Desarrollo de inteligencia artificial para el planeamiento quirúrgico en cirugía de columna: avances del proyecto AITPACOL
Financiado por la Unión Europea – NextGenerationEU
Con el apoyo del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia y la Comunidad de Madrid
Digital Anatomics está desarrollando nuevas soluciones de inteligencia artificial para automatizar y optimizar la planificación de cirugías de columna, en el marco del proyecto AITPACOL. Esta iniciativa ha sido seleccionada en la convocatoria de “Casos de uso de inteligencia artificial aplicada a la industria”, impulsada por el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (PRTR), con financiación de la Unión Europea – NextGenerationEU y el apoyo de la Comunidad de Madrid.
AITPACOL responde a una necesidad clínica concreta: mejorar la precisión, reducir los tiempos de planeamiento y facilitar la producción a escala de dispositivos médicos personalizados, como guías quirúrgicas para la columna.
LIMITACIONES ACTUALES EN LA PLANIFICACIÓN QUIRÚRGICA PERSONALIZADA
Actualmente, la creación de dispositivos personalizados para cirugía vertebral implica un planeamiento técnico altamente especializado que consume varias horas de trabajo por caso. Este proceso depende del análisis manual de imágenes TAC por parte de técnicos expertos, lo que introduce variabilidad y limita la escalabilidad.
Además, el uso exclusivo de TAC conlleva altos niveles de exposición a la radiación, lo que dificulta su aplicación en pacientes pediátricos o en contextos con recursos limitados. Las radiografías (rayos X), aunque más accesibles, no suelen permitir una planificación quirúrgica directa por la falta de herramientas de segmentación y modelado adecuadas.
SOLUCIONES BASADAS EN INTELIGENCIA ARTIFICIAL
AITPACOL contempla el desarrollo de cinco sistemas de IA que se integran en una misma plataforma digital:
1. Segmentación automática de vértebras en TAC:
Red neuronal que identifica y segmenta las vértebras de forma automática a partir de imágenes TAC, generando en segundos un entorno 3D donde se planifica la cirugía.
2.Predicción de la trayectoria de tornillos:
Un sistema que, a partir del TAC, sugiere la posición óptima de los implantes. Estas propuestas son después revisadas por un técnico, acelerando y facilitando el trabajo.
3. Conversión de TAC en imágenes de rayos X sintéticas:
Permite entrenar sistemas que funcionan directamente con radiografías, mucho más económicas y accesibles, además reducen la exposición del paciente a la radiación.
4. Segmentación de pedículos en radiografías:
Red neuronal que ayuda a obtener medidas clave para seleccionar el tamaño adecuado de los tornillos, algo especialmente importante en cirugías infantiles.
5. Modelos 3D a partir de radiografías:
Algoritmo capaz de generar modelos tridimensionales sin necesidad de realizar un TAC, lo que permitirá planificar cirugías con menor exposición a radiación.
AUTOMATIZACIÓN, ESCALABILIDAD Y PRECISIÓN
El proyecto AITPACOL tiene como propósito avanzar hacia una automatización integral del planeamiento quirúrgico, reduciendo los tiempos de preparación y minimizando la necesidad de intervención técnica especializada. Esta automatización no solo agiliza el diseño de guías quirúrgicas personalizadas, sino que también permite su producción a gran escala, con costes más bajos y mayor rapidez.
Además, se busca compatibilizar imágenes TAC y radiografías, ampliando la aplicabilidad clínica de las herramientas desarrolladas y facilitando su uso en entornos con distintos niveles de acceso tecnológico. La transformación de datos entre modalidades permite entrenar modelos con ambos formatos, mejorando la flexibilidad en la planificación.
El proyecto también tiene como objetivo optimizar los algoritmos existentes para mejorar su rendimiento, precisión y escalabilidad, así como extender el uso de estas tecnologías a casos clínicos más complejos, incluyendo pacientes pediátricos o procedimientos en los que solo se dispone de imágenes bidimensionales. De este modo, se podrán abordar intervenciones como la corrección de deformidades espinales o el diseño de dispositivos personalizados en contextos clínicos más amplios.
AITPACOL es un proyecto en fase de desarrollo que explora nuevas aplicaciones de inteligencia artificial en cirugía de columna, con potencial para mejorar la eficiencia clínica y facilitar la personalización a futuro.