La inteligencia artificial (IA), es una rama de la informática que busca desarrollar sistemas capaces de realizar tareas que requieren inteligencia humana, ha revolucionado la forma en que se diagnostican, tratan y gestionan las enfermedades a través de la visualización interna del cuerpo humano. Un ejemplo de ello es su aplicación en la endoscopia, que es una técnica médica que involucra la inserción de un tubo con cámara en el cuerpo del paciente para visualizar órganos internos y tejidos. Lo que vemos es que la IA ha demostrado un potencial extraordinario para mejorar la precisión, eficiencia y seguridad de estos procedimientos. En este artículo, exploramos cómo la IA ha evolucionado en el contexto de la endoscopia, desde el realce de imágenes y la detección de anomalías hasta la creación de historias clínicas digitales y el análisis de datos a gran escala.
Además, destacamos los desafíos y las prometedoras perspectivas que esta simbiosis entre tecnología avanzada y atención médica presenta en el horizonte. La sinergia entre la inteligencia artificial y la endoscopia está transformando la medicina en tiempo real, abriendo nuevas posibilidades para el diagnóstico temprano, el tratamiento personalizado y una atención médica más precisa y efectiva. Esta convergencia de disciplinas promete cambiar la forma en que los profesionales de la salud abordan las enfermedades y, en última instancia, mejorará la calidad de vida de los pacientes.
En el desarrollo de este artículo enumeramos siete de las formas en que la IA se ha incorporado en la endoscopia:
Detección de anomalías
Uno de los avances más notables de la IA en endoscopia es su capacidad para detectar anomalías en las imágenes endoscópicas. Esto es especialmente crucial en procedimientos como la colonoscopia, donde la detección temprana de pólipos y tumores puede marcar la diferencia en el diagnóstico y el tratamiento del cáncer colorrectal. Los algoritmos de IA pueden identificar patrones, formas y texturas asociadas con lesiones, lo que permite a los profesionales de la salud actuar de manera más rápida y precisa.
En este contexto, llamamos anomalías a cualquier tipo de lesión, pólipo, tumor u otra irregularidad en los órganos o tejidos internos del cuerpo que se puedan visualizar mediante un procedimiento endoscópico. La detección precisa y temprana de estas anomalías es crucial para el diagnóstico y el tratamiento efectivo de diversas condiciones médicas, incluyendo el cáncer. La IA ha demostrado ser una herramienta invaluable en este aspecto. A continuación, exploraremos en detalle cómo la IA se aplica en la detección de anomalías en endoscopia:
Procesamiento de imágenes y video. La base de la detección de anomalías en endoscopia con IA comienza con el procesamiento de imágenes y video. Durante un procedimiento endoscópico, se capturan imágenes en tiempo real de las estructuras internas del cuerpo. Estas imágenes se transmiten a un sistema de IA que utiliza algoritmos de visión por computadora para analizarlas. Estos algoritmos pueden identificar patrones, formas y texturas que podrían ser indicativos de anomalías.
Aprendizaje automático: La IA en endoscopia utiliza el aprendizaje automático, en particular, el aprendizaje profundo (Deep Learning), para entrenar algoritmos. Los modelos de IA se entrenan en grandes conjuntos de datos que incluyen imágenes endoscópicas normales y anormales. A medida que el modelo se expone a más ejemplos, mejora su capacidad para identificar diferencias sutiles en las imágenes que podrían ser signos de anomalías.
Detección en tiempo real: Uno de los beneficios más notables de la IA en la detección de anomalías es la capacidad de proporcionar resultados en tiempo real. Durante un procedimiento endoscópico, la IA puede analizar las imágenes a medida que se capturan y alertar al endoscopista si se detecta una anomalía. Esto permite una respuesta inmediata y, en muchos casos, puede llevar a la toma de muestras de tejido (biopsia) o la eliminación de la anomalía durante el mismo procedimiento.
Reducción de falsos negativos y falsos positivos: La IA en endoscopia busca equilibrar la detección precisa con la minimización de errores. Los falsos negativos (cuando se pasa por alto una anomalía real) y los falsos positivos (cuando se identifica incorrectamente una anomalía) son preocupaciones clave. Los algoritmos de IA se han mejorado para reducir la tasa de errores, lo que aumenta la confiabilidad del diagnóstico.
Integración con endoscopios: Muchos sistemas de IA diseñados para la detección de anomalías se integran directamente con el equipo de endoscopia. Esto facilita la adopción de la tecnología en entornos clínicos, ya que los endoscopistas pueden utilizar el software de IA en sus equipos habituales.
