Ciencia

Usan ultrasonido cuantitativo para mejorar el diagnóstico de cáncer de mama

Instituto de Física UNAM
Iván Rosado Méndez, investigador del IFUNAM, y Jorge Castillo, físico médico del INCan, haciendo control de calidad en uno de sus equipos médicos. Foto: Carlos Antonio Sánchez/Unidad de Comunicación.
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En México, el cáncer de mama es la principal causa de muerte en mujeres: tan solo en 2017 hubo más de 6,800 decesos, de acuerdo con el INEGI. Para diagnosticar la enfermedad de manera temprana, investigadores del Instituto de Física han desarrollado una forma innovadora de usar el ultrasonido con el fin de generar imágenes médicas más exactas que les permitan a los médicos distinguir entre lesiones malignas (cáncer) y benignas con mayor facilidad.

Uno de ellos es Iván Rosado Méndez, del Instituto de Física, quien junto con Yolanda Villaseñor, del Instituto Nacional de Cancerología (INCan) trabaja en mejorar el diagnóstico de cáncer de mama con equipos de ultrasonido convencional.

“Nuestra aportación consiste en el uso de técnicas de ultrasonido cuantitativo para analizar y procesar señales e imágenes que adquirimos con equipos clínicos de ultrasonido, con el fin de obtener biomarcadores de imagen cuantitativa relacionados con propiedades acústicas del tejido, lo que puede ayudar a los médicos a tomar decisiones”, resaltó Rosado durante la presentación de los avances de su proyecto de investigación en el IF, el pasado 2 de abril.

Se trata de una nueva forma de radiómica, una rama de la radiología que se refiere al diseño de herramientas computacionales que ayudan a la toma de decisiones médicas a partir de analizar grandes cantidades de datos relacionados con la apariencia de las lesiones de las pacientes, que se obtiene con imágenes radiológicas. Pero a diferencia de la radiómica tradicional, la propuesta de Rosado y sus colaboradores se basa en cuantificar propiedades físicas del tejido usando equipos clínicos de ultrasonido.

Cuando hablamos de detección de cáncer de mama de manera temprana, forzosamente debemos hablar de la mastografía. “La mastografía es la única modalidad de imagen que ha reducido la mortalidad por cáncer mamario en programas de detección temprana”, dice Iván Rosado a Noticias IFUNAM.

Sin embargo, aun usando la mastografía resulta difícil identificar de manera unívoca cuándo hay lesiones malignas y cuándo no. “Lo que con un equipo puede parecer un cáncer muy agresivo, con otro puede verse como una lesión menos grave”, señaló el investigador.

Es así porque no todas las mamas son iguales: hay mamas radiográficamente densas que dificultan lograr imágenes de calidad. Para esos casos en que no pueden lograrse imágenes nítidas o cuando no puede realizarse una mastografía por estar contraindicada, el ultrasonido y la resonancia magnética pueden ser herramientas útiles para complementarla.

“En vez de usar el equipo para crear una imagen optimizada para facilitar la interpretación visual de los radiólogos, nosotros proponemos utilizarlo como una herramienta de medición. Lo que buscamos es cuantificar propiedades intrínsecas del tejido que ya no dependan de la interpretación de una imagen, que puede ser subjetiva”, señaló Rosado.

Con su propuesta, Rosado espera que esta herramienta ayude a los médicos en la interpretación de las imágenes y que cuenten con información más precisa al momento de hacer un diagnóstico. “Con la radiómica, sería posible reducir el número de pacientes sin cáncer sometidas a biopsia, que es un proceso invasivo; o guiar la toma de la biopsia hacia zonas con mayor probabilidad de malignidad”.

Cuantificando los ecos puros de los tejidos

La técnica de ultrasonido que desarrollaron funciona así: los equipos de ultrasonido tienen una sonda (transductor) que emite pequeños pulsos de ondas acústicas que hacen que el tejido humano se comprima y expanda continuamente.

Esas vibraciones se propagan al interior del tejido y generan ecos, los cuales regresan a la sonda con información sobre las propiedades físicas del tejido, como los coeficientes de retrodispersión (que se relacionan con la reflectividad acústica del tejido) o atenuación (que se vincula con la absorción de energía).

Así, un tumor mamario genera un eco distinto cuando tiene un alto contenido de células tumorales que cuando tiene más tejido conectivo, vasos sanguíneos, o necrosis. Esto se debe a que existen diferencias en los componentes que estructuran al tejido a nivel microscópico, lo que produce distintos valores de dichas propiedades.

