Cómo funciona el innovador dispositivo del MIT que podría hacer las biopsias más precisas

Un equipo del MIT desarrolló AR-VIU, un sistema de ultrasonido con realidad aumentada que convierte las imágenes bidimensionales habituales en una visualización digital tridimensional superpuesta sobre el cuerpo o el objeto examinado, una propuesta que podría acelerar la formación de técnicos y facilitar procedimientos clínicos como la colocación precisa de una aguja para una biopsia, informó el sitio especializado Medical Xpress.

La tecnología fue probada con 18 participantes, de los cuales nueve eran especialistas en ecografía y nueve no tenían experiencia previa. Los resultados, publicados en la revista Nature Communications Engineering, mostraron que el sistema mejoró “significativamente” la capacidad de identificar y ubicar objetos en todos los usuarios, con un efecto especialmente marcado entre los principiantes, que rindieron casi al nivel de los expertos cuando usaron AR-VIU.

Interpretar una ecografía exige observar cortes en 2D y reconstruir mentalmente una representación en 3D del tejido, una habilidad que requiere una curva de aprendizaje prolongada, de acuerdo con el portal. Jason Hou, estudiante de posgrado del MIT y autor principal del trabajo, explicó que el mayor obstáculo es esa reconstrucción mental de “rebanadas” bidimensionales en un espacio tridimensional, una carga cognitiva que puede derivar en imprecisiones durante la exploración.

Canan Dagdeviren, profesora asociada de artes y ciencias de los medios en MIT e investigadora responsable del estudio, señaló: “Para la formación, esto podría hacer que el ultrasonido sea más intuitivo y más comprensible. En el plano clínico, podría requerir menos tiempo, ser más preciso y también dar más tranquilidad a los profesionales de la salud. No tendrían que preguntarse si pasaron algo por alto”.

Cómo funciona AR-VIU

La ecografía funciona mediante ondas sonoras de alta frecuencia que rebotan en los tejidos y regresan al transductor, el dispositivo que capta las ondas y las transforma en señales eléctricas para producir imágenes. El nuevo sistema busca reducir esa exigencia mental al combinar ecografía tridimensional y realidad aumentada.

Para este estudio, el equipo utilizó un sistema 3D en tiempo real que había desarrollado recientemente para la detección de cáncer de mama. Su nuevo dispositivo incorpora una sonda de ultrasonido ligeramente más pequeña que una baraja de cartas, que transmite información mediante un sistema de adquisición de datos chirped (cDAQ) —una técnica que codifica las señales sonoras en frecuencias variables para mejorar la calidad de la imagen—, e incluye una matriz ultrasónica con forma de cuadrado vacío capaz de capturar imágenes tridimensionales del tejido situado debajo.

Esa configuración usa menos elementos ultrasónicos que un sistema 3D convencional, por lo que requiere menos energía y es más barata de fabricar, detalló el portal. Los datos obtenidos se comprimen y se envían al motor de gráficos tridimensionales Unreal Engine, que transforma la información en vóxeles —el equivalente tridimensional de los píxeles— de la ecografía en una representación 3D directa del objeto, sin pérdida de información.

Con un visor de realidad aumentada o virtual, el usuario ve esa estructura interna tridimensional superpuesta sobre la ubicación real del objeto, en un efecto comparable a una visión de rayos X. Al inclinar la cabeza o cambiar de ángulo, puede observar distintas perspectivas de la estructura y detectar con más facilidad lo que busca.

Qué mostraron las pruebas

En los ensayos, cada participante realizó tareas de identificación con cuatro modalidades: imágenes 2D en una pantalla convencional, imágenes 3D en pantalla, una condición de realidad aumentada en 2D y la modalidad 3D AR-VIU. En una de las pruebas debían identificar objetos como un resorte, una pelota o un tornillo incrustados en gelatina dentro de un recipiente opaco explorado con ultrasonido. En otra, debían marcar con un bolígrafo la ubicación de un “fantoma de tejido”, un material gelatinoso diseñado para imitar tejido humano, una simulación de la búsqueda del punto exacto para insertar una aguja en una biopsia.

La mayoría de los usuarios sin experiencia declaró en entrevistas posteriores que prefería el enfoque AR-VIU y muchos señalaron que hacía las tareas más sencillas. Shrihari Viswanath, estudiante de posgrado del MIT, indicó: “Superponer las imágenes con la anatomía y proporcionar contexto visual 3D hace que el ultrasonido sea mucho más fácil de entender para los principiantes”. Dagdeviren, por su parte, afirmó: “El sistema 3D impone menos agotamiento mental, es más intuitivo y es más fácil entender qué está ocurriendo en la región objetivo”.

Entre los expertos, conforme al portal, muchos dijeron que preferían la ecografía 2D tradicional porque era el método con el que habían sido formados y al que estaban habituados. Aun así, también destacaron que podían ver ventajas del sistema en tareas concretas, como colocar una aguja para una biopsia o visualizar el movimiento de la pared cardíaca en una ecocardiografía.

La ecografía tridimensional ya se usa en algunos campos, como la obtención de imágenes fetales y la ecocardiografía, pero la mayoría de los sistemas 3D son costosos y no están ampliamente disponibles. El equipo de MIT trabaja ahora en mejorar la resolución de las imágenes y en realizar más pruebas para demostrar la precisión de la tecnología AR-VIU.