Métodos de Tomada de Decisão

Teoria da Decisão, Sistemas de Apoio à Decisão e Hierarquia DIKW

Prof. Marcelo R.P. Ferreira

PPGMDS - UFPB - Programa de Pós-Graduação em Modelagem de Decisão e Saúde

julho, 2026

Métodos de Tomada de Decisão

“A boa decisão não é a que garante o melhor resultado, mas a que é tomada da melhor forma possível com a informação disponível.”

— adaptado de H. A. Simon

Mapa da Aula 1

Métodos de Tomada de Decisão (Parte I) Teoria da Decisão Simon · Racionalidade Hierarquia DIKW Dado · Informação · Conh. Qualidade de Dados Governança em Saúde Sistemas de Apoio à Decisão (SAD) Certeza · Risco Incerteza · Utilidade Esperada Vieses Cognitivos Seis Chapéus · Seis Facetas Componentes do SAD Dados · Modelos · Interface Decisão Informada e Aplicada à Saúde

Parte I — Fundamentos da Tomada de Decisão e SAD

Prof. Marcelo R. P. Ferreira · Aulas 1–3 + Prova (07/07–28/07/2026)

Aula 1 — 07/07

  • Teoria da decisão normativa, descritiva e prescritiva
  • Ambientes de certeza, risco e incerteza
  • Probabilidade condicional e Teorema de Bayes
  • Hierarquia DIKW
  • Qualidade e governança de dados em saúde
  • Sistemas de Apoio à Decisão (SAD)

Aula 2 — 14/07

  • Lógica proposicional e de predicados
  • Sistemas especialistas baseados em regras
  • Lógica fuzzy: conjuntos, pertinência e inferência
  • Aplicações em classificação de risco clínico

Aula 3 — 21/07

  • Sensibilidade, especificidade e VPP/VPN
  • Árvores de decisão
  • Redes bayesianas (DAG, CPT, inferência)
  • Aplicações em diagnóstico diferencial

Avaliação: Prova escrita individual em 28/07/2026, cobrindo todo o conteúdo da Parte I. Peso: 50% da nota final.

Parte II — Aprendizagem de Máquina

Prof. Eufrásio de A. Lima Neto · Aulas 4–7 + Projeto (04/08–15/09/2026)

Aula 4 — 04/08

  • Ética em Inteligência Artificial
  • Fundamentos de Aprendizagem de Máquina
  • Supervisionado vs. Não Supervisionado
  • Regressão vs. Classificação
  • Interpretabilidade em modelos clínicos

Aula 6 — 18/08

  • Regressão logística e interpretação (odds ratio)
  • Árvores de decisão: Gini, entropia, poda
  • Aplicações em desfechos binários em saúde

Aula 5 — 11/08

  • Compromisso viés-variância
  • Overfitting e underfitting
  • Pré-processamento de dados
  • Métricas de avaliação (AUC-ROC, RMSE, acurácia)

Aula 7 — 25/08

  • Regressão linear e árvores de regressão
  • Predição de desfechos contínuos
  • Lançamento do Projeto Prático

Avaliação: Relatório de projeto em grupo (dupla ou trio), entregue até 15/09/2026. Peso: 50% da nota final.

Por que Sistemas de Apoio à Decisão na Saúde?

  • O volume de informação médica dobra a cada poucos anos
  • A capacidade de atenção humana é limitada (“ansiedade informacional”)
  • Tomadores de decisão sofrem de fadiga e viés cognitivo
  • Necessidade de contornar a racionalidade limitada
  • SADs transformam dados brutos em inteligência acionável para a saúde
  • Hospitais precisam otimizar recursos escassos (leitos, equipe de enfermagem, insumos)

Exemplo Motivador: Gestão Hospitalar

Caso (Sauter, 2010): o Jewish Hospital Healthcare Services utilizou um SAD focado em produtividade e contabilidade de custos.

  • Implementaram um sistema de acuidade de enfermagem
  • O sistema classifica pacientes pela severidade e necessidade de cuidados
  • Permite prever e alocar a demanda diária de enfermeiros
  • Compara as estimativas de necessidade com os níveis reais
  • Resultado: alocação eficiente de recursos e melhoria no cuidado prestado

Bloco B — Teoria da Decisão

O Conceito de Decisão

  • Decisão é uma escolha entre alternativas disponíveis
  • Visa alcançar um bom resultado (mitigar a doença, reduzir custos, salvar vidas)
  • Um bom resultado nem sempre significa uma “boa decisão”
  • Boas decisões são informadas e baseadas em dados apropriados
  • Envolve a formulação do problema e avaliação de premissas
  • O SAD apoia, mas não substitui o tomador de decisão (médico ou gestor)

Importante

Uma decisão correta pode ter desfecho ruim por azar; uma decisão mal informada pode ter desfecho bom por sorte. Avaliamos o processo, não apenas o resultado.

