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Modelos Preditivos

Predição de sobrevida de pacientes oncológicos na urgência-emergência

Modelo GBM com AutoML para estimar sobrevida em pacientes oncológicos atendidos no pronto-socorro e apoiar decisões clínicas sensíveis ao tempo.

PythonH2O AutoMLGBMMachine LearningOncologiaCuidados PaliativosApoio à Decisão

Contexto clínico

A transição do cuidado curativo para o cuidado paliativo segue como um desafio na prática clínica, especialmente em pacientes com câncer atendidos em serviços de urgência e emergência. Nesses cenários, as decisões precisam ser tomadas rapidamente, muitas vezes com informações clínicas incompletas, fragmentadas ou registradas em diferentes momentos do cuidado.

Problema enfrentado

Médicos podem superestimar a sobrevida de pacientes oncológicos graves, o que dificulta conversas oportunas sobre cuidado paliativo, intensidade terapêutica e alinhamento de expectativas. Além disso, escalas tradicionais de prognóstico podem exigir informações laboratoriais, funcionais ou subjetivas nem sempre disponíveis no momento da admissão no pronto-socorro.

Objetivo do projeto

Desenvolver uma aplicação preditiva capaz de estimar sobrevida de pacientes oncológicos no contexto de urgência-emergência, apoiando a estratificação de risco e a discussão clínica sobre prognóstico, cuidado e prioridades assistenciais.

Situação

Serviços de urgência oncológica precisam tomar decisões rápidas em pacientes graves, muitas vezes com informações fragmentadas e incerteza sobre prognóstico.

Tarefa

Criar uma ferramenta preditiva para estimar sobrevida e apoiar discussões sobre priorização do cuidado, intensidade terapêutica e abordagem paliativa.

Ação

Estruturei dados reais de pronto-socorro oncológico, defini o target a partir de pareceres de paliativistas, preparei variáveis clínicas, demográficas e de sinais vitais, treinei modelo GBM com AutoML e interpretei os resultados com SHAP.

Resultado

O modelo alcançou AUC ROC de 0,912 e AUPR de 0,875, sendo implantado em app para apoiar análise individual, interpretação clínica e discussão assistencial.

Métricas principais

AUC ROC
0,912
AUPR
0,875
LogLoss
0,382
RMSE
0,342
MAE
0,117
0,489
Registros analisados
51.311
Modelo
GBM via AutoML

Origem dos dados

Os dados foram extraídos de atendimentos de pacientes em um hospital oncológico com pronto-socorro, a partir de registros do prontuário eletrônico. O recorte considerou pacientes atendidos no pronto-socorro de um hospital oncológico de porta fechada para pacientes previamente vinculados.

Target do modelo

A variável alvo foi construída a partir do registro histórico do processo de trabalho de médicos paliativistas. Esses profissionais classificavam pacientes com base na experiência clínica e em elementos como estado funcional, diagnóstico oncológico, presença de comorbidades e resposta ao tratamento. O modelo foi estruturado para diferenciar pacientes com curta sobrevida e maior probabilidade de sobrevida prolongada.

Variáveis utilizadas

As variáveis incluíram informações demográficas, clínicas, histórico assistencial, sinais vitais e dados da última consulta ambulatorial. Principais grupos de variáveis: - Idade - Sexo - Diagnóstico principal, CID - Histórico de internação recente - Frequência cardíaca - Frequência respiratória - Saturação de oxigênio - Pressão arterial média - Peso - Altura - IMC - ECOG - Tempo entre a última consulta ambulatorial e a ida ao pronto-socorro - Status, tendência e prioridade clínica, quando disponíveis

Abordagem metodológica

A análise seguiu uma lógica de projeto de dados aplicada à saúde: - Entendimento do contexto clínico - Definição do problema assistencial - Organização do target com base no parecer paliativista - Extração e preparação de dados do prontuário - Tratamento de variáveis clínicas, categóricas e numéricas - Análise exploratória das variáveis - Modelagem com AutoML - Seleção de modelo GBM - Avaliação por métricas de discriminação e erro - Interpretação por SHAP - Implantação em app para uso demonstrativo

Modelo

O modelo final foi um GBM selecionado por AutoML. Essa abordagem foi usada por sua capacidade de lidar com dados tabulares clínicos, relações não lineares, interações entre variáveis e diferentes tipos de preditores. A aplicação disponibiliza a interpretação do modelo e permite avaliar o desempenho global, curva ROC e importância das variáveis.

Sobre a métrica AUPR

AUPR representa a área sob a curva Precision-Recall, útil para avaliar desempenho quando as classes têm distribuição desigual.

Comparação com escalas tradicionais

Escalas prognósticas tradicionais, como o PaP Score, apresentam bom desempenho em contextos clínicos, mas podem ter limitações no pronto-socorro por dependerem de dados laboratoriais, avaliações subjetivas ou coleta extensa de informações. O material técnico indica que o PaP Score costuma apresentar AUC entre 0,75 e 0,85, enquanto o modelo desenvolvido atingiu AUC ROC de 0,912 no app.

Interpretação por SHAP

A interpretação foi feita com SHAP para indicar como cada variável contribuiu para aumentar ou reduzir a probabilidade predita. Variáveis como ECOG, diagnóstico/CID, sinais vitais, internação recente, idade, IMC, tempo desde a última consulta ambulatorial, status e tendência clínica aparecem como fatores relevantes na explicação das predições.

Como usar o resultado

O modelo deve ser usado como ferramenta de apoio à decisão, não como substituto do julgamento clínico. O resultado ajuda a organizar a discussão sobre prognóstico, necessidade de avaliação paliativa, intensidade de cuidado, comunicação com família e prioridades assistenciais.

Limitações e cuidados

- O modelo é retrospectivo e precisa de validação prospectiva antes de uso assistencial real. - A base vem de um contexto específico de hospital oncológico e pronto-socorro porta fechada. - A interpretação deve considerar disponibilidade, qualidade e momento de registro dos dados. - O resultado é probabilístico, não determinístico. - O uso clínico exige governança, validação local, integração com fluxo assistencial e monitoramento contínuo.

Entregáveis

- Aplicação web interativa - Modelo GBM via AutoML - Pipeline de preparação de dados clínicos - Relatório de desempenho global - Curva ROC - Métricas de erro e discriminação - Interpretação por SHAP - Organização de variáveis clínicas, demográficas e assistenciais - Interface demonstrativa para apoio à decisão - Apresentação técnica do projeto

Aprendizados

- Projetos preditivos em saúde precisam começar pelo problema clínico, não pelo algoritmo. - A definição do target pode depender de conhecimento especialista, como o parecer do paliativista. - Modelos de sobrevida em contexto de urgência precisam equilibrar desempenho, interpretabilidade e aplicabilidade no fluxo real. - SHAP ajuda a aproximar o modelo da discussão clínica. - O valor do projeto está em apoiar decisões difíceis, sensíveis ao tempo e dependentes de contexto.

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