Inteligencia artificial para la tecnología médica

Fantasma de vaso impreso con alambre guía insertado para un catéter. (Fuente: Fraunhofer IPA; Foto: Vanessa Stachel)

Configuración para el entrenamiento y la validación de una IA para la navegación autónoma de un guía. (Fuente: Fraunhofer IPA; Foto: Vanessa Stachel)

Las empresas de tecnología médica de tamaño mediano en Baden-Württemberg pronto podrán utilizar métodos de inteligencia artificial (IA) para el desarrollo o rediseño de sus productos. El conocimiento técnico lo proporcionan el grupo de proyectos para automatización en medicina y biotecnología PAMB del Fraunhofer IPA y la medicina universitaria de Mannheim en el Centro de Aplicación para Máquinas Inteligentes en Tecnología Médica (ANIMMED). En el marco del foro de la ubicación de la salud en Baden-Württemberg, el estado apoya a ANIMMED y otros siete proyectos con un total de 13,9 millones de euros.

Con métodos de inteligencia artificial (IA o AI – Artificial Intelligence), las máquinas pueden analizar, decidir o controlar automáticamente en situaciones complejas. Estas propiedades hacen que los sistemas de IA sean especialmente relevantes para su uso en medicina: los métodos inteligentes ya permiten en la práctica analizar grandes cantidades de datos en diagnóstico, que un ser humano no puede manejar.

También los dispositivos médicos pueden ser automatizados mediante el uso de métodos inteligentes. De este modo, los dispositivos pueden hacer que las aplicaciones clínicas sean mucho más eficientes y apoyar a los médicos de manera más efectiva. Sin embargo, sin el uso de IA, hoy en día, la automatización de dispositivos médicos en la mayoría de las aplicaciones clínicas parece casi imposible. La razón radica en la diversidad natural del organismo humano, su vulnerabilidad y la biología compleja del cuerpo humano. El ser humano domina esta complejidad y variabilidad. Toma decisiones parciales y regula elementos en el proceso médico, pero sus recursos pueden ser significativamente ampliados con la ayuda de máquinas inteligentes. La automatización mediante sistemas de IA se considera hoy en día como una clave técnica para una medicina de precisión eficiente en el futuro.

A pesar de estas expectativas, fuera de algunas áreas de diagnóstico, como radiología y dermatología, solo existen aplicaciones limitadas de IA antes de su implementación en la práctica clínica. Las posibilidades de la IA para controlar dispositivos y instrumentos médicos aún permanecen en gran medida inexploradas en la práctica clínica actual.

Sin embargo, las condiciones para implementar soluciones de IA en tecnología médica ya están creadas. Bibliotecas de software de IA y algoritmos, suficiente capacidad de almacenamiento y el rendimiento computacional necesario ya están disponibles. Además, se cuenta con tecnología de medición de alto rendimiento y computadoras asequibles, junto con nuevos materiales, conceptos de accionamiento y enfoques clínicos innovadores, de modo que las máquinas inteligentes en forma de dispositivos o instrumentos podrían realizarse para la medicina.

Ventajas de la IA en tecnología médica

Varios proyectos del grupo de Mannheim han demostrado que la IA es una tecnología clave en la clínica para el control inteligente de máquinas, es decir, instrumentos, dispositivos o sistemas como robots. Con la ayuda de la IA, en el futuro, las máquinas podrán apoyar a los médicos incluso en tareas críticas y en el control de procesos complejos en la clínica, incluso asumiendo procesos automáticamente y aliviando al personal según sea necesario. Esto permitirá ajustar de manera óptima los procesos de cuidado, diagnóstico e intervención a la situación individual del paciente y, al mismo tiempo, hacer que sean eficientes. De este modo, la atención médica seguirá siendo asequible en el futuro, a pesar de los costos adicionales para la infraestructura digital necesaria.

Los datos de entrenamiento son decisivos

Uno de los aspectos clave en la aplicación de IA para productos médicos es el acceso a los datos de entrenamiento. Porque los sistemas de IA que aprenden para dispositivos y instrumentos inteligentes deben entrenarse con grandes cantidades de datos que sean válidos. Esto significa que los datos representan la realidad con una precisión suficiente y pueden verificarse en relación con el resultado calculado. Especialmente para aplicaciones médicas, solo se pueden obtener estos grandes volúmenes de datos en la práctica clínica o en escenarios y simulaciones extremadamente realistas. En la mayoría de los casos, esta exigencia limita el desarrollo de sistemas de IA en medicina. El esfuerzo para las empresas se vuelve demasiado grande. Esto crea un círculo vicioso: debido a la falta de aplicaciones concretas, la viabilidad y utilidad de las soluciones de IA no pueden demostrarse en la práctica en la medida suficiente. Por lo tanto, el desarrollo de aplicaciones avanza con dificultad.

Demostradores de buenas prácticas y métodos de desarrollo cercanos a la clínica

ANIMMED rompe este círculo vicioso mediante demostradores de buenas prácticas y la oferta de métodos de desarrollo cercanos a la clínica: a través de tres demostradores de sistemas de IA para tecnología médica, ANIMMED evalúa su propia metodología de desarrollo de IA y utiliza los resultados como proyectos de referencia. La estrecha colaboración de los socios y su ubicación en el campus de la medicina universitaria de Mannheim (UMM) ofrecen un ecosistema ideal: los médicos y las instalaciones de la UMM, el Heinrich-Lanz-Zentrum (HLZ) como especialista en la obtención de datos de fuentes clínicas, y el grupo de proyectos Fraunhofer para automatización en medicina y biotecnología PAMB, con su experiencia como desarrollador y operador de soluciones de IA y del Centro de Transferencia Médica de Mannheim M2TC, forman una estructura consolidada y conectada que sienta las bases para una ejecución rápida de proyectos operativos.

Centro de Aplicación para Máquinas Inteligentes en Tecnología Médica (ANIMMED)

La creación del centro de desarrollo y aplicación en las instalaciones existentes del grupo de proyectos Fraunhofer y del HLZ fomenta el uso de IA en tecnología médica. En el campus del hospital universitario de Mannheim, ANIMMED apoya a las empresas de tecnología médica en el desarrollo, entrenamiento y adaptación de soluciones de IA para dispositivos y instrumentos médicos inteligentes.

13,9 millones de euros para la ubicación de la salud en Baden-Württemberg

Además del Centro de Aplicación para Máquinas Inteligentes en Tecnología Médica, el Ministerio de Economía apoya otros 7 proyectos con un total de 13,9 millones de euros. Después de que el Consejo de Ministros aprobara el 21 de abril el apoyo en el marco del foro de la ubicación de la salud en Baden-Württemberg, la ministra de economía de Baden-Württemberg, Dra. Nicole Hoffmeister-Kraut, justificó la decisión: »Las ideas y proyectos innovadores son la clave para un sector de la salud competitivo en el país. Especialmente en tiempos de crisis, es fundamental seguir desarrollando estas competencias y asegurarlas para el futuro. Con los primeros ocho proyectos, avanzaremos significativamente en estas tecnologías clave, en beneficio de los pacientes y del lugar de economía de Baden-Württemberg.«