O Processo de Decisão — Modelo de Simon

  • O processo de decisão não é um evento único, mas um fluxo
  • Proposto pelo economista e psicólogo Herbert A. Simon (Nobel de Economia, 1978)
  • Fase 1 — Inteligência: identificação do problema ou oportunidade
  • Fase 2 — Design: formulação de alternativas
  • Fase 3 — Escolha: seleção e implementação
  • O SAD deve apoiar cada uma dessas fases de forma flexível
Inteligência Identificar o problema Design Formular alternativas Escolha Selecionar e implementar

Fluxo clássico de Simon para o processo de tomada de decisão.

Fase 1: Inteligência

  • Monitoramento contínuo do ambiente clínico ou hospitalar
  • Identificação de desvios, tendências ou anomalias
  • Exemplo: detecção de um surto de infecção hospitalar
  • Coleta de informações sintomáticas e epidemiológicas
  • É a fase onde o problema é reconhecido como tal — muitas vezes a mais negligenciada

Fase 2: Design

  • Estruturação do problema de saúde identificado
  • Definição de objetivos (ex.: minimizar mortalidade ou custo)
  • Geração e desenvolvimento de alternativas de tratamento ou intervenção
  • Coleta de dados adicionais e construção de modelos
  • Avaliação de restrições (orçamento, disponibilidade de leitos)
  • O SAD ajuda com ferramentas de brainstorming e modelagem

Fase 3: Escolha

  • Comparação das alternativas desenhadas na fase anterior
  • Seleção da melhor alternativa baseada em critérios definidos
  • Avaliação da sensibilidade da escolha (análise “E se?”)
  • Implementação da ação no ambiente real
  • Monitoramento dos resultados clínicos ou gerenciais
  • O SAD fornece as ferramentas de simulação e otimização

Tipos de Decisão

  • Decisões Estruturadas: repetitivas, rotineiras, regras claras (ex.: folha de pagamento)
  • Decisões Não Estruturadas: novas, complexas, requerem intuição (ex.: contenção de nova pandemia)
  • Decisões Semiestruturadas: combinação de regras analíticas e julgamento humano
  • O SAD tem seu maior valor nos problemas semiestruturados
  • Apoia o gestor onde a matemática termina e a experiência começa
  • Na saúde, diagnóstico e triagem são tipicamente semiestruturados

Teoria da Decisão Normativa

  • Define como as decisões deveriam ser tomadas idealmente
  • Baseia-se em escolhas perfeitamente racionais
  • O objetivo é a otimização matemática (maximizar utilidade esperada)
  • Assume conhecimento completo das opções e consistência total
  • Falha ao descrever o comportamento humano real (que tem limites)
  • Importante como base para algoritmos de otimização em SADs

Teoria da Decisão Descritiva

  • Estuda como os seres humanos realmente tomam decisões
  • Reconhece a fadiga, emoções, limites de memória e tempo
  • Focada na racionalidade limitada (bounded rationality)
  • Indivíduos frequentemente usam heurísticas e atalhos mentais
  • Essencial para desenhar interfaces de usuário de SADs amigáveis
  • Baseada em estudos de economia comportamental e psicologia cognitiva

Teoria da Decisão Prescritiva

  • Foca em ajudar as pessoas a tomarem decisões melhores
  • Interseção entre o ideal (normativo) e o real (descritivo)
  • Fornece ferramentas para mitigar vieses cognitivos humanos
  • O SAD é uma ferramenta eminentemente prescritiva
  • Aproxima o médico da decisão ótima, respeitando suas limitações
  • Estrutura a evidência para suportar o raciocínio clínico

As Três Teorias — Comparação

Aspecto Normativa Descritiva Prescritiva
Pergunta Como decidir idealmente? Como as pessoas de fato decidem? Como ajudar a decidir melhor?
Base Racionalidade matemática Psicologia, observação empírica Síntese das duas anteriores
Papel do SAD Fornece o algoritmo ótimo Explica por que o algoritmo é ignorado Desenha a ferramenta que será usada
Limitação Ignora a cognição humana real Não prescreve melhorias Depende de boas evidências descritivas

Racionalidade Limitada e Satisficing

  • Tomadores de decisão raramente otimizam completamente (Simon)
  • Devido a limites de tempo, dados e capacidade cognitiva
  • Buscam soluções “satisfatórias” (satisficing) em vez de “ótimas”
  • Muddling Through: fazer mudanças incrementais pequenas
  • O SAD deve oferecer soluções boas e rápidas, não apenas a “perfeita”
  • Na emergência, um tratamento rápido “bom o suficiente” salva mais vidas que o perfeito tardio

As Seis Facetas da Racionalidade (1/2)

  • Racionalidade Econômica: foco em custos, lucros e retorno financeiro
  • Racionalidade Técnica: a opção funciona? Atinge o objetivo clínico?
  • Racionalidade Legal: está em conformidade com leis e regulações médicas?
  • Um SAD completo não deve focar apenas no aspecto financeiro
  • Decisões médicas exigem equilíbrio constante entre essas facetas

Exemplo: um medicamento barato (econômica) mas sem registro na ANVISA (legal) não é viável.

