IA identifica risco de insuficiência cardíaca anos antes dos primeiros sintomas

A obesidade consolida-se como um dos principais fatores de risco modificáveis para o desenvolvimento de insuficiência cardíaca (IC) e desfechos cardiovasculares adversos amplos. Embora o tecido adiposo tenha sido reconhecido por secretar adipocinas e citocinas pró-inflamatórias com repercussões endócrinas e parácrinas deletérias, pesquisas recentes evidenciaram uma expressiva heterogeneidade entre seus depósitos anatômicos, indicando que a gordura visceral contribui de maneira desproporcional para a disfunção cardiometabólica.

O tecido adiposo epicárdico (TAE) consiste em um depósito visceral que envolve diretamente o miocárdio humano, exercendo efeitos parácrinos e funcionando como sensor de sinalizações inflamatórias miocárdicas adjacentes. Essa comunicação bidirecional (inside-to-outside) altera o perfil metabólico dos adipócitos e induz a suprarregulação compensatória de adipocinas anti-inflamatórias, fenômeno especialmente exacerbado em estados patológicos como a IC. Durante essa resposta, o TAE sofre lipólise e tem sua composição modificada de um padrão rico em lipídios para um estado de maior densidade aquosa nas camadas justapostas ao miocárdio inflamado, associando-se a processos acentuados de fibrose e angiogênese. Essa capacidade dinâmica de alterar textura e composição fornece uma janela direta para a biologia miocárdica, no entanto, sua aplicabilidade clínica permanecia restrita pela escassez de biomarcadores de imagem capazes de quantificar essa transição fenotípica.

Embora a angiotomografia computadorizada de artérias coronárias (angio-TC) tenha se estabelecido como exame de primeira linha na investigação da doença arterial coronariana e o uso de inteligência artificial (IA) possibilite detectar marcadores de risco ocultos à avaliação visual de rotina, tentativas prévias de mapear o risco de IC a partir da gordura epicárdica global enfrentavam limitações metodológicas importantes. Diante dessas lacunas, Oikonomou et al., (2026) hipotetizaram que a caracterização radiômica não invasiva da textura e da composição do TAE poderia identificar precocemente esse remodelamento adverso e permitir uma estratificação acurada do risco futuro de IC.

Para investigar se a gordura do coração pode antecipar o risco de IC, os pesquisadores analisaram dados da coorte britânica Oxford Risk Factors and Noninvasive Imaging (ORFAN), que reuniu exames de angio-TC de rotina realizados entre 2007 e 2022 em nove hospitais do Reino Unido. O estudo incluiu 72.751 pacientes adultos, excluindo qualquer pessoa com diagnóstico prévio de IC ou histórico de infarto agudo do miocárdio (IAM), além de aplicar uma margem de segurança de 30 dias após o exame para afastar eventos diretamente ligados à queixa inicial que motivou a tomografia. Para assegurar a confiabilidade científica, a amostra foi dividida geograficamente em duas partes: uma coorte de desenvolvimento com 59.327 participantes de sete hospitais (usada para criar e calibrar a inteligência artificial) e uma de validação externa com 13.424 indivíduos de outros dois hospitais independentes, permitindo testar o algoritmo em pacientes totalmente desconhecidos pelo sistema.

A extração das informações das imagens foi conduzida de forma 100% automatizada por meio de um software de IA. O programa delimitou o contorno do pericárdio e isolou especificamente o tecido adiposo epicárdico por meio da densidade radiológica padrão de gordura (-190 a -30 Unidades Hounsfield). Em seguida, foram calculadas 1.655 características radiômicas tridimensionais, as quais avaliaram não apenas a quantidade volumétrica da gordura, mas também a sua forma geométrica e a textura microscópica, capazes de refletir alterações biológicas induzidas por inflamação e fibrose tecidual. Para neutralizar discrepâncias técnicas naturais entre tomógrafos de diferentes fabricantes, os dados passaram por uma etapa de harmonização matemática e foram processados por uma rede neural de aprendizado profundo que associou a idade e o sexo dos pacientes. Esse modelo gerou um escore individual de risco em longo prazo expresso em percentis populacionais, denominado perfil radiômico da gordura para insuficiência cardíaca (FRP_HF, sua sigla em inglês para Fat Radiomic Profile for Heart Failure).