Diagnóstico temprano del cáncer: Uno de los casos de uso más críticos es el diagnóstico temprano del cáncer. En el cáncer colorrectal, por ejemplo, la IA puede identificar pólipos precancerosos, lo que permite su eliminación antes de que se desarrollen en tumores malignos. Esto tiene un impacto directo en la prevención y el tratamiento efectivo del cáncer.
Avances en otras especialidades: La detección de anomalías con IA no se limita a la gastroenterología. Se ha aplicado en especialidades como la endoscopia pulmonar para la detección de lesiones en los pulmones, y en la endoscopia urológica para la identificación de tumores en el tracto urinario.
En este aspecto la IA en endoscopia ha revolucionado la práctica médica al permitir diagnósticos más precisos y tempranos. Esto no solo mejora las perspectivas de tratamiento de los pacientes, sino que también ayuda a los profesionales de la salud a llevar a cabo procedimientos con mayor seguridad y confianza. La continua evolución de esta tecnología promete un futuro en el que las tasas de detección temprana y la precisión diagnóstica sigan mejorando, lo que beneficia tanto a médicos como a pacientes.
Realce de imágenes
La calidad de las imágenes endoscópicas a menudo es un factor crítico para el diagnóstico preciso. La IA puede mejorar la calidad de estas imágenes, reduciendo el ruido y aumentando el contraste, lo que facilita la visualización de estructuras anatómicas y lesiones. Esto es particularmente valioso en procedimientos endoscópicos donde la claridad de la imagen puede ser un desafío, como la endoscopia gástrica.
La IA desempeña un papel fundamental en la optimización de la visualización de órganos y tejidos internos, lo que tiene un impacto significativo en la precisión del diagnóstico y la eficacia del procedimiento. Los siguientes puntos explican en el realce de imágenes en endoscopia:
Reducción de ruido: Las imágenes endoscópicas a menudo pueden contener ruido visual, lo que dificulta la visualización de estructuras anatómicas importantes. Los algoritmos de IA pueden eliminar o reducir este ruido, mejorando la claridad de la imagen y permitiendo una visualización más precisa. Esto es esencial para detectar pequeñas anomalías o lesiones.
Aumento de contraste: El realce de imágenes mediante IA puede aumentar el contraste entre diferentes áreas de la imagen. Esto hace que las estructuras sean más distinguibles y ayuda a los endoscopistas a identificar áreas de interés con mayor facilidad. El contraste mejorado puede revelar detalles sutiles que podrían pasar desapercibidos en una imagen sin procesar.
Corrección de Iluminación: La iluminación desigual o inadecuada puede ser un desafío en la endoscopia. Los algoritmos de IA pueden corregir la iluminación desigual para garantizar una iluminación uniforme en toda la imagen. Esto es particularmente beneficioso en procedimientos endoscópicos gástricos o en otras áreas donde la iluminación puede ser complicada.
Eliminación de artefactos: Las imágenes endoscópicas pueden contener artefactos, como reflejos no deseados o distorsiones. La IA puede identificar y eliminar estos artefactos, mejorando la calidad de la imagen y evitando la confusión que pueden causar.
Mejora de la resolución: La IA puede aumentar la resolución de las imágenes, lo que significa que se pueden ver más detalles en la misma imagen. Esto es particularmente útil en la identificación de pequeñas lesiones, pólipos o estructuras anatómicas delicadas.
Aplicación de filtros específicos: Los algoritmos de IA pueden aplicar filtros específicos según las necesidades clínicas. Por ejemplo, en la endoscopia gastrointestinal, se pueden utilizar filtros que resalten la mucosa intestinal o filtros que realcen el contraste de las lesiones.
Visualización en color: La IA también puede realzar la visualización de imágenes en color, lo que puede ayudar en la identificación de cambios en la coloración de los tejidos o la detección de sangrado interno.
Integración con endoscopios: Para facilitar su adopción en entornos clínicos, muchos sistemas de IA diseñados para el realce de imágenes se integran directamente con el equipo de endoscopia. Esto permite a los endoscopistas aplicar mejoras de imagen en tiempo real durante el procedimiento.
El realce de imágenes mediante IA en endoscopia tiene un impacto significativo en la calidad de atención al paciente. Una imagen más clara y detallada ayuda a los endoscopistas a realizar procedimientos con mayor precisión y a tomar decisiones más informadas sobre diagnósticos y tratamientos.
