Disponer de imágenes en el mismo acto quirúrgico en el que el neurocirujano que opera a un paciente afectado de un tumor cerebral sepa casi al milímetro dónde están las células enfermas y cuáles continúan sanas, para no extirparlas y mejorar el resultado de la intervención y la calidad de vida del paciente en el postoperatorio, podría ser una realidad a medio-largo plazo gracias a la investigación de ingenieros y médicos grancanarios.
Científicos de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) y especialistas del Servicio de Neurocirugía del Hospital Universitario de Gran Canaria Doctor Negrín empezarán este mes a probar el funcionamiento de un prototipo de cámara, que captura imágenes hiperespectrales, diseñado en el último año por los investigadores del Instituto Universitario de Microelectrónica Aplicada (IUMA) para el proyecto europeo Helicoid con el apoyo y asesoramiento del equipo especialista médico.
Si la validación resulta un éxito el equipo científico grancanario marcaría un hito internacional en la investigación sanitaria por que hasta ahora las imágenes hiperespectrales no se utilizan en tumores de personas y en tiempo real, durante una intervención quirúrgica.
El prototipo, que está valorado en 125.000 euros, es una máquina que pesa aproximadamente 200 kilos, dispone de dos cámaras hiperespectrales (una en el rango VNIR 400nm-1000nm y otra en el rango NIR 900nm-1700nm), un motor de precisión paso a paso para realizar un escáner de la zona afectada (en este caso, el cerebro del paciente afectado de cáncer) y una luz fría halógena de Cuarzo-Tungsteno con conexión por fibra óptica y doble aislamiento de cristal con ventilación.
Test en Reino Unido
El sistema es regulable para adaptarlo a la posición del paciente mediante pistones hidráulicos de alta precisión y está controlado por un sistema de procesamiento de altas prestaciones: un ordenador que mediante el cálculo de algoritmos traduce lo captado, y dos monitores, uno de ellos que reconvierte la imagen mediante ese supercálculo en una foto inteligible para los médicos (el otro es para uso de los ingenieros).
Así, los facultativos pueden actuar en tiempo real y en plena intervención sirviéndose de ella para extirpar el tumor con precisión y no amputar células no cancerosas aumentando el éxito de la intervención y el postoperatorio.
El sistema se construyó con el material de una empresa de Estados Unidos, Headwall, que proporcionó las cámaras, la luz y el motor. Para elegir estos elementos, el equipo del IUMA realizó un estudio exhaustivo, con un barrido de todo el material que se vende en el mundo para escoger el más adecuado para aplicaciones médicas y el propósito de Helicoid.
"Está construido de trocitos en trocitos. Lo más difícil de esta primera parte del proyecto ha sido el diseño. Pero si no seleccionas bien los trozos el resultado es malo y la criatura no funciona", explica Gustavo Marrero, profesor titular del área de Tecnología Electrónica de la ULPGC y coordinador del proyecto.
El montaje lo realizó la empresa valenciana Oncovisión, socio del proyecto, además as de facilitar el mástil y los pistones neumáticos. Este proceso fue asistido por la colaboración del equipo del IUMA de la Universidad grancanaria.
A final de mes el Doctor Negrín comenzará a ejecutar un estudio de investigación con análisis descriptivo del prototipo, un procedimiento con el mismo protocolo de garantías y seguridad que exigen las autoridades sanitarias para el ensayo clínico de un fármaco.
La máquina de Heliocoid estará alrededor de tres meses en el hospital grancanario y se probará con una cifra estimada de entre 18 y 20 pacientes con tumor cerebral.
Después el prototipo viajará hasta Reino Unido, al Hospital Universitario de Southampton, en donde hasta final de 2015 se probará con otros 50 pacientes, aproximadamente. Se trata de un centro sanitario de la red del sistema público de salud de ese país (NHS, por sus siglas en inglés) que tiene entre sus líneas de investigación una dedicada a los estudios sobre el cáncer.
La universidad de la misma localidad británica a la que está adscrito el hospital es uno de los socios de la ULPGC en el proyecto Helicoid, financiado con fondos de la Unión Europea y dotado con alrededor de un millón de euros. Los científicos del IUMA, promotores de la idea, lideran el proyecto que une en un consorcio a diferentes asociados del ámbito de la investigación, el sector sanitario y empresas especializadas de España, Reino Unido, Francia y Holanda para lograr un modelo de producción de imágenes hiperespectrales de procesos tumorales en personas.
Se conseguiría con ello una herramienta que, de confirmar los resultados que esperan los médicos del Doctor Negrín y los ingenieros de la Universidad, podría revolucionar las actuales técnicas de tratamiento quirúrgico del cáncer cerebral a nivel internacional.
Por lo pronto, el desarrollo y ejecución de la primera fase del también primero de los tres años de duración del proyecto ha recibido a final de febrero pasado los parabienes de Bruselas, en donde se presentaron los resultados habidos hasta el momento, basados principalmente en la construcción del prototipo. Asimismo, los primeros tests realizados con muestras de laboratorio de tejidos tumorales de pacientes tratados en el hospital grancanario ofrecen resultados esperanzadores.
En una primera prueba de concepto el sistema ha sido probado in vitro con 213 muestras de 25 pacientes cedidas por el centro sanitario de Southampton, y de 4 enfermos del Doctor Negrín, con resultado exitoso. "Las pruebas han ido bien. En el 100% y en el 99,2% de los casos, usando las muestras espectroscópicas, somos capaces de discernir entre lo que es tumor de lo que es tejido sano", señala Gustavo Marrero.
De esa prueba las imágenes han acreditado que "hay unas características que parecen ser inherentes al tumor, aunque cambien el paciente y las especificidades del tumor. Lo que denominamos la firma hiperespectral del tejido canceroso permanece. Y eso es lo que estamos intentando detectar", apunta Marrero.
La utilización del prototipo en pacientes de Gran Canaria se hará relacionando las imágenes que capte el sistema en investigación con las imágenes diagnósticas obtenidas por los sistemas convencionales. "El procedimiento con el paciente no cambia en absoluto", afirma Jesús Morera, jefe del Servicio de Neurocirugía del Doctor Negrín. "Habrá una cámara grabando el tejido del paciente y esa imagen las correlacionaremos con las de laboratorio".
Será después, cuando se crucen los datos, cuando se conozcan los primeros resultados. "Veremos qué nivel de correlación hay, si esta nueva cámara nos proporciona más información".
Los neurocirujanos validarían el prototipo si el grado de correlación es del 100% o está por encima del 90%. "Si lo estimamos por debajo del 60%, no sería tan útil", según el médico.
Mientras se prueba el prototipo este año en Gran Canaria y Southampton, la segunda fase de Helicoid está en marcha desde enero de 2015 para atacar "el núcleo del proyecto, los algoritmos de detección de tumores, los de aceleración y el desarrollo completo de la interfaz", señala Gustavo Marrero. "Esta es la parte más crítica".
Pero los indicios son buenos. "In vitro funcionan los algoritmos así que creemos que deberían ser válidos ahora. Sin embargo, hasta que no lo hagamos no lo constataremos".
Finalmente, la tercera fase comenzará en enero de 2016 y será la de la validación. El sistema entrará en quirófano con todo el software y hardware y se empezará a verificar el éxito o no de Helicoid para presentar sus resultados a la Comisión Europea.