O desfecho principal foi o surgimento de um novo diagnóstico de insuficiência cardíaca após o 30º dia do exame de imagem, validado através do cruzamento entre os prontuários eletrônicos do sistema nacional de saúde britânico (NHS) e auditorias cardiovasculares nacionais. Quando disponível, a disfunção ventricular foi estratificada pelo ecocardiograma em fração de ejeção preservada, discretamente reduzida ou reduzida, monitorando-se ainda óbito e infarto como desfechos secundários. Por fim, as análises estatísticas utilizaram modelos de sobrevivência ajustados para os fatores de risco clínicos tradicionais, incluindo hipertensão, diabetes, índice de massa corporal, gravidade da placa coronariana pelo escore CAD-RADS e o volume total da gordura epicárdica, avaliando a acurácia diagnóstica e o ganho real de reclassificação prognóstica que o biomarcador digital oferece em comparação à prática clínica.

A coorte final compreendeu 72.751 indivíduos submetidos à angio-TC coronariana sem IC prévia ou histórico de IAM, acompanhados por um período mínimo de 30 dias após o exame índice em nove centros hospitalares do Reino Unido. Na coorte de desenvolvimento, constituída por 59.327 pacientes com média de idade de 56,6 anos (47,5% mulheres), foram registrados 1.737 novos eventos de IC (2,9%) ao longo de um seguimento mediano de 5,1 anos. Esse conjunto foi subdividido em um grupo de treinamento com 47.461 participantes (80%) e um grupo de validação interna composto por 11.866 indivíduos (20%). Por sua vez, a coorte de validação externa independente, envolvendo 13.424 participantes de dois centros geograficamente distintos com idade média de 57,8 anos (49,4% mulheres), acumulou 363 casos incidentes de IC (2,7%) durante uma mediana de acompanhamento de 4,0 anos.

A assinatura radiômica global da gordura epicárdica, denominada FRP_HF, demonstrou capacidade discriminativa para predizer novos episódios de IC, alcançando um índice C de 0,883 no conjunto de treino, 0,869 na validação interna e 0,850 na validação externa independente. Após o ajuste estatístico para idade, sexo, carga aterosclerótica coronariana (CAD-RADS) e fatores de risco cardiovasculares, incluindo índice de massa corporal (IMC), volume bruto de gordura epicárdica, hipertensão arterial, diabetes mellitus, doença renal crônica, acidente vascular cerebral, doença arterial periférica e cardiopatia isquêmica prévia , cada incremento de 25 percentis (um quartil) no FRP_HF associou-se a um aumento de quase 4 vezes na incidência de IC tanto na coorte interna quanto na externa. Observou-se uma relação dose-resposta pronunciada, com o risco absoluto elevando-se expressivamente acima do percentil 50 e os pacientes situados no decil superior (> percentil 90) exibindo um risco quase 20 vezes maior de desenvolver IC em comparação aos indivíduos do decil inferior.

A incorporação do FRP_HF conferiu expressivo valor prognóstico incremental sobre os modelos clínicos convencionais. Na validação externa em cinco anos, a inclusão do escore radiômico elevou a área sob a curva ROC (AUC) de 0,815 para 0,862, superando com folga o desempenho de modelos restritos a idade, sexo e volume isolado de gordura epicárdica. Na coorte interna, a melhora na discriminação foi igualmente expressiva, avançando de 0,810 para 0,881. Essa otimização traduziu-se em uma melhora estatisticamente significativa na reclassificação dos pacientes, com índice de reclassificação líquida (NRI contínuo) de 0,39, além de um benefício clínico líquido superior nas curvas de decisão clínica para limiares de risco em cinco anos situados entre 5% e 15% e calibração satisfatória em relação ao risco observado.

A associação prognóstica do FRP_HF permaneceu uniforme em todas as análises de subgrupos clínicos e demográficos pré-especificados, mantendo-se consistente entre homens e mulheres, diferentes estratos etários (<50, 50–64 e ≥65 anos), grupos étnicos, categorias de IMC (<27, 27–30 e ≥30 kg/m²), na presença ou ausência de diabetes mellitus e independentemente da existência de valvopatias esquerdas basais. O escore manteve forte valor preditivo em todo o espectro anatômico da aterosclerose coronariana, desde indivíduos sem coronariopatia obstrutiva (CAD-RADS 0–1) até aqueles com estenoses graves (CAD-RADS 4–5). Crucialmente, nas análises com vinculação a dados ecocardiográficos, a predição mostrou-se consistente em todo o espectro funcional da fração de ejeção, conferindo risco aumentado tanto para insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (ICFEp;1,24–9,55 por incremento de 25 percentis) quanto para insuficiência cardíaca com fração de ejeção reduzida ou levemente reduzida (ICFEr/ICFElr; IC 95%: 1,04–7,55).

