El futuro de la resonancia magnética

Rich Mather, Ph.D.
La física compleja en el corazón de la RM permite su mayor fortaleza: la variedad de diferentes mecanismos de contraste de imagen que hacen que la RM sea tan versátil. La resonancia magnética puede detectar cambios en el entorno magnético local debido a la presencia de hierro, calcio o hemoglobina. Puede rastrear los patrones de difusión del agua a lo largo de la arquitectura del tejido microscópico e incluso medir el intercambio químico de magnetización entre las moléculas de agua libres y unidas para sondear el contenido macromolecular. A pesar de toda esta capacidad técnica y éxito, todavía hay dos cuestiones clave que los fabricantes pueden ayudar a resolver para desbloquear todo el potencial global de la RM: el acceso de los pacientes para impulsar la equidad en la atención médica entre todas las comunidades y un mejor flujo de trabajo para agilizar el proceso de diagnóstico.
Los desafíos del acceso a la tecnología de RM provienen de una variedad de causas diferentes. Para algunos pacientes, es una cuestión de proximidad, ya que tienen que viajar cientos de kilómetros hasta el centro más cercano. Para otros, la claustrofobia o el tamaño físico les impiden poder hacerse un examen. Finalmente, para algunos, el costo del examen puede ser preventivo. Cualquiera sea el motivo, las limitaciones de acceso significan que muchos pacientes con una necesidad clínica de resonancia magnética no pueden obtenerla. Para mejorar el acceso, debemos minimizar el costo del sistema y, lo que es más importante, el costo total de propiedad. Esto reducirá la barrera para que las clínicas comunitarias más pequeñas y remotas instalen y operen un MR, aumentando la cobertura geográfica. Los nuevos diseños de sistemas se adaptarán mejor a más formas, tamaños y limitaciones de movimiento de los pacientes, además de minimizar la posibilidad de sufrir claustrofobia. Por último, los escáneres de resonancia magnética se diseñarán en torno a redes ubicuas de alta velocidad para construir un ecosistema de componentes interconectados que puedan ayudar a unir los sistemas informáticos de atención sanitaria distribuidos.

