Ingenieros de la UVigo mejoran con inteligencia artificial el diagnóstico de la apnea del sueño

La apnea obstructiva del sueño es una de las patologías respiratorias con mayor incidencia a nivel mundial y, en nuestro país, las pruebas de diagnóstico acumulan largas listas de espera. Para ayudar a los médicos y agilizar esta atención, ingenieros de la UVigo, en colaboración con el servicio de Neumología del Álvaro Cunqueiro, han diseñado un sistema inteligente capaz de identificar a los pacientes sospechosos de sufrir esta patología.

Los investigadores implicados pertenecen al departamento de Diseño en la Ingeniería y al grupo Desains (Diseño, sistemas expertos y soluciones de Inteligencia Artificial), que se adscribió recientemente al Instituto de Investigación Sanitaria Galicia Sur (IISGS). Y llevan más de un año colaborando con el Sergas en esta novedosa línea de trabajo sobre sistemas inteligentes de soporte a la decisión clínica que surgió de la tesis doctoral de Manuel Casal Guisande.

Las pruebas iniciales para construir el sistema de software se realizaron con la información sobre 4.400 pacientes del Cunqueiro, una aportación clave ya que los modelos inteligentes se basan en datos y en la búsqueda de relaciones entre ellos. “Disponer de una base con estas dimensiones es muy importante y la Unidad de Trastornos Respiratorios del Sueño ha aportado datos valiosísimos, fruto de su trabajo durante la última década. Los resultados obtenidos han generado muy buenos indicadores de acierto, lo que ya de por sí es fantástico. Sin embargo, y siempre desde la prudencia, somos ambiciosos y creemos que la incorporación de mejoras en los modelos y en su combinación o el empleo de sistemas híbridos inteligentes aumentará la capacidad predictiva de estas herramientas, que serán en cada evolución más fiables, precisas y explicables”, confía Casal, que defenderá su tesis en septiembre.

El sistema de inteligencia artificial utilizado en el proyecto combina dos enfoques diferentes para tratar de replicar el razonamiento humano. Y por eso utiliza dos modelos habitualmente considerados competidores, los de conocimiento, que extraen conclusiones a partir de unas reglas, y los de datos, que encuentran patrones de relación entre ellos y las consecuencias que provocan.

En el caso del modelo estadístico, los investigadores utilizaron datos de la historia clínica –sexo, edad, índice de masa corporal, perímetro del cuello, patologías previas o fármacos que tomaba el paciente–. Y para el de conocimiento emplearon entrevistas personales centradas en síntomas más subjetivos como horas de sueño, cansancio diurno o ronquidos. Y finalmente combinaron los riesgos asociados a que las personas padezcan apnea obstructiva del sueño obtenidos por cada uno de los modelos.

“Consideramos que ambos son complementarios y que incluso pueden mejorarse mutuamente. Éste es, sin duda, el mayor desafío de nuestra línea de investigación, aunque también el de mayor impacto futuro. Los sistemas combinados, incluso hibridados, compartiendo una única fuente de información que fusiona datos y conocimiento representan uno de los enfoques de razonamiento artificial más avanzados y prometedores. Sus resultados mejorarán en múltiples aspectos las actuales prestaciones de los sistemas inteligentes tradicionales”, avanza.

"Ayudará a reducir listas de espesra y evitar pruebas cara e incluso innecesarias"

El investigador reconoce que las aplicaciones de la inteligencia artificial para dar soporte en el diagnóstico pueden generar “ciertas dudas”, ya que no permiten entender el proceso de razonamiento realizado ni sus conclusiones. “Además estas decisiones son trascendentales y los sistemas inteligentes más avanzados todavía no alcanzan a representar la experiencia, sabiduría e intuición del personal médico y sanitario. Sin embargo, la oportunidad que representan debe ser aprovechada. Desde luego, pueden servir como herramientas para el cribado de pacientes y, de esta forma, reducir listas de espera y evitar pruebas caras e incluso innecesarias”, destaca Casal.

Los investigadores de la UVigo confían en intensificar la colaboración con los responsables de Neumología del Cunqueiro a través de proyectos estatales y autonómicos, además de incorporar personal postdoctoral en el propio servicio para “estrechar y afianzar” esta relación.

“Hemos tenido la suerte de encontrar a un conjunto de profesionales que a su extraordinario conocimiento y experiencia añaden una curiosidad y un interés particular en estos sistemas inteligentes. Han entendido rápidamente su potencial. Gracias a ello, hemos accedido a la mejor y más adecuada información, lo que nos ha permitido diseñar la actual generación de sistemas inteligentes que estamos a punto de implementar”, celebra Casal.

El investigador considera “absolutamente” motivador formar parte de un proyecto multidisciplinar que engloba a expertos en diferentes ámbitos. “El objetivo de la ingeniería, sobre todo, la relacionada con el diseño, desarrollo y puesta en marcha de nuevos productos, debe ser dar respuesta a las necesidades de la industria. Nosotros ejemplificamos este fin dando soporte a las decisiones en el ámbito médico-sanitario con sistemas inteligentes. Pero construirlos precisa integrar múltiples perspectivas, desde la ingeniería a la medicina, los pacientes y los facultativos, la programación y los fundamentos lógicos”, señala.

“Solo el trabajo conjunto y la colaboración permitirán obtener sistemas que cambien el paradigma diagnóstico actual y representen el comienzo de una nueva generación de herramientas que mejorarán la detección temprana de enfermedades, reducirán costes y supondrán una mejora en todos los aspectos de la atención médica”, añade Casal, que considera que el grado y el máster de Ingeniería Biomédica constituyen “una oportunidad única para la colaboración entre la Universidad de Vigo, la Escuela de Ingeniería Industrial y el Cunqueiro.

Primera prueba piloto en el hospital prevista para el próximo año

La finalidad del proyecto es que la herramienta pueda ser usada “de forma intensiva” por parte de los profesionales del Servicio de Neumología, pero también extender su uso a Atención Primaria para poder detectar pacientes con esta patología y su grado de severidad. Tras la prueba de concepto, los investigadores ya están listos para llevar a cabo una primera implementación de cara a su futuro uso profesional por parte de cualquier equipo del Sergas.

En este sentido, los ingenieros de la UVigo y los expertos de Neumología están diseñando una experiencia en el Álvaro Cunqueiro para recoger más información y validar el sistema. “Esperamos poder usar el sistema diagnóstico, dentro de una prueba piloto, el próximo año. Marcará un hito en este trabajo y abrirá nuevos caminos hacia el empleo médico-sanitario de esta herramienta, así como para el desarrollo de muchas otras”, señala Casal Guisande.

Las aplicaciones de los sistemas inteligentes en los procesos diagnósticos a día de hoy todavía son “inimaginables”, añade el ingeniero. “Estamos convencidos de que en los próximos años la investigación dentro de nuestro grupo y en el área se verá incrementada de forma notable y lograremos avances, no solo académicos y científicos, sino también aplicados al ámbito médico-sanitario”, sostiene.

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