Análisis de imágenes digitales y su aplicación en el diagnóstico de enfermedades

En los últimos años, el desarrollo de diferentes modalidades para el registro de imágenes digitales ha permitido realizar un estudio más detallado de los diversos órganos que conforman el cuerpo humano. Hoy en día se cuentan con diferentes técnicas para el registro de imágenes como son: radiografías, resonancia magnética, fluorescencia, tomografía computarizada (CT), ultrasonido, entre otros. Aunado a lo anterior, con el desarrollo e implementación de algoritmos para el análisis de las imágenes registradas por estos dispositivos surgió el diagnóstico asistido por computadora (computer aided diagnosis, CAD), cuyo propósito es brindar una segunda opinión como soporte al diagnóstico emitido por un especialista.

El desarrollo de sistemas CAD se ha convertido en una de las principales líneas de investigación en diferentes hospitales y centros de investigación pues ha permitido mejorar la exactitud y consistencia del diagnóstico emitido por un especialista, la detección y clasificación de lesiones a partir de imágenes, así como reducir el tiempo de interpretación de las imágenes registradas. De manera muy general, un sistema CAD está conformado por una cámara para el registro de las imágenes, una computadora y un software para el análisis de los datos; su funcionamiento básico consiste en la localización automática de lesiones a partir de las imágenes registradas. Empleando algoritmos de inteligencia artificial el sistema es capaz de estimar la probabilidad de que exista una enfermedad.

Los sistemas CAD pueden ser aplicados a todas las modalidades de imagen antes mencionadas para investigar órganos como el cerebro, pecho, colon, riñón, esqueleto y sistema vascular. Sin embargo, los esquemas CAD que se encuentran actualmente en uso son pocos y la mayoría han sido desarrollados para alguno de los siguientes propósitos: (1) detección de lesiones en pecho sobre mamografías, (2) detección de nódulos en pulmón a partir de radiografías y tomografías, (3) detección de pólipos en colonografías  [K. Doi, The Brithis Journal of Radiology, 2005]. Por lo anterior, es necesario continuar implementando sistemas como ayuda en el diagnóstico a partir de las diferentes modalidades de imagen.

El uso de sistemas CAD en hospitales de nuestro país está muy limitado, pues su utilización requiere de la adquisición de software especializado que acompañe a los equipos de imagen médica, lo cual implica costos elevados. De esta manera, muchos especialistas emiten un diagnóstico con base a una inspección visual de las imágenes registradas.

De acuerdo a investigaciones recientes, los radiólogos pueden no identificar alrededor del 30% de nódulos presentes en radiografías de pecho. Contrario a ello, el uso de sistemas CAD en los Estados Unidos ha demostrado un aumento considerable en la exactitud en el diagnóstico emitido por un especialista; además, la rapidez para producir un diagnóstico es otra ventaja de estos sistemas, particularmente cuando el tiempo es un factor determinante. Lo anterior hace indispensable que en nuestro país se desarrollen nuevos algoritmos y técnicas para analizar imágenes médicas que se producen día a día. En efecto, estas técnicas permitirán automatizar procesos tediosos de análisis que hasta ahora se han venido realizando de forma manual.

En la UPT un grupo de especialistas realizan la investigación y el desarrollo de técnicas para el análisis de imágenes para aplicaciones médicas. El objetivo es proporcionar una ayuda al especialista para el diagnóstico de lesiones en el cuerpo humano.

Como parte del programa de Maestría en Computación Óptica se están desarrollando proyectos en el contexto de la “Óptica Biomédica,” y están centrados en dos aspectos: estudio y análisis de la interacción de la luz con el tejido cutáneo para la detección de cáncer de piel, así como la investigación en el uso de imágenes térmicas para el diagnóstico de cáncer de mama.

Estos proyectos se encuentran actualmente en desarrollo en los laboratorios de la institución y se pretenden vincular con hospitales para su evaluación. En la UPT estamos seguros que las aportaciones de nuestros investigadores contribuirán en gran medida para mejorar los procesos de diagnóstico que actualmente se realizan en nuestro país.

POR DR. JUAN CARLOS VALDIVIEZO NAVARRO
PROFESOR DE TIEMPO COMPLETO DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TULANCINGO