As Seis Facetas da Racionalidade (2/2)

  • Racionalidade Social/Ética: responsabilidade com o paciente e a sociedade
  • Racionalidade Procedimental: há infraestrutura e equipe para executar?
  • Racionalidade Política: relações de poder, agendas de departamentos
  • Ética utilitarista (maior bem) vs. ética individual na saúde
  • O SAD deve permitir a avaliação de cenários logísticos e éticos
  • Ignorar o aspecto procedimental inviabiliza a política de saúde no SUS

Síntese das Seis Facetas

Econômica

Custo · Retorno

Técnica

Eficácia clínica

Legal

Conformidade

Social/Ética

Responsabilidade

Procedimental

Infraestrutura

Política

Poder · Agendas

Um SAD bem desenhado permite avaliar uma decisão sob múltiplas dessas facetas simultaneamente.

Vieses no Processo de Decisão

  • Viés de Confirmação: buscar apenas dados que confirmam a suspeita diagnóstica
  • Percepção Seletiva: ignorar informações clínicas que não parecem salientes
  • Ilusão de Controle: superestimar a capacidade de curar uma doença imprevisível
  • Efeito de Recência: dar peso excessivo ao último sintoma observado
  • O SAD atua como contrapeso, forçando a revisão de dados ignorados
  • Alertas no sistema protegem contra omissões críticas

Mitigando Vieses: Método dos Seis Chapéus

  • Abordagem de Edward de Bono para explorar perspectivas
  • Chapéu Branco: foco apenas em dados e tendências históricas
  • Chapéu Vermelho: intuição e gut feeling do médico
  • Chapéu Preto: pessimismo cauteloso, testando riscos e premissas
  • Chapéu Amarelo: otimismo, buscando benefícios secundários
  • Chapéu Verde: criatividade, tratamentos alternativos
  • Chapéu Azul: controle do processo de decisão (frequentemente o papel do SAD)

Ambientes de Decisão: Certeza

  • O resultado de cada alternativa de ação é conhecido previamente
  • Conhecimento completo sobre custos, efeitos e resultados
  • Em saúde, a certeza pura é extremamente rara
  • O problema se resume à ordenação simples por preferência
  • A modelagem é determinística e exata

Exemplo: escolha entre dois fornecedores de seringas com preço e prazo garantidos contratualmente.

Ambientes de Decisão: Risco

  • As consequências exatas não são conhecidas, mas suas probabilidades sim
  • Baseia-se em distribuições de probabilidade históricas
  • Fundamental para a Medicina Baseada em Evidências (MBE)
  • Permite calcular a utilidade esperada de um tratamento
  • Os dados do paciente inserem-se num modelo probabilístico

Exemplo: cirurgia cardíaca com 5% de risco de mortalidade tabelado na literatura.

Bloco B.3 — Revisão: Probabilidade e Teorema de Bayes

Probabilidade: Conceito e Notação

  • Probabilidade mede o grau de crença ou frequência relativa de um evento ocorrer
  • Notação: \(P(A)\) — probabilidade do evento \(A\), com \(0 \leq P(A) \leq 1\)
  • \(P(A) = 0\): evento impossível; \(P(A) = 1\): evento certo
  • Evento complementar: \(P(\bar{A}) = 1 - P(A)\)
  • Exemplo clínico: \(P(\text{diabetes}) = 0{,}08\) em adultos brasileiros segundo a literatura epidemiológica

Probabilidade não é apenas frequência histórica — pode também expressar grau de crença de um especialista, o que será central no raciocínio bayesiano da Aula 3.

Probabilidade Conjunta e Independência

  • Probabilidade conjunta: \(P(A \cap B)\) — ambos \(A\) e \(B\) ocorrem simultaneamente
  • Se \(A\) e \(B\) são independentes: \(P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)\)
  • Regra da adição: \(P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)\)
  • Na saúde, eventos raramente são independentes — comorbidades tendem a se associar

Exemplo: a probabilidade de hipertensão E diabetes coexistirem não é simplesmente \(P(\text{HAS}) \times P(\text{DM})\), pois as duas condições são fortemente associadas.

Probabilidade Condicional

  • \(P(A \mid B)\): probabilidade de \(A\) ocorrer dado que \(B\) já ocorreu
  • Fórmula:

\[P(A \mid B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)}, \quad P(B) > 0\]

  • Condicionar em \(B\) restringe o espaço amostral a apenas os casos onde \(B\) é verdadeiro
  • Exemplo clínico: \(P(\text{doença} \mid \text{teste positivo})\) — prob. de ter a doença dado que o teste deu positivo

Importante

\(P(A \mid B) \neq P(B \mid A)\) — essa confusão é a falácia da transposição e é frequente na interpretação de testes diagnósticos.