El otro gran desafío de la RM es el flujo de trabajo. La flexibilidad inherente a los sistemas de RM tiene el costo de generar grandes conjuntos de datos que capturen múltiples combinaciones de los diferentes mecanismos de contraste posibles. Las velocidades de adquisición son lentas en comparación con la TC y la ecografía, lo que dificulta la programación y el rendimiento de los pacientes. De manera similar, a medida que se resuelven los desafíos de acceso, la operación del escáner debe simplificarse y acelerarse para permitir imágenes de alta calidad sin la necesidad de tecnólogos altamente capacitados y para permitir escanear mayores volúmenes de pacientes en clínicas concurridas.
Si bien hay mucho entusiasmo en torno a la inteligencia artificial (IA) en todas las industrias, cuando se aplica correctamente al problema correcto, la IA puede gestionar la complejidad mejor que cualquier algoritmo convencional. En RM, varias técnicas de IA son adecuadas para desempeñar un papel fundamental en la reducción de costos y la mejora de la eficiencia. Las redes neuronales convolucionales profundas (DCNN) hacen un excelente trabajo en la identificación y discriminación de características. Si bien un algoritmo convencional solo puede utilizar un pequeño puñado de características seleccionadas manualmente, como la intensidad del borde y la amplitud del ruido en un parche de 3 × 3 píxeles de la imagen, al entrenarse para una tarea de calidad de imagen, las DCNN pueden descubrir y combinar millones de características a lo largo del tiempo. todo el espacio de datos y optimizar sus pesos automáticamente para maximizar la calidad de la imagen. La capacidad de una red de Reconstrucción de Aprendizaje Profundo (DLR) para aprender a discriminar entre señal y ruido en RM es un gran ejemplo. Las imágenes resultantes con ruido reducido tienen un aspecto mucho más natural y una resolución más alta que la que podría lograr cualquier algoritmo convencional. Los enfoques DLR pueden reducir los tiempos de adquisición y aumentar la resolución espacial preservando al mismo tiempo la calidad del diagnóstico.
La IA también desempeñará un papel clave a la hora de agilizar y simplificar el flujo de trabajo de la RM en todo el proceso de diagnóstico, desde la preparación del paciente hasta la planificación del escaneo, la adquisición de imágenes y el análisis y la generación de informes de imágenes. Preparar al paciente para el examen es un paso fundamental para garantizar tanto la calidad del diagnóstico como una buena experiencia de imagen. Realizar partes clave de esta preparación fuera de la sala de escáneres mejora la eficiencia de los recursos de los escáneres y radiólogos. La introducción de tabletas con tecnología de inteligencia artificial que se integran con la consola del escáner permite que estos recursos críticos se centren en el paciente durante todo el proceso. Estas tabletas pueden precargar información clave del paciente y del escaneo, ayudar a recomendar y optimizar protocolos de escaneo y guiar la selección de la bobina. Además, las cámaras ópticas de techo pueden enviar información sobre la posición del paciente y de la bobina al motor de IA para optimizar la posición de la camilla y obtener la mejor calidad de imagen. Una vez que el paciente está correctamente centrado en el imán, otras redes de IA comienzan el proceso de garantizar que se utilicen los mejores planos de escaneo para el examen. Estos algoritmos examinan las imágenes del localizador, reconocen la anatomía del paciente y planifican automáticamente la geometría del escaneo y los parámetros de adquisición. Estas tecnologías pueden ayudar a optimizar el flujo de trabajo para anatomías neurológicas, cardíacas, hepáticas, de columna, de rodilla y otras anatomías, garantizando exámenes de resonancia magnética estandarizados y altamente reproducibles que son independientes de la experiencia del radiólogo. Esta reproducibilidad es especialmente crítica para los exámenes de seguimiento, de modo que se puedan adquirir planos de exploración idénticos. Durante la adquisición del escaneo, una combinación de hardware de sensor e IA detectará y corregirá las no idealidades en el campo magnético. Esto no sólo ayudará a acelerar aún más las adquisiciones, sino que también permitirá ubicar los escáneres en entornos menos restrictivos. Luego, una vez que los escaneos se han adquirido y reconstruido, el control de calidad de la IA puede examinar los datos en busca de artefactos y otros problemas. Dependiendo de la situación, estos pueden corregirse automáticamente o sugerir una readquisición al radiólogo. Por último, la IA ayudará a gestionar lo que de otro modo podrían ser volúmenes de datos abrumadores. Los datos de las imágenes se analizarán automáticamente y se identificarán los hallazgos clínicamente relevantes. Por ejemplo, en un conjunto de datos sobre accidentes cerebrovasculares, la discrepancia entre perfusión y difusión se calculará automáticamente y se generará un informe estructurado. Los hallazgos urgentes se pueden marcar y enviar al equipo clínico para su confirmación y seguimiento, lo que reduce el tiempo hasta el tratamiento. De manera similar, algoritmos como este pueden clasificar conjuntos de datos normales y priorizar listas de trabajo de lectura para los radiólogos lectores. Cada una de estas tecnologías ahorrará minutos en el proceso de diagnóstico y ayudará a aliviar la presión del personal o permitirá un mayor rendimiento en las clínicas más concurridas. En última instancia, la IA agilizará y simplificará todo el flujo de trabajo de RM.

La RM tiene el mayor potencial de cualquier modalidad de imagen actual y debería estar disponible en cualquier lugar, en cualquier momento y para cualquier persona. El costo, la velocidad, la complejidad y la disponibilidad han limitado este potencial. Las tecnologías futuras analizadas aquí democratizarán la RM, abriendo el acceso global y simplificando el flujo de trabajo para gestionar la creciente demanda sin comprometer la calidad o el costo.
Rich Mather, Ph.D.
Presidente
Canon Medical Research USA, Inc.
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