El Departamento de Ciencias e Ingenierías de la IBERO Puebla exploró algunos de los avances más significativos en el área biomédica de los últimos tiempos. Uno de los elementos más representativos en el inicio de la llamada ‘cuarta revolución industrial’ es la inteligencia artificial (IA): la habilidad de los agentes autónomos de realizar actividades que comúnmente son asociadas a los seres humanos.

La IA se ha convertido en una herramienta auxiliar para la resolución de problemas biológicos a través de algoritmos. Como explicó la Dra. Pilar Gómez Gil, la medicina avanzada recurre a redes neuronales artificiales para que los ordenadores aprendan a operar en diferentes contextos con base en ‘experiencia adquirida’. De manera muy vaga, se basan en el comportamiento cerebral humano.

Esta herramienta ha sido utilizada por la investigadora del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) para rastrear patrones de comportamiento neuronal, medir concentraciones de glucosa y segmentar tejidos cerebrales en imágenes de resonancia magnética.

Una de las principales adversidades que enfrentan los profesionistas en el uso de IA con enfoque médico consiste en que los sistemas no pueden arrojar las razones por las cuales toman algunas decisiones. Advirtió Pilar Gómez: “Estamos poniendo una decisión de vida o muerte en un software que no sabe si se equivocó”.

Para resolver esta problemática, se han desarrollado sistemas de inteligencia artificial explicable: una serie de técnicas mediante las cuales los algoritmos arrojan resultados comprensibles para los especialistas —es decir, en lenguaje no computacional—, de tal manera que las decisiones finales sean tomadas con criterio humano.

La especialista destacó que todas las acciones de los profesionistas de la IA deben velar por los derechos humanos y el pleno desarrollo de las personas. “Cada vez hay mayor necesidad, la gente se tiene que convertir al diseño de la IA. Es malo si no estás bien preparado […] Hay mucho que se puede hacer”.

Una de las prácticas que ha aprovechado la IA es la imagenología médica. Gracias a la resonancia magnética es posible obtener representaciones digitales de un objeto real. Así lo describió el Dr. Jonás Grande Barreto: “Cuando la muestra entra al escáner se activa una bobina que estabiliza los protones. Después, se aplica un pulso de radiofrecuencia que hará que los protones apunten hacia una dirección. La energía se presenta como luz, que es capturada por otra bobina”.

La obtención de estas imágenes volumétricas es útil para la identificación de tejidos. Cuando se retrata el cráneo, la resonancia puede revelar el proceso de desarrollo del cerebro y la presencia o ausencia de tumores, malformaciones o conexiones neuronales.

Aun así, la segmentación de tejido cerebral requiere de un proceso de clasificación manual. Para agilizar los procesos, el equipo de investigación del Dr. Grande Barreto desarrolló un algoritmo para el preprocesamiento de imágenes que agiliza el proceso. “En pocas palabras, entra una imagen de resonancia y sale la clasificación de todo el volumen”.

Una vez que se ha procesado la imagen magnética, se contrasta con los estándares de los atlas médicos para encontrar aproximaciones entre el modelo ideal y la muestra, lo que permite monitorear el comportamiento neuronal e intervenir en él cuando es necesario.

El algoritmo ha sido utilizado de manera satisfactoria en el estudio de materia gris y líquido cerebroespinal. A pesar de que optimiza los procesos, el factor humano es imprescindible. “La computadora no tiene responsabilidades y ética, y al no tener eso jamás podrá sustituir a las personas”. Las herramientas, concluyó, proveen de estimaciones, no de diagnósticos.

Mascarilla terapéutica

La parálisis facial es una enfermedad neuromuscular que afecta al nervio facial y al trigémino. En México, se contabilizan alrededor de 69,000 casos, los cuales se presentan principalmente en mujeres embarazadas. El tratamiento primario consta de analgésicos, desinflamatorios, tratamientos térmicos y electroterapia. Sin embargo, los casos más serios requieren atención especializada.

El equipo del Dr. Rafael Rojas Rodríguez en la Universidad Politécnica de Puebla desarrolló una máscara basada en las medidas antropométricas del mexicano promedio. El dispositivo, hecho a base de ácido poliláctico (PLA) mediante impresión 3D, está habilitado para oscilar entre -3° y 43° C de temperatura. De igual manera, cuenta con motores que proveen vibraciones para estimular los músculos faciales.

A través de un programa de computadora es posible regular la temperatura de los páneles, la intensidad de la vibración y la duración de la terapia. Si bien no ha sido probado en pacientes, Rojas Rodríguez aseguró que el dispositivo es funcional y fácil de utilizar para un especialista. A futuro, el equipo buscará emplear un escáner 3D para personalizar el tamaño de la máscara e incorporar fototerapia en zonas específicas.