La Comunidad Académica en Línea

06:00 hrs. Agosto 3 de 2003

Boletí­n UNAM-DGCS-591

Ciudad Universitaria

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MEJORAN SISTEMA PARA DETECTAR ENFERMEDADES CARDIOVASCULARES

í‚· El grupo de investigación es encabezado por el doctor Fabián Garcí­a Nocetti, del Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y Sistemas

í‚· Un prototipo experimental del sistema es probado en hospitales para su evaluación; proporciona información adicional a la obtenida mediante procedimientos tradicionales

Un grupo de cientí­ficos del Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y Sistemas (IIMAS) de la UNAM mejoró el sistema de detección temprana de oclusión de las arterias, con lo que se deben reducir de manera sensible el número de muertes por enfermedades cardiovasculares.

Las técnicas tradicionales de procesamiento de señales Doppler ultrasónicas de flujo sanguí­neo utilizadas en el diagnóstico de los padecimientos cardiovasculares se han mejorado mediante un sistema de bajo costo que ofrece información adicional y es capaz de detectar con anticipación el taponamiento de las arterias.

Así­ lo informó el doctor Fabián Garcí­a Nocetti, quien encabeza el grupo de investigación que hasta ahora ha logrado el desarrollo de un prototipo en fase de prueba, utilizado en el Departamento de Hemodinámica del Hospital Hermanos Ameijeiras de Cuba.

El cientí­fico explicó que esta lí­nea de investigación, iniciada en el IIMAS hace una década, es importante por sus aplicaciones médicas, en particular para el diagnóstico de padecimientos asociados con el aparato circulatorio que, según cifras del Instituto Nacional de Estadí­stica, Geografí­a e Informática (INEGI), en el 2001 causaron el 15.91 por ciento de las muertes entre la población mexicana, por arriba incluso de los tumores malignos, que alcanzaron un 12.68 por ciento.

Los instrumentos de monitoreo y detección de flujo sanguí­neo son herramientas fundamentales para cardiólogos y angiólogos encargados del estudio del sistema vascular, aclaró el experto. De ahí­ el interés por investigar metodologí­as y desarrollar técnicas que ofrezcan la capacidad de descubrir con mayor precisión anomalí­as en el aparato circulatorio.

Mencionó que hay instrumentos comerciales disponibles, sin embargo, esas unidades generalmente tienen un costo elevado, que va de los 20 mil a los 200 mil dólares para aplicaciones de imagen en cardiologí­a. Además, se trata de tecnologí­a “cerrada”, a “la medida”, que sólo los fabricantes conocen.

Por ello, dijo, “nuestra aportación implica una tecnologí­a que sea accesible por su costo y que tenga un valor agregado; en este sentido, hemos orientado nuestro esfuerzo hacia la investigación y desarrollo de diversos algoritmos y métodos alternativos para el procesamiento de señales Doppler, que brindan una mayor resolución en el despliegue de la información espectral asociada a la señal ultrasónica”.

La información proveniente del torrente sanguí­neo no es estacionaria; por ello, los métodos convencionales no tienen la precisión adecuada, en especial, cuando se trata de regiones de arterias del cuerpo donde el flujo es apenas perceptible. Los sistemas convencionales pueden detectar estenosis u oclusiones cuando están por arriba del 50 por ciento.

“Hemos investigado y desarrollado métodos alternativos basados en ‘filtros adaptativos’ y modelos de ‘distribución tiempo-frecuencia’, lo que ha permitido mejorar la resolución en el proceso de estimación espectral asociado con esta metodologí­a, y como resultado de este avance se espera tener la capacidad de poder detectar estenosis por debajo de ese porcentaje”, añadió.

El equipo, formado también por los doctores Julio Solano González, Pedro Acevedo Contla, Eduardo Moreno Hernández y un grupo de técnicos académicos especializados en las áreas de electrónica y computación, dirigidos por Martí­n Fuentes y Alejandro Sotomayor, cuenta además, con el apoyo de un grupo de médicos con especialidad en angiologí­a.

"En nuestro Departamento nos hemos especializado en las áreas de arquitecturas (hardware) y algoritmos (software) para analizar y visualizar la información que resulta del procesamiento de las señales Doppler ultrasónicas, asociadas con el flujo sanguí­neo”.

