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Desarrollo cerebral de bebés prematuros se monitorea con IA

Frente a un mayor riesgo de presentar desórdenes cognitivos y de comportamiento, investigadores del Departamento de Radiología e Imagen del Hospital Infantil de Los Ángeles han desarrollado herramientas de machine learning, o inteligencia artificial (IA), para entender cómo se ve afectado el desarrollo cerebral de estos bebés.

Bogotá D. C., 03 de marzo de 2020Agencia de Noticias UN-

Anormalidades en la estructura del cerebro de los bebés prematuros pueden estar ligadas a problemas de desarrollo neuronal. Fotos: Nathalia Angarita - Unimedios

La doctora Natasha Lepore trabaja en el Hospital Infantil de Los Ángeles.

La doctora compartió con los estudiantes de la UNAL en la Conferencia sobre Ingeniería Biomédica e Inteligencia Artificial.

El profesor Eduardo Romero, director del Computer Imaging and Medical Applications Laboratory (Cimalab), dio apertura al evento.

El trabajo de la doctora Lepore busca diseñar métodos para obtener más información de las imágenes médicas.

A partir de imágenes de resonancia magnética, el equipo de la doctora Natasha Lepore ha conseguido desarrollar herramientas de software que pueden reducir el tiempo que tardan los radiólogos en analizar las imágenes de las resonancias magnéticas cerebrales de los bebés, que puede tomarles 40 horas, si son expertos, y hasta tres semanas cuando no lo son.

Con estos procesos, los profesionales médicos buscan separar las partes del cerebro para hacer diferentes análisis en cada una de ellas, lo que facilita encontrar posibles problemas, especialmente en bebés prematuros. No obstante, la experta aclara que esto es particularmente difícil debido a que, por su composición, el cerebro de los niños presenta muy mal contraste en estas imágenes, lo que dificulta identificar sus partes.

Por eso los especialistas tardan tanto en su análisis aunque empiecen a partir de las herramientas informáticas disponibles en línea para limpiar las imágenes. Ante esta problemática, la doctora Lepore viene trabajando junto con su laboratorio Ciborg y el Hospital Infantil de Los Ángeles para brindar soluciones que faciliten el trabajo de los médicos y el estudio del desarrollo cerebral en niños pretérmino.

“Diseñamos un algoritmo para saltarnos algunos de estos pasos para segmentar las imágenes de manera automática; este no hace un trabajo perfecto, aún se tiene que trabajar 8 o 12 horas para limpiarlo manualmente, pero es mucho mejor que tres semanas”, manifestó la experta ante los estudiantes que asistieron a la conferencia sobre Ingeniería Biomédica e Inteligencia Artificial organizada por la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL).

La segmentación es una de las técnicas más utilizadas en el procesamiento digital de imágenes, y consiste en la extracción de áreas de interés. La doctora Lepore les explicó a los estudiantes que inicialmente se partió de la segmentación manual de las imágenes para usarlas en el entrenamiento del software.

Mediante machine learning diseñaron un límite, una “malla” que se colocaba sobre las imágenes para delimitar los rangos del desarrollo de un niño normal. “Decidimos tomar esta imagen y construir un esqueleto dentro de ella, básicamente trazamos una línea sobre la corteza automáticamente y la usamos para ver el llamado algoritmo geodésico”, explicó la doctora Lepore.

Esto les permite incrementar la intensidad de las imágenes y el contraste entre la materia gris y la materia blanca en el cerebro, facilitando la segmentación. Esto lo consiguieron con datos de diferentes escáneres con el fin de garantizar que funcione para imágenes de cualquier equipo de resonancia magnética.

Biomarcadores neurológicos

Estudios como este se enfocan en identificar biomarcadores en la estructura de los cerebros de los bebés que puedan estar ligados a resultados negativos del desarrollo neurológico a largo plazo, como un bajo IQ global, retrasos cognitivos y de lenguaje, discapacidades sociales, de atención y de comportamiento y otras deficiencias neurológicas y neurosensoriales.

Con miras a esto también vienen adelantando estudios en el cerebelo, un órgano que representa el 10 % del volumen del cerebro y se dice que contiene más del 50 % de las neuronas. Está relacionado además con actividades como el balance, el movimiento de los ojos, la cognición, el lenguaje, la memoria y el aprendizaje motor.

“El cerebelo resulta afectado en muchas enfermedades y en el nacimiento prematuro, debido, entre otras razones, a que comienza su desarrollo después de la quinta semana de gestación y lo mantiene hasta varios años después”, comentó la doctora.

Con este órgano se llevó a cabo una segmentación manual, pero la experta aseguró que también trabajan en un algoritmo para automatizarla, para lo cual se reconstruyó la superficie y con el software se pone una malla sobre este para marcar las diferencias entre los niños pretérmino y aquellos nacidos en condiciones normales.

(Por: fin/ALP/MLA
)
N.° 190

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