Regra da Probabilidade Total

  • Particiona o espaço amostral em eventos mutuamente exclusivos e exaustivos
  • Fórmula:

\[P(A) = \sum_{i=1}^{k} P(A \mid B_i) \cdot P(B_i)\]

  • Exemplo diagnóstico: a probabilidade de um teste dar positivo é a soma ponderada da probabilidade de positivo entre doentes e entre sadios:

\[P(+) = P(+ \mid D) \cdot P(D) \;+\; P(+ \mid \bar{D}) \cdot P(\bar{D})\]

Teorema de Bayes

\[\boxed{P(D \mid +) = \frac{P(+ \mid D) \cdot P(D)}{P(+)}}\]

Termo Nome técnico Significado clínico
\(P(D)\) Probabilidade a priori Prevalência da doença na população
\(P(+ \mid D)\) Verossimilhança Sensibilidade do teste
\(P(+)\) Evidência Probabilidade total de teste positivo
\(P(D \mid +)\) Probabilidade a posteriori Valor Preditivo Positivo (VPP)

Na Aula 3, este teorema será a base das redes bayesianas, onde múltiplas evidências clínicas atualizam simultaneamente a probabilidade de cada diagnóstico possível.

Sensibilidade, Especificidade e Valores Preditivos

  • Sensibilidade: \(P(+ \mid D)\) — proporção de doentes que testam positivo
  • Especificidade: \(P(- \mid \bar{D})\) — proporção de sadios que testam negativo
  • Falso Positivo: \(P(+ \mid \bar{D}) = 1 - \text{Especificidade}\)
  • VPP (Valor Preditivo Positivo): \(P(D \mid +)\) — prob. de ter a doença dado positivo
  • VPN (Valor Preditivo Negativo): \(P(\bar{D} \mid -)\) — prob. de não ter a doença dado negativo

Importante

VPP e VPN dependem da prevalência — o mesmo teste pode ter VPP de 15% numa população de baixo risco e de 85% numa população de alto risco.

Exemplo Numérico: O Efeito da Prevalência

Teste com Sensibilidade = 95% e Especificidade = 90%, aplicado em duas populações distintas.

bayes_diag <- function(prev, sens, espec) {
  fp    <- 1 - espec
  p_pos <- sens * prev + fp * (1 - prev)
  vpp   <- (sens * prev) / p_pos
  vpn   <- (espec * (1 - prev)) / (1 - p_pos)
  pct   <- function(x) sprintf("%.1f%%", x * 100)
  data.frame(Prevalência = pct(prev), Sensibilidade = pct(sens),
             Especificidade = pct(espec), VPP = pct(vpp), VPN = pct(vpn))
}
rbind(
  bayes_diag(prev = 0.01, sens = 0.95, espec = 0.90),
  bayes_diag(prev = 0.30, sens = 0.95, espec = 0.90)
)
  Prevalência Sensibilidade Especificidade   VPP   VPN
1        1.0%         95.0%          90.0%  8.8% 99.9%
2       30.0%         95.0%          90.0% 80.3% 97.7%

Visualizando o Efeito da Prevalência no VPP

Clique para ver o código
library(ggplot2)
library(scales)
prev_seq <- seq(0.001, 0.50, by = 0.001)
sens <- 0.95; espec <- 0.90
vpp_seq <- (sens * prev_seq) / (sens * prev_seq + (1 - espec) * (1 - prev_seq))
df_vpp <- data.frame(prevalencia = prev_seq, vpp = vpp_seq)

ggplot(df_vpp, aes(x = prevalencia, y = vpp)) +
  geom_line(color = "#7ecff7", linewidth = 1.3) +
  geom_vline(xintercept = 0.01, color = "#f07050", linetype = "dashed") +
  geom_vline(xintercept = 0.30, color = "#a8f77e", linetype = "dashed") +
  annotate("text", x = 0.01, y = 0.15, label = "1%\n(rastreamento)",
           color = "#f07050", size = 3.5, hjust = -0.1) +
  annotate("text", x = 0.30, y = 0.50, label = "30%\n(clínica especializada)",
           color = "#a8f77e", size = 3.5, hjust = -0.05) +
  scale_x_continuous(labels = percent_format()) +
  scale_y_continuous(labels = percent_format()) +
  labs(title = "Valor Preditivo Positivo em Função da Prevalência",
       subtitle = "Sensibilidade = 95%, Especificidade = 90%",
       x = "Prevalência da doença", y = "VPP") +
  theme_minimal(base_size = 13)

Atualização Sequencial de Crenças

  • Bayes permite atualizar a crença progressivamente à medida que novas evidências chegam
  • A probabilidade a posteriori de um teste vira a a priori do próximo
  • Exemplo: paciente com resultado positivo no teste A → posteriori vira novo prior para o teste B

\[P(D \mid +_A, +_B) \propto P(+_B \mid D) \cdot \underbrace{P(D \mid +_A)}_{\text{nova priori}}\]

  • Isso é exatamente o que um SAD bayesiano faz automaticamente
  • Conecta esta revisão com as redes bayesianas da Aula 3

