La enfermedad de Alzheimer es la causa más común de demencia y afecta a millones de ancianos en todo el mundo. De hecho, solo en España, se estima que existen más de 900.000 personas afectadas por esta enfermedad, según la UPM, que se convirtió en una prioridad de salud pública para el Ministerio de Sanidad.

La detección precoz es clave para mejorar la calidad de vida de los afectados y sus familias, pero identificarla en sus estados iniciales no siempre es fácil. Para intentar mejorar en este campo y lograr mejores resultados, investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid aplicaron técnicas de ‘machine learning’ al análisis de diferentes modalidades de imágenes médicas utilizadas para el diagnóstico de enfermedades neurológicas.

“Desde un punto de vista clínico, la resonancia magnética (RM) y la tomografía por emisión de positrones (PET) son las dos modalidades de imágenes médicas utilizadas en el diagnóstico de este tipo de enfermedades ya que aportan información complementaria de los aspectos anatómicos y metabólicos de la enfermedad. Pero lamentablemente estas pruebas no se realizan sincrónicamente lo que dificulta su integración y la interpretación adecuada de sus resultados por parte de los profesionales médicos”, explicó la investigadora del Centro de Tecnología Biomédica de la UPM y una de las autoras de este trabajo, Consuelo Gonzalo.

TRABAJO PIONERO

Para ello, los investigadores de la UPM realizaron un análisis sistemático de las imágenes de MRI y PET para la evaluación del estado de demencia, utilizando diferentes técnicas de fusión (la fusión temprana, tardía e intermedia). A continuación, diseñaron e implementaron una solución completamente basada en redes neuronales convolucionales (CNN) 3D que extraía características de todo el volumen cerebral en tres dimensiones. Una vez hecho eso, propusieron una estrategia de entrenamiento capaz de manejar un conjunto de datos altamente desequilibrado e incompleto.

“Hasta donde sabemos, la metodología propuesta representa el primer trabajo que proporciona un análisis de diferentes técnicas de fusión basada en aprendizaje profundo multimodal para la evaluación de la severidad de la demencia”, explicó la investigadora de la UPM. “El tipo de soluciones que se desarrollan en este trabajo puede ser una herramienta de ayuda a la decisión de enorme interés práctico para los neurólogos”, añadió.

El trabajo, que se publicó en la revista ‘Artificial Intelligence in Medicine’, cuenta también con la participación las universidades italianas de Nápoles y Roma, y la Universidad de Umea en Suecia.

En trabajos futuros, los investigadores pretenden seguir explorando la fusión de diferentes modalidades, analizando más a fondo las propiedades de la representación de características compartidas. “Se deben investigar enfoques que pretendan mejorar la integración de datos heterogéneos, generalizándolos a casos de estudio con más de dos modalidades de imágenes. También se debe abordar la explicabilidad de los modelos implementados, evaluando las decisiones tomadas por las redes en comparación con el diagnóstico clínico", concluyeron.