Un proyecto liderado desde Barcelona busca revolucionar el diagnóstico del cáncer de mama con una técnica sin radiación

Introducir una nueva modalidad de imágenes médicas basada en ultrasonidos tomográficos en 3D y supercomputación para complementar técnicas actuales con rayos X, como las mamografías. Este es el objetivo del proyecto europeo QUSTom, coordinado por la Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) y que ahora ha iniciado en el Hospital Universitari Vall d'Hebron la validación clínica con pacientes de esta técnica para detectar de forma precoz el cáncer de mama. Este sistema podría revolucionar el diagnóstico de este tipo de tumores, ya que es totalmente inofensivo al no utilizar radiación, además de ofrecer una imagen superior. El proyecto utiliza algoritmos inspirados en otros procedimientos de áreas de investigación completamente diferentes, como el análisis del subsuelo terrestre.

Los impulsores del proyecto esperan que esta técnica, una vez esté validada, pueda complementar y mejorar el diagnóstico del cáncer de mama, pero además, plantean que podría acabar reemplazando los métodos de diagnóstico actuales, como las mamografías. “Estamos convencidos de que el futuro de la imagen médica es el que estamos dibujando estos días en el hospital”, afirma el coordinador del proyecto QUSTom e investigador del BSC, Josep de la Puente, en declaraciones a la ACN.

En las próximas semanas, el proyecto reclutará voluntarias entre las mujeres que participan en el programa de detección precoz de cáncer de mama del Hospital Vall d'Hebron, con la previsión que participen una sexagésima. “Se trata de una prueba de concepto para entender si esta nueva imagen es potencialmente útil o no”, recalca Ana María Rodríguez, cabeza del Servicio de Radiología de la Mujer de Vall d'Hebron.

El consorcio del proyecto QUSTom, formado por seis socios de Barcelona, el Reino Unido, Alemania y Eslovenia, reúne físicos, ingenieros, científicos de la computación, oncólogos y médicos radiólogos. El proyecto cuenta con una financiación de unos 3 millones de euros por dos años, con una extensión de seis meses. El proyecto fue seleccionado en el 2022 en la primera convocatoria del programa Pathfinder Open del Consejo Europeo de Innovación, que da apoyo a ideas disruptivas y con potencial para cambiar estándares.

La doctora Rodríguez expone que la nueva técnica combina la adquisición de datos con ecografía que, sumadas a un procesamiento con supercomputación e inteligencia artificial, tiene que permitir llegar a un diagnóstico más preciso. “Tendremos mucha información de la forma y la funcionalidad para caracterizar mejor los tumores y el tejido sano”, destaca Rodríguez, que también es investigadora principal del grupo de Imatge Mèdica Mol·lecular del Vall d'Hebrón Institut d'Investigació (VHIR).

A diferencia de los dispositivos de ultrasonidos tradicionales utilizados en ginecología, que proporcionan imágenes en tiempo real, esta tecnología prioriza la máxima calidad de imagen para mejorar la precisión del diagnóstico.

Para la toma de imágenes, se utilizará un Tomógrafo Informatizado por ultrasonidos 3D (3D USCT III), diseñado y construido por el Karlsruher Institut für Technologie (KIT) en Alemania, uno de los socios de QUSTom. Es el único dispositivo completo de estas características en el mundo.

Con una abertura hemisférica 3D que consta de 2.304 transductores individuales, examina el tejido mamario en busca de cambios patológicos. El KIT ha estado trabajando en el desarrollo de prototipos adicionales, pero el primero a someterse a validación con pacientes es el que se encuentra actualmente en Barcelona.

Un proceso más cómodo para la mujer, que sumerge el pecho en agua

En esta nueva técnica, la paciente se coloca boca abajo en una cama , mientras sumerge el pecho en un recipiente lleno de agua a una temperatura de 36,5 °C. Después se utiliza la ultrasonografía para recoger datos de cada pecho por separado en un procedimiento que dura aproximadamente 3 minutos por pecho.

