Análise da voz como forma de cuidar da saúde respiratória

A equipe do projeto temático SPIRA-BM, Biomarcadores para Condições Respiratórias em Dispositivos Móveis por Análise de Áudio via Inteligência Artificial, liderado pelo pesquisador e professor Marcelo Finger (DCC-IME-USP), vem aprofundando a investigação do uso da voz e da fala como indicadores precoces de condições respiratórias que afetam milhões de brasileiros.

Financiado pela FAPESP, o projeto desenvolve bases teóricas, técnicas e tecnológicas para tornar esses biomarcadores acessíveis e aplicáveis em saúde pública. Baseado nos resultados do SPIRA, estudo conduzido na primeira onda da COVID-19 que demonstrou êxito na detecção da insuficiência respiratória por áudio captado em dispositivos móveis, o SPIRA-BM agora amplia o foco para três condições: insuficiência respiratória, efeitos do tabagismo e asma grave.

Marcelo explica que o projeto, antes de tudo, possui um caráter social. “O objetivo principal é tentar melhorar a vida do paciente. Nesse processo, trabalhamos de maneira interdisciplinar, incluindo desenvolvimentos linguísticos e fonoaudiólogos para chegar lá”. Mas precisamos ter esse objetivo claro para todos membros da equipe. Nossa preocupação é com as pessoas que estão com problemas respiratórios e a deteção rápida dessas situações”, destaca.

Nos últimos anos, a insuficiência respiratória permaneceu como um desafio relevante para a saúde pública, especialmente em situações de crise, quando há aumento de casos de infecções respiratórias agudas. Mesmo após a fase crítica da pandemia, a ocorrência de quadros que evoluem rapidamente para dificuldades respiratórias graves segue pressionando serviços de urgência, sobretudo em regiões com menor disponibilidade de profissionais especializados. Esse cenário reforça a pertinência do SPIRA-BM, que busca desenvolver biomarcadores de áudio capazes de apoiar a triagem remota.

No que se refere aos efeitos do tabagismo, o Brasil acumulou avanços consistentes nas últimas décadas, com redução importante na proporção de fumantes. Ainda assim, milhões de pessoas convivem com doenças respiratórias associadas ao hábito de fumar, como bronquite crônica e doença pulmonar obstrutiva crônica, além dos impactos cardiovasculares amplamente documentados. A Organização Mundial da Saúde (OMS) destaca que o tabagismo continua sendo um dos maiores riscos evitáveis para a saúde respiratória. Segundo relatório recente, cerca de um em cada cinco adultos ainda é dependente de tabaco.

Já em relação à asma, os números continuam expressivos no Brasil. Estima-se que dezenas de milhões de pessoas convivam com a doença, com índices de controle ainda baixos, o que resulta em internações frequentes e milhares de mortes evitáveis ao longo dos anos. A situação é ainda mais delicada entre pacientes com asma grave, grupo que apresenta grandes taxas de exacerbações e hospitalizações recorrentes.

De acordo com levantamento publicado pelo Jornal Brasileiro de Pneumologia, as hospitalizações por asma no SUS caíram de 134 mil para 87,7 mil entre 2013 e 2023. Apesar da queda, o estudo alerta para um movimento contrário nas mortes relacionadas à doença, que cresceram no mesmo período, sobretudo entre pessoas acima de 60 anos.

É nesse contexto que o SPIRA-BM propõe uma inovação estruturante: usar coletas periódicas de áudio para prever a probabilidade de uma crise nos dias seguintes. A capacidade de antecipar esses episódios pode apoiar intervenções preventivas, orientar ajustes terapêuticos e evitar agravamentos que pressionam o sistema público de saúde.

Entrevistada no centro de São Paulo, a vendedora Sandra Machado, 42, afirma que soluções de monitoramento por voz poderiam facilitar a rotina de quem convive com doenças respiratórias. “Eu nem imaginava que a voz podia ajudar a identificar problema no pulmão”, diz. Ela relata que a mãe tem asma e enfrenta dificuldades para conseguir atendimento. “Se um aplicativo avisasse antes de uma crise, já ajudaria muito. É o tipo de tecnologia que faz diferença na prática”, destaca.

Com três frentes de aplicação em telemedicina, o estudo vem explorando modelos de uso da voz em celulares para triagem respiratória. Entre os casos estudados, a previsão de exacerbações em pacientes com asma grave se destaca. O acompanhamento por coletas periódicas de áudio busca estimar o risco de crises nos dias seguintes, permitindo ajustes clínicos e comportamentais capazes de evitar internações e melhorar o controle da doença.

Fatores estruturais tornam o desenvolvimento de biomarcadores de áudio especialmente relevante no Brasil. A ampla presença de celulares reduz barreiras de acesso em regiões com poucos especialistas, ampliando o alcance da telemedicina e oferecendo ferramentas de autonomia ao paciente. Nesse contexto, a detecção precoce de insuficiência respiratória, o apoio a pessoas que tentam parar de fumar e a previsão de crises asmáticas podem reduzir internações e custos hospitalares.

Guias internacionais e pesquisas recentes reforçam a legitimidade da voz como fonte de biomarcadores. Estudos relevantes têm avançado na análise de sons respiratórios, na previsão de risco de asma, na identificação automática de tosse e no monitoramento da adesão ao uso de inaladores. O contexto brasileiro, marcado pela ampliação da telemedicina após a pandemia, criou espaço regulatório para sistemas de monitoramento remoto.

Ainda há uma série de desafios científicos e tecnológicos a serem enfrentados. Modelos de inteligência artificial precisam, por exemplo, lidar com ruídos, variabilidade acústica e diversidade de dispositivos. A engenharia de software trabalha na definição de uma arquitetura de referência para aplicações de áudio em saúde, enquanto a análise acústica busca padrões discriminantes capazes de diferenciar condições respiratórias. Já os profissionais de saúde são responsáveis pela coleta contínua dos áudios e pela validação em ambientes clínicos.

Ao reunir pesquisadores de áreas como Ciência da Computação, Medicina, Linguística, Fonoaudiologia e Fisioterapia, o SPIRA-BM consolida uma estrutura verdadeiramente interdisciplinar.

A equipe envolve profissionais de diversas universidades brasileiras e internacionais, além de hospitais e centros de pesquisa, articulando competências que vão do desenvolvimento de sistemas de Inteligência Artificial à análise acústica e à prática clínica. Além da coordenação de Marcelo Finger, o projeto conta com as pesquisadoras principais Elisa Yumi Nakagawa (ICMC-USP) e Larissa Cristina Berti (UNESP), além de um conjunto amplo de pesquisadores associados, pós-doutorandos e estudantes já integrados à investigação.

Esse arranjo local se conecta a uma rede global em expansão. Pesquisadores vinculados ao NHMRC Centre of Research Excellence in Treatable Traits, na Austrália, como Vanessa McDonald e Peter Gibson, participam como associados na área de tratamento de asma grave e DPOC. Na Engenharia de Software aplicada à saúde, integram o grupo especialistas de instituições da Inglaterra, Espanha e Alemanha, entre eles Colin Venters, Rafael Capilla e Pablo Antonino.

O projeto também conta com apoio de Isabel Trancoso, pesquisadora portuguesa que se destaca internacionalmente na pesquisa sobre fala como biomarcador. Essa articulação internacional reforça a competitividade científica do SPIRA-BM e demonstra que o desenvolvimento de biomarcadores de áudio é um debate global, no qual o Brasil assume posição de protagonismo ao avançar na pesquisa e na aplicação prática dessa tecnologia.