El láser y la IA allanan el camino para las biopsias virtuales

Investigadores de Stanford Medicine han desarrollado un método no invasivo para analizar posibles células cancerosas. La llamada biopsia virtual utiliza un láser para penetrar en el tejido y crear una reconstrucción tridimensional de alta resolución a partir de la cual se pueden obtener imágenes transversales. Estas imágenes imitan las generadas por una biopsia estándar, en la que una muestra de tejido se corta en finas capas y se coloca en portaobjetos para examinarla al microscopio.

El método, publicado en el número de abril de Science Advances, tiene potencial para examinar tejidos de forma no invasiva en busca de células anormales, así como para proporcionar resultados rápidos en biopsias realizadas en otras partes del cuerpo. Según los investigadores, también podría proporcionar más información que los métodos de diagnóstico actuales.

«No sólo hemos creado algo que puede sustituir a las actuales diapositivas de patología de referencia para diagnosticar muchas afecciones, sino que también hemos mejorado enormemente la resolución de los exámenes para reunir información que sería extremadamente difícil obtener de otro modo», explica Adam de la Zerda, profesor asociado de biología estructural y autor principal del artículo publicado. El método fue desarrollado por Yonatan Winetraub, antiguo estudiante de posgrado en el laboratorio dirigido anteriormente por Zerda.

Visión láser

Cuando un dermatólogo o cirujano toma una biopsia, ya sea de piel, hígado, mama u otro órgano, el tejido suele enviarse a un patólogo, que lo corta en finas capas y aplica productos químicos reactivos a cada una de ellas para identificar más fácilmente los patrones, formas y estructuras de las células. Estas láminas se utilizan habitualmente para diagnosticar el cáncer y otras enfermedades y requieren mucho trabajo que es irreversible, es decir, una vez cortado el tejido en una dirección, no se puede cortar de otra forma para ofrecer una visión diferente.

Por este motivo, el equipo de la Zerda lleva casi una década estudiando una técnica diferente llamada tomografía de coherencia óptica. Normalmente utilizada por oftalmólogos, esta prueba mide cómo las ondas de luz de un láser se reflejan en un tejido para crear una representación, de forma similar a los equipos de ultrasonidos.

Se mejoraron los escáneres de coherencia óptica para trabajar con órganos distintos del ojo. La calidad de las imágenes mejoró a lo largo del trabajo, permitiendo ver cada vez más detalles de los tejidos hasta llegar a ser muy similares a las obtenidas por los métodos convencionales utilizados por los patólogos.

«Todos los médicos de hospital están acostumbrados a leer los resultados de las pruebas patológicas tradicionales, por lo que era importante traducir las imágenes de tomografía de coherencia óptica en algo cómodo para ellos, en lugar de un tipo de imagen totalmente nuevo», afirma de la Zerda.

No podía faltar una pizca de IA

Los investigadores también utilizaron la Inteligencia Artificial (IA) para ayudar a convertir las imágenes digitalizadas de tomografía de coherencia óptica en imágenes similares a las de los portaobjetos de biopsia convencionales. Según ellos, la riqueza del trabajo residía en el método desarrollado para alinear pares de imágenes de biopsia virtuales y reales para entrenar algoritmos de aprendizaje automático.

A modo de prueba, tres dermatólogos de Stanford analizaron agrupaciones aleatorias de imágenes reales y virtuales y consiguieron detectar estructuras celulares a un ritmo similar.

Hasta ahora, cuando un médico observaba una mancha de aspecto inusual en la piel de un paciente, había dos opciones: esperar a ver si crecía o extirparla y enviarla a un patólogo. Con la biopsia virtual ha surgido una tercera vía: realizar una tomografía de coherencia óptica y analizar las imágenes.

Hasta ahora, los cirujanos extirpaban posibles tumores de mama y enviaban el material a los patólogos, teniendo que esperar varios días para conocer el resultado y determinar si era necesaria una segunda intervención para ampliar el margen de seguridad y eliminar así más células cancerosas. Con la biopsia virtual producida por una cámara de coherencia óptica en el quirófano, en el futuro será posible tomar esta decisión al instante.

Aún habrá que seguir trabajando para avanzar en estas aplicaciones, pero los investigadores confían en que estos métodos ofrezcan a los médicos una nueva forma de realizar biopsias.