“Creamos clones virtuales de tu órgano, para hacer todas las pruebas necesarias antes de operarte”: la magia de la IA en la medicina
IA
John McCarthy, responsable de Dassault Systèmes, explica las múltiples ventajas de recrear tejidos humanos y reproducir su comportamiento ante cada acercamiento terapéutico
Tu relación con la IA será otra si tienes altas capacidades: cómo identificar y potenciar los grandes maestros del futuro
John McCarthy, responsable del área de Ciencias de la Vida e Industria Sanitaria de Dassault Systèmes.
El Consumer Electronics Show (CES) de Las Vegas no se limita a mostrar los últimos avances en tecnologías domésticas, dispositivos inteligentes o robots. Hay mucho más. La mayor feria mundial de la electrónica también acoge a empresas de software capaces de salvar la vida a miles de personas.
Circulando por el pabellón principal del CES, llegué hasta el estand de Dassault Systèmes, una empresa que empezó haciendo modelos 3D de alas de avión para simular su comportamiento en el aire y ahorrarse vuelos de prueba que podrían poner en riesgo a los tripulantes. También tienen una importante presencia entre los fabricantes de automóviles.
La compañía francesa, referente mundial en software de diseño y simulación, lleva más de una década desarrollando gemelos virtuales del cuerpo humano: modelos digitales de órganos y tejidos que permiten probar tratamientos, dispositivos médicos y cirugías antes de intervenir en un paciente real.
“Hace 30 o 40 años que hacemos gemelos digitales, lo que pasa es que antaño no los llamábamos así”, explica John McCarthy, responsable del área de Ciencias de la Vida e Industria Sanitaria de Dassault Systèmes. “Diseñábamos alas de aviones, coches, botellas, incluso vacunas. Un día nos dimos cuenta de que ya teníamos la tecnología para simular la máquina más compleja que existe: el cuerpo humano”.
“Cuando BMW construye un coche, primero lo estrella virtualmente en el software, las veces que haga falta. Puede ralentizar el tiempo, ver qué ocurre dentro, analizar qué le pasa al tobillo del pasajero, etcétera. En medicina, en cambio, probamos directamente en personas, con fármacos que solo funcionan en un 10% de los casos y tardan diez años y miles de millones en llegar al mercado”, añade.
La pregunta que se formularon tenía que llegar tarde o temprano: si eso funciona en ingeniería, ¿por qué no hacerlo también con pacientes? Así nació el proyecto del gemelo humano virtual, empezando órgano por órgano. “Primero el corazón, luego el cerebro, después pulmones, hígado, riñón, ojos... Llevamos mucho tiempo trabajando en esto”, resume McCarthy.
Si eso funciona en ingeniería, ¿por qué no hacerlo también con pacientes?
Hoy esos modelos permiten simular procesos a escalas imposibles de observar en la práctica clínica. “Podemos hacer zoom hasta el nivel de las proteínas dentro de una célula, ralentizar el tiempo y ver cómo interactúa una molécula con su objetivo”, explica. Durante la pandemia, esa capacidad permitió analizar bibliotecas completas de antivirales para comprobar, en software, si se unían a la proteína del virus antes de pasar al laboratorio físico
Trabajando con la FDA para homologar el sistema
El sistema que han desarrollado es especialmente valioso para probar moléculas de fármacos en gemelos humanos digitales, gracias a modelos predictivos de inteligencia artificial que han demostrado su eficacia y su precisión. De esta manera, los ensayos clínicos se reducen enormemente, tanto en tiempo como en costes. “Lo que la IA nos ha permitido hacer es usar estos datos del mundo real y datos simulados para entrenar modelos de IA basados no solo en palabras, sino realmente en física y evidencia del mundo real”, clarifica McCarthy.
Pero el impacto de Dassault Systèmes va más allá. Ya están trabajando con agencias reguladoras como la FDA para que acepte la evidencia generada por simulación. “Hemos demostrado que la evidencia simulada puede ser tan precisa como la de un ensayo clínico”, afirma McCarthy. “Eso abre la puerta a ensayos híbridos, donde reclutas 200 pacientes reales y 800 virtuales”.
