Nuevo algoritmo acelera drásticamente los análisis para la detección del ictus

Actualmente, este diagnóstico se basa en grandes tomografías computarizadas (TC) que no están disponibles en ambulancias, clínicas rurales ni en muchos hospitales del mundo, lo que a menudo retrasa la atención vital. Ahora, un nuevo avance computacional demuestra que las imágenes cerebrales mediante microondas pueden reconstruirse con la suficiente rapidez como para facilitar la toma de decisiones clínicas en tiempo real sin radiación ni infraestructuras voluminosas.

En una investigación dirigida por la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York (Brooklyn, NY, EUA), el equipo se centró en la imagenología por microondas, una técnica que detecta cambios en las propiedades eléctricas del tejido cerebral que ocurren durante un accidente cerebrovascular, una inflamación o el crecimiento de un tumor. En lugar de rediseñar el hardware, los investigadores repensaron el marco matemático detrás de la reconstrucción de imágenes. Su enfoque permite aproximaciones tempranas en lugar de exigir una precisión perfecta en cada paso, lo que reduce el número de cálculos electromagnéticos computacionalmente intensivos y mantiene la estabilidad de la imagen incluso en geometrías craneales complejas.

El algoritmo se probó con datos simulados y mediciones experimentales reales, incluyendo objetivos cilíndricos escaneados con un sistema de imágenes por microondas. Las reconstrucciones de imágenes que antes requerían hasta una hora se completaron en menos de 40 segundos, lo que representa una mejora de la velocidad de 10 a 30 veces. Los resultados, publicados en IEEE Transactions on Computational Imaging, muestran que, a pesar de la drástica reducción del tiempo de cálculo, las imágenes reconstruidas mantuvieron una alta calidad y precisión. El método produjo resultados fiables de forma consistente en todos los conjuntos de datos, lo que demuestra que la reconstrucción rápida de imágenes por microondas es posible sin sacrificar el rendimiento.

Una reconstrucción más rápida elimina una de las principales barreras que impiden la incorporación de la tomografía por microondas a la práctica clínica. Los sistemas portátiles podrían permitir el diagnóstico de accidentes cerebrovasculares en ambulancias, monitorizar la inflamación cerebral en unidades de cuidados intensivos sin necesidad de repetidas tomografías computarizadas o proporcionar alternativas económicas para la detección del cáncer de mama en entornos con recursos limitados. Los investigadores trabajan actualmente para extender el método a la obtención de imágenes tridimensionales completas, un paso clave hacia su implementación en el mundo real. Con un desarrollo continuo, la tomografía por microondas podría pasar de ser una tecnología de laboratorio a una herramienta de diagnóstico práctica.

“No se puede esperar hasta una hora para saber si alguien está sufriendo un accidente cerebrovascular hemorrágico”, afirmó Stephen Kim, profesor de investigación del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York. “Estamos aprovechando una tecnología que ha estado estancada en el laboratorio durante años y dándole la velocidad necesaria para que sea relevante en la práctica clínica”.

“Siempre supimos que la imagenología por microondas tenía el potencial de ser portátil y asequible. Pero sin una reconstrucción rápida, la tecnología no podría dar el salto a entornos clínicos reales”, afirmó el director del departamento, Andreas Hielscher. “Ahora por fin estamos cerrando esa brecha”.

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Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York