Os achados demonstraram que o perfil radiômico tridimensional capturou alterações biológicas que extrapolam amplamente as métricas clássicas de adiposidade. Na coorte externa, o IMC explicou apenas 1,4% da variância do FRP_HF (R² = 0,014), enquanto o volume total de gordura epicárdica justificou meros 6,5% dessa variabilidade (R² = 0,065), e a equação de risco clínico PREVENT-HF em dez anos correlacionou-se com 18% da variância (R² = 0,18). Em subgrupos com dosagens laboratoriais disponíveis, o FRP_HF apresentou apenas fraca correlação com marcadores circulantes de inflamação e estresse miocárdico, como a proteína C-reativa ultrassensível (PCR-us; R² = 0,043) e o NT-proBNP (R² = 0,109). Notavelmente, após a exclusão de participantes com fração de ejeção previamente <50% ou NT-proBNP basal ≥300 pg/mL, a magnitude de associação entre o FRP_HF e novos casos de IC tornou-se ainda mais acentuada.

Por fim, o estudo estabeleceu uma divergência mecanística marcante entre a análise global da gordura epicárdica e a avaliação focal pericoronariana. O perfil radiômico perivascular regional voltado ao risco de infarto (FRP_PVAT) explicou menos de um quarto da variância do FRP_HF (R² = 0,23). Enquanto o FRP_PVAT associou-se especificamente a eventos vasculares agudos (IAM) e à IC restrita ao contexto isquêmico, o FRP_HF mostrou especificidade biológica para a insuficiência cardíaca global, mantendo capacidade preditiva robusta tanto na IC de etiologia isquêmica quanto na não isquêmica, sem apresentar associação direta com infarto agudo do miocárdio incidente. Na análise de explicabilidade algorítmica por valores de Shapley Additive Explanations (SHAP), constatou-se que atributos geométricos tridimensionais (como esfericidade, comprimento do menor eixo e achatamento) e descritores texturais de ordens superiores (como variância em níveis de cinza e entropia de zona da distribuição de atenuação perimiocárdica) figuraram como os principais determinantes do modelo, reforçando a necessidade de uma caracterização multiparamétrica avançada da gordura epicárdica.

Assim, o estudo enfatizou que a fenotipagem radiômica automatizada do TAE, sintetizada no escore FRP_HF, inaugurou uma nova dimensão na interpretação clínica da angio-TC, superando os modelos tradicionais baseados exclusivamente em fatores de risco clínicos e medidas volumétricas convencionais. Biologicamente, o FRP_HF atua como um biomarcador de enriquecimento de risco, fundamentado no papel do TAE tanto como sensor de estresse e inflamação miocárdica quanto como modulador ativo da biologia, fibrose e remodelamento do miocárdio por meio de sinalização parácrina bidirecional. Essa premissa foi corroborada pela comparação direta com o perfil radiômico perivascular focal (FRP_PVAT): enquanto o FRP_PVAT reflete inflamação coronariana e se associa especificamente a infarto agudo do miocárdio e IC de etiologia puramente isquêmica, o FRP_HF demonstrou associação consistente com a incidência de IC tanto isquêmica quanto não isquêmica, sem correlação direta com infarto agudo do miocárdio, evidenciando sua especificidade para processos patológicos miocárdicos em vez de vasculares. Além disso, os autores destacaram que o uso da angio-TC com contraste forneceu resolução espacial submilimétrica superior à tomografia sem contraste utilizada para escore de cálcio, viabilizando a identificação de alterações sutis na matriz extracelular e no remodelamento microvascular do depósito adiposo.

Em sua conclusão, os pesquisadores afirmaram que a fenotipagem radiômica de alto rendimento do tecido adiposo epicárdico derivada da angio-TC de rotina estabelece uma ferramenta biologicamente informada, automatizada e escalável para prever a insuficiência cardíaca anos antes de sua manifestação clínica inicial. Essa tecnologia posiciona a avaliação oportunística do remodelamento da gordura visceral cardíaca como uma estratégia para a medicina de precisão, viabilizando a identificação precoce de pacientes de alto risco e fornecendo bases para a testagem prospectiva de intervenções preventivas dirigidas à biologia miocárdica.