvolvimento do sistema. Além disso, eles continuarão seus estudos sobre as ferramentas computacionais utilizadas e suas novas versões que forem surgindo e sobre sistemas de apoio à decisão médica. Pode-se dizer que a proposta de inserção de alunos de graduação em projetos de pesquisa visando, por um lado, a aceleração das pesquisas e, por outro, uma complementação da formação dos alunos pela sua exposição a situações práticas, está alcançando, no que diz respeito ao caso particular deste trabalho, bons resultados. No entanto, os frutos de tal esforço só serão sentidos em alguns anos e serão medidos de duas maneiras, acompanhando os objetivos mencionados acima: (i) o sucesso do sistema sendo desenvolvido com a colaboração dos alunos; e (ii) o sucesso profissional dos próprios alunos em suas futuras carreiras. Agradecimentos À FAPESP, pelo suporte financeiro, e aos departamentos de origem pelo apoio acadêmico relativo às pesquisas sobre o sistema de apoio à decisão médica Lepidus. Agradecemos também aos alunos G. S. Brondi, O. A. Feitosa, O. C. Serra, P. C. Pereira, que participaram do curso de verão, pela colaboração na fase inicial do projeto. Referências [1] Berner, E.S. (1999), Clinical Decision Support Systems: theory and practice, New York: Springer-Verlag.
[2] Caroll, C., Marsden, P., Soden, P., Naylor, E., New, J., Dornan, T. (2002), “Involving users in the design and usablity evaluation of a clinical decision support system”, In: Comput. Methods Prog. Biomed., n. 69, p. 123-135. [3] Silva, R. (2000), LEPIDUS: Sistema Especialista em Medicina Geral, Tese de Doutorado, Programa de Física Aplicada à Medicina e Biologia, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 123p. [4] Silva, R., Roque, A. C. (2000), “Lepidus e Lepidus-Rural: sistemas especialistas com representação alternativa do conhecimento”, In: Anais do VII Congresso Brasileiro de Informática em Saúde-CBIS’00, São Paulo, SP. [5] Silva, R., Galina, A., Macchetti, C., Carvalho, V., Oliveira, R. F., Roque, A. C. (2002), “Lepidus on line: sistema de apoio à decisão médica na internet”, In: Anais do VIII Congresso Brasileiro de Informática em Saúde-CBIS’02, Natal, RN. [6] Momjian, B. (2000), PostgreSQL: Introduction and Concepts, New York: Addison Wesley Professional. [7] Choi, W., Kent, A., Lea, C., Prasad, G., Ullman, C. (2001), Beginning PHP4 – Programando, São Paulo: Makron Books. [8] Converse, T., Park, J. (2001), PHP4: A Bíblia, Rio de Janeiro: Campus. [9]
MySQL AB (2004), MySQL Tutorial, http://dev.mysql.com/get/Downloads/Manual/ manual-a4.pdf/from/pick, 23/jun/2004.
Contato André L. F. Furloni é aluno de graduação do terceiro ano de Ciências da Computação no ICMC – USP, São Carlos. Marcelo Ponciano, Pedro S. Perez e Thiago M. Costa são alunos de graduação do segundo ano de Informática Biomédica da FFCLRP e FMRP – USP, Ribeirão Preto. Endereço para contato com os autores: Laboratório SisNe, Departamento de Física e Matemática, USP, Av. Bandeirantes, 3900, CEP: 14040-901, Ribeirão Preto, São Paulo, SP. Telefone: (16) 602-3859. E-mail:
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