Formatos de Dados e Bancos de Dados em Deep Learning para Dispositivos Médicos Inteligentes
Por Ricardo Costa Val do Rosário
Introdução
1. À medida que a Medicina Moderna incorpora algoritmos de Deep Learning em wearables, sistemas de imagem,
monitores multiparamétricos e plataformas de apoio à decisão clínica, cresce a demanda por estruturas robustas
de dados.
2. Por serem dados não genéricos, mas sim dados médicos se caracterizam por
- Possuem padrões regulatórios,
- Exigem interoperabilidade, versionamento, segurança e integridade.
3. Neste artigo, discuto os principais formatos e bancos de dados utilizados em IA Médica, com foco em:
- Casos reais de uso,
- Boas práticas,
- Exemplos em Python, que ajudam a transformar dados brutos em insights clínicos validados.
Principais Formatos de Dados na Medicina com IA
1. DICOM – Padrão para imagens (TC, RM, RX). Embute metadados clínicos e técnicos.
2. NIfTI (.nii) – Usado em neuroimagem funcional e estruturas 3D/4D.
3. HDF5 (.h5) – Armazena múltiplas modalidades (imagem, máscara, metadados) com alta eficiência.
4. TFRecord – Ideal para pipelines de treinamento em TensorFlow.
5. WFDB – Formato padrão para sinais fisiológicos (ECG, EEG).
6. LMDB – Rápido acesso a imagens e tensores em pipelines de Deep Learning.
7. JSON / CSV – Estrutura leve e flexível para logs, sensores e metainformações clínicas.
Bancos de Dados Relevantes na Assistência Médica Inteligente
**Tipo de Banco | Exemplos| Aplicações Médicas**
PACS DICOM | Orthanc, dcm4chee | Armazenamento de exames e diagnósticos por imagem
Relacional (SQL) | PostgreSQL, MySQL | Prontuários, tabelas de pacientes e auditorias
NoSQLv Documental | MongoDB | Inferência de modelos, relatórios estruturados
Time Series | InfluxDB, TimescaleDB | Dados de sensores em tempo real (ex: SpO₂, PA)
Chave-Valor | LMDB, LevelDB | Datasets de imagens treinados via PyTorch
Data Lake | AWS S3, Azure Blob | Arquivamento multimodal com versionamento
Exemplos Reais com Python
1. Leitura de Imagem DICOM com Pydicom
import pydicom
ds = pydicom.dcmread("raiox_torax.dcm")
print(ds.PatientID, ds.StudyDescription)
2. Leitura de ECG via WFDB
import wfdb
record = wfdb.rdrecord('mitdb/100', sampto=1000)
wfdb.plot_wfdb(record=record, title='ECG Lead II')
3. Armazenar imagens HDF5 com chunking
import h5py, numpy as np
with h5py.File("imagens.h5", "w") as f:
f.create_dataset("dados", data=np.random.rand(100, 256, 256), chunks=True)
4. Leitura LMDB com PyTorch
import lmdb, pickle
env = lmdb.open("banco_imagens", readonly=True)
with env.begin() as txn:
dado = txn.get(b"chave123")
imagem = pickle.loads(dado)
Boas Práticas em Governança de Dados Médicos com IA
1. Data Versioning com DVC:
Garante reprodutibilidade e rastreabilidade regulatória.
2. Segmentação e Particionamento:
Melhora a performance de consultas clínicas.
3. ETL para OMOP CDM ou FHIR:
Facilita integração com prontuários eletrônicos e auditoria.
4. Edge Computing:
Reduz latência no processamento local (ex: wearables).
5. Orquestração com Apache NiFi / Airflow:
Automatiza fluxos complexos de ingestão e transformação.
Conclusão
1. A excelência de um modelo de IA em Medicina começa pela engenharia de seus dados.
2. Do diagnóstico por imagem ao monitoramento de sinais vitais, os formatos e bancos utilizados
devem respeitar normas, garantir performance e se adaptar às rápidas mudanças da área da saúde.
3. O profissional que domina essas tecnologias torna-se um elo essencial entre a inovação e a prática
clínica responsável.
"Investir em capacitação para integrar IA de forma ética e segura é mais do que uma tendência, mas sim
uma urgência para o futuro da Medicina."