Asistencia en tiempo real
La IA puede proporcionar asistencia en tiempo real durante los procedimientos endoscópicos. Por ejemplo, en una colonoscopia, puede ayudar a los endoscopistas a mantener una trayectoria precisa y a detectar lesiones que pueden pasar desapercibidas a simple vista. Esta asistencia en tiempo real mejora la precisión y reduce el margen de error.
Navegación y trayectoria precisa: La IA puede ayudar a los endoscopistas a navegar y mantener una trayectoria precisa durante el procedimiento. Esto es especialmente valioso en procedimientos como la colonoscopia, donde se debe seguir un camino específico para explorar todo el colon. Los sistemas de IA pueden rastrear la ubicación y la dirección del endoscopio, proporcionando retroalimentación en tiempo real para guiar a los profesionales de la salud.
Orientación anatómica: La IA puede proporcionar información sobre la orientación anatómica en tiempo real. Esto significa que los endoscopistas pueden tener una comprensión constante de su ubicación dentro del cuerpo del paciente y de las relaciones espaciales entre órganos y tejidos. Esto es especialmente útil en procedimientos complejos o en casos donde la anatomía pueda estar alterada.
Recordatorios y directrices: La IA puede ofrecer recordatorios y directrices en tiempo real basados en protocolos clínicos. Esto ayuda a los endoscopistas a seguir las mejores prácticas y a no pasar por alto ningún paso importante durante el procedimiento.
Reconocimiento de patrones: La IA puede identificar patrones anómalos en las imágenes, lo que puede sugerir la presencia de enfermedades o lesiones. Por ejemplo, en la endoscopia gástrica, la IA puede identificar áreas con erosiones o úlceras que requieren una atención inmediata.
Alertas de seguridad: En situaciones en las que se detecte una condición médica crítica, la IA puede generar alertas de seguridad en tiempo real. Esto permite una respuesta inmediata por parte de los profesionales de la salud, lo que puede ser vital en casos de emergencia.
Aplicaciones de realidad aumentada: Algunos sistemas de IA utilizan la realidad aumentada para superponer información relevante en las imágenes endoscópicas en tiempo real. Esto proporciona a los endoscopistas información adicional, como la ubicación de una lesión o la distancia a ciertas estructuras, directamente en su campo de visión.
Segmentación y medición
La IA puede segmentar estructuras de interés en las imágenes endoscópicas, como órganos o lesiones, y medir su tamaño con precisión. Esto es especialmente útil en la planificación de cirugías o en la evaluación de la respuesta al tratamiento. La capacidad de medir con precisión el tamaño y la ubicación de una lesión puede tener un impacto significativo en la toma de decisiones clínicas
Segmentación de estructuras de interés: La segmentación se refiere a la tarea de identificar y delimitar áreas específicas en una imagen endoscópica. Esto es especialmente útil en la endoscopia, donde es necesario identificar estructuras como pólipos, tumores, vasos sanguíneos o cualquier otro elemento de interés. La IA utiliza algoritmos de procesamiento de imágenes y aprendizaje automático para realizar esta tarea de manera precisa.
Aprendizaje automático: Los algoritmos de IA se entrenan en conjuntos de datos que contienen imágenes que han sido anotadas por expertos para identificar estructuras de interés. A medida que el modelo se expone a más ejemplos, mejora su capacidad para segmentar estas estructuras en nuevas imágenes.
Aplicación específica: La segmentación se adapta a la aplicación clínica en cuestión. Por ejemplo, en la endoscopia gastrointestinal, la segmentación podría centrarse en identificar el contorno de un pólipo. En la endoscopia urológica, podría ser la identificación de cálculos renales.
Superposición con la imagen original: Una vez que se ha realizado la segmentación, el resultado se superpone con la imagen original, lo que permite a los endoscopistas visualizar claramente las estructuras de interés y tomar decisiones basadas en esta información.
Medición de tamaño y características: Una vez que las estructuras de interés están segmentadas, la IA puede medir con precisión su tamaño y características. Esto es fundamental en numerosos aspectos de la endoscopia.
Tamaño de lesiones: La medición de lesiones o anomalías es crucial para determinar su gravedad y la necesidad de tratamiento. La IA puede proporcionar mediciones precisas de pólipos, tumores u otras lesiones.
Evaluación de respuesta al tratamiento: Durante y después de un tratamiento, la IA puede medir el cambio en el tamaño de las lesiones o estructuras, lo que ayuda a evaluar la eficacia del tratamiento.
Planificación de cirugía: En algunos casos, la IA puede ayudar en la planificación de cirugías. Por ejemplo, en la endoscopia bronquial, puede medir la distancia entre una lesión y estructuras circundantes para determinar la viabilidad de la resección.
