Un projecte liderat des de Barcelona busca revolucionar el diagnòstic del càncer de mama amb una tècnica sense radiació

Introduir una nova modalitat d’imatges mèdiques basada en ultrasons tomogràfics en 3D i supercomputació per complementar tècniques actuals amb raigs X, com les mamografies. Aquest és l’objectiu del projecte europeu QUSTom, coordinat pel Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) i que ara ha iniciat a l’Hospital Universitari Vall d’Hebron la validació clínica amb pacients d'aquesta tècnica per detectar de forma precoç el càncer de mama. Aquest sistema podria revolucionar el diagnòstic d'aquest tipus de tumors, ja que és totalment inofensiu en no utilitzar radiació, a més d’oferir una imatge superior. El projecte utilitza algorismes inspirats en altres procediments d'àrees de recerca completament diferents, com l'anàlisi del subsòl terrestre.

Els impulsors del projecte esperen que aquesta tècnica, un cop estigui validada, pugui complementar i millorar el diagnòstic del càncer de mama, però a més, plantegen que podria acabar reemplaçant els mètodes de diagnòstic actuals, com les mamografies. “Estem convençuts que el futur de la imatge mèdica és el que estem dibuixant aquests dies a l’hospital”, afirma el coordinador del projecte QUSTom i investigador del BSC, Josep de la Puente, en declaracions a l’ACN.

En les pròximes setmanes, el projecte reclutarà voluntàries entre les dones que participen en el programa de detecció precoç de càncer de mama de l'Hospital Vall d'Hebron, amb la previsió que n’hi participin una seixantena. “Es tracta d’una prova de concepte per entendre si aquesta nova imatge és potencialment útil o no”, recalca Ana María Rodríguez, cap del Servei de Radiologia de la Dona de Vall d’Hebron.

El consorci del projecte QUSTom, format per sis socis de Barcelona, el Regne Unit, Alemanya i Eslovènia, reuneix físics, enginyers, científics de la computació, oncòlegs i metges radiòlegs. El projecte compta amb un finançament d’uns 3 milions d’euros per dos anys, amb una extensió de sis mesos. El projecte va ser seleccionat el 2022 en la primera convocatòria del programa Pathfinder Open del Consell Europeu d'Innovació, que dona suport a idees disruptives i amb potencial per canviar estàndards.

La doctora Rodríguez exposa que la nova tècnica combina l’adquisició de dades amb ecografia que, sumades a un processament amb supercomputació i intel·ligència artificial, ha de permetre arribar a un diagnòstic més precís. “Tindrem molta informació de la forma i la funcionalitat per caracteritzar millor els tumors i el teixit sa”, destaca Rodríguez, que també és investigadora principal del grup d'Imatge Mèdica Molecular del Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR).

A diferència dels dispositius d'ultrasons tradicionals utilitzats en ginecologia, que proporcionen imatges en temps real, aquesta tecnologia prioritza la màxima qualitat d'imatge per millorar la precisió del diagnòstic.

Per a la presa d’imatges, s’utilitzarà un Tomògraf Informatitzat per Ultrasons 3D (3D USCT III), dissenyat i construït pel Karlsruher Institut für Technologie (KIT) a Alemanya, un dels socis de QUSTom. És l'únic dispositiu complet d’aquestes característiques al món.

Amb una obertura hemisfèrica 3D que consta de 2.304 transductors individuals, examina el teixit mamari a la recerca de canvis patològics. El KIT ha estat treballant en el desenvolupament de prototips addicionals, però el primer a sotmetre's a validació amb pacients és el que es troba actualment a Barcelona.

Un procés més còmode per a la dona, que submergeix el pit en aigua

En aquesta nova tècnica, la pacient es col·loca boca avall en un llit, mentre submergeix el pit en un recipient ple d'aigua a una temperatura de 36,5 °C. Després s'utilitza l'ultrasonografia per recollir dades de cada pit per separat en un procediment que dura aproximadament 3 minuts per pit.