Exercício — Revisão de Probabilidade

Exercício: um teste para sepse tem sensibilidade de 85% e especificidade de 80%. Em uma UTI com prevalência estimada de 25%, calcule o VPP e o VPN, e interprete o resultado.

sens <- 0.85; espec <- 0.80; prev <- 0.25

p_pos <- sens * prev + (1 - espec) * (1 - prev)
vpp   <- (sens * prev) / p_pos
p_neg <- (1 - sens) * prev + espec * (1 - prev)
vpn   <- (espec * (1 - prev)) / p_neg

cat(sprintf("VPP: %.1f%%\n", vpp * 100))
VPP: 58.6%
cat(sprintf("VPN: %.1f%%\n", vpn * 100))
VPN: 94.1%
cat(sprintf(
  "\nInterpretação: VPN de %.1f%% dá razoável segurança para exclusão,\n
mas o VPP de %.1f%% indica que cerca de 1 em cada %.0f positivos seria falso alarme.",
  vpn * 100, vpp * 100, 1 / (1 - vpp)
))

Interpretação: VPN de 94.1% dá razoável segurança para exclusão,

mas o VPP de 58.6% indica que cerca de 1 em cada 2 positivos seria falso alarme.

Decisão sob Risco: Utilidade Esperada

Avalia opções ponderando o valor do desfecho pela sua probabilidade:

\[EU(A) = \sum_{i} P(O_i \mid A) \cdot U(O_i)\]

  • \(EU(A)\): utilidade esperada da ação \(A\)
  • \(O_i\): cada resultado possível dado \(A\)
  • \(P(O_i \mid A)\): probabilidade de ocorrência de \(O_i\)
  • \(U(O_i)\): utilidade (valor) atribuída ao resultado \(O_i\)

Usado em estudos de custo-efetividade na saúde, balanceando tratamentos conservadores vs. invasivos.

Exemplo em R: Utilidade Esperada de Tratamentos

Avaliar Tratamento Cirúrgico (80% cura plena \(U=10\), 20% falha \(U=2\)) vs. Tratamento Medicamentoso (100% cura parcial \(U=7\)).

p_cura_cir <- 0.8
u_cura_cir <- 10
u_falha_cir <- 2

ue_cirurgico   <- (p_cura_cir * u_cura_cir) + ((1 - p_cura_cir) * u_falha_cir)
ue_medicamento <- 1.0 * 7

cat(sprintf("UE Cirurgia: %.2f | UE Medicamento: %.2f\n", ue_cirurgico, ue_medicamento))
UE Cirurgia: 8.40 | UE Medicamento: 7.00
cat(ifelse(ue_cirurgico > ue_medicamento,
           "Escolha prescritiva: Cirurgia",
           "Escolha prescritiva: Medicamento"))
Escolha prescritiva: Cirurgia

Ambientes de Decisão: Incerteza

  • Incerteza genuína: probabilidades objetivas não são conhecidas
  • Dados são fragmentados, novos, ou não há histórico confiável
  • Surge frequentemente em epidemias novas (ex.: início da COVID-19)
  • Requer heurísticas de decisão (Maximin, Maximax) ou abordagens subjetivas
  • Probabilidade subjetiva (bayesiana) baseada na crença do especialista
  • Será aprofundada na Aula 3 (tratamento formal da incerteza)

Os Três Ambientes — Comparação Visual

Clique para ver o código
library(ggplot2)
df_amb <- data.frame(
  ambiente = factor(c("Certeza","Risco","Incerteza"),
                     levels=c("Certeza","Risco","Incerteza")),
  conhecimento = c(3, 2, 1)
)
ggplot(df_amb, aes(x=ambiente, y=conhecimento, fill=ambiente)) +
  geom_col(width=0.55) +
  scale_fill_manual(values=c("Certeza"="#7ecff7","Risco"="#f7c87e","Incerteza"="#f07050")) +
  labs(title="Grau de Conhecimento sobre os Resultados",
       x="", y="Conhecimento sobre desfechos", fill="") +
  theme_minimal(base_size=13) +
  theme(legend.position="none")

Racionalidade de Simon Aplicada aos SADs

  • A racionalidade se estende da teoria econômica para as organizações de saúde
  • O SAD captura o componente estático do dado clínico e adiciona a dinâmica organizacional da saúde
  • Decidir prescrever é o encontro de dois mundos: ciência exata (fisiologia) e ciências sociais (alocação, política, custo)
  • A boa prática decisória em saúde exige navegar entre esses mundos continuamente

Exercício 1 — Bloco B

Exercício: um protocolo de triagem classifica pacientes em três níveis de prioridade. Calcule a utilidade esperada de internar vs. observar em casa um paciente com os dados abaixo, e decida a melhor conduta.

