Ilustración: Leonid Prado
Tan increíble como los procesos que tienen lugar en el cerebro son los desarrollos científicos y tecnológicos diseñados para perfeccionar las técnicas quirúrgicas que en él tienen lugar, más si estos minimizan afectaciones al desenvolvimiento posterior de los pacientes y logran su reinserción satisfactoria en la sociedad.
Por ello, cuando llega la sobrevida a un tumor tras una operación es una batalla vencida, pero ¿si pudiéramos ganar la guerra?
En una apuesta por las neurociencias, dos entidades diferentes en encargo y gestión: el Centro de Neurociencias de Cuba (Cneuro) y la empresa privada Avangenio se unieron para desarrollar NeuroPlanUS, un sistema médico que utiliza varias modalidades de neuroimágenes clínicas para la planificación precisa y el monitoreo intraoperatorio de cirugías de tumores cerebrales.
Sus desarrolladores principales, el Dr.C Jorge Iglesias Fuster, jefe de proyecto de neuronavegación de Cneuro y la Ing. Danny Benson García, jefa de proyecto de Avangenio, coincidieron en que el proyecto parte desde la planificación quirúrgica.
Este proceder se realiza para conocer cuál es el entorno funcional y estructural del cerebro de un paciente antes de un procedimiento determinado, que no tiene que ser solamente una operación, sino puede ser también terapia de radiaciones, estimulación magnética transcraneal o antes de efectuar una biopsia.
El DrC. Iglesias Fuster comentó que uno de los conceptos principales que se manejan alrededor de la planificación es caracterizar, con la mayor precisión posible, el sustrato patológico a tratar, en este caso, segmentar en 3D el tumor.
Esta técnica puede facilitar a los especialistas el determinar la característica principal y la ubicación del tumor, mientras que la reconstrucción 3D ayuda a precisar el objetivo de la cirugía.
“Muchas veces la segmentación del tumor puede ayudar a realizar este tipo de operación posterior”, resaltó el DrC. Iglesias Fuster.
Implica, además, reconstruir las conexiones cerebrales de sustancia blanca que sirven como tránsito de información y caracterizar funcionalmente la ubicación y extensión de distintas zonas del cerebro involucradas en áreas elocuentes, de extrema importancia para el desenvolvimiento social de una persona.
De forma general, explicó el DrC. Iglesias Fuster, la neurocirugía ha avanzado en el criterio de que tiene que existir cierto compromiso entre lo que se va a extraer de masa cerebral ante una patología determinada y el daño que se puede causar a las estructuras y zonas colindantes, fundamentales para un grupo de funciones motoras y no motoras.
“La alternativa es hacer un procedimiento con NeuroPlanUS que busque, mediante una operación precisa y efectiva, minimizar la afectación a esas áreas y tractos de conexión, de tal manera que esa persona tenga una recuperación con una calidad máxima, en dependencia, por supuesto, de la patología presentada”, expresó.
Porque una cosa –aseguró– es adivinar sobre la base de imágenes preoperatorias la extensión del tumor y sus posibles implicaciones y otra es utilizar métodos avanzados para determinar dónde está y cuál es la relación con todo el ecosistema que lo rodea.
Los inicios
Cneuro, explicó el Dr. Iglesias Fuster, forma parte del Grupo de las Industrias Biotecnológica y Farmacéutica, BioCubaFarma, y trabaja ciclos completos de investigación, desarrollo, comercialización e introducción de la práctica pública y en el exterior.
La concepción inicial del software surge tras varias conversaciones entre Cneuro y autoridades de la salud pública cubana sobre el interés de aplicar en el país la planificación quirúrgica y la neuronavegación, basado en la experiencia previa del Centro sobre la base del tratamiento de neuroimágenes.
