Herramientas computacionales basadas en imagen de ultrasonografía para diagnóstico médico

Resumen

El cáncer es una enfermedad causada por la alteración de los mecanismos que indican a las células cuándo dividirse, provocando la multiplicación sin control de las células afectadas que invaden localmente y a distancia otros tejidos. Es una enfermedad que si no es diagnosticada a tiempo suele presentar una tasa de mortalidad muy alta. Cada año, son diagnosticadas de cáncer 12.7 millones de personas en todo el mundo, siendo la tasa de mortalidad de esta enfermedad de 7.6 millones. El correcto diagnóstico de la enfermedad es vital para reducir esta tasa. Actualmente se dispone de varios medios para la detección del cáncer tales como la ecografía, la tomografía computarizada, la resonancia magnética y otros específicos para ciertos tipos de cáncer. La ecografía, por sus características es uno de los más importantes, debido principalmente a que: es un procedimiento no invasivo, casi nunca es doloroso, no es costoso, no utiliza radiaciones ionizantes, se pueden observar claramente los tejidos blandos y proporciona una imagen en tiempo real. La presente Tesis Doctoral se centra en el desarrollo de aplicaciones informáticas y algoritmos que aumenten el potencial de diagnóstico de la técnica de imagen ecográfica para diferentes tipos de cáncer, en concreto el cáncer de próstata, de mama y de tiroides. Para ello, con la ayuda de médicos especialistas en cada rama, se han identificado las mejoras a aplicar en las técnicas de diagnóstico. Las aplicaciones y algoritmos desarrollados, así como sus resultados, se recopilan en tres publicaciones, dos de ellas incluidas en el Journal Citation Reports (JCR). En el primero de los artículos, iProstate, a mathematical predictive model-based, 3D-rendering tool to visualize the location and extent of prostate cancer, se presenta una herramienta software 3D que aplicando algoritmos de predicción, es capaz de predecir la localización y el tamaño de los tumores que haya en la próstata. Esta herramienta también hace posible la visualización de los tumores en una reconstrucción 3D de la próstata del paciente modelada a partir sets de ecografías tomadas con anterioridad. Este trabajo, en principio se desarrolló pensando en su aplicación para ajustar la radicalidad quirúrgica en el cáncer de próstata y disminuir los efectos adversos. Posteriormente se comprobó su posible idoneidad en el campo de la terapia focal, lo que permitiría aplicar un tratamiento dirigido sólo al tumor y a un pegueño margen de tejido que lo rodea. La aplicación se encuentra en fase experimental en el Hospital La Fe de Valencia y el Hospital Marqués de Vadecilla en Cantabria. El segundo artículo, Ultrasound based application for intraglandular mapping of breast cancer presenta una aplicación que mejora el proceso de diagnóstico mediante la exploración eco- gráfica radial de mama, al presentar toda la información en una reconstrucción 3D de la mama de la paciente. Esta aplicación con registro de software: 09/2011/1874 ha llegado a ser un producto comercial que está siendo explotado bajo el nombre comercial de Breast Explorer por la EBT. Instead-Technologies S.L. Por último, el artículo First Steps towards a USE System for Non-invasive Thyroid Exploration presenta una aplicación que haciendo uso de la imagen ecográfica en tiempo real, es capaz de hacer un análisis elastográfico de los tejidos de la glándula tiroides bajo estudio. Este tipo de análisis hace uso de sucesivas imágenes ecográficas capturadas mientras se aplica una presión con la sonda en la zona donde se encuentra el tumor, cualificando mediante algoritmos la dureza de este. Esta aplicación también incluye un sistema experto para ayudar al médico con el diagnóstico de los nódulos. En resumen, se presentan tres aplicaciones informáticas para diagnóstico médico cuyo nexo de unión es el uso de información ecográfica y de localización para aumentar las capacidades diagnósticas.