Para personas con alto riesgo de desarrollar cáncer de mama, las exploraciones frecuentes con ultrasonido pueden ayudar a detectar tumores en etapas tempranas. Investigadores del MIT han desarrollado ahora un sistema de ultrasonido miniaturizado que podría facilitar la realización de ecografías mamarias con mayor frecuencia, ya sea en casa o en el consultorio médico.
El nuevo sistema consta de una pequeña sonda de ultrasonido conectada a un módulo de adquisición y procesamiento que es ligeramente más grande que un teléfono inteligente. Este sistema puede utilizarse sobre la marcha, conectado a un ordenador portátil para reconstruir y visualizar imágenes 3D de gran angular en tiempo real.
“Todo es más compacto, lo que puede facilitar su uso en zonas rurales o para personas que puedan tener barreras para acceder a este tipo de tecnología”, afirma Canan Dagdeviren, profesora asociada de artes mediáticas y ciencias en el MIT y autora principal del estudio.
Con este sistema, añade, se podrían detectar más tumores en una fase más temprana, lo que aumentaría las posibilidades de un tratamiento exitoso.
Colin Marcus, doctorando en 2025, y el ex investigador postdoctoral del MIT, Md Osman Goni Nayeem, son los autores principales del artículo, que aparece en la revista Advanced Healthcare Materials. Otros autores del artículo son los estudiantes de posgrado del MIT Aastha Shah, Jason Hou y Shrihari Viswanath; Maya Eusebio, estudiante de verano del MIT y estudiante de pregrado de la Universidad de Central Florida; David Sadat, especialista en investigación del Laboratorio de Medios del MIT; Anantha Chandrakasan, provost del MIT; y Tolga Ozmen, cirujano de cáncer de mama del Massachusetts General Hospital.
Monitorización frecuente
Si bien muchos tumores de mama se detectan mediante mamografías rutinarias, que utilizan rayos X, pueden desarrollarse tumores entre las mamografías anuales. Estos tumores, conocidos como cánceres de intervalo, representan entre el 20 y el 30 por ciento de todos los casos de cáncer de mama y tienden a ser más agresivos que los detectados durante las exploraciones de rutina.
Detectar estos tumores de forma temprana es fundamental: cuando el cáncer de mama se diagnostica en las primeras etapas, la tasa de supervivencia es de casi el 100 por ciento. Sin embargo, para los tumores detectados en etapas posteriores, esa tasa se reduce a alrededor del 25 por ciento.
Para algunas personas, la exploración ecográfica más frecuente, además de las mamografías regulares, podría ayudar a aumentar el número de tumores detectados en una fase temprana. Actualmente, la ecografía solo se realiza como seguimiento si una mamografía revela alguna zona de preocupación. Las máquinas de ultrasonido utilizadas para este fin son grandes y costosas, y requieren técnicos altamente capacitados para su uso.
“Se necesitan técnicos de ultrasonido cualificados para utilizar estas máquinas, lo que es un obstáculo importante para acceder a la ecografía en comunidades rurales o en países en desarrollo donde no hay tantos radiólogos cualificados”, explica Viswanath.
Al crear sistemas de ultrasonido portátiles y más fáciles de usar, el equipo del MIT espera hacer que la exploración ecográfica frecuente sea accesible a muchas más personas.
En 2023, Dagdeviren y sus colegas desarrollaron una matriz de transductores de ultrasonido que se incorporaron a un parche flexible que se puede adherir a un sujetador, lo que permite a la persona que lo usa mover un rastreador de ultrasonido a lo largo del parche e imaginar el tejido mamario desde diferentes ángulos.
Esas imágenes 2D se pueden combinar para generar una representación 3D del tejido, pero podrían existir pequeñas lagunas en la cobertura, lo que podría hacer que se pasaran por alto pequeñas anomalías. Además, esa matriz de transductores tenía que conectarse a una máquina de procesamiento tradicional, costosa y del tamaño de un refrigerador, para visualizar las imágenes.
En su nuevo estudio, los investigadores se propusieron desarrollar una matriz de ultrasonido modificada que fuera totalmente portátil y pudiera crear una imagen 3D de toda la mama escaneando solo dos o tres ubicaciones.