Se ha desarrollado la tecnologí­a necesaria para implementar un sistema detector de flujo Doppler bidireccional, dispositivo empleado para el monitoreo y diagnóstico de padecimientos vasculares.

El sistema desarrollado determina la velocidad del torrente y detecta sus perturbaciones mediante la medición de la diferencia de frecuencia Doppler, obtenida al hacer incidir un haz ultrasónico de 4 a 8 Mhz sobre el mismo. El incremento en el rango de la frecuencia obtenida como resultado de algún tipo de turbulencia, dentro de un segmento en estudio de una arteria, puede ser usado para determinar lesiones artero-escleróticas.

"La señal Doppler ultrasónica se utiliza como base para procesar y desplegar la información correspondiente al flujo en la forma de espectrogramas o sonogramas de dos dimensiones, ya que el rango de frecuencias de la misma está asociada con su velocidad. Las variaciones de este parámetro con respecto a estándares definidos, permite al especialista identificar algún tipo de padecimiento o anomalí­a".

El doctor Garcí­a Nocetti refirió que las técnicas ultrasónicas descritas tienen la ventaja de no ser invasivas, es decir, no es necesario introducir al cuerpo ninguna estructura o punta de prueba. "Esto se hace de modo superficial, simplemente se añade un medio acuoso para mejorar la transmisión de la señal, entre la región del cuerpo cercana a la arteria de interés y el sensor ultrasónico correspondiente".

El prototipo de un sistema Doppler de ultrasonido para medición de flujo sanguí­neo con que cuenta el grupo de investigación del IIMAS, es bidireccional. El cuerpo humano, precisó Garcí­a, tiene arterias por donde la sangre circula normalmente en una sola dirección, como en la arteria carótida.

Pero existe otro tipo en las que además del flujo normal se presenta un ligero reflujo. La arteria femoral es un caso de este tipo, donde en un ciclo la sangre corre en una dirección y regresa ligeramente en sentido contrario para luego normalizarse, acción relacionada con la posición del cuerpo y con el propio torrente sanguí­neo.

Es importante que los sistemas puedan medir y discriminar el sentido de la circulación (hacia “adelante” y hacia “atrás”), ya que esto ayuda a los especialistas a identificar los padecimientos vasculares con mayor precisión. “Es algo que a los médicos les interesa: visualizar el comportamiento del flujo sanguí­neo en diferentes instantes del ciclo cardiaco y, en particular, estudiar sus condiciones cuando va en una u otra dirección”.

El prototipo experimental en Cuba está siendo evaluado por un grupo de angiólogos, en una población de pacientes que asisten al departamento de Hemodinámica del mencionado hospital, como resultado del trabajo conjunto desarrollado por el Departamento de Ingenierí­a y Sistemas Computacionales y Automatización (DISCA) del IIMAS y el Instituto de Cibernética Matemáticas y Fí­sica de Cuba, dentro del Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnologí­a para el Desarrollo (CYTED) y de las actividades de la Red Iberoamericana de Tecnologí­as Ultrasónicas.

Las pruebas comenzaron en marzo del presente año y continuarán hasta septiembre, por lo que aún no se validan sus resultados. Se realizan de manera comparativa con otros dos sistemas comerciales. “Con la información recopilada y analizada se precisarán los avances y ventajas de esta metodologí­a en relación con la tradicional”.

El DISCA ya analiza y evalúa señales tomadas a un grupo de enfermos, para construir una interfaz gráfica de usuario que permita interactuar amigablemente con el sistema para controlar los parámetros de interés y visualizar los espectrogramas correspondientes, de modo que los especialistas participen con los cientí­ficos universitarios para definir especificaciones y validar resultados.

Algunos productos de la investigación, han sido publicados en revistas como Microprocessors and Microsystems, Artificial Intelligence in Medicine y la Revista Mexicana de Ingenierí­a Biomédica.

El universitario dijo que en el transcurso de este año se espera tener un prototipo robusto, más funcional y “afinado” que pudiera ser evaluado en algunos hospitales del Sector Salud en México, una vez cumplidos los protocolos correspondientes. “Buscamos desarrollar tecnologí­as útiles y de bajo costo, adaptadas a necesidades especí­ficas y con aplicaciones directas para beneficio de la sociedad”.