Desarrollo de un prototipo de un sistema wearable de imagen por microondas portátil, capaz de obtener imágenes de tumores de mama, con el objetivo de realizar una detección temprana del cáncer de mama. El prototipo debe de ser de fácil uso y de bajo costo. El diseño del prototipo incluye un sistema electrónico de tecnología radar, que es sensible a cambios en el comportamiento dieléctrico y conductivo del tejido mamario a sensar; un sistema de extracción de características y formación de imágenes en 2D y 3D, capaz de detectar la forma, posición y composición de diferentes tipos de tejidos mamarios. Finalmente, un sistema clasificador que analizará y evaluará la información extraída, lo que dará como resultado la probable, o no, presencia de tumores o cáncer de mama. Los resultados experimentales, en una primera fase, se realizarán a través de fantomas de bustos 3D, manufacturados mediante impresión aditiva, lo cuales emularán el comportamiento dieléctrico y conductivo del tejido mamario; la respuesta del sistema se analizará y entrenará ante la presencia de diferentes modelos de tejido mamarios cancerígenos en diferentes estadios. El prototipo, en su fase final, será probado en pacientes para evaluar, analizar y contrastar su funcionamiento frente a otros sistemas comerciales. Finalmente, el sistema será presentado ante los organismos competentes para convertirse en un prototipo clínico funcional.

En el Perú, el cáncer de mama se ha incrementado de manera alarmante. Hasta hace un par de años esta enfermedad era considera la segunda causa de muerte de la mujer peruana debido al cáncer. Así, tan solo en el 2012 se registraron 3,952 nuevos casos y 1,208 muertes anuales a causa de la enfermedad; sin embargo, según el último informe de Globocan 2018, presentado por la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer (IARC), ahora el cáncer de mama es la primera causa de muerte en la población femenina peruana y ya no el de cuello uterino. Este año se proyectan 6,985 nuevos casos (43% más que en 2012) y 1,858 mujeres que fallecerían por esta enfermedad (35% más que en 2012).

Asimismo, esta enfermedad ya no solo se presenta entre mujeres a partir de los 40 años, sino que se detecta a edades más tempranas, desde los 30 o incluso los 25 años. Mientras más temprana se detecta la enfermedad, hay un 95 % de posibilidades de cura. A su vez, según el MINSA, el 86% de los cánceres de mama fue diagnosticado en etapa avanzada, cuando las probabilidades de curación son de solo el 50%.

Uno de los problemas para luchar contra esta enfermedad es la falta de mamógrafos en los centros de salud del país, el MINSA admite que, junto con EsSalud, solo cuenta con 102 mamógrafos en todo el país, cifra que hace inviable detectar en forma temprana la enfermedad, dado que los expertos recomiendan acudir una vez al año a un ginecólogo y hacerse revisiones periódicas para detectar la enfermedad lo más temprano posible y así evitar que la neoplasia se encuentre en etapas avanzadas.

El problema se agrava en áreas rurales, donde la población es aún más vulnerable, carece de servicios básicos y donde únicamente las postas médicas son las encargadas de brindar los servicios de salud. En estas regiones no se cuenta con personal especializado para manejar técnicas y equipos avanzados de detección temprana de cáncer de mama, los cuales además poseen costos elevados. Es por esto que se requiere de una solución de menor costo, eficiente y confiable, fácil de utilizar y que permita detectar de manera oportuna, desde sus fases iniciales, dicha enfermedad. Ello posibilitará tomar las medidas oportunas y frenar el incremento de esta enfermedad en nuestro país.

Los tipos más comunes de cáncer de mama son el carcinoma ductal in situ, el carcinoma ductal invasivo, y el carcinoma lobulillar invasivo. El tipo específico de células afectadas determina el tipo de cáncer de seno. Al respecto, de acuerdo a la clasificación de la Organización Mundial de la Salud (OMS), existen dos tipos principales de cáncer de mama: el carcinoma ductal (el más frecuente), el cual comienza en los ductos que llevan leche desde la mama hasta el pezón; y el carcinoma lobulillar, que comienza en los lobulillos que producen la leche materna.

La mayoría de los cánceres de seno son carcinomas, los cuales son tumores que se originan de las células epiteliales que revisten los órganos y los tejidos que se encuentran en todo el cuerpo. La mayoría de los cánceres de seno son a menudo un tipo de carcinoma llamado adenocarcinoma que se origina en las células que producen glándulas. Los adenocarcinomas del seno se originan en los conductos galactóforos o en los lobulillos, glándulas productoras de leche. Algunas veces un solo tumor del seno puede ser una combinación de diferentes tipos de canceres. Además, es posible que en algunos tipos muy poco comunes de cáncer de seno las células cancerosas no formen una protuberancia o un tumor en absoluto, por lo cual para el correcto desarrollo y el funcionamiento de este proyecto es necesario conocer la evolución de las respuestas conductivas y dieléctricas de los carcinomas, especialmente del carcinoma ductal infiltrante, el cual es el desarrollo más común de la enfermedad.

