Las imágenes térmicas rastrean con precisión los signos vitales para la detección temprana de enfermedades

Los métodos tradicionales para medir estos signos vitales incluyen dispositivos de contacto como electrocardiogramas para la frecuencia cardíaca, oxímetros de pulso, capnografía o pletismografía por inductancia respiratoria para la frecuencia respiratoria, y termómetros para la temperatura. Si bien estos métodos son eficaces, a menudo requieren contacto directo y son menos adecuados para una monitorización continua e integral.

El surgimiento de dispositivos portátiles para el monitoreo de la salud, como relojes inteligentes, bandas de ejercicio y parches adhesivos, ha permitido el seguimiento ambulatorio continuo de estos signos vitales. Sin embargo, muchos de estos dispositivos aún requieren contacto físico y pueden no ser ideales para usuarios con irritaciones cutáneas, heridas o una superficie cutánea insuficiente. Ahora, ingenieros biomédicos han desarrollado un novedoso sistema que recopila y procesa imágenes térmicas, lo que permite la medición fiable y detallada de signos vitales como la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria y la temperatura corporal de forma pasiva y sin contacto. Este sistema podría eventualmente ayudar en la detección temprana de enfermedades, incluido el cáncer, al identificar cambios sutiles en los tejidos corporales.

La imagen térmica ha avanzado significativamente en los campos médico y de la salud, permitiendo tareas esenciales como la exploración de la fisiología humana, la detección de enfermedades, la evaluación de trastornos vasculares, la monitorización de la inflamación y la detección temprana del cáncer. A pesar de estos avances, los sistemas convencionales de termografía presentan limitaciones, principalmente debido a la ambigüedad espectral de la termografía.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia (Atlanta, GA, EUA) han superado este problema, mejorando la textura y el detalle extraídos de las termografías y eliminando los efectos del calor ambiental. Gracias a su tecnología de termografía por fasores, han aumentado la precisión y la eficiencia de la termografía, lo que permite una mejor detección de anomalías. Este método también permite la segmentación de materiales, una capacidad que no es posible únicamente con la termografía tradicional.

La mejora de este nuevo sistema radica en su capacidad para eliminar la típica "borrosidad" asociada a las imágenes térmicas. Las imágenes térmicas convencionales tienen dificultades para distinguir variaciones sutiles de temperatura, y el calor ambiental puede introducir ruido, lo que dificulta la medición precisa de señales fisiológicas. En un estudio publicado en Cell Reports Physical Science, los investigadores demostraron cómo su sistema medía con precisión la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria y la temperatura corporal en diversas zonas del cuerpo.

La herramienta también diferenció eficazmente los signos vitales en imágenes de varios individuos y capturó los cambios en la frecuencia respiratoria antes y después del ejercicio. El equipo de investigación empleó una serie de filtros para capturar diez imágenes de diferentes partes del espectro infrarrojo, concretamente, la región infrarroja de longitud de onda larga. Esta parte del espectro electromagnético, que se encuentra más allá del rango de la luz visible, es donde se detecta la radiación térmica.

Con estas diez imágenes, los investigadores aplicaron una potente herramienta matemática llamada análisis fasorial térmico, de uso común en el procesamiento de señales. Sus algoritmos lograron resolver texturas en tres dimensiones con precisión submilimétrica, lo que les permitió distinguir variaciones térmicas muy finas, como la piel del rostro, el grosor del cabello cerca del cuero cabelludo, las cejas e incluso los bordes metálicos de unas gafas en el rostro de un sujeto.

Además, el sistema utiliza equipos comunes, como cámaras térmicas y filtros, para capturar datos de imágenes hiperespectrales, lo que lo hace altamente escalable y adaptable. Esta capacidad permite integrar el sistema en prácticamente cualquier plataforma de imagen térmica utilizada en hospitales u otros entornos sanitarios. El equipo trabaja actualmente en el desarrollo del prototipo y colabora con médicos para aplicarlo específicamente a la detección de tumores de cáncer de mama.

“La termografía podría brindarnos una ventaja en la detección temprana, ya que permite detectar de forma no invasiva la actividad celular anormal que indica un cáncer en etapa temprana. Por ejemplo, las células tumorales necesitan más oxígeno para reproducirse, por lo que su temperatura será ligeramente superior a la del tejido normal. Con este enfoque de termografía fasorial, podríamos detectarlo”, afirmó Dingding Han, autor principal del estudio.

“Este puede ser el primer paso hacia la próxima generación de termografía biomédica para la detección temprana y el diagnóstico del cáncer. Ese es mi objetivo”, añadió Han. “Es el primer prototipo, cuyo objetivo final es desarrollar las próximas versiones y facilitar su uso en hospitales y clínicas”.