Con el proyecto Un sistema de apoyo a la decisión médica para el diagnóstico de arritmias cardíacas, el estudiante de doctorado del posgrado en Ingeniería Eléctrica, Jonathan Roberto Torres Castillo, y su tutor, Miguel Ángel Padilla, obtuvieron el premio LARA (Latin America Research Awards) 2021, que otorga la compañía Google.
Los universitarios, miembros del grupo de Bioinstrumentación del ICAT y de la Unidad de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Instituto en el Hospital General de México Dr. Eduardo Liceaga, plantean diseñar un sistema de electrocardiografía portátil de bajo costo que, en conjunto con algoritmos de inteligencia artificial, detecte latidos irregulares del corazón, como bradicardias y taquicardias, con alta sensibilidad y especificidad, en especial en comunidades alejadas que no tienen acceso a especialistas ni a costosos equipos médicos de diagnóstico.
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Además, ofrecerá la posibilidad de que todas las personas reciban un diagnóstico adecuado y oportuno, independientemente de su situación socioeconómica y su lugar de residencia, con lo cual se les facilitará iniciar un tratamiento temprano, a fin de mejorar su calidad de vida, precisaron.
Este año, informó la compañía, a partir de una base que superó las 700 postulaciones fueron seleccionados como ganadores 24 proyectos, de los cuales 14 son de Brasil, tres de Argentina, tres de Chile, dos de México, uno de Perú y uno de Uruguay.
En conjunto recibirán medio millón de dólares para continuar o iniciar investigaciones en campos del saber que van desde covid-19, diversidad, equidad e inclusión y machine learning aplicado a la salud, hasta procesamiento del lenguaje, privacidad y cambio climático, entre otros.
Al respecto, Torres Castillo refirió que “el reconocimiento no es sólo para nosotros, sino para la UNAM y para México, y permite mostrar al mundo que hacemos investigación de punta, que vale la pena seguir invirtiendo en educación y apoyar a los jóvenes para que apliquen su intelecto y conocimiento en la solución de problemas importantes para el mundo”.
A su vez, Padilla expresó: “estamos muy contentos porque es un incentivo para seguir nuestro trabajo, y un orgullo. Es un logro para la institución y nuestro grupo, donde la interacción entre estudiantes brillantes, entusiastas y comprometidos, ha permitido generar diversos proyectos. Ahora ganamos por el talento y el esfuerzo de Jonathan; todo ha sido posible gracias al trabajo del equipo”.
El proyecto
Una de las líneas de investigación del grupo de Bioinstrumentación del ICAT es el análisis de bioseñales, enfocado en mejorar el entendimiento de diferentes enfermedades para que los médicos puedan tener una mayor especificidad a la hora de tratarlas. En nuestro caso, refirió Torres Castillo, “nos enfocamos a las enfermedades cardiacas, que se ubican entre las primeras causas de muerte en el mundo”.
En 2020, de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, la cardiopatía isquémica se sitúa en el primer lugar de la lista de padecimientos causantes de fallecimientos, y es responsable de 16 por ciento del total de decesos. A partir del año 2000, el mayor aumento de muertes corresponde a esta enfermedad, que pasó de más de dos millones en ese año, a 8.9 millones en 2019.
Una sola señal eléctrica del corazón plasmada en un electrocardiograma tiene varios componentes, a lo cual se suma que, de forma convencional, el monitoreo de un paciente puede durar varias horas. “Procesar visualmente tal cantidad de información, y de un solo paciente, es muy complicado”, explicó Padilla Castañeda.
Además, el número de personas con problemas cardiacos va en aumento a escala mundial, por los estilos de vida (sedentarismo, alimentación poco saludable) y el incremento de la esperanza de esta (envejecimiento) en la población. De ahí la importancia de proponer ideas que nos permitan ser más eficientes, reducir costo y riesgos, y mejorar la calidad de atención de los pacientes, agregó.
En ocasiones los enfermos requieren también exámenes especializados (de sangre, biopsias, imagenología) para confirmar el diagnóstico; pero no todos tienen acceso a ellos o pueden demorar meses. A veces, cuando se determina la enfermedad puede ser muy tarde, y eso “es lo que queremos evitar”, refirió Torres Castillo. “Nuestra idea es que todo el mundo tenga acceso, y de manera preventiva, a un diagnóstico adecuado, certero, a tiempo y, lo más importante, ayudar a salvar vidas”.
Para ello, abundó, a partir de las señales del corazón, que son la suma de pequeños potenciales eléctricos, hacemos procesamiento, filtrados, promedios y análisis matemático estadístico robusto para encontrar en dónde está la falla (arritmia).
A partir del algoritmo desarrollado, que va a estar inmerso en un dispositivo como un teléfono inteligente, “podemos crear el sistema completo para apoyar la decisión médica en el diagnóstico de arritmias”. Funcionaría al colocar un sensor en el pecho del paciente, cerca del corazón y correr una aplicación; de ese modo el médico recibiría la información en su teléfono, explicó.
Hasta el momento, acotó Miguel Padilla, de acuerdo con resultados preliminares, “tenemos alrededor de 90 por ciento de eficacia en la detección de las principales ocho arritmias cardiacas; y de 60 por ciento, en la localización de 30; es decir, el tope alcanzado entre los grupos de investigación a nivel mundial, por la complejidad, cantidad y variabilidad de los datos”.
Para el desarrollo del algoritmo que identifica patrones inherentes en las señales cardiacas y puede hacer la detección automática de arritmias, detallaron, se usaron cientos de miles de datos capturados en todo el mundo, clínicamente validados por expertos, que indican “tramos” de señales donde está la presencia de enfermedad cardiaca.
Una vez acoplado el algoritmo a un dispositivo electrónico, en cuestión de segundos se podría realizar el rastreo de las principales “fallas” cardiacas, 90 por ciento de las cuales corresponden al grupo de las más comunes, entre ellas fibrilaciones, bloqueos laterales, bradicardias y taquicardias.
La siguiente fase del proyecto es su validación clínica en colaboración interinstitucional con el Hospital General de México y el Instituto Nacional de Cardiología.
hc