21 de Diciembre de 2021
TECNOLOGÍA MÉDICA

Crean un aparato portátil de resonancia magnética que facilita el diagnóstico por la imagen

Un enfoque de código abierto permite reducir el tamaño y el coste de las gigantes máquinas de hoy, con el uso de imanes permanentes y algoritmos de aprendizaje profundo.

Los detalles finos de las imágenes de resonancia magnética estándar (arriba) no son detectados actualmente por los escáneres de campo ultrabajo, que en cambio pueden ser útiles en casos urgentes donde los pacientes no pueden desplazarse. [Pixabay]

La resonancia magnética (RM) es la herramienta de diagnóstico más valiosa que tenemos para evaluar las lesiones y los trastornos cerebrales. Sin embargo, alrededor de dos tercios de las personas en todo el mundo no tienen acceso a esta tecnología, y más del 90 por ciento de los dispositivos se encuentran en países de ingresos altos. El gasto es la principal razón: una máquina de resonancia magnética típica cuesta entre 1 y 3 millones de dólares estadounidenses. Necesitan una habitación especialmente diseñada para proteger el escáner de las señales externas y para contener los poderosos campos magnéticos generados por sus imanes superconductores, que requieren sistemas de enfriamiento de helio líquido que son difíciles de operar.

Las alternativas portátiles de bajo coste pronto pueden comenzar a tener un uso generalizado. En un estudio del 14 de diciembre en Nature Communications, investigadores de la Universidad de Hong Kong, dirigidos por el ingeniero biomédico Ed Wu, describen un escáner de resonancia magnética que no necesita protección y obtiene energía de un enchufe de pared estándar. El método, conocido como resonancia magnética de campo ultrabajo (ULF), carece de la claridad y resolución necesarias para los diagnósticos de precisión, pero es mucho más barato, con costes de material por debajo de los 20.000 dólares, calculan los autores del estudio. Además, el diseño y los algoritmos de la máquina son de código abierto, lo que invita a investigadores de todo el mundo a ayudar a desarrollar la tecnología.

La resonancia magnética aprovecha el hecho de que en su mayoría estamos hechos de agua. Los protones de los átomos de hidrógeno tienen «espines» cargados magnéticamente, que están alineados por el campo magnético y sondeados por pulsos de radiofrecuencia. Los diferentes tejidos tienen distintas concentraciones de agua y entornos magnéticos, y estas diferencias aparecen como contrastes de luz y oscuridad en las imágenes reconstruidas.

En lugar de electroimanes superconductores, el diseño ULF emplea imanes permanentes, lo que elimina la necesidad de refrigeración. Los imanes permanentes generan solo 0,055 tesla, por lo que no se necesita protección magnética (los escáneres de resonancia magnética estándar usan campos de 1,5 o 3 tesla). La principal desventaja es que las señales son más débiles, por lo que la relación entre señal y ruido es peor y, como consecuencia, la resolución de la imagen es menor.

Para mantener la portabilidad, el diseño ULF evita el blindaje de la radiación electromagnética y de radiofrecuencia. En su lugar, los investigadores utilizaron un algoritmo de aprendizaje profundo entrenado para reconocer y predecir señales de interferencia, que luego se restan de las señales medidas. «Esa es una innovación muy útil aquí», dice el ingeniero biomédico Sairam Geethanath de la Universidad de Columbia, que no participó en el estudio. «Es similar a los auriculares con cancelación de ruido, en los que intentas aprender el patrón de ruido en tiempo real para suprimirlo.»

El equipo demostró la efectividad del dispositivo escaneando a 25 pacientes y comparando las imágenes con las de una máquina de resonancia magnética estándar. Los investigadores pudieron identificar la mayoría de las mismas patologías, incluidos los accidentes cerebrovasculares y los tumores. «Las imágenes parecen tener la calidad suficiente para ser clínicamente útiles en diversas situaciones», dice el neurocientífico Tom Johnstone, de la Universidad de Tecnología de Swinburne en Melbourne, que no participó en el estudio. «La evaluación rápida del accidente cerebrovascular, que tiene un gran impacto en el éxito de las intervenciones, podría facilitarse si la resonancia magnética ULF se encuentra en más ciudades, o incluso en unidades móviles.»

El nuevo diseño se une a una lista cada vez mayor de otros escáneres de resonancia magnética ULF que se están desarrollando. Una empresa llamada Hyperfine, con sede en Guilford, Connecticut, recibió la aprobación de la FDA el año pasado para su escáner portátil, pero los detalles del diseño son propietarios. Wu y sus colaboradores han hecho que sus datos, diseños y códigos estén disponibles en línea, lo que podría acelerar las mejoras de ULF y controlar los costes. (La máquina de Hyperfine es más del doble del precio estimado de la del equipo de Hong Kong.)

A pesar de su promesa, los dispositivos ULF no están destinados a reemplazar los escáneres de gran precisión. Son prometedores en entornos de «triaje», donde los pacientes no pueden moverse o el tiempo es crítico. «Tiene un papel que desempeñar como un dispositivo de escalada», dice Geethanath. Es probable que la gama de aplicaciones crezca a medida que mejore el rendimiento, y Wu tiene algunas ideas al respecto. «En este momento, los sistemas de resonancia magnética están construidos como si no supiéramos nada sobre lo que estamos escaneando, pero a menudo la información que necesitamos es muy sutil», dice Wu, señalando qué será diferente. «Será una gran revolución, impulsada por la informática barata». Él prevé un uso más amplio de la tecnología de resonancia magnética, más cercana a las necesidades clínicas en el punto de atención. «El fenómeno de la resonancia magnética nuclear es un regalo de la naturaleza», dice. «Debemos usarlo más.»

Simon Makin

Referencia: «A low-cost and shielding-free ultra-low-field brain MRI scanner»; Y. Liu et al. en Nature Communications, vol. 12, artículo n.º 7238, 14 de diciembre de 2021.

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