Obtener en horas modelos físicos 3D del corazón de un paciente a partir del escaneo por resonancia magnética

Unos investigadores han desarrollado un sistema que puede procesar escaneos por resonancia magnética del corazón de un paciente y, en cuestión de horas, convertirlos en un modelo tangible, físico, que los cirujanos puedan usar para preparar una operación quirúrgica.

Los modelos podrían proporcionar a los cirujanos una forma más directa de evaluar las peculiaridades anatómicas del corazón de cada paciente y tenerlas en cuenta debidamente para la operación.

Las imágenes obtenidas mediante resonancia magnética consisten en una serie de cortes en sección de un objeto tridimensional. Como una fotografía en blanco y negro, cada corte en sección tiene regiones oscuras y claras, y las fronteras entre esas regiones podrían indicar los bordes de estructuras anatómicas. Pero también podría ser que no.

Determinar los límites entre objetos distintos en una imagen es uno de los problemas principales de la visión por ordenador y de otras formas automáticas de análisis de imagen. Los algoritmos comunes para solventar ese problema de la segmentación de imagen hacen un trabajo aceptable, pero no lo suficiente para el alto nivel de fiabilidad y precisión que exige la producción de los modelos que se necesitan para preparar operaciones quirúrgicas.

Normalmente, la forma para hacer más preciso un algoritmo que deba encargarse del problema de la segmentación de imagen es mejorarlo con un modelo genérico del objeto que va a ser segmentado. Los corazones humanos, por ejemplo, tienen cámaras y vasos sanguíneos que habitualmente se hallan, más o menos, en los mismos puntos unos respecto a otros. Esa regularidad anatómica podría proporcionar a un algoritmo de segmentación una forma de eliminar conclusiones improbables sobre los límites de los objetos o estructuras.

El problema con ese enfoque es que muchos de los pacientes aquejados de problemas cardiacos necesitan una operación precisamente porque la anatomía de sus corazones no es la normal. Las inferencias a partir de un modelo genérico podrían oscurecer aquellos rasgos que interesan más al cirujano.

Ha habido experiencias anteriores de impresión 3D de modelos de corazón generados a partir de escaneos mediante resonancia magnética, pero a fin de garantizar un buen resultado se tuvo a recurrir al trabajo de especialistas humanos que indicaron manualmente las fronteras reales en las imágenes de resonancia magnética. Sin embargo, con los 200 o más cortes en sección existentes en un escaneo de alta precisión, ese proceso de inspección y delimitación puede llevar de 8 a 10 horas, demasiado para la rapidez de actuación que a menudo exige la cirugía.

El equipo de las ingenieras electrónicas Polina Golland y Danielle Pace, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha encontrado una aparente solución. Un experto humano identifica los límites en algunos de los cortes en sección y entonces se permite a los algoritmos que, a partir de ahí, y tomando como referencia esa muestra de labor humana, se ocupan de realizar el resto del trabajo. En las pruebas, esta estrategia ha logrado hasta un 90 por ciento de coincidencia con el resultado del procesamiento del conjunto entero de 200 secciones hecho por un experto humano.

Juntas, la labor de identificar los límites de algunos cortes en sección realizada por un experto humano, y el trabajo de los algoritmos procesando el resto de secciones y generando el modelo digital en 3D del corazón, precisan de aproximadamente una hora. El proceso de impresión 3D requiere después un par de horas más.

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