Investigadores del MIT han creado un sistema de ultrasonido 3D del tamaño de un teléfono inteligente, diseñado para que las pruebas de detección del cáncer de mama sean más frecuentes, asequibles y accesibles. Este dispositivo portátil podría ayudar a detectar tumores agresivos de forma más temprana, especialmente en personas alejadas de los grandes hospitales.
Para las personas con alto riesgo de cáncer de mama, esperar un año entre mamografías puede parecer una eternidad. Los tumores pueden crecer entre las mamografías anuales, y estos cánceres de intervalo suelen ser más agresivos y difíciles de tratar.
Los investigadores del MIT han desarrollado un sistema de ultrasonido 3D portátil y de bajo costo que podría hacer mucho más fácil escanear el tejido mamario con mayor frecuencia, no solo en grandes hospitales, sino también en pequeñas clínicas y, eventualmente, en el hogar.
El sistema miniaturizado combina una pequeña sonda de ultrasonido, ligeramente más pequeña que una baraja de cartas, con un módulo de procesamiento de datos apenas más grande que un teléfono inteligente. Al conectarlo a una computadora portátil, puede reconstruir y mostrar imágenes 3D de gran angular del tejido mamario en tiempo real.
El diseño compacto es fundamental para el objetivo del equipo de ampliar el acceso, señaló el autor principal Canan Dagdeviren, profesor asociado de artes y ciencias de los medios en el MIT.
“Todo es más compacto y eso puede hacer que sea más fácil de usar en zonas rurales o para personas que pueden tener barreras para este tipo de tecnología”, dijo en un comunicado de prensa.
La obra, publicado en la revista Materiales avanzados de salud, fue dirigido por el candidato a doctorado del MIT, Colin Marcus, y el ex investigador postdoctoral Md Osman Goni Nayeem, quienes colaboraron con colegas del MIT y del Hospital General de Massachusetts.
Un impulso para realizar pruebas de detección más frecuentes
Las mamografías, que utilizan rayos X, siguen siendo la herramienta estándar para la detección del cáncer de mama. Sin embargo, los cánceres que aparecen entre mamografías anuales representan una proporción significativa de casos y tienden a ser más agresivos que los tumores detectados durante las exploraciones de rutina.
Cuando el cáncer de mama se detecta en sus primeras etapas, las tasas de supervivencia son extremadamente altas. Una vez que la enfermedad se detecta más tarde, esas probabilidades disminuyen drásticamente. Esta brecha ha impulsado el interés en realizar ecografías con mayor frecuencia a personas con mayor riesgo, como aquellas con tejido mamario denso o antecedentes familiares importantes.
Sin embargo, hoy en día, la ecografía suele utilizarse solo como prueba de seguimiento si una mamografía detecta algo sospechoso. Las máquinas son grandes, costosas y suelen estar ubicadas en las salas de diagnóstico por imagen de los principales hospitales y clínicas. Además, requieren técnicos capacitados para su manejo.
"Se necesitan técnicos de ultrasonido capacitados para utilizar esas máquinas, lo que es un gran obstáculo para que las comunidades rurales o los países en desarrollo tengan acceso al ultrasonido, donde no hay tantos radiólogos capacitados", agregó el coautor Shrihari Viswanath, estudiante de posgrado del MIT.
Al reducir y simplificar la tecnología, el equipo del MIT espera que sea posible realizar exploraciones con mayor frecuencia, en clínicas comunitarias, consultorios de atención primaria y, un día, en los hogares de las personas.
Desde un parche montado en el sujetador hasta un sistema 3D totalmente portátil
El nuevo dispositivo se basa en trabajos previos del grupo de Dagdeviren. En 2023, su equipo creó un parche flexible con transductores de ultrasonido integrados que se podía colocar en un sostén. Un rastreador independiente se desplazaba por el parche para capturar imágenes 2D desde diferentes ángulos, que luego se podían combinar para obtener una vista 3D.
Ese sistema de primera generación demostró el potencial de la ecografía mamaria portátil, pero presentaba limitaciones importantes. Las imágenes se generaban con una máquina de procesamiento de ultrasonidos tradicional, del tamaño de un refrigerador, y podía haber pequeñas lagunas en la cobertura entre los cortes 2D, lo que permitía pasar por alto pequeñas anomalías.
En el nuevo estudio, los investigadores rediseñaron el hardware desde cero para que sea totalmente portátil y capture imágenes 3D reales con menos posiciones de escaneo.
El sistema se compone de un sistema de adquisición de datos chirped, o cDAQ, compuesto por una sonda portátil y una placa base personalizada. El conjunto de ultrasonidos de la sonda tiene la forma de un cuadrado vacío, una geometría que le permite capturar información tridimensional del tejido subyacente.
