Especialistas en medicina espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA) han confiado a la multinacional tecnológica GMV el proyecto ALISSE. Su objetivo es el desarrollo de una tecnología de inteligencia artificial, basada en aprendizaje profundo, que guíe y asista a los astronautas en la adquisición de imágenes de ultrasonido de alta calidad diagnóstica en diferentes órganos afectados por las condiciones de los viajes espaciales tripulados.
Con ello se facilitará el trabajo de los médicos especialistas que, de forma remota, podrán identificar desde tierra las afecciones que pudieran sufrir los astronautas en una etapa temprana y poner remedio para evitar su avance.
El socio clínico del proyecto es la Sección de Radiología de Urgencias del Hospital Universitario La Paz dirigida por Milagros Martí de Gracia. Por su parte, investigadores del grupo de Física Nuclear de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), dirigido por José Manuel Udías Moinelo colaboran en la generación de simulaciones extremadamente realistas con las que mejorar la robustez del sistema en un entorno tan desconocido como el espacio exterior.
Los astronautas son profesionales que gozan de buena salud. Con una vista perfecta y buena forma física, alto nivel muscular, flexibilidad y destreza manual. Sin embargo, el espacio es un entorno muy hostil para el cuerpo humano. Muchos de nuestros órganos son propensos a sufrir enfermedades por la falta de gravedad en este hábitat, o por la exposición a la radiación cósmica. En él se suele producir pérdida de masa ósea y muscular, deterioro de la función hepática, aumenta la probabilidad de formar cálculos en el riñón y trombos y el ojo se vuelve hipermétrope. La radiación cósmica tiene también un impacto muy negativo en el bazo, el sistema inmunológico y el corazón.
Llegar a padecer estas patologías, no solo es importante por su impacto en el desempeño de los astronautas, sino también por las posibles complicaciones médicas derivadas que pudieran requerir cirugía o la evacuación. De hecho, antes de ir al espacio, los astronautas son entrenados con un curso de medicina de 40 horas que les capacita para -durante su estancia de seis meses en órbita, en el caso de la Estación Espacial Internacional (ISS)- tratar problemas comunes de salud. Igualmente, a uno de los miembros de la ISS se le asigna el cometido de médico oficial (CMO).
Equipo de ultrasonido
Actualmente, el único equipo de imagen médica con el que se trabaja es un dispositivo de ultrasonido. Ello se debe a que los equipos de ultrasonidos tienen características únicas, como la inocuidad, su reducido tamaño y la capacidad de obtención de imágenes en tiempo real, todo ello los hace idóneos para misiones espaciales.
Sin embargo, la técnica para la correcta adquisición de imágenes de valor clínico con este tipo de equipos es difícil de aprender, requiriendo formación especializada en radiología y el entrenamiento de la mano de expertos durante varios años. Por ello, resulta complicado que los astronautas dominen esta modalidad de imagen diagnóstica, a la vez que reciben una formación muy heterogénea e intensa en otros campos.
Gracias a la relativa cercanía de la ISS, hasta ahora, el equipo médico de tierra guiaba a los astronautas en la utilización de los ecógrafos para obtener las imágenes médicas por videoconferencia durante las exploraciones. Pero, en misiones donde la distancia con la tierra es mayor, el retardo de recepción de imágenes y comunicación dificulta una precisa exploración médica de los astronautas, siendo inviable trabajar por videoconferencia para obtener imágenes médicas precisas con las que realizar diagnósticos.
Retos de las misiones tripuladas
La exploración del espacio interplanetario, la nueva Estación Internacional Gateway alrededor de la Luna y las futuras misiones tripuladas a Marte ponen sobre la mesa nuevos retos, en los que la salud de los astronautas tiene absoluta prioridad.
En una hipotética misión a Marte, la tripulación se encontrará a una distancia de entre 54 y 402 millones de kilómetros, lo que hace inviable regresar a la Tierra para recibir tratamiento médico con urgencia. La telemedicina y la orientación remota no serían lo suficientemente efectivas, tanto por la calidad de las imágenes a transmitir como por el retardo de la señal de comunicación por radio, que requeriría hasta 20 minutos para llegar a Marte desde la Tierra (y otro tanto para recibir la respuesta). Para solventar esta situación, GMV propone una solución que permite a personal no especializado en radiología obtener imágenes de ultrasonido clínicamente relevantes de los órganos que podrán ser enviadas a la Tierra para su análisis e interpretación por médicos especialistas.
Para ello, como explica Carlos Illana, responsable de producto de Secure e-Solutions de GMV, “en el proyecto ALISSE se investigan nuevas técnicas de inteligencia artificial que guíen y asistan a los miembros de la tripulación en la adquisición de imágenes de calidad diagnóstica, eliminando la necesidad de consultar con médicos especialistas en tierra de forma interactiva para la obtención de dichas imágenes. Así, las posibles afecciones de los tripulantes de la nave espacial podrán detectarse en una etapa temprana y seguir su evolución mediante las imágenes de ultrasonido”.
El software que GMV desarrolla en el proyecto ALISSE ayudará a realizar los estudios de imagen ecográfica de acuerdo con los protocolos de cada órgano y a guiar en tiempo real a cualquier miembro de la tripulación con conocimientos básicos de anatomía. Por ejemplo, en el caso de un riñón inflamado que puede «crecer» en tamaño por un cálculo, la solución de GMV sugerirá cómo colocar la sonda y ajustar los parámetros en el dispositivo de ultrasonido para obtener una imagen de mejor calidad (potencia acústica, profundidad, ganancia), de modo que tanto los planos de corte adquiridos como los de referencia se puedan visualizar al mismo tiempo y compararlos.
Para ello, como explica el experto de GMV “proponemos el desarrollo de una nueva tecnología de ultrasonidos guiados por ordenador con un enfoque basado en una especialidad, aplicando inteligencia artificial, aprendizaje profundo o deep learning”.
Se aprovecha la experiencia de investigaciones anteriores en estas arquitecturas para explorar otras nuevas que permitan afrontar retos como: el guiado en la colocación de la sonda, la detección de planos estandarizados de alto valor diagnóstico, la generación de datos ultrasónicos realistas y el ajuste de ganancia y profundidad en la calidad de la imagen.
Todo ello gracias al apoyo clínico del servicio de Radiología de Urgencias del Hospital de La Paz, con la participación de los doctores Diez Tascón, Alonso, Parra y Ossaba, todos ellos del servicio de Radiología de dicho hospital, del que es jefe de servicio el doctor Garzón (investigador principal en el proyecto) y con la colaboración del grupo de Física Nuclear de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) en la mejora de las técnicas más avanzadas en imágenes de ultrasonido inteligentes (Smart Ultrasound Imaging).
