Reconstrucción 3D de la anatomía humana a partir de imágenes médicas obtenidas por ayuda diagnóstica

La digitalización de la información ha contribuido al desarrollo científico de la humanidad. Para la salud este proceso no es indiferente, la digitalización permite la gestión de la información desde su almacenamiento de manera eficiente. El punto de inflexión se dio mediante la aparición e implementación del formato DICOM, que guarda la información de manera fiel, puesto que permite la utilización de objetos IOD, que a su vez se componen de EI (Entidades de Información) conteniendo diferentes tipos de atributos. Estas características permiten la integración a sistemas de información como lo son los PACS (Sistemas de Archivos de Imágenes y Comunicación) y se guían bajo la ISO 12052:2006 “Health informatics -- Digital Imaging and Communication in Medicine (DICOM) including workflow and data management”. El DICOM fue concebido a principios de los años 80, por el American College of Radiology (ACR) y la National Electrical Manufactures Association (NEMA), con el fin de gestionar las múltiples imágenes obtenidas por las ayudas diagnósticas como la Tomografía Axial Computarizada (TAC) y la Resonancia Magnética (RM).

Aunque el DICOM tiene múltiples usos y permite una variedad de posibilidades, en esta oportunidad nos centraremos en describir una en particular, que corresponde a la reconstrucción 3D de sólidos virtuales. Como muchos especialistas sabrán, los equipos de tomografía, resonancia e inclusive ultrasonido, tienen un modo de operación prospectivo que permite ver en tres dimensiones las imágenes captadas por técnicas de adquisición de imágenes diagnósticas. Pero, ¿en qué consiste este modo? En dichas técnicas convencionales las imágenes de pacientes se obtienen realizando varias capturas en diferentes planos de la semicircunferencia del equipo de tomografía o resonancia, esta serie de planos contienen los contornos anatómicos de las personas y superpuestos pueden generar el volumen real del individuo. Es en esta parte cuando entra una rama de la ciencia en la cual la matemática, el desarrollo de software y la física convergen, para formar lo que se conoce como sólido virtual.

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Se pensaría que estos sólidos virtuales sólo pueden conseguirse a través de la adquisición de equipos o software especializados costosos. Sin embargo, estamos en la era donde la apertura digital permitió una revolución tan importante como la industrial, las fuentes de trabajo colaborativo mediante el ‘Open Source’ son cada vez más frecuentes y no son ajenas al campo de la digitalización de imágenes en salud iniciativas como 3D Slicer, Osirix, Invaselius entre otras, que han permitido construir representaciones de la anatomía humana y, con el auge de la impresión en 3D, llevarlas a la realidad.

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Y, ¿cómo es posible esto exactamente? La respuesta empieza con el desarrollo de ficheros ITK (Segmentation and Registration Toolkit) [1], esta serie de ficheros de uso libre, permite construir a partir de imágenes DICOM contornos que siguen las curvas anatómicas del cuerpo, logrando diferenciar contornos anatómicos de personas que se sometieron a tomografía o resonancia. Con los contornos obtenidos, otra serie de ficheros conocidos como VTK (Visual ToolKit) [2] entran en acción; estos ficheros fueron diseñados para generar sólidos virtuales en formato ParaView, que pueden exportarse en diversos formatos como .OBJ y .STL que pueden finalizar en un proceso de impresión 3D. Estas herramientas las soporta una comunidad bastante grande, la cual retroalimenta el código haciéndolos más eficientes, y son utilizadas por visores de acceso libre como 3D Slicer e Invaselius, que permitan llevar a cabo estudios de todo tipo, como muestra el siguiente video:

Mientras que el software comercial de reconstrucción ronda los 10 mil y 15 mil dólares, las alternativas de código abierto abren un campo enorme para la investigación intra-corporal, la realización de bio-modelos y el análisis de fenómenos fisiológicos. Mi invitación final consiste en prestarle atención al conocimiento abierto como solución de problemas reales, relacionados con casos clínicos.