A voz humana carrega mais do que palavras: nela estão pistas sobre o funcionamento do sistema respiratório. É neste contexto que surge o projeto SPIRA-BM, estudo que trabalha os sinais da fala como biomarcadores de condições respiratórias, utilizando inteligência artificial e aprendizado de máquina.
Financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), o projeto expande os resultados do SPIRA (2020/06443-5), que demonstrou que sons captados por dispositivos móveis podem identificar insuficiência respiratória com alta precisão, abrindo caminho para soluções acessíveis e aplicáveis à população brasileira.
A iniciativa investiga biomarcadores de áudio relacionados à insuficiência respiratória, aos efeitos do tabagismo e à asma grave, com o objetivo de criar ferramentas de baixo custo que contribuam para o diagnóstico precoce, acompanhamento e monitoramento de pessoas com condições respiratórias crônicas. Ao aproximar ciência e tecnologia das necessidades da população, o SPIRA-BM mostra como a voz pode se tornar uma ferramenta clínica inovadora.
Da pandemia à pesquisa de longo prazo
O SPIRA-BM não começou do zero. Na verdade, ele deriva do SPIRA – Sistema de Detecção Precoce de Insuficiência Respiratória por Análise de Áudio, desenvolvido em 2020. Naquele período, o grupo multidisciplinar de pesquisadores buscava alternativas para apoiar a triagem de pacientes durante a pandemia. Utilizando gravações de voz coletadas em enfermarias de COVID-19, o projeto demonstrou que era possível identificar insuficiência respiratória com precisão de 96,5%, a partir de sons captados por dispositivos móveis comuns.
Os resultados desse primeiro estudo, sem dúvidas, abriram caminho para a pesquisa de biomarcadores digitais acessíveis, mostrando que a voz humana pode refletir características fisiológicas do trato respiratório. Com base nisso, atualmente o SPIRA-BM busca validar e expandir a tecnologia para diferentes contextos clínicos.
Estrutura, pesquisadores e etapas do projeto
O SPIRA-BM está organizado em três linhas de pesquisa principais, voltadas às condições respiratórias mencionadas, e quatro eixos transversais de desenvolvimento:
1. Coleta de dados – definição de protocolos padronizados e éticos de gravação;
2. Engenharia de software – desenvolvimento de uma arquitetura de referência para sistemas de áudio em saúde;
3. Análise acústica – identificação de padrões de voz e fala associados a alterações respiratórias;
4. Aprendizado de máquina – treinamento de redes neurais para classificação e previsão de eventos clínicos.
O trabalho ocorre em duas fases complementares. Na primeira, são desenvolvidos sistemas móveis para coleta de áudio, capazes de registrar sons vocais em diferentes condições de saúde. Esses dados passam por processamento e modelagem computacional, alimentando algoritmos de classificação e estimativa. Na segunda fase, os resultados serão validados em ambiente clínico, aplicando os modelos em pacientes reais.
O projeto é coordenado pelo pesquisador Marcelo Finger, com a colaboração das pesquisadoras associadas Elisa Yumi Nakagawa e Larissa Cristina Berti, entre outros membros do grupo multidisciplinar. A equipe integra conhecimento em medicina, engenharia de software, fonética e inteligência artificial, garantindo abrangência técnica e científica para os desafios do SPIRA-BM.
Vale destacar que o SPIRA-BM diferencia propriedades de voz, relacionadas ao som produzido pelo trato vocal, das propriedades de fala, associadas à articulação e à linguagem. Desse modo, a análise combina métodos da fonética, fonologia e fonoaudiologia com técnicas de inteligência artificial, buscando identificar padrões acústicos que correspondam a alterações respiratórias, como insuficiência de fluxo de ar, ruídos ou variações de frequência e intensidade vocal.
Inteligência artificial e software aplicado
Entre os desafios científicos vinculados ao estudo estão o desenvolvimento de sistemas capazes de classificar vozes com insuficiência respiratória, estimar níveis de monóxido de carbono exalado (COex) por fumantes e prever exacerbações de asma grave. Os modelos precisam equilibrar precisão técnica e aplicabilidade clínica, garantindo confiabilidade, interpretabilidade e segurança.
Paralelamente, a engenharia de software consolida uma infraestrutura robusta e interoperável, integrando tecnologias a sistemas de telemedicina e aplicativos móveis. Nesse sentido, uma das metsa é que dispositivos simples — como celulares — permitam coletar e interpretar informações respiratórias em tempo real, ampliando o acesso a diagnósticos precoces e acompanhamento remoto.
Impacto e relevância social
O SPIRA-BM se alinha às metas do Plano de Enfrentamento das Condições Crônicas Não Transmissíveis (DCNT) do Ministério da Saúde, que prevê redução anual da mortalidade e dos custos dessas condições em 2% até 2025. Condições respiratórias crônicas, como asma e doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) — frequentemente associada ao tabagismo —, estão entre as mais prevalentes no mundo. No Brasil, aproximadamente 20 milhões de pessoas convivem com essas condições.
Ao propor tecnologias acessíveis baseadas em dados de voz, o projeto oferece soluções inovadoras e de baixo custo para o monitoramento de condições respiratórias, com potencial para fortalecer a telemedicina, reduzir desigualdades no acesso ao diagnóstico e apoiar políticas públicas de prevenção e acompanhamento.
Além disso, todo trabalhado ainda em desenvolvimento reforça a importância da ciência multidisciplinar e do uso ético da tecnologia para melhorar a qualidade de vida. Ao transformar sons cotidianos em indicadores clínicos, o projeto vem demostrando que a voz humana pode ser uma aliada valiosa na promoção da saúde pública — aproximando a pesquisa científica das necessidades reais da população.
