Algoritmos e IA para tratar de forma personalizada a vertixe persistente nos hospitais galegos

Parte do equipo do Centro de Investigación e Tecnoloxía Matemática de Galicia e do hospital de Santiago que proba o novo tratamento para a vertixe persistente CC-BY-SA USC

Os físicos da USC Alberto Pérez Muñuzuri e Ismael Arán Tapia están a desenvolver desde o Centro de Investigación e Tecnoloxía Matemática de Galicia un estudo unha técnica que permite o tratamento personalizado da vertixe persistente cando é aparentemente incurable

A vertixe persistente é unha enfermidade moi incapacitante que complica a vida de quen a sofre. Facer unha vida ‘normal’ é imposible porque con calquera xiro da cabeza poden ir o chan. É unha patoloxía que ten tratamento para a maioría das persoas, pero que se complica para aquelas que teñen un labirinto no oído interno que se escapa do común. O Centro de Investigación e Tecnoloxía Matemática de Galicia (CITMAga), impulsado polas tres universidades públicas galegas, está a desenvolver unha técnica que permite o tratamento personalizado para os doentes que presentan unha vertixe persistente aparentemente intratable.

Trátase dun proxecto coordinado por Alberto Pérez Muñuzuri e Ismael Arán Tapia, ambos os dous do Grupo de Física non Lineal (GFNL) da Facultade de Física da Universidade de Santiago de Compostela, que xa se está a probar con éxito nos ensaios clínicos con doentes do Complexo Hospitalario Universitario de Santiago e o de Pontevedra, así como do Hospital Lucus Augusti de Lugo.

No sistema vestibular do oído interno os ósos están recheos dun fluído que é moi importante á hora de manter o equilibrio. A patoloxía na que se enfoca este equipo de científicos, a vertixe persistente, está asociada coa presenza das otoconias, unha especie de boliñas que proveñen do utrículo (unha rexión do sistema vestibular do oído interno), que acceden a onde non terían que chegar dentro do oído.

Desprazamento das otoconias durante a manobra estándar de Epley. As otoconias saen do conduto semicircular posterior pero non alcanzan o lugar final desexado © GFNL

“O oído interno está composto por tres canais semicirculares, é como unha especie de labirinto no que se chega a introducirse algún elemento pode estimular as terminacións nerviosas. Esa especie de bólas que chegan desde o utrículo aparecen nun oído pero non no outro, así que nun tes unha terminación nerviosa que está a ser estimulada e no outro non. Cando o cerebro procesa isto, recibe información contraditoria dos dous oídos, por iso a sensación da persoa é que se está a caer”, describe Alberto Pérez Muñuzuri.

"O problema é que hai un número significativo de doentes cos que estas técnicas non funcionan, unha cuestión asociada a que teñen unha xeometría diferente dos canais internos do oído"

O tratamento habitual da vertixe persistente consiste nunhas manobras para tratar de sacar esa boliña dos canais do oído interno e que regrese de novo ao utrículo, pois unha vez que está aí desaparece o problema para o paciente. “O problema é que hai un número significativo de doentes cos que estas técnicas non funcionan, unha cuestión asociada a que teñen unha xeometría diferente dos canais internos do oído. O seu oído funciona perfectamente, pero cando intentas aplicar estas técnicas para extraer as otoconias, non funcionan. Entón, hai que empregar unha técnica que sexa personalizada para cada paciente, adecuada á xeometría do seu sistema vestibular”, explica o físico.

Aquí é onde entra en xogo o procedemento que se está a probar con éxito nos hospitais de Santiago, Lugo e Pontevedra coa colaboración dos xefes de servizo de Otorrinolaringoloxía do CHUS, Andrés Soto; do HULA, Marcos Rossi Izquierdo; e do Complexo Hospitalario Universitario de Pontevedra, Ismael Arán González. Os ensaios clínicos comezan cunha resonancia do paciente, que de maneira rutineira se lle realiza no hospital, que lles serve aos investigadores para reconstruír a xeometría particular do sistema vestibular do oído interno dese doente.

Realizan un xemelgo dixital do oído interno da persoa. Desta maneira, no ordenador teñen un equivalente en tres dimensións da xeometría interna dese oído, e tamén as leis físicas que describen a dinámica de cada un dos puntos desa xeometría en 3D. “É moito máis que un procesado de imaxe porque tamén nos indica as leis da física que están detrás”, apunta Pérez Muñuzuri.