Las técnicas actuales para obtener imágenes mamarias son la mamografía de rayos X, la ecografía, la resonancia magnética y la tomografía por emisión de positrones (PET). Los equipos se usan comúnmente para el diagnóstico precoz del cáncer de mama son la mamografía y el ultrasonido; sin embargo, tienen una serie de deficiencias que enumeraremos a continuación. Por un lado, los resultados de la mamografía en mujeres que superan los 40 años revelaron que de cada 10,000 mujeres examinadas, 1,212 dieron resultados falsos positivos. Los efectos dañinos de la mamografía incluyen el tratamiento excesivo; las pruebas de seguimiento innecesarias y, a veces, invasivas; y el daño psicológico asociado con resultados de pruebas falso positivas. Por otro lado, la mamografía de rayos X necesita que la compresión del seno se realice en una posición lo más plana posible durante el examen, lo que causa dolor en el paciente. En estas técnicas es difícil distinguir los tumores en las imágenes mamas densas. El ultrasonido, asimismo, tiene baja resolución y no distingue entre tumoraciones malignas y benignas; es usado, principalmente, como una técnica secundaria, después de que un resultado de la mamografía muestra una masa sospechosa.

Visto así, la tecnología de microondas tiene el potencial de revolucionar cómo, cuándo y qué cuidados se pueden brindar a los pacientes con afecciones médicas (en este caso el cáncer de mama). Las perspectivas son que los sistemas de microondas pueden mejorar tanto la capacidad de diagnóstico como la precisión y permiten realizar un diagnóstico de la enfermedad cada vez más temprano. Los dispositivos basados en microondas son particularmente adecuados para uso prehospitalario, porque pueden construirse en formatos compactos y portátiles a un costo relativamente bajo y también pueden ser fáciles de usar, especialmente con personal no especialista.

Cada día se están desarrollando nuevas investigaciones y aplicaciones destinadas a la detección temprana del cáncer de mama. Muchos esfuerzos se han realizado en los últimos 20 años con resultados prometedores, pero aún quedan desafíos por resolver que se derivan de la naturaleza misma del campo de microondas y su interacción con el tejido vivo, los cuales están relacionados con el diseño de los sensores de adquisición y los algoritmos utilizados para la formación de la imagen. El diagnóstico por microondas se basa en la existencia de un contraste dieléctrico y conductivo entre los tejidos mamario sanos, con tumoraciones benignas y malignas.

Un sistema de diagnóstico por microondas está compuesto por antenas y componentes electrónicos que sirven para realizar mediciones de dispersión. La dispersión ocurre debido tanto a las variaciones dieléctricas naturales como a la posible presencia de tejido alterado, el objetivo es identificar y cuantificar tales lesiones a partir de las características en los datos de dispersión. Esta es una tarea desafiante y los sistemas deben optimizarse cuidadosamente para la aplicación específica y el método de análisis.

Los sensores deben presentar un tamaño pequeño, con la menor pérdida posible, una buena adaptación de impedancia en toda la banda de frecuencia (a menudo se requiere una banda muy ancha) mientras la antena está en contacto directo con el tejido. El sistema de adquisición debe permitir que los ajustes o deformaciones se ajusten al tamaño y la forma del objeto a sensar o tener versiones de varios tamaños.

El progreso reciente en el campo está impulsado mejoras tanto en el hardware como en los algoritmos. Curiosamente, los métodos y diseños de sistemas varían sustancialmente en términos de número de antenas, estrategias de medición, uso de medios de coincidencia, algoritmos, etc. Es importante destacar que la solidez y la usabilidad de los dispositivos de microondas han mejorado, de modo que hoy en día las evaluaciones clínicas pueden ser realizadas por enfermeras y médicos sin la necesidad de soporte técnico para las mediciones.

Modalidad de Proyecto: Proyecto de investigación multidisciplinario

Son propuestas de investigación aplicada o desarrollo tecnológico con objetivos y actividades multidisciplinarias. Participan, por lo menos, dos grupos de investigación de diversas disciplinas, ya sea de la misma o de diferente entidad.

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Dos coinvestigadores (uno por cada grupo de investigación)
• Dos tesistas de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Nota: se debe contar con la participación de, por lo menos, un investigador de una institución proveniente de alguna región del interior del país.

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Telecomunicaciones

Sector: General

Lugar de ejecución del proyecto: Arequipa

Fecha de inicio: 01/01/2019

Fecha de cierre: 01/07/2021

Plazo de ejecución (meses): 30

Objetivo Principal

El principal objetivo de nuestra propuesta es el desarrollo de un sistema wearable no invasivo como una herramienta innovadora con la capacidad de realizar el diagnóstico temprano de cáncer de mama que es la principal causa de muerte de la mujer peruana.

El problema es que en el Perú, actualmente, hay cerca de 7 mil nuevos casos de cáncer de mama y se calcula que a fin de año 2 mil mujeres fallecerán por esta causa. Lamentablemente, el cáncer de mama no presenta síntomas en la primera etapa, por lo tanto, la detección en la mayoría de los casos se hace en una etapa avanzada. Comúnmente, se presenta a partir de los 50 años. Asimismo, se sabe que mientras más temprano se detecta la enfermedad, aumenta un 95 % la posibilidad de restablecimiento.