Subtítulo: El nuevo sistema consta de una pequeña sonda de ultrasonidos, a la izquierda, conectada a un módulo de adquisición y procesamiento un poco más grande que un teléfono inteligente.
Créditos: Laboratorio de decodificadores conformables en el Media Lab del MIT
La placa base, construida íntegramente con componentes electrónicos disponibles comercialmente, procesa los datos entrantes. Es lo suficientemente pequeña como para sostenerla con una mano y su fabricación cuesta unos 300 dólares, según el equipo. Al conectarla a una computadora portátil, puede mostrar imágenes 3D de la mama en tiempo real.
Anantha Chandrakasan, rector del MIT y coautor del artículo, destacó lo diferente que es esto de los sistemas convencionales.
“Los sistemas de ultrasonido 3D tradicionales requieren componentes electrónicos costosos y voluminosos, lo que limita su uso a hospitales y clínicas de alta gama”, afirmó en el comunicado de prensa. “Al rediseñar el sistema para que sea ultrasimple y de bajo consumo, esta potente herramienta de diagnóstico puede trasladarse de la sala de imágenes a un formato portátil accesible para pacientes en cualquier lugar”.
Dado que el nuevo dispositivo consume mucha menos energía que un ecógrafo estándar, puede funcionar con una simple fuente de alimentación de 5 voltios de CC, el mismo tipo de energía que se utiliza para muchos pequeños dispositivos electrónicos de consumo. Esto facilita su uso con baterías o enchufado en entornos que carecen de infraestructura especializada.
Reimaginando la ecografía más allá del hospital
Durante décadas, la ecografía ha estado estrechamente ligada a entornos hospitalarios y equipos especializados. El equipo se propuso cambiar eso.
“La ecografía ha estado limitada durante mucho tiempo a los hospitales”, añadió Nayeem. “Para llevar la ecografía más allá del ámbito hospitalario, rediseñamos toda la arquitectura e introdujimos un nuevo proceso de fabricación para que la tecnología fuera escalable y práctica”.
En las primeras pruebas, los investigadores utilizaron el sistema en una mujer de 71 años con antecedentes de quistes mamarios. El dispositivo obtuvo imágenes de los quistes con éxito y produjo una vista 3D continua del tejido circundante sin espacios.
La sonda puede obtener imágenes de hasta 15 centímetros de profundidad, y el equipo informa que escanear desde tan solo dos o tres posiciones es suficiente para cubrir toda la mama. A diferencia de las ecografías tradicionales, que suelen requerir que el operador presione la sonda firmemente contra el tejido, este dispositivo se apoya ligeramente sobre la piel.
Ese contacto suave ayuda a preservar la precisión de lo que ven los médicos.
“Con nuestra tecnología, simplemente se coloca suavemente sobre el tejido y se pueden visualizar los quistes en su ubicación original y con sus tamaños originales”, agregó Dagdeviren.
Que viene despues
Los investigadores ahora están realizando un ensayo clínico más amplio en el Centro de Investigación Clínica y Traslacional del MIT y en el Hospital General de Massachusetts para evaluar más a fondo el rendimiento del dispositivo.
Al mismo tiempo, trabajan para reducir aún más el tamaño de la electrónica. Su objetivo es un sistema de procesamiento de datos del tamaño de una uña que pueda conectarse directamente a un teléfono inteligente. Esto eliminaría la necesidad de un módulo y una computadora portátil independientes, haciendo que toda la configuración sea más pequeña, ligera y fácil de usar.
El equipo también planea desarrollar una aplicación para teléfonos inteligentes con inteligencia artificial que guíe a los usuarios a los mejores lugares para colocar la sonda en el seno. Este tipo de guía podría ser crucial si el dispositivo finalmente es utilizado por pacientes en casa en lugar de por profesionales sanitarios cualificados.
Si bien la versión actual podría adoptarse con relativa rapidez en consultorios médicos y centros de diagnóstico por imagen, los investigadores prevén un sensor totalmente portátil para personas con alto riesgo de cáncer de mama. Este dispositivo podría integrarse en la ropa y usarse regularmente para monitorear los cambios a lo largo del tiempo.
Dagdeviren trabaja para lanzar una startup que comercialice la tecnología, con el apoyo de los programas de emprendimiento e innovación del MIT y de financiadores externos. La investigación contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, socios industriales y fundaciones filantrópicas.
Si el dispositivo continúa teniendo un buen desempeño en los ensayos y logra ingresar a la práctica clínica, podría ayudar a cambiar la detección del cáncer de mama de un evento que se realiza una vez al año a un proceso más continuo y personalizado, especialmente para quienes más lo necesitan pero tienen menos acceso a imágenes avanzadas en la actualidad.
Fuente: MIT