Académico desarrolla proyecto Fondecyt que busca asesorar a médicos en la toma de decisiones sobre tratamientos radiológicos

La iniciativa liderada por el director del Magíster en Ingeniería Informática, Guillermo Cabrera, contempla el uso de Inteligencia Artificial, Optimización, Estadística y Matemáticas.

08.06.2021

El Dr. Guillermo Cabrera, académico de la Escuela de Ingeniería Informática y director del programa de Magíster en Ingeniería Informática de la PUCV, se adjudicó recientemente un Fondecyt Regular, que se titula: “Métodos matemáticos multiobjetivo para resolver el problema de optimización de apertura directa y ángulo de haz integrado en radioterapia para el tratamiento del cáncer”.

Al respecto, el académico explica que el proyecto viene a ser la continuación de su Fondecyt de Iniciación que proviene de su tesis de Doctorado, cuando se encontraba estudiando en Auckland, Nueva Zelanda.  

“Nosotros mezclamos varias técnicas, ocupamos Inteligencia Artificial, Optimización, Matemática, Estadística, pero todo está al servicio del apoyo a la toma de decisiones. Cuando los problemas son simples, no se requiere una estrategia muy elaborada. Algunas incluso se vuelven intuitivas, pero a medida que los problemas se vuelven complejos, las soluciones se complican. No hay soluciones simples a problemas complejos. Nosotros estamos trabajando en entregar apoyo para aquellos que deben tomar decisiones complejas con estas técnicas para que la decisión sea lo más eficiente posible”, advierte.

¿Cuál es el objetivo del proyecto?

“Nosotros apoyamos a los médicos que deben decidirse por algún tratamiento y en el proceso tienen que tomar muchas decisiones, desde qué ángulo irradiar, cuántas veces, cuánto tiempo, etc. Esto hace que las soluciones sean muy variadas y que sea difícil para las personas evaluar cada una de las alternativas. Nosotros le sugerimos algunas que nosotros somos capaces de encontrar con nuestras técnicas”.

“Justo entre el estallido social y la pandemia me puse en contacto con el subdirector del Hospital Van Buren y realizamos una presentación del proyecto de iniciación y tuvimos una buena acogida del equipo de Oncología y específicamente de Radiología”.

¿Por qué optaron por la Inteligencia Artificial?

“La Inteligencia Artificial tiene una historia de 70 años y ofrece muchas ramas, entre ellas está la que se llama ‘Sistema de Expertos’, que son sistemas que se especializan en áreas específicas y donde creamos algoritmos que son ‘inteligentes’ y que son capaces de buscar soluciones en un mar de opciones, entregando las mejores alternativas, con opciones matemáticas, que usamos para crear estos algoritmos”.

“Lo que nosotros estamos haciendo cuesta encontrarlo a nivel mundial. Tomamos datos de máquinas que cuestan varios millones de dólares y tienen sistemas comerciales que son desarrollados por los propios fabricantes como Philips u otros. Nosotros nos damos cuenta de que no hay módulos que trabajen con problemas de optimización directa de aperturas, es decir, la forma en que le damos al haz del láser para atacar el tumor y no quemar otras partes. Estos módulos tampoco existen en los sistemas comerciales. Si bien no es un objetivo del proyecto para nosotros es importante llegar a ofrecerlo a los hospitales para que puedan ocupar nuestros algoritmos en los tratamientos del día a día”.

EL USO DE ALGORITMOS

¿Cuánto tiempo dura el proyecto Fondecyt Regular?

“Partimos con tres años a partir de abril 2021. Tenemos una base de datos grande que nos han entregado desde la comunidad científica y que pone a disposición información de pacientes internacionales. No tenemos todavía la experticia para saber si el plan es clínicamente aceptable, por eso es importante la opinión que puedan dar los médicos”.

¿Pueden aplicarse los algoritmos a otro tipo de problemas?

“Este ámbito lo vengo trabajando desde mi doctorado en Auckland, pues me interesaba la optimización multiobjetivo, son decisiones que deben tomarse en todos lados, desde Transporte, Logística, Salud, Economía y otros. El problema desde el punto de vista matemático, puede modelarse como otros, por ejemplo, la creación de redes de distribución de camiones o centros de acopio. Desde el punto de vista matemático, son problemas muy similares. Los algoritmos trabajan sobre modelos y no problemas, la capacidad de modelar matemáticamente es maravillosa, pues permite abstraerte de los detalles y concentrarte en la estructura, aplicándose a áreas muy diferentes”.

¿Cómo ha sido la inclusión de estudiantes en el proyecto?

En la Escuela de Ingeniería Informática hay un ecosistema de investigación muy maduro. Existe una cultura de investigación arraigada, que hace que los estudiantes la valoren y se acerquen a nosotros. Hay alumnos de 4° año que nos piden hacer investigación con nosotros y se quedan trabajando en laboratorio durante el verano y a los que les gusta, siguen después con becas de investigación para que sigan madurando sus ideas. En ese sentido, sin esa ayuda lo que hacemos sería mucho más difícil. Tenemos dos estudiantes doctorales en el laboratorio y pueden ayudar a los más jóvenes”.

¿Qué desafíos se abren hacia adelante con este proyecto?

“En diversos grupos de investigación universitario a nivel mundial, todos tienen un centro oncológico u hospital que les permite dar el paso desde la investigación teórica a otra más aplicada. Sin ese nexo, es muy difícil ofrecer un producto para ser llevado a los hospitales de la región, debe validarse con el respaldo de un hospital o centro dedicado a este tipo de problemas. Nos interesa tener una relación más estrecha con el hospital Carlos Van Buren para llevar lo que hacemos desde la teoría a la práctica, teniendo un impacto real en la sociedad”.   

Postgrado PUCV