Un algoritmo para multiplicar la eficacia en medicina

Un algoritmo de segmentación de imágenes con el que obtener el volumen de la cámara pulpar, el espacio del diente que contiene la pulpa, y así reducir coste y tiempo a los procedimientos que se realizan en la medicina actual. En eso consiste el trabajo que presentó ayer la graduada en Matemáticas y estudiante del máster en Análisis de Datos para la Inteligencia de Negocios, Lucía Mallo, en la segunda cita de este 2025 del ciclo de Desayunos Tecnológicos que organizan Gijón Impulsa y el Instituto Universitario de Tecnologías.

El análisis presentado por Mallo, titulado "Revolucionando la medicina. Cálculo inteligente de volúmenes a partir de imágenes dinámicas", fue un claro ejemplo del principal objetivo de estas jornadas, que es tejer conexiones entre el mundo empresarial y el universitario. El trabajo desarrollado por esta joven nació a raíz de una beca del Instituto Universitario de Tecnologías que abarcó desde julio a diciembre de 2024. Fue durante ese periodo cuando Lucía Mallo realizó el proyecto. Para ello contó con el respaldo de la profesora de Matemáticas de la Universidad de Oviedo, Zulima Fernández, quien ejerció de investigadora responsable, y del también docente Carlos Fernández, como tutor.

El interés por la cuestión les llegó al ser conocedores de un trabajo que se había publicado acerca de la posibilidad de usar la tomografía computerizada de haz cónico (CBCT) para calcular el volumen de la cámara pulpar. Comparando las bondades del CBCT –una herramienta que proporciona imágenes en 3D de la boca del paciente– con el Micro CT –el método más empleado hasta ahora por los profesionales sanitarios–, Mallo puso el foco en que el Micro CT solo permite medir el volumen una vez que se extrae el diente de la boca. "Eso hace que si lo que se busca conseguir es un diagnóstico de enfermedades o un seguimiento del tratamiento ya no sea útil. Además, es muy caro", apuntó.

Esa otra publicación en la que se centraron a la hora de revisar la literatura científica, dio como resultado que sí se podía sacar el volumen a través de las imágenes CBTC. En cambio, agregó Mallo, el proceso conllevaba que los expertos tenían que seleccionar el área que querían estudiar a mano. "Utilizaron a dos dentistas y el periodo se extendió durante 15 días. Entonces, hay que dar gracias a que esté probado, pero no podría ser implementado de esa forma en la realidad por el tiempo y el esfuerzo que conlleva", aseveró.

La otra respuesta afirmativa que les animó a proseguir con su estudio la hallaron en otro trabajo que afirmaba que la medición del volumen de la cámara pulpar con CBTC podía mejorarse con un algoritmo que identifica el punto del interior a seleccionar y los límites del umbral, para no dañar la raíz del diente u otras zonas de la cavidad bucal. "El ‘pero’ que encontramos fue que los expertos tenían que seguir seleccionando el umbral y los límites a mano", indicó la responsable del estudio, antes de incidir en que "queríamos ir un paso más allá y lo que buscamos fue facilitar la elección del umbral y los límites automatizando el cálculo de volumen para imágenes CBCT".

Teniendo identificada esa meta, Mallo y sus acompañantes en esta labor se pusieron manos a la obra. El primer paso para alcanzar ese objetivo fue a través de la utilización de umbrales en blanco y negro que permitieran segmentar la imagen y así separar la cámara pulpar del resto claramente. Para automatizar el proceso, entendieron que podrían emplear el método de Otsu, pero identificaron que no garantizaba la eliminación de ruido, por lo que el resultado no era óptimo. Por otro lado, también se centraron en la entropía para medir el desorden de la imagen. Con esos ingredientes, a pesar de haber encontrado un "acercamiento prometedor", se vieron obligados a dejar a un lado esas posibilidades porque los números del volumen no eran lo suficientemente exactos.

A partir de ese momento se centraron en un segundo intento que giró en torno a las texturas, con las que fueron capaces de que cada píxel recogiera información de su entorno, entendiendo que la cámara pulpar "serán aquellos puntos que más se parezcan entre sí". Al alcanzar ese paso, diseñaron el programa Matlab con una interfaz en la que aparecen las imágenes en 3D y un cálculo de volumen estimado. "Hemos implementado un programa razonablemente eficiente que permite calcular de forma aproximada el volumen de la cámara pulpar", celebró Mallo, quien definió a este proyecto como su "iniciación en el mundo de la investigación".

Zulima Fernández ensalzó la labor de esta estudiante y resaltó la importancia de este proyecto, que puede ser útil, por ejemplo, para facilitar el acceso de los dentistas cuando hacen una endodoncia y van a la pulpa para sacar el nervio. "Poder juntar todas las partes de la cámara pulpar y no tener que sacar el diente de la boca es un gran avance", desarrolló la investigadora responsable del trabajo, que subrayó que "este es un tema que para los dentistas tiene bastante importancia".

A corto plazo, este proyecto estará incluido en la tesis de César Coronado, un profesional que está realizando su doctorado en Chile. El programa cuenta con una serie de botones que permiten variar el umbral y la selección del punto del diente, el cual lo puede elegir el experto de forma "online". "Son números muy sensibles y por ello es necesario contar con un experto", añadió Fernández. Será la próxima semana cuando se reúnan de forma telemática con César Coronado. Después, esperan que este trabajo vaya incluido en el artículo que publicará. Lucía Mallo estará entre los principales autores de ese proyecto. "Desde el primer momento se involucró. Es una mujer totalmente entregada, muy capaz y trabajadora", encomió Zulima Fernández, para quien la labor investigadora de los jóvenes españoles "es un gran potencial que hay que hacer que crezcan en nuestro país, ya que la formación es lo que nos va a sacar de cualquier atolladero".

"Objetivar las imágenes"

Por su parte, Eduardo Cuesta, el director del IUTA, incidió en que "no es habitual ver de cerca la aplicación matemática para la salud de forma directa". Monserrat Fernández Antuña, jefa de la división de Promoción, Crecimiento y Consolidación Empresarial de Gijón Impulsa, afirmó que "este es un claro ejemplo y una gran muestra de lo que puede hacer la transferencia de conocimiento y la colaboración entre la Universidad y la empresa". En el turno de las preguntas, los asistentes se cuestionaron si este método podría ser efectivo para identificar otras enfermedades, como un cáncer o la obstrucción de arterias. "Sería interesante poder objetivar las imágenes, ya que a veces hay que actuar a ojo", afirmó Daniel Vásquez-Echeverri, cirujano cardiovascular y residente de Radiología en el Hospital de Cabueñes.

Los Desayunos Tecnológicos continúan en septiembre con una jornada sobre sostenibilidad y economía circular y urbanismo sostenible. Para octubre quedará la eficiencia energética y medioambiental. Por último, en noviembre será el turno de una cita sobre las aplicaciones de la inteligencia artificial al sector sanitario.