  • Internar: 95% de chance de resolução completa (\(U=10\)), 5% de complicação (\(U=3\))
  • Observar em casa: 80% de resolução completa (\(U=10\)), 20% de piora exigindo internação tardia (\(U=4\))
p_int_ok <- 0.95; u_int_ok <- 10; u_int_compl <- 3
p_obs_ok <- 0.80; u_obs_ok <- 10; u_obs_piora <- 4

ue_internar <- p_int_ok*u_int_ok + (1-p_int_ok)*u_int_compl
ue_observar <- p_obs_ok*u_obs_ok + (1-p_obs_ok)*u_obs_piora

cat(sprintf("UE Internar: %.2f\nUE Observar: %.2f\n", ue_internar, ue_observar))
UE Internar: 9.65
UE Observar: 8.80
cat(ifelse(ue_internar > ue_observar,
           "Conduta prescritiva: Internar",
           "Conduta prescritiva: Observar em casa"))
Conduta prescritiva: Internar

Bloco C — Hierarquia DIKW

Hierarquia DIKW: Definição

  • Estrutura que mapeia a evolução da compreensão humana e computacional
  • Data — Dados
  • Information — Informação
  • Knowledge — Conhecimento
  • Wisdom — Sabedoria
  • SADs atuam transformando dados em informação e aplicando conhecimento
  • Essencial para governança e extração de valor em hospitais
Sabedoria (W) Conhecimento (K) Informação (I) Dado (D) valor / abstração

DIKW

Dado (D) — fatos brutos, sem contexto

  • Exemplos: “120/80”, “38,5°C”, “Positivo”
  • Sem contexto, não têm significado
  • Exigem scrubbing antes do uso analítico

Informação (I) — dado contextualizado

  • Responde: Quem, O quê, Onde, Quando
  • “Paciente X, PA 120/80, às 10h de hoje”
  • Reduz a incerteza imediata

Conhecimento (K) — padrões e regras

  • Responde: Como, Por quê
  • “Alergia a penicilina → macrolídeos”
  • Encapsulado em Bases de Conhecimento do SAD

Sabedoria (W) — julgamento ético

  • Exclusivamente humana
  • Avalia consequências de longo prazo
  • “Considerar o contexto familiar antes de prescrever”
  • O SAD fornece K para que o humano aplique W

Exercício 2 — Bloco C

Exercício: classifique cada item abaixo no nível correto da hierarquia DIKW.

  1. “Glicemia: 180 mg/dL”
  2. “Paciente diabético tipo 2 apresentou hiperglicemia às 14h”
  3. “Hiperglicemia persistente requer ajuste de insulina basal”
  4. “Apesar do protocolo recomendar ajuste imediato, vou aguardar o resultado do próximo exame considerando o jejum prolongado do paciente”

Classificação

Item Nível
Item 1 — “Glicemia: 180 mg/dL” Dado
Item 2 — Paciente diabético, hiperglicemia às 14h Informação
Item 3 — Hiperglicemia persistente requer ajuste de insulina Conhecimento
Item 4 — Aguardar próximo exame considerando o jejum Sabedoria

Bloco D — Qualidade e Governança de Dados em Saúde

Qualidade de Dados em Saúde: O Desafio

  • Garbage In, Garbage Out: o modelo falha se os dados forem ruins
  • Erros em dados médicos geram intervenções letais e alto custo
  • A transição do prontuário em papel para o eletrônico expôs redundâncias
  • Requer higienização rigorosa (Data Scrubbing)
  • Correção de unidades, formatos de datas e unificação de cadastros
  • Falta de padrão de ontologia médica (ex.: CID-10 mal aplicado) destrói análises

Dimensões da Qualidade de Informação

  • Tempestividade: dado disponível no momento da decisão?
  • Suficiência: amostra representa a realidade?
  • Granularidade: permite detalhamento temporal ou anatômico?
  • Compreensibilidade: dashboard intuitivo para o usuário?
  • Ausência de Viés: amostragem não exclui minorias?
  • Relevância: variável tem real valor diagnóstico?
  • Comparabilidade: posso comparar com a média nacional?
  • Confiabilidade: o sensor calibra corretamente?
  • Redundância: duplicatas protegem, mas geram inconsistência
  • Eficiência de Custo: o custo de coletar vale o ganho preditivo?
  • Quantificabilidade: escala correta (nominal, ordinal, razão)?
  • Formato: interface adequada ao ambiente clínico?

Governança de Dados em Saúde

  • Gestão dos dados como o ativo mais crítico da instituição
  • Estabelece políticas, segurança, acesso e padrões de padronização
  • Exige adequação ética e legal (LGPD no Brasil)
  • Anonimização para uso de prontuários em pesquisa e análise
  • Modelos corporativos garantem integridade dos dados
  • Protege a privacidade do paciente (direito constitucional e normativo)

Data Scrubbing: Limpeza de Dados

Por que limpar?