Referente al procesamiento de imágenes, señaló, la institución ya realizaba programaciones en una plataforma denominada Maplab, orientada a la investigación científica, con excelentes resultados realizando cálculos matemáticos. Pero muchas de esas herramientas tenían un nivel de limitación significativo para hacer un producto como este, que requiere el manejo ágil de imágenes con el planificador y un visor intraoperatorio.
“No es posible que un centro de investigación por sí solo pueda atacar todos los blancos, porque las neurociencias son extremadamente grandes. La idea es establecer alianzas con empresas que permitan hacer una sinergia de este tipo y es cuando nos acercamos a Avangenio”.
Agregó que, a pesar de reconocer el reto que significaba desarrollar este tipo de software, se acometió en un tiempo casi récord, manteniendo ambas entidades una relación empresarial productiva con una comunicación fluida sobre los intereses y necesidades puntuales.
“Hemos demostrado que, amén de la demonización que existió en un inicio en las relaciones entre las estructuras estatales y el sector privado, es posible establecer esa relación de manera constructiva sinérgica con resultados palpables”.
Un entorno de neuronavegación: ideas a futuro
Cneuro es la entidad rectora del Programa Nacional de Neurociencia y Neurotecnología “para el desarrollo de estas ciencias, encargadas del estudio del sistema nervioso central y la creación de tecnologías y productos con fines al diagnóstico y la terapéutica de enfermedades que afectan el cerebro, la médula espinal y el cerebelo”[1].
Dentro de ese Programa, creado hace unos tres años, NeuroPlanUS es el proyecto número 11.
El DrC. Iglesias Fuster explicó que ese proyecto cerró en diciembre de 2023 y se abrió uno de continuación que va a soportar la investigación y desarrollo posterior de lo que se pueda hacer –en los próximos tres años– en NeuroPlanUS, tiempo de duración estipulado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (Citma).
La idea inicial del proyecto fue traducir la experiencia y las maquetas de Maplab de Cneuro a esta suite, que una vez se certifique esté disponible comercialmente, y en un futuro contempla la integración del sistema con un entorno de hardware.
Hasta ahora, dijo, NeuroPlanUS es un sistema de software que aprovecha las bondades del análisis avanzado de imágenes para hacer una planificación quirúrgica, pero el Centro tiene la idea de no detenerse en ese punto, sino llegar a construir una estación de trabajo modular que permita no solo hacer la planificación de este tipo de cirugía, sino proveer un entorno de neuronavegación.
El especialista señaló que, a nivel internacional, estos equipos son de elevado costo, de ahí la idea de desarrollar uno propio como parte de la cartera de proyectos de Cneuro.
De igual forma, pretende en un futuro diferenciarse de los demás alcanzando uno de los procedimientos reconocidos como especie de “santo grial de la navegación”: la estimación del Brain Shift (desplazamiento de los tejidos del cerebro) mediante modulación matemática.
Con ello, se daría un cierre al NeuroPlanUS, al pretender se convierta en una suite completa de navegación y planificación con un impacto significativo en el campo de la cirugía.
De aplicaciones y sistemas
NeuroPlanUS, explicó la Ing. Benson García, es una aplicación independiente de cualquier equipo médico, y se encuentra por el momento en etapa de software, pues la integración de este con un hardware es un proceso a planificar.
Dicho esto, remarcó, es un ejecutable que se puede instalar en los ordenadores de los hospitales o del centro quirúrgico en particular. Su entrada de datos se basa en los archivos médicos, que aún son Maplab, y ficheros que se obtienen a partir de las imágenes de resonancia magnética y Tomografía Axial Computarizada (TAC).
Destacó que el software tiene reglas de operación seguras determinadas por cirujanos, enmarcadas en estándares mundiales, que garantizan con mayor precisión la planificación. Trabaja y es instalable sobre cualquier sistema operativo Windows, aunque el lenguaje de programación en que se desarrolló –Python– y el framework que se empleó permite la compilación de este software para dispositivos móviles.
