Las técnicas de obtención de imágenes médicas, como la resonancia magnética, la ecografía y los rayos X, están ganando en potencia y precisión, sobre todo gracias a los recientes avances en el campo de la inteligencia artificial. Varios grupos de investigación de la EPFL contribuyen a este progreso y configuran activamente el futuro en este ámbito.
Gracias a los avances en la imagenología médica, los médicos pueden localizar una fractura ósea, detectar un tumor y observar a un bebé dentro del útero, todo ello de forma totalmente no invasiva. No se sabe hasta dónde podremos ver algún día dentro del cuerpo humano. La tecnología se está desarrollando a un ritmo rápido, generando imágenes con una resolución cada vez mayor que pueden utilizarse para detectar anomalías cada vez más pequeñas.
En el ámbito de la resonancia magnética, el profesor Dimitri Van De Ville, director del Laboratorio de Procesamiento de Imágenes Médicas de la EPFL, ha identificado dos tendencias opuestas.
“La primera tendencia es un aumento en la fuerza de los campos magnéticos de las máquinas, lo que les permite revelar pequeñas irregularidades como lesiones microscópicas y células cancerosas en etapas muy tempranas”, dice Van de Ville.
La mayoría de los aparatos de resonancia magnética que hay en los hospitales tienen un campo magnético de 1,5 o 3 teslas. Los ingenieros de la Comisión de Energía Atómica y Energías Alternativas de París han inventado un aparato con un campo magnético de 11,7 teslas, el más potente del mundo. Según el profesor Jean-Philippe Thiran, director del Laboratorio de Procesamiento de Señales de la EPFL, “cuanto más fuerte es el campo magnético, mejor podemos captar señales débiles que de otro modo serían difíciles de captar, lo que nos proporciona información más granular”.
En la EPFL, los ingenieros han desarrollado una máquina de 7 teslas, lo suficientemente potente como para mapear el cerebro humano por capas neuronales in vivo. El profesor Friedhelm Hummel, titular de la cátedra Defitech de neuroingeniería clínica, explica: “Esto nos permitirá comprender mejor las estructuras del cerebro humano, ya que por ahora no está muy claro el papel exacto de cada estructura”.
La segunda tendencia que Van De Ville ha identificado va en la dirección opuesta: el desarrollo de máquinas con un campo magnético muy inferior a 1,5 teslas, pero que puedan generar imágenes de calidad suficiente para realizar diagnósticos fiables. El objetivo es crear dispositivos de bajo coste que sean fáciles de transportar e instalar, lo que puede resultar especialmente útil en los países en desarrollo. “Esto será posible gracias a los avances en sensores de imagen, dispositivos y procesamiento de datos, algunos de los cuales se están fabricando aquí mismo en la EPFL”, afirma Van De Ville.
Cuanto más fuerte sea el campo magnético, mejor podremos captar señales débiles que de otro modo serían difíciles de captar, lo que nos proporcionará información más granular.
Jean-Philippe Thiran, profesor y director del Laboratorio de Procesamiento de Señales de la EPFL
La ecografía vuelve a ponerse de moda
Otra tecnología de diagnóstico por imagen, la ecografía, ha cambiado muy poco desde su invención. “La ecografía se utiliza para observar, por ejemplo, los latidos del corazón de un paciente o los movimientos del bebé dentro del útero”, explica Thiran, especialista en esta tecnología.
En los últimos años, los científicos han estudiado de nuevo el potencial de los ultrasonidos, ya que pueden combinarse con sistemas para realizar cálculos en tiempo real. “Las máquinas más modernas están equipadas con calculadoras extremadamente potentes que pueden procesar enormes cantidades de datos en tiempo real”, afirma Thiran. “Por ejemplo, ahora podemos medir las propiedades físicas de un tejido, como su elasticidad, lo que será útil para detectar la cirrosis y otras enfermedades hepáticas”.
Las potentes calculadoras también permitirán que los ecógrafos funcionen mucho más rápido. Hoy pueden generar de 30 a 40 imágenes por segundo, pero en un futuro no muy lejano su rendimiento aumentará a 1.000 o 2.000 imágenes por segundo. “Esto permitirá a los médicos observar procesos dinámicos como el flujo sanguíneo, también en el cerebro”, afirma Thiran.
La revolución de la inteligencia artificial
La inteligencia artificial, que incluye el aprendizaje automático, el procesamiento de datos y los algoritmos, será un componente clave de los sistemas de diagnóstico por imagen del futuro. “La IA está revolucionando el campo de la imagen médica porque permite a los médicos recopilar información de diferentes tipos de exámenes de pacientes”, afirma Van De Ville. “Pronto podrán combinar los resultados de una resonancia magnética con los de una radiografía o incluso con el historial médico de un paciente para obtener una visión completa de una enfermedad o del funcionamiento de un órgano específico”.
Van De Ville, que investiga sobre el modelado del cerebro humano, cree que algún día los médicos podrán hacer previsiones formulando preguntas a un programa interactivo. “La IA ya se puede utilizar para clasificar imágenes y detectar anomalías, pero la tecnología irá más allá y será más potente”, afirma. Thiran coincide: “Pronto oiremos hablar de imágenes médicas computacionales o calculadas. El objetivo de todos estos avances es comprender mejor los órganos humanos e identificar enfermedades de forma más eficaz”.
Sin embargo, Thiran señala que la mejora de las imágenes con inteligencia artificial tiene sus limitaciones. “Necesitamos utilizar modelos de alta calidad para entrenar a los programas de inteligencia artificial de modo que las imágenes y los pronósticos que produzcan sean precisos. De lo contrario, provocarán alucinaciones”. Por lo tanto, los programas deberán recibir grandes cantidades de datos y funcionar con algoritmos robustos.
Hummel, por su parte, señala las cuestiones éticas que rodean a la IA. “Supongamos que este tipo de imágenes médicas predicen que alguien tiene una probabilidad razonable de desarrollar Alzheimer, por ejemplo, años antes de que la enfermedad se manifieste clínicamente. ¿Debería informársele a esa persona? Y, en tal caso, ¿cómo? ¿Y si los médicos no están 100% seguros de la predicción y si todavía no hay tratamiento para la enfermedad en ese momento?”.
Los últimos avances en este área, como todas las formas de progreso tecnológico, deberían ir acompañados de una consideración de las cuestiones éticas asociadas, especialmente porque las imágenes médicas proporcionan información sobre los aspectos más íntimos de quiénes somos.