  • Registros não-padronizados: “Pressão”, “PA”, “P.A.”
  • Duplicatas, valores impossíveis, campos vazios
  • Erros de digitação: dose de 10mg vs. 100mg
  • Sem limpeza: correlações fantasmas nos modelos

Importante

Falha clássica: valor ausente codificado como “999” → falsa taquicardia de 999 bpm na análise.


pacientes <- data.frame(ID = 1:4,
                        Idade = c(45, 999, NA, 30))
# 999 é código de erro — tratar como NA
pacientes$Idade[pacientes$Idade > 120] <- NA
# Imputar média
pacientes$Idade[is.na(pacientes$Idade)] <-
  mean(pacientes$Idade, na.rm = TRUE)
print(pacientes)
  ID Idade
1  1  45.0
2  2  37.5
3  3  37.5
4  4  30.0

Bloco E — Sistemas de Apoio à Decisão (SAD)

Definição de Sistema de Apoio à Decisão

  • Sistema computadorizado interativo que apoia a escolha entre alternativas
  • Integra bases de dados organizadas com modelos analíticos
  • Facilita decisões mal estruturadas ou semiestruturadas
  • Apresenta interface amigável para o tomador de decisão não-programador
  • Permite análises do tipo “E se?” (what-if) e análise de sensibilidade
  • Amplia a capacidade cognitiva do gestor em ambientes complexos

“Decision Support Systems for Business Intelligence” (Sauter, 2010) é a referência central deste bloco.

Histórico e Evolução dos SADs

  • Décadas de 1970/80: primeiros sistemas especialistas baseados em regras (ex.: MYCIN)
  • Foco em capturar a experiência do médico em árvores “Se-Então”
  • Anos 1990: evolução para redes bayesianas, lidando matematicamente com a incerteza
  • Anos 2000+: integração com Big Data e Aprendizagem de Máquina (Parte II)
  • Transição de sistemas fechados para dashboards executivos em tempo real
  • Adoção de Inteligência de Negócios (Business Intelligence) na gestão hospitalar

Componentes Principais de um SAD

  1. Componente de Dados: Data Warehouses, dados internos e externos
  2. Componente de Modelos: ferramentas estatísticas, heurísticas, simulações
  3. Motor de Inferência / Ferramentas Analíticas: processamento de regras e algoritmos
  4. Interface com o Usuário: dashboards, visualizações, relatórios
Dados Data Warehouse Modelos Estatística, simulação Motor de Inferência Interface Usuário

Os Componentes Internos do SAD

1. Componente de Dados (Data Warehouse)

  • Repositório central de dados históricos e atuais
  • Separado do sistema operacional para não travar o hospital
  • Integra fontes externas: IBGE, literatura médica, sensores

2. Componente de Modelos (MBMS)

  • Gerencia o arsenal analítico: estatística, simulação, otimização
  • Protege o usuário da sintaxe complexa (R/Python em segundo plano)

3. Interface com o Usuário

  • A parte que o médico ou gestor vê e toca
  • Um SAD tecnicamente perfeito com interface ruim será abandonado
  • Cores de semáforo, alertas visuais, dashboards sem rolagem

4. Motor de Inferência

  • Aplica os modelos sobre os dados
  • Encadeia regras, propaga probabilidades
  • Gera as recomendações que chegam ao usuário

SAD Orientado a Dados (Data-Driven)

  • Foco principal na mineração e acesso estruturado a grandes volumes de dados
  • “Deixa os dados falarem”: encontra padrões ocultos
  • Responde: “O que aconteceu?” e “Quais grupos se assemelham?”
  • Ferramentas OLAP, Business Intelligence e dashboards retrospectivos
  • Excelente para descoberta de associações (ex.: sintomas recorrentes conjuntos)
  • Abordagem baseada na força bruta da inferência sobre grandes volumes de dados

SAD Orientado a Modelos (Model-Driven)

  • Foco no uso de modelos matemáticos (otimização, simulação, teorias estatísticas)
  • Utiliza pouco volume de dados de entrada, mas com lógica interna rica
  • Enfatiza simulações “E se?” (ex.: “e se fecharmos esta ala?”)
  • Prescreve soluções ótimas com base em restrições alocadas
  • Encapsula o raciocínio de especialistas em estruturas formais
  • Responde: “Qual a melhor ação a tomar agora?”

SAD Orientado a Dados vs. Orientado a Modelos

Aspecto Orientado a Dados Orientado a Modelos
Pergunta central O que aconteceu? Qual a melhor ação?
Insumo principal Grande volume de dados históricos Lógica matemática e restrições
Técnicas típicas OLAP, mineração, dashboards Otimização, simulação, árvores de decisão
Pergunta retrospectiva ou prospectiva Retrospectiva Prospectiva
Exemplo em saúde Identificar comorbidades recorrentes Definir escala ótima de plantões

Exemplo em R: SAD Orientado a Modelos — Simulação de UTI

SADs orientados a modelos permitem simular cenários antes de implementá-los. Aqui: ocupação máxima de UTI variando o tempo médio de permanência — sem colocar nenhum paciente real em risco.