Prevención de recurrencia: La medición precisa de lesiones y estructuras también es valiosa en la prevención de la recurrencia de enfermedades. Por ejemplo, en la detección temprana del cáncer, la medición precisa puede ayudar a garantizar que se haya eliminado todo el tejido canceroso.
Historia clínica digital
La IA puede integrar los datos derivados de procedimientos endoscópicos en la historia clínica electrónica del paciente. Esto facilita el seguimiento a largo plazo y la revisión de procedimientos anteriores. Los datos estructurados y las imágenes archivadas son más accesibles para los profesionales de la salud, lo que puede contribuir a un mejor manejo de la atención del paciente.
Captura de datos en tiempo real: Durante un procedimiento endoscópico, se capturan una gran cantidad de datos, que incluyen imágenes en tiempo real, videos y otros datos clínicos. La IA es capaz de procesar y analizar estos datos de manera continua y en tiempo real. Esto permite la recopilación de información detallada sobre el procedimiento y el estado del paciente.
Registro de datos clínicos: Además de las imágenes y videos, la IA puede registrar datos clínicos esenciales, como las coordenadas de ubicación del endoscopio en el cuerpo del paciente, el tiempo, la fecha y cualquier cambio en la anatomía o las condiciones del paciente durante el procedimiento. Estos datos se registran de manera sistemática y precisa.
Segmentación y etiquetado: La IA puede segmentar y etiquetar automáticamente las imágenes capturadas, identificando estructuras de interés, como pólipos, tumores o lesiones, y proporcionando información contextual sobre su ubicación y tamaño. Esto es especialmente valioso en procedimientos como la colonoscopia, donde se deben documentar pólipos para seguimiento o eliminación.
Integración de datos: La IA puede integrar los datos recopilados durante el procedimiento en el registro médico electrónico del paciente. Esto garantiza que la información esté disponible para futuras consultas médicas y que se mantenga un registro completo de todos los procedimientos realizados.
Análisis de datos en tiempo real: La IA puede analizar los datos clínicos en tiempo real para proporcionar información útil durante el procedimiento. Por ejemplo, puede alertar al endoscopista si se detecta una anomalía significativa o si se identifica un pólipo que requiere atención inmediata.
Historial de procedimientos: La historia clínica digital en la endoscopia permite mantener un registro completo de todos los procedimientos realizados en un paciente a lo largo del tiempo. Esto es esencial para el seguimiento de enfermedades crónicas o para evaluar la eficacia de tratamientos a lo largo del tiempo.
Telemedicina y colaboración: Los datos de la historia clínica digital pueden compartirse de manera segura y remota con otros profesionales de la salud para su revisión y consulta. Esto es especialmente útil en la telemedicina, donde expertos en ubicaciones remotas pueden asesorar a los endoscopistas en tiempo real.
Toma de decisiones clínicas: La información recopilada en la historia clínica digital es valiosa para la toma de decisiones clínicas. Proporciona un registro completo de los procedimientos anteriores, lo que ayuda a los médicos a tomar decisiones informadas sobre diagnóstico y tratamiento.
De esta manera aquí esta aplicación de la IA, proporciona un registro preciso y completo de cada procedimiento, lo que facilita la toma de decisiones clínicas, la planificación de tratamientos y el seguimiento de enfermedades crónicas. Permite también la colaboración y la telemedicina, lo que beneficia a los pacientes al proporcionar acceso a la experiencia de especialistas en cualquier lugar del mundo.
Análisis de datos a gran escala
La IA tiene la capacidad de analizar grandes volúmenes de datos de pacientes y procedimientos endoscópicos para identificar patrones y tendencias. Esto puede ser útil en la identificación de factores de riesgo, la evaluación de la eficacia de tratamientos y la predicción de resultados clínicos
Recopilación de datos clínicos: En la endoscopia, se generan datos clínicos en cada procedimiento, que incluyen imágenes, videos, información del paciente y datos relacionados con el procedimiento. La IA tiene la capacidad de recopilar y centralizar esta información de manera eficiente y estructurada.
Anonimización y privacidad de los datos: Dada la naturaleza sensible de los datos clínicos, la IA también se utiliza para garantizar la privacidad y la seguridad de los datos. Los algoritmos pueden anonimizar los datos para eliminar información identificable y garantizar el cumplimiento de las regulaciones de privacidad de datos.
Normalización y estandarización: Los datos clínicos a menudo provienen de diversas fuentes y formatos. La IA puede normalizar y estandarizar estos datos, lo que permite una comparación y un análisis más efectivos. Esto es particularmente relevante cuando se recopilan datos de diferentes equipos y hospitales.