Asimismo, funciona de forma táctil con la particularidad de que tiene un grupo de regulaciones en su fabricación que incorporan certificaciones que lo hacen de grado médico.
Módulos y visor intraoperatorio
Cuando el médico jefe, o quien se encarga directamente del caso, ejecuta su planificación, pasa primero por la delimitación del objetivo en algunos cortes donde el sistema es capaz de interpolar y completar todo el tumor y tener una reconstrucción 3D bastante precisa.
“Queremos en un futuro incorporar un algoritmo semiautomático que permita tener una primera aproximación del tumor y que entonces el médico simplemente lo corrija”, remarcó el DrC. Iglesias Fuster.
El planificador, que tiene un uso de tipo secuencial, permite también registrar una imagen de angiografía para realzar la presencia de los vasos sanguíneos en el cerebro, un gran valor agregado teniendo en cuenta que muchas veces estos tumores están hipervascularizados.
Brinda, además, la posibilidad de la fijación de los puntos fiduciales o puntos de referencia externos, que pueden estar guiados por la imagen de tomografía y permiten una planificación del punto de apertura previo a la cirugía.
“El cirujano hace una planificación virtual antes del proceder, lo que permite tener una idea de que el lugar de incisión es el más óptimo para hacer el abordaje del tumor”, comentó el DrC Iglesias Fuster.
En el último paso puede seguir a la craneotomía, estimando el tamaño del abordaje que se debe realizar para llegar al tumor, aspecto donde el software está capacitado para dar la posibilidad de realizar diferentes formas, incluida la libre, con lo que el médico tiene mayor facilidad y nunca estará despegado de la realidad quirúrgica.
Por otra parte, el módulo del visor intraoperatorio permite a los cirujanos –en la exposición del caso o dentro del salón de operaciones– saber por dónde abordar el tumor mediante la planificación que se realizó de forma previa.
El especialista tiene la posibilidad de contar, en un mismo ambiente, con toda la información ya planificada de manera precisa, pues NeuroPlanUS está basado sobre la idea de fusionar múltiple información estructural e incorporarla.
Pasos para el despliegue
Los especialistas destacaron que ya se está entregando la documentación pertinente al Centro para el Control Estatal de Medicamentos, Equipos y Dispositivos Médicos (Cecmed) para su evaluación como entidad reguladora de NeuroPlanUS como un software.
Para ello, resaltó la Ing. Benson García, Avangenio tiene que cumplir –y lo hace– con ciertas características para el desarrollo de este tipo de software y se deben establecer los hitos para cumplir con las métricas que se definen por la autoridad regulatoria para su certificación.
Remarcó que los departamentos de calidad de Avangenio y Cneuro están en constante conversación para garantizar de que toda la información y el desarrollo se haga cumpliendo las pautas establecidas por el Cecmed.
Por otra parte, el DrC. Iglesia Fuster precisó que uno de los objetivos de los ensayos para la validación es comparar la planificación que realizan los cirujanos con NeuroPlanUS con los otros navegadores presentes en el país, proceso en coordinación con el Instituto de Neurología y Neurocirugía con el fin de aprovechar el uso que le dan para cirugía funcional de Parkinson y epilepsia.
En el país existen funcionando otros sistemas de neuronavegación que ya se habían comprado a altos precios, pero muchos de ellos tienen limitaciones a la hora de ejecutar este tipo de procesamiento. “Nosotros queremos empezar a introducir el NeuroPlanUS de forma gradual, ya en conversaciones con el Minsap, y también como parte de la estrategia de innovación. La idea es iniciar potenciando la posibilidad de que los equipos de resonancia y de TAC que hay en el país contribuyan a NeuroPlanUS”.
[1] Palabras del Dr. Mitchell Valdés Sosa, director de Cneuro, en encuentro del Primer Secretario del Comité Central del Partido y Presidente de la República, Miguel Díaz-Canel Bermúdez, con miembros académicos cubanos.