En dispositivos médicos, el enfoque ya se está aplicando. Empresas como Abbott han utilizado el gemelo virtual del corazón para simular el funcionamiento de marcapasos en distintos estados patológicos. “La FDA aceptará esos resultados como prueba de que el dispositivo funcionará en humanos”, explica. Todavía no es un hecho, pero están cerca de conseguirlo.
La cirugía se hacía sin ensayo general… hasta ahora
Uno de los ejemplos más contundentes llega desde la cirugía pediátrica. En el Hospital Infantil de Boston, el equipo del doctor David Hoganson utiliza gemelos virtuales para planificar operaciones en niños con cardiopatías congénitas. “Estos niños nacen con corazones que no se parecen a ningún otro”, explica McCarthy. “Tomamos sus resonancias y ecografías y adaptamos el modelo general a su corazón específico”
El resultado es una cirugía ensayada previamente. “El 90% de las veces, cuando el cirujano ve la simulación, cambia el plan inicial”, afirma. Se trata de un contexto sin segundas oportunidades, y por tanto la posibilidad de probar distintas estrategias en un entorno virtual reduce riesgos y mejora resultados.
El nivel de detalle llega hasta el diseño de parches milimétricos. “Trabajan con corazones del tamaño de una nuez, vasos sanguíneos como un meñique y parches como una uña”, describe McCarthy. El software permite calcular la forma exacta que tendrá ese parche cuando el corazón vuelva a llenarse de sangre y recupere presión, algo imposible de intuir a simple vista
Los familiares del paciente también se benefician
El gemelo virtual no solo sirve para el cirujano. También transforma la relación con el paciente y su familia. “Imagínate que eres padre y escuchar términos médicos que no entiendes. Con el modelo 3D puedes ponerte unas gafas y ver exactamente qué le pasa al corazón de tu hijo y qué se va a hacer”, explica McCarthy. “Para muchos padres, verlo en tres dimensiones les da tranquilidad y confianza”.
Ese impacto emocional tiene consecuencias clínicas. “Sabemos que los pacientes y familias que entienden lo que ocurre y se sienten acompañados obtienen mejores resultados”, añade Derek Lane, responsable de comunicación de proyectos globales de Dassault Systèmes.
Otras aplicaciones: Alzheimer, migrañas y biomarcadores digitales
El trabajo con gemelos virtuales se extiende también a enfermedades neurológicas. En Alzheimer, los modelos permiten realizar evaluaciones cognitivas de forma frecuente y en casa. “En lugar de evaluar al paciente cada seis meses en la consulta, puedes hacerlo regularmente en un entorno menos estresante y ajustar el tratamiento antes”, explica McCarthy
En migrañas, la simulación se combina con terapias digitales. “No es una droga, es un enfoque conductual que cambia la química cerebral”, señala. Ensayos clínicos han demostrado que determinadas aplicaciones pueden reducir la probabilidad y gravedad de los episodios cuando el paciente detecta los primeros síntomas
El siguiente paso son los biomarcadores digitales, capaces de detectar el inicio de una enfermedad años antes de que aparezcan los síntomas clínicos. “En problemas cardiovasculares, muchos pacientes pasan siete años antes de ver a un cardiólogo. Detectarlo con antelación puede cambiar completamente su pronóstico”, afirma McCarthy.
Reducir a la mitad el tiempo de llegada al paciente
Mirando al futuro, McCarthy cree que el impacto será mucho mayor de lo que se piensa. “Hoy tardamos diez años en llevar un tratamiento al mercado. Con simulación avanzada, ese tiempo puede reducirse a la mitad”, asegura. La clave está en generar evidencia sólida, cubrir casos límite y tomar mejores decisiones antes de intervenir en personas reales.
No se trata de sustituir al médico, insiste, sino de darle mejores herramientas. “Nos apoyamos en décadas de ciencia, en premios Nobel de biología, química y modelado molecular. El software intenta marcar distancias con la improvisación que puede darse en muchos casos, y que los ensayos de prueba y error no se hagan sobre el paciente, sino en una máquina. Esto se traduce en decisiones más informadas y seguras”.
En medicina, donde cada error tiene consecuencias humanas, la posibilidad de ensayar, medir y entender antes de actuar marca una diferencia profunda. Los gemelos virtuales no eliminan la incertidumbre, pero la hacen visible, medible y, en muchos casos, evitable.