Tecnología astrofísica para la detección precoz de neuropatías del pie diabético

Imagen de PINRELL - Prototype for INfraREd analysis of Lower Limbs, diseñado y fabricado por el equipo de Tecnología Médica. Crédito: Carlos Colodro y Sara González.
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Hoy, 14 de noviembre, Día Mundial de la Diabetes, celebramos que el prototipo PINRELL (Prototype for INfraREd analysis of Lower Limbs) del programa de Tecnología Médica (TECMED) del IACTEC, ha superado las pruebas de concepto preliminares y está en fase de inicialización para comenzar los ensayos clínicos. El prototipo ha sido desarrollado por el programa de Tecnología Médica integrado en IACTEC, el espacio de colaboración tecnológico y empresarial del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), que cuenta con el apoyo económico (Programa de Capacitación) y de infraestructuras (edificio IACTEC) del Cabildo Insular de Tenerife.

La misión del programa de Tecnología Médica (TECMED) del IACTEC es transferir tecnologías utilizadas en la investigación astrofísica al campo de la medicina, y actualmente está desarrollando sistemas que operan en el rango visible, infrarrojo térmico y microondas. En esta línea, el equipo de Tecnología Médica ha realizado el diseño, prototipado e integración de un sistema, denominado PINRELL - Prototype for INfraREd analysis of Lower Limbs, que utiliza tres sensores ópticos de bajo coste para la detección y análisis de la radiación térmica natural de los tejidos biológicos a nivel superficial.

El sistema PINRELL proporciona imágenes multicanal integrando dos tipos de cámaras de bajo coste para la detección de la radiación natural en los espectros Visible (VIS) e Infrarrojo Cercano (NIR) (0,4 μm – 0,9 μm), e Infrarrojo Térmico (IR) (8 μm - 14 μm) Para detectar en el rango VIS y NIR, se ha empleado la cámara Intel RealSense D415. Su principal característica es la generación de información de profundidad tridimensional a través de dos sensores y un emisor tipo NIR, combinándola en un sensor del rango del visible. Ambos sensores operan en 1080p (Full HD). En el rango IR se ha utilizado la cámara Thermal Expert Q1, que incorpora un microbolómetro de resolución QVGA en el rango de 8 µm a 14 µm y que es capaz de alcanzar una sensibilidad térmica (NETD) inferior a 50 mK. Durante 2020 se ha optimizado la respuesta de los sensores de las cámaras en PINRELL, que han sido ensambladas en un soporte diseñado y fabricado en los laboratorios de IACTEC con una impresora 3D. De esta manera se consigue aportar robustez a la estructura de sujeción y se facilita la transferencia de esta tecnología a países en vías de desarrollo.

Ignacio Sidrach-Cardona, Carlos Luque y Sara González, ingenieros de IACTEC, durante el desarrollo de la aplicación de software de PINRELL en las instalaciones de IACTEC (enero 2020). Crédito: Sara González
Ignacio Sidrach-Cardona, Carlos Luque y Sara González, ingenieros de IACTEC, durante el desarrollo de la aplicación de software de PINRELL en las instalaciones de IACTEC (enero 2020). Crédito: Sara González

 

Una de las claves de PINRELL está en la aplicación software de escritorio diseñada y desarrollada por el programa TECMED, que permite realizar la adquisición de datos, registrado de las imágenes, así como del análisis y procesamiento de la información captada por los sensores, aplicando diversas técnicas de análisis de datos para la segmentación de zonas de interés, que posteriormente se utilizan para el desarrollo de algoritmos estadísticos clásicos y Machine/Deep Learning.

“La aplicación software de escritorio del sistema PINRELL opera tanto en Linux y como en Windows, basándose en programas/librerías de software libre tales como 3D Slicer y PLUS, y empleando diferentes arquitecturas de software estándares aplicadas en la industria, lo que convierte a este sistema transferible a la industria sin esfuerzo”, explica Carlos Luque, ingeniero de software de IACTEC-Tecnología Médica.

Interfaz de usuario del sistema PINRELL desarrollada por los ingenieros de Tecnología Médica-IACTEC. Crédito: Carlos Luque
Interfaz de usuario del sistema PINRELL desarrollada por los ingenieros de Tecnología Médica-IACTEC. Crédito: Carlos Luque

 

Actualmente, PINRELL habilita la creación de una base de datos de imágenes médicas multicanal (VIS/IR/NIR) que permitirá realizar tanto el análisis como el seguimiento de patrones anómalos de temperatura a nivel superficial, imperceptibles para el ojo humano. Se trata, por lo tanto, de una herramienta que podría suponer un avance en la detección precoz de neuropatías del pie diabético, de especial incidencia en Canarias, de forma que se realizarían los análisis clínicos antes de que el daño sea severo, visible y, en ocasiones, ya irreversible.

“Para el programa de Tecnología Médica ha sido todo un reto diseñar y fabricar el prototipo PINRELL. Estamos trabajando para comenzar en los próximos meses los ensayos clínicos en colaboración con personal sanitario especialista en neuropatías del pie diabético. La combinación de PINRELL y el dispositivo de detección pasiva de radiación de microondas, desarrollado también por el programa TECMED, será una herramienta muy potente para la monitorización y el diagnóstico de patologías que inducen la formación de patrones anómalos de temperatura, tanto a nivel superficial como a nivel subcutáneo. Estos resultados se han conseguido gracias al respaldo del Cabildo Insular de Tenerife al amparo del Programa de Capacitación TFINNOVA 2016-2021, del Marco Estratégico de Desarrollo Insular (MEDI) y del Fondo de Desarrollo de Canarias”, comenta Sara González, investigadora y gestora del programa de IACTEC-Tecnología Médica.