El papel del ingeniero biomédico en la medicina

Ing. Juan Antonio Romero Martín
Miembro del equipo de I +D ASCIRES

Introducción

En la actualidad, vivimos un permanente avance científico y tecnológico con el consiguiente desarrollo de una infinidad de herramientas que nos están permitiendo mejorar e intervenir en un gran número de procesos médicos. Es así que, en la última década, han aparecido nuevas tecnologías integradas a los dispositivos médicos, como el aprendizaje automático, la inteligencia artificial, la computación ubicua y generalizada, etc., que han logrado acelerar el conocimiento.

La innovación a través de la integración de la ingeniería en la medicina ofrece nuevos instrumentos que aseguran revolucionar el concepto clásico que se tenía de la medicina, cada vez más exigente y demandante, apostando por las nuevas tecnologías y el desarrollo de las mismas mediante la formación de grupos multidisciplinarios que trabajan como un engranaje dentro de los equipos de I + D + i.

Papel del ingeniero biomédico

El papel del ingeniero ha sido crucial en el desarrollo de la medicina, más aún en los últimos años con la creación de la carrera de ingeniería biomédica, una especialización que relaciona a los ingenieros con las ciencias de la salud, nacida de la necesidad de dar soluciones al avance vertiginoso de la medicina.

Estos entornos cada vez más dinámicos hicieron que los ingenieros tuvieran que adaptar sus habilidades y competencias e integrar sus capacidades al mundo de la medicina. Si bien, la ingeniería biomédica es una de las disciplinas más recientemente reconocida en la práctica de la ingeniería, es tal vez, en el entorno clínico donde hemos visto la evidencia de esta fusión, ya que, son los ingenieros biomédicos los responsables de integrar sus conocimientos básicos en medicina y sus sólidos conocimientos en ingeniería para aplicarlos en la resolución de problemas médicos, desarrollo, diseño, selección, gestión y uso seguro de los dispositivos, siempre comprometidos con el progreso de las ciencias biomédicas.

¿Por qué se necesita un ingeniero biomédico?

La diversidad y creación de esta nueva tecnología abarca desde la aplicación de modelos matemáticos hasta el manejo de recursos técnicos que requiere la habilidad de un ingeniero para su aplicación a fin de alcanzar el mejor aprovechamiento de ambos conocimientos. Es ahí donde cobra vida el papel del ingeniero biomédico.

El conocimiento de los modelos matemáticos, estadísticos y de informática son más restringidos en el área médica clásica siendo los ingenieros biomédicos capaces de utilizar estas habilidades para desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías. Actualmente, algunos de los avances en cuanto a la compresión del funcionamiento de cuerpo humano y el desarrollo de ciertas patologías han sido realizados por ingenieros biomédicos mediante la traducción de un órgano complejo o del comportamiento de una determinada lesión en ecuaciones matemáticas y algoritmos que posteriormente se ejecutarán en un ordenador a fin de predecir un resultado.

Hoy en día los ingenieros biomédicos aplican sus conocimientos en la creación de diversas formas del tratamiento y al desarrollo de equipos de diagnóstico, materiales biocompatibles, dispositivos portátiles de diagnóstico de enfermedades, prótesis, fitofármacos y en el diseño de órganos artificiales (impresión 3D). Pero también hay otras ramas donde pueden aportar su conocimiento como es en el diagnóstico por imagen.

El papel del ingeniero biomédico en la radiología

Técnicas de imagen como la Resonancia Magnética, Tomografía Computarizada, Tomografía por emisión de positrones, mamografía, etc., son estudios de ayuda al diagnóstico que contribuyen a definir el estado de enfermedad de un paciente. En los últimos años se han convertido en pruebas cada vez más solicitadas por los médicos y exigibles por los pacientes, debido a que contribuyen en muchos casos en el diagnostico precoz de una enfermedad y sirven de herramienta imprescindible como antesala al tratamiento de diversas patologías.

La adquisición de la imagen es dependiente de varios factores, como la experiencia del técnico, la colaboración del paciente, la técnica utilizada, entre otras, pudiendo interferir en la valoración de la prueba. Asimismo, la precisión diagnóstica está sometida a la experiencia del radiólogo, la ausencia de datos clínicos y antecedentes del paciente, pudiendo requerir el radiólogo de la valoración por otro especialista cuando se enfrenta a patologías muy complejas. Todo ello conlleva a la duplicidad de pruebas y extensión del periodo del resultado de un diagnóstico con el consiguiente sobrecosto e incremento en el tiempo de respuesta para el tratamiento de los pacientes.

¿Y si fuera posible obtener valores cuantitativos y prever un resultado en función de variables técnicas?

La unión de los conocimientos de ingeniería con los conocimientos clínicos, forman un tándem en busca de una mejora que beneficie a eje central de nuestra institución, el paciente.

Estas herramientas ayudan al radiólogo a tener seguridad en el diagnóstico siendo el ingeniero el facilitador mediante el manejo de determinadas herramientas. Uno de los mayores impactos en esta temática de los avances tecnológicos se dará en el terreno de la inteligencia artificial.

La inteligencia artificial (IA) se refiere a la capacidad de cálculo para realizar tareas similares a las realizadas por los humanos a fin de generar un resultado con alto valor agregado. La rama de la imagen medica es una de las aplicaciones más interesantes en el campo de la IA. Los radiólogos pueden hacer un gran uso de los ordenadores a través de técnicas de detección y diagnóstico, reduciendo errores y aumentando la eficiencia radiológica.

Otras aplicaciones posibles se basan en el aprendizaje automatizado (machine learning) que requieren una recopilación de datos que posteriormente la maquina utilizará para su autoformación. Tales datos siempre deben proporcionar el resultado que se espera. El modelo debe incluir las características que son más importante para lograr el resultado con la capacidad de realizar generalizaciones cuando detecta un patrón determinado.

Por otro lado, el aprendizaje profundo o también llamado Deep learning permite una clasificación más compleja, así como la reducción automática de la dimensionalidad, a través de un criterio de extracción de características jerárquicas. El procesamiento de imágenes con datos clínicos permite relacionar patrones de diagnósticos y características de las exploraciones radiológicas.

En los últimos años, está cobrando fuerza otro tipo de análisis, la radiómica es un nuevo campo en el que una gama de atributos, como la geometría, la fuerza y la textura, se determinan a partir de imágenes radiológicas, generando patrones; estos patrones se podrían utilizar para subtipificar, clasificar y estadificar tumores. Además, ayuda a la predicción, pronóstico, seguimiento y evaluación de la respuesta al tratamiento.

Finalmente, la ingeniería biomédica es una rama de la ingeniería con muchos años de existencia en el extranjero, pero poco extendida en nuestro país a pesar de que las principales universidades a nivel nacional las ofertan, demandando expedientes académicos excelentes. La razón de esta efervescencia es evidente cuando se visualiza el futuro próximo que se avecina. Queda claro, que los ingenieros biomédicos trabajan en entornos en los cuáles deben amoldarse a las nuevas tendencias mediante la formación continuada, adquiriendo nuevos conocimientos y competencias.

Haciendo referencia aquel adagio que dice, “la mejor manera de predecir el futuro es crearlo”, son pues, los ingenieros biomédicos lo que tienen el papel de contribuir al progreso a través de la tecnología en favor de la ciencia y del paciente.