Es tracta d’un procés indolor, més còmode i ràpid per a la dona, que evita la compressió d’una mamografia i la radiació d’aquesta prova, encara que la dosi que utilitza és mínima i dins els paràmetres establerts com a segurs.

A més, el nou sistema ofereix una qualitat d'imatge potencialment superior i un millor seguiment dels tumors. Pot ser especialment beneficiosa per a persones amb teixit mamari dens, el 40% de les dones al món, segons la Societat Espanyola de Senologia i Patologia Mamària (SESPM).

Les dades enregistrades es transfereixen a un ordinador i, en qüestió d'hores i després de milers de simulacions, el programari utilitzat en el supercomputador genera imatges 3D reals d'alta qualitat, capaces de proporcionar un diagnòstic precís. Aquestes imatges estan llestes per ser analitzades pels metges.

Bessó digital del teixit mamari simulat al MareNostrum 5

Però el procés al BSC és complex. Reconstrueix les dades recopilades utilitzant l'algoritme d'inversió d'ona completa 3D i es transformen en imatges mèdiques d'alta resolució fent servir la potència del supercomputador MareNostrum5 i el software UBIware desenvolupat per FrontWave Imaging, una empresa spin-off del BSC, i l’Imperial College London, que també és el patrocinador de la validació clínica.

“Acostumem a entendre un aparell mèdic d’imatge com un aparell únic, una mena de fotocopiadora. Però per obtenir imatges de molt alta qualitat a partir d’ultrasons cal descompondre el procés. Adquirir les dades a l’hospital i reconstruir les imatges en un altre entorn”, puntualitza el coordinador del projecte.

Amb el supercomputador MareNostrum 5, es realitzaran al voltant de 50.000 simulacions d'ones d'ultrasons per a cada imatge reconstruïda. En 2D no es tracta d’un gran desafiament i es pot calcular en unes poques unitats de procés gràfic, en un núvol convencional, però en 3D és un repte gegantí i per al qual es necessiten supercomputadors molt potents.

El projecte construeix un bessó digital del teixit mamari i del dispositiu de mesurament per ultrasons. Aquest bessó digital replica qualsevol emissió d'ultrasons emesa pel dispositiu físic utilitzat pel radiòleg, de manera que es pot adquirir una imatge post-procés i, a més, un mapa tridimensional que detalla les propietats del teixit en cada píxel.

Un llarg recorregut abans que pugui acabar sent el cribratge del futur

La tècnica que ara s’està provant encara té, però, un recorregut llarg per davant abans que sigui una realitat clínica, ja que necessita tests i assajos clínics que la validin. També cal optimitzar l’aparell tomogràfic, ja que ara és un prototip, així com el programa de supercomputació.

“Són processos que poden tardar cinc, deu o quinze anys, però conceptualment són tan innovadors i poden canviar la pràctica clínica per a la detecció precoç del càncer de mama que és necessari aquest recorregut”, remarca la doctora Rodríguez, que confia que a la llarga aquesta tècnica sigui la prova gold standard -la considerada de màxima fiabilitat per diagnosticar una malaltia- en cribratges cada vegada més personalitzats. Actualment, el programa de cribratge poblacional de càncer de mama es dirigeix a dones entre 50 i 69 anys amb una mamografia cada dos anys. L’objectiu, detectar possibles casos en les fases inicials, quan són més fàcils de tractar-los i curar-los.

“És difícil estimar el temps que pot tardar (a ser una realitat clínica). Sembla que pot anar bé, però cal passar per moltes fases. En qualsevol cas, ens hem d’imaginar que el cribratge del futur estarà disponible per a dones de qualsevol edat, serà més còmode i molt més precís. I el primer tast l’estem fent aquí. El diagnòstic per la imatge serà molt diferent”, afegeix l’investigador del BSC.