El nuevo sistema que desarrollaron es un sistema de adquisición de datos chirped (cDAQ) que consta de una sonda de ultrasonido y una placa base que procesa los datos. La sonda, que es un poco más pequeña que una baraja de cartas, contiene una matriz de ultrasonido dispuesta en forma de un cuadrado vacío, una configuración que permite a la matriz tomar imágenes 3D del tejido subyacente.
Estos datos son procesados por la placa base, que es ligeramente más grande que un teléfono inteligente y cuesta alrededor de 300 dólares fabricarla. Todos los componentes electrónicos utilizados en la placa base están disponibles comercialmente. Para visualizar las imágenes, la placa base se puede conectar a un ordenador portátil, por lo que todo el sistema es portátil.
“Los sistemas de ultrasonido 3D tradicionales requieren componentes electrónicos voluminosos y de alto consumo de energía, lo que limita su uso a hospitales y clínicas de alta gama”, afirma Chandrakasan. “Al rediseñar el sistema para que sea ultra-escaso y eficiente energéticamente, esta potente herramienta de diagnóstico puede trasladarse fuera de la sala de imagen a un factor de forma portátil accesible para los pacientes en todas partes”.
Este sistema también utiliza mucha menos energía que una máquina de ultrasonido tradicional, por lo que puede alimentarse con una fuente de alimentación de CC de 5 V (una batería o un adaptador de CA/CC utilizado para conectar pequeños dispositivos electrónicos como módems o altavoces portátiles).
“La imagenología por ultrasonido ha estado tradicionalmente confinada a los hospitales”, dice Nayeem. “Para trasladar el ultrasonido más allá del entorno hospitalario, rediseñamos toda la arquitectura, introduciendo un nuevo proceso de fabricación de ultrasonido, para que la tecnología sea tanto escalable como práctica”.
Diagnóstico más temprano
Los investigadores probaron el nuevo sistema en un sujeto humano, una mujer de 71 años con antecedentes de quistes mamarios. Descubrieron que el sistema podía imaginar con precisión los quistes y crear una imagen 3D del tejido, sin lagunas.
El sistema puede imaginar hasta una profundidad de 15 centímetros en el tejido y puede imaginar toda la mama desde dos o tres ubicaciones. Y, debido a que el dispositivo de ultrasonido se coloca sobre la piel sin tener que presionarse sobre el tejido como una sonda de ultrasonido típica, las imágenes no se distorsionan.
“Con nuestra tecnología, simplemente se coloca suavemente sobre el tejido y puede visualizar los quistes en su ubicación y tamaño originales”, afirma Dagdeviren.
El equipo de investigación está llevando a cabo ahora un ensayo clínico más amplio en el MIT Center for Clinical and Translational Research y en el MGH.
Los investigadores también están trabajando en una versión aún más pequeña del sistema de procesamiento de datos, que tendrá aproximadamente el tamaño de una uña. Esperan conectarlo a un teléfono inteligente que pueda utilizarse para visualizar las imágenes, lo que hará que todo el sistema sea más pequeño y fácil de usar. También planean desarrollar una aplicación para teléfonos inteligentes que utilice un algoritmo de IA para ayudar a guiar al paciente a la mejor ubicación para colocar la sonda de ultrasonido.
Si bien la versión actual del dispositivo podría adaptarse fácilmente para su uso en un consultorio médico, los investigadores esperan que en el futuro una versión más pequeña pueda incorporarse a un sensor portátil que pueda ser utilizado en el hogar por personas con alto riesgo de desarrollar cáncer de mama.
Dagdeviren está trabajando ahora en el lanzamiento de una empresa para ayudar a comercializar la tecnología, con la ayuda de una subvención MIT HEALS Deshpande Momentum Grant, el Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship y el MIT Media Lab WHx Women’s Health Innovation Fund.
La investigación fue financiada por un premio CAREER de la National Science Foundation, un premio 3M Non-Tenured Faculty Award, la Lyda Hill Foundation y el MIT Media Lab Consortium.