set.seed(42)
simulacoes <- 1000
# Pacientes/dia segue Poisson; permanência (dias) segue Normal
pacientes_dia <- rpois(simulacoes, lambda = 5)
permanencia   <- rnorm(simulacoes, mean = 7, sd = 2)
permanencia   <- ifelse(permanencia < 1, 1, permanencia)

ocupacao_estimada <- pacientes_dia * permanencia
cat("Ocupação Máxima Simulada (percentil 95):",
    round(quantile(ocupacao_estimada, 0.95), 1))
Ocupação Máxima Simulada (percentil 95): 69.2

Inteligência Artificial e Heurística nos SADs

  • Sistemas especialistas encapsulam “regras de ouro” dos médicos mais experientes
  • Exemplo: regras lógicas para triagem com fatores de certeza
  • “SE idade > 65 E pressão baixa, ENTÃO risco crítico (certeza: 0,9)”
  • Inferência pode ser forward-chaining (dos dados para a conclusão)
  • Ou backward-chaining (da suspeita diagnóstica, busca os exames que a comprovem)
  • O SAD age como um conselheiro monitorando falhas — aprofundado na Aula 2

Medicina Baseada em Evidências (MBE) e o SAD

  • Medicina Baseada em Evidências (MBE): integra a melhor evidência de pesquisa com a expertise clínica e os valores do paciente
  • O SAD auxilia a MBE ao filtrar ensaios clínicos robustos da literatura
  • Traz a predição da literatura para o caso individual do paciente
  • Evita a dependência exclusiva na “opinião isolada do especialista” (viés)
  • Utiliza meta-análises armazenadas no Data Warehouse clínico

Questões Éticas e Legais dos SADs Clínicos

  • “Quem é o responsável se o algoritmo recomendar o remédio errado e o paciente piorar?”
  • Legalmente, o SAD é um apoio — a sabedoria (e a caneta) são do médico
  • É vital que os modelos não sejam caixas-pretas fechadas
  • Estruturas explicáveis (árvores, redes) permitem justificar o “porquê” da recomendação
  • Discriminação algorítmica: garantir que a mineração de dados não seja enviesada

Exercício 4 — Bloco E

Exercício: classifique cada cenário abaixo como SAD orientado a dados ou orientado a modelos.

  1. Dashboard que identifica os 10 diagnósticos mais frequentes do último trimestre
  2. Simulação que testa o impacto de abrir mais 5 leitos de UTI no tempo de espera
  3. Sistema que agrupa pacientes por padrão de exames similares
  4. Modelo de programação linear que define a escala ótima de plantonistas

Classificação

Cenário Tipo de SAD
1 — Dashboard dos 10 diagnósticos mais frequentes Orientado a Dados
2 — Simulação de impacto de 5 leitos extras de UTI Orientado a Modelos
3 — Agrupamento de pacientes por padrão de exames Orientado a Dados
4 — Programação linear para escala de plantonistas Orientado a Modelos

Bloco F — Síntese e Encerramento da Aula 1

Lista de Verificação: O que Você Deve Saber Após Esta Aula

  1. ✅ Diferenciar teoria da decisão normativa, descritiva e prescritiva
  2. ✅ Aplicar o modelo de Simon (Inteligência, Design, Escolha) a um caso clínico
  3. ✅ Calcular utilidade esperada e interpretar decisões sob risco
  4. ✅ Classificar um dado clínico nos quatro níveis da hierarquia DIKW
  5. ✅ Identificar as principais dimensões de qualidade de dados em saúde
  6. ✅ Distinguir SAD orientado a dados de SAD orientado a modelos
  7. ✅ Reconhecer os quatro componentes funcionais de um SAD

Atividade

Para reflexão: pense em uma decisão recorrente na sua prática profissional (enfermagem, fisioterapia, fonoaudiologia, medicina, etc.). Ela é estruturada, semiestruturada ou não estruturada? Que tipo de SAD poderia apoiá-la?

  • Elabore um pequeno texto (no máximo uma página).
  • Identifique: ambiente de decisão (certeza, risco, incerteza)?
  • Identifique: qual faceta da racionalidade domina essa decisão?

Leitura Complementar para a Próxima Aula

  • SAUTER, V. L. Decision Support Systems for Business Intelligence. 2. ed. Wiley, 2010. Caps. 1-4
  • Revisar os conceitos de conjunto e proposição lógica (pré-requisito para a Aula 2)
  • Trazer exemplos de regras clínicas “Se-Então” da sua própria prática

Referências

  • SAUTER, V. L. Decision Support Systems for Business Intelligence. 2. ed. Hoboken: Wiley, 2010.
  • TURBAN, E.; ARONSON, J. A.; LIANG, T-P. Decision Support Systems and Intelligent Systems. 7. ed. Prentice Hall, 2004.
  • SIMON, H. A. Administrative Behavior. 4. ed. Free Press, 1997.
  • BEKMAN, O. R. Análise Estatística da Decisão. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2009.
  • DE BONO, E. Six Thinking Hats. Little, Brown and Company, 1985.

Obrigado!

Métodos de Tomada de Decisão · PPGMDS · UFPB

Programa de Pós-Graduação em Modelos de Decisão e Saúde

Prof. Marcelo R.P. Ferreira · DE-UFPB