Identificación de patrones y tendencias: La IA se utiliza para identificar patrones y tendencias dentro de los datos a gran escala. Esto puede ayudar en la identificación de factores de riesgo, la evaluación de la eficacia de tratamientos y la identificación de áreas de mejora en la atención al paciente.
Predicción de resultados clínicos: La IA tiene la capacidad de predecir resultados clínicos en función de datos anteriores. Esto puede ser útil para la toma de decisiones médicas, como prever la probabilidad de recurrencia de una enfermedad o el pronóstico del paciente.
Investigación clínica: Los datos a gran escala generados por la IA en la endoscopia son una fuente valiosa para la investigación clínica. Los investigadores pueden utilizar estos datos para realizar estudios, evaluar la eficacia de nuevos tratamientos y desarrollar terapias personalizadas.
Evaluación de la calidad de la atención: El análisis de datos a gran escala permite evaluar y mejorar la calidad de la atención médica en la endoscopia. Los indicadores de rendimiento pueden identificar áreas en las que se necesita mejora y medir el cumplimiento de las mejores prácticas clínicas.
Personalización de la atención: La IA puede ayudar a personalizar la atención médica en función de los datos individuales del paciente. Por ejemplo, en la endoscopia, puede adaptar los procedimientos y tratamientos según la historia clínica y las características del paciente.
Telemedicina y educación médica
La IA ha habilitado la telemedicina en endoscopia, permitiendo que expertos en lugares remotos asesoren a los médicos que realizan procedimientos endoscópicos. Además, se utiliza en la educación médica para el entrenamiento de estudiantes y residentes en la interpretación de imágenes endoscópicas.
Consultas a distancia: Con la transmisión remota de imágenes y datos endoscópicos en tiempo real, permite a los especialistas proporcionar consultas y diagnósticos a distancia. Esto es especialmente beneficioso en áreas rurales o remotas donde la disponibilidad de especialistas es limitada.
Seguimiento de pacientes: Los sistemas de IA pueden analizar y monitorear continuamente los datos de los pacientes, por ejemplo: imágenes endoscópicas y registros médicos electrónicos, y logra identificar cambios importantes en el estado de salud. Esto permite una intervención temprana y un seguimiento más efectivo de los pacientes, incluso a distancia.
Colaboración interdisciplinaria: La IA facilita la colaboración entre diferentes especialistas médicos, permitiendo la discusión de casos clínicos complejos y la toma de decisiones conjuntas sobre el tratamiento de los pacientes.
Educación continua: Los programas de telemedicina también brindan oportunidades para la educación continua de profesionales de la salud, así como permiten la participación en conferencias, seminarios y programas de formación en línea.
Simulación virtual: La IA permite la creación de simulaciones virtuales de procedimientos endoscópicos, los estudiantes practican y adquieren habilidades en un entorno seguro y controlado.
Entrenamiento personalizado: Los sistemas de IA pueden adaptarse al nivel de habilidad y experiencia de cada estudiante, es capaz de planificar un entrenamiento personalizado que aborda las necesidades individuales de aprendizaje.
Retroalimentación instantánea: Durante las simulaciones y el entrenamiento, la IA proporciona retroalimentación instantánea sobre el desempeño del estudiante, identificando áreas de mejora y recomendando enfoques alternativos.
Acceso a recursos educativos: La IA también facilita el acceso a una amplia gama de recursos educativos, como videos, casos clínicos y materiales de estudio, logrando enriquecerla experiencia del aprendizaje de los estudiantes y ampliar su comprensión de la endoscopia.
Colaboración global: La IA permite la colaboración y el intercambio de conocimientos entre estudiantes y profesionales de la salud de todo el mundo, así se crean oportunidades para el aprendizaje intercultural y la colaboración en proyectos de investigación.
En conclusión, con esta revisión de la aplicabilidad de las nuevas tecnologías como la IA, en el contorno de las imágenes endoscópicas, es claro ver que ha revolucionado esta área diagnóstica y operativa al mejorar la precisión del diagnóstico, la calidad de las imágenes y la eficiencia de los procedimientos. Esto beneficia a los pacientes al permitir diagnósticos tempranos y tratamientos más efectivos, así como a los profesionales de la salud al proporcionar herramientas de apoyo valiosas en su práctica clínica. La incorporación continua de la IA en la endoscopia promete un futuro en el que los procedimientos sean aún más seguros y eficaces, lo que finalmente mejora la atención médica y los resultados para los pacientes
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