Se trata de un proceso indoloro, más cómodo y rápido para la mujer, que evita la compresión de una mamografía y la radiación de esta prueba, aunque la dosis que utiliza es mínima y dentro de los parámetros establecidos como seguros.

Además, el nuevo sistema ofrece una calidad de imagen potencialmente superior y un mejor seguimiento de los tumores. Puede ser especialmente beneficioso para personas con tejido mamario denso, el 40% de las mujeres en el mundo, según la Sociedad Española de Senologia y Patología Mamaria (SESPM).

Los datos registrados se transfieren a un ordenador y, en cuestión de horas y después de miles de simulaciones, el software utilizado en el supercomputador genera imágenes 3D reales de alta calidad, capaces de proporcionar un diagnóstico preciso. Estas imágenes están listas para ser analizadas por los médicos.

Gemelo digital del tejido mamario simulado en el MareNostrum 5

Pero el proceso en el BSC es complejo. Reconstruye los datos recopilados utilizando el algoritmo de inversión de onda completa 3D y se transforman en imágenes médicas de alta resolución utilizando la potencia del supercomputador MareNostrum5 y el software UBIware desarrollado por FrontWave Imaging, una empresa spin-off del BSC, y el Imperial College London, que también es el patrocinador de la validación clínica.

“acostumbramos a entender un aparato médico de imagen como un aparato único, una especie de fotocopiadora. Pero para obtener imágenes de muy alta calidad a partir de ultrasonidos hay que descomponer el proceso. Adquirir los datos en el hospital y reconstruir las imágenes en otro entorno”, puntualiza el coordinador del proyecto.

Con el supercomputador MareNostrum 5, se realizarán en torno a 50.000 simulaciones de ondas de ultrasonidos para cada imagen reconstruida. En 2D no se trata de un gran desafío y se puede calcular en unas pocas unidades de proceso gráfico, en una nube convencional, pero en 3D es un reto gigantesco y para el cual se necesitan supercomputadores muy potentes.

El proyecto construye un gemelo digital del tejido mamario y del dispositivo de medición por ultrasonidos. Este gemelo digital replica cualquier emisión de ultrasonidos emitida por el dispositivo físico utilizado por el radiólogo, de manera que se puede adquirir una imagen post-proceso y, además, un mapa tridimensional que detalla las propiedades del tejido en cada píxel.

Un largo recorrido antes de que pueda acabar siendo el cribado del futuro

La técnica que ahora se está probando todavía tiene, sin embargo, un recorrido largo por delante antes de que sea una realidad clínica, ya que necesita tests y ensayos clínicos que la validen. También hay que optimizar el aparato tomográfico, ya que ahora es un prototipo, así como el programa de supercomputación.

“Son procesos que pueden tardar cinco, diez o quince años, pero conceptualmente son tan innovadores y pueden cambiar la práctica clínica para la detección precoz del cáncer de mama que es necesario este recorrido”, remarca la doctora Rodríguez, que confía en que a la larga esta técnica sea la prueba gold standard -la considerada de máxima fiabilidad para diagnosticar una enfermedad- en cribados cada vez más personalizados. Actualmente, el programa de cribado poblacional de cáncer de mama se dirige a mujeres entre 50 y 69 años con una mamografía cada dos años. El objetivo, detectar posibles casos en las fases iniciales, cuando son más fáciles de tratarlos y cuidarlos.

“Es difícil estimar el tiempo que puede tardar (a ser una realidad clínica). Parece que puede ir bien, pero hay que pasar por muchas fases. En cualquier caso, nos tenemos que imaginar que el cribado del futuro estará disponible para mujeres de cualquier edad, será más cómodo y mucho más preciso. Y la primera cata la estamos haciendo aquí. El diagnóstico por la imagen será muy diferente”, añade el investigador del BSC.