Comúnmente los ecos se utilizan para crear las imágenes que vemos en los equipos de ultrasonido que se tienen en los hospitales; pero el investigador del Instituto de Física se “adentra” al equipo y obtiene las señales sin procesar, es decir, los ecos puros. El procesamiento matemático de las señales de ecos, basado en modelos físicos de la interacción de la onda de ultrasonido con el tejido, les permite cuantificar las propiedades físicas mencionadas. Y con ella aumentar la certidumbre en el diagnóstico.

Ejemplo gráfico de cómo Iván Rosado logra analizar la acústica del tejido. Imagen: Iván Rosado Méndez.
El inicio del proyecto

Previamente, Iván Rosado había realizado un estudio piloto en colaboración con investigadores de la Universidad de Wisconsin, cuyos resultados se publicaron en febrero de 2019 en la revista Ultrasound in Medicine and Biology.

Así que en 2018, el investigador decidió continuar ese estudio en México junto con tres colegas radiólogas del INCan. Primero, Rosado evaluó si la técnica de ultrasonido cuantitativo era reproducible. Para esto cada una de las radiólogas repitió tres veces la adquisición de información de 22 lesiones de pacientes con posible cáncer de mama. Después, el investigador y su grupo en el IFUNAM cuantificaron propiedades cuantitativas de las lesiones a partir de esos datos y compararon la variabilidad de dichas propiedades obtenidas por las investigadoras (por separado y en conjunto) con las características de la forma de la lesión (comúnmente usadas para diagnóstico).

Como resultado, esta técnica demostró que la variabilidad de los parámetros de ultrasonido cuantitativo entre cada repetición y entre los resultados de las radiólogas fue hasta tres veces menor que la de parámetros asociados a la apariencia de la lesión en la imagen de ultrasonido convencional. Estos resultados sugieren que la técnica es reproducible.

Esa prueba de reproducibilidad era necesaria para que la técnica pudiera aplicarse en otros hospitales y así construir bases de datos para los análisis estadísticos de radiómica. Estos resultados se presentarán en septiembre en el Congreso Internacional de Física Médica en Santiago, Chile.

Gráfica de esparcimiento de parámetros de ultrasonido cuantitativo: tamaño efectivo del dispersor (ESD), índice de heterogeneidad espacial del ESD, y coeficiente de atenuación (ATT). Cada punto corresponde a una paciente. Puntos rojos: fibroadenomas (lesiones benignas), puntos azules: carcinomas (lesiones malignas). Imagen: Ultrasound in Medicine and Biology
Otras aplicaciones y colaboraciones

La radiómica con ultrasonido cuantitativo está siendo desarrollada no solo en el IFUNAM sino también por investigadores de la Universidad de Wisconsin, en Estados Unidos, donde Iván Rosado realizó su doctorado, entre otros grupos. Desde su llegada al Grupo de Dosimetría y Física Médica del IF, hace más de dos años, Rosado la utiliza para evaluar otras enfermedades además del cáncer de mama.

Por ejemplo, en el área de obstetricia ha aplicado esta técnica para evaluar el riesgo que existe de tener un parto prematuro a partir de observar cómo se va ablandando el cérvix. En cuanto a salud perinatal, está tratando de detectar los efectos neurotóxicos en los niños expuestos a anestesia durante un periodo prolongado. Ambos estudios los lleva a cabo junto con investigadores de Wisconsin.

De acuerdo con el especialista en física médica, esta técnica se encuentra en etapa de investigación, pero promete ventajas a futuro para el diagnóstico de algunos trastornos de salud:

“Al no utilizar radiación ionizante, representa un menor riesgo para los pacientes que los rayos X y la medicina nuclear; también es de bajo costo, pues el equipo de ultrasonido llega a costar 10 veces menos que uno de resonancia magnética o tomografía computada (que también se han empleado en técnicas de radiómica) y práctico, ya que se opera y traslada fácilmente”, dijo Rosado.

Lo que sigue para el investigador es continuar empleando la radiómica con ultrasonido cuantitativo para construir una base de datos sobre las propiedades físicas de los tejidos que permitan mejorar la detección oportuna de trastornos de salud, algo que no se había hecho en el país y que podría contribuir a disminuir la cantidad de muertes por cáncer de mama.

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