Orientación do conduto semicircular horizontal en relación co plano de Frankfurt (azul) para un modelo idealizado (esquerda), o labirinto óseo dun suxeito control (centro), e o labirinto óseo dun paciente refractario ao tratamento estándar (dereita). A anomalía na orientación dos condutos semicirculares pode explicar a ineficacia do tratamento © GFNL

"Nos casos nos que se está practicando a técnica está funcionando bastante ben"

“Unha vez temos esa xeometría, engadíndolle as leis da física –que describen o movemento do fluído interior e como funciona a interacción cunhas partículas que temos aí dentro– pasamos a facer modelos matemáticos bastante complexos que resolvemos no Centro de Supercomputación de Galicia (Cesga). Con toda esta información somos quen de deseñar cal é a mellor estratexia para intentar curar a vertixe persistente dese paciente”, asegura Alberto Pérez Muñuzuri.

O informe coa estratexia que propoñen para tratar a estes pacientes pásanllo aos responsables de Otorrinolaringoloxía do hospital, que revisan a proposta e deciden se aplicala ou non aos doentes. “Nos casos nos que se está practicando a técnica está funcionando bastante ben”, celebra o coordinador do proxecto.

O uso da Intelixencia Artifical (IA) nesta investigación céntrase no procesado das imaxes da resonancia na procura da xeometría do oído interno. “Permite ir bastante máis rápido e é máis eficiente”, sinala Pérez Muñuzuri. Con todo, unha vez identificada esa xeometría “xa non hai IA por ningures, é intelixencia da antiga”, é dicir, todo cálculo.

"Para o sistema sanitario público, ao ser procedementos numéricos, unha vez que estandarizas o proceso realmente non é tan custoso. Ten máis custo para o sistema público manter a unha persoa de baixa laboral a causa desta enfermidade"

“Se volvemos atrás e lembramos os problemas de Física que se estudaban na ESO e no Bacharelato, cando tiñas un coche que se ía movendo a certa velocidade podías predicir a que hora ía chegar a Madrid se sabías cal era a velocidade constante. Agora imaxinemos que para cada un dos puntos dunha xeometría en 3D hai catro ou cinco ecuacións como esa. Hai millóns de puntos para describir completamente a xeometría e da orde de cinco ecuacións por cada un, e tes que resolvelas todas e ver a súa evolución no tempo. A complexidade do problema precisa de ferramentas máis sofisticadas que unha calculadora normal, por iso empregamos as instalacións do Cesga”, debulla Pérez Muñuzuri.

Os hospitais de Lugo, Pontevedra e Santiago están a localizar aos doentes con vertixe persistente, a que non se cura coas manobras habituais, para que participen neste ensaio clínico. Os poucos doentes aos que se lles aplicou de momento a técnica foron curando, o que supón unha satisfacción persoal para os investigadores, que ven como o seu traballo axuda á comunidade.

O bo desta técnica é que non é nada invasiva para os doentes, non hai que facerlle ningunha proba a maiores. Son todo vantaxes. E para o sistema sanitario público, ao ser procedementos numéricos, unha vez que estandarizas o proceso realmente non é tan custoso. Ten máis custo para o sistema público manter a unha persoa de baixa laboral a causa desta enfermidade”, afirma o físico da USC.

A técnica que están a probar establece o camiño que hai que seguir dentro do oído interno do doente para chegar a liberar esa boliña que se desprendeu do utrículo e viaxou ata onde non debía. Para iso, sérvense dunha cadeira rotatoria que permite elevar e xirar, incluso poñer boca abaixo á persoa, para colocala nas coordenadas exactas que son precisas para administrar o tratamento con éxito. “Lembran a esas cadeiras que empregan os astronautas para as probas da gravidade cero, pois é unha cadeira que permite colocar ao paciente en calquera ángulo do espacio nas tres dimensións. Desta forma, o doente non ten que moverse para nada, queda enganchado na cadeira e móvese con ela”, describe Alberto Pérez Muñuzuri.

O equipo do Centro de Investigación e Tecnoloxía Matemática de Galicia está tratando de conseguir máis financiamento para ampliar a rede de hospitais que participa no estudo e chegar a estandarizar a técnica para poder exportala. Neste momento xa son capaces de dar resposta entre 24 e 48 horas despois de recibir as imaxes da resonancia dun doente para que se lle poida aplicar o tratamento.

Grazas ás socias e socios editamos un xornal plural

As socias e socios de Praza.gal son esenciais para editarmos cada día un xornal plural. Dende moi pouco a túa achega económica pode axudarnos a soster e ampliar a nosa redacción e, así, a contarmos máis, mellor e sen cancelas.