Una de las principales características del prototipo es la capacidad de detección del cáncer de mama utilizando un método de diagnóstico no invasivo a través del uso de campos electromagnéticos en la superficie de la mama que pueda diagnosticar la existencia de cáncer en la mama sin generar lesiones o desordenes en las células cancerígenas existentes. Es decir, se emplearán las imágenes por microondas para la detección precoz del cáncer de mama. Esta nueva técnica de reconstrucción de imágenes aparece como una posible alternativa a las mamografías con el objetivo de poder abaratar costos.

La utilización de las imágenes por microondas para la detección precoz del cáncer de mama podrá permitir un diagnóstico médico de mayor sensibilidad que las técnicas usadas hoy en día, aunque a costa de renunciar a una mayor resolución que ofrecen tecnologías tales como los rayos X, lo cual no debería importar si se consigue una detección fiable. Si bien se renunciaría a tener una imagen de alta definición del interior de la mama, a cambio se conseguiría saber con una gran fiabilidad si existe o no un tumor y caracterizar su grado maligno sin dañar los tejidos, por la menor intensidad y energía de este tipo de radiación no ionizante.

Objetivo específico 1

Diseño de fantomas de busto que incluye el modelado físico e implantación de tumoraciones mamarias benignas y malignas sintéticas en diferentes estadios de los principales tipos de cánceres, mediante técnicas de impresión aditiva

Objetivo específico 2

Diseño y construcción de un prototipo de array de sensores electromagnéticos, capaz de detectar cambios en las concentraciones dieléctricas y conductivas del medio

Objetivo específico 3

Extracción de características y estudio de algoritmos capaces de estimar la composición de los tejidos mamarios y formar imágenes de microondas.

Institución responsable del proyecto

Universidad Católica San Pablo

RUC: 20327998413

Tipo de Entidad:: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Arequipa

Dependencia:s: Centro de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (CIET), Grupo de Investigacion en Ciencia y Tecnologia de los materiales (CITEM)

Instituciones asociadas

Instituto Regional de Enfermedades Neoplasicas del Sur

RUC: 20454984847

Tipo de Entidad:: Institutos o centros de investigación de régimen público

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Arequipa

Universidad de Ingeniería y Tecnología

RUC: 20545990998

Tipo de Entidad:: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

País: Perú

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: Barranco

Universidad Carlos III de Madrid

Tipo de Entidad:: Universidades extranjeras

Régimen: Público

País: España

Ciudad: Madrid

Investigador Principal

Nombres: Ebert Gabriel

Apellido paterno: San Roman

Apellido materno: Castillo

Grado académico: Magister

Nombre del grado académico: Ingeniero electrónico

Entidad:: Universidad Católica San Pablo

Dependencia:: Centro de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (CIET)

Coinvestigadores

Nombres: Julio Ernesto

Apellido paterno: Valdivia

Apellido materno: Silva

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Dependencia: Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Química

Nombres: Jimmy Diestin

Apellido paterno: Ludeña

Apellido materno: Choez

Grado académico: Doctorado

Grado académico: –

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Centro de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (CIET)

Nombres: Patricia Raquel

Apellido paterno: Castillo

Apellido materno: Araníbar

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Centro de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (CIET)

Nombres: Holger Saúl

Apellido paterno: Pérez

Apellido materno: Montaño

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Grupo de Investigación en Ciencia y Tecnología de los materiales (CITEM)

Nombres: Juan Jose

Apellido paterno: Choquehuanca

Apellido materno: Zevallos

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Centro de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (CIET)

Nombres: Luz Marina

Apellido paterno: Ventura

Apellido materno: Zaa

Grado académico: Magister

Entidad: Instituto Regional de Enfermedades Neoplásicas del Sur

Dependencia: Docencia e Investigación

Nombres: Manuel Gustavo

Apellido paterno: Sotomayor

Apellido materno: Polar

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Centro de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (CIET)

Nombres: Daniel

Apellido paterno: Segovia

Apellido materno: Vargas

Grado académico: Doctor

Entidad: Universidad Carlos III de Madrid

Dependencia: Grupo de Radiofrecuencia, Electromagnetismo, Microondas y Antenas (GREMA)

Nombres: Alejandro

Apellido paterno: García

Apellido materno: Lampérez

Grado académico: Doctor

Entidad: Universidad Carlos III de Madrid

Dependencia: Grupo de Radiofrecuencia, Electromagnetismo, Microondas y Antenas (GREMA)

Tesistas

Nombres: Tesista no identificado 1

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Nombres: Tesista no identificado 2

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Tesista no identificado 3

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Tesista no identificado 4

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Gestor tecnológico

Nombres: Katty Miluska

Apellido paterno: Sánchez

Apellido materno:

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Coordinador administrativo

Nombres: Jesús Martín

Apellido paterno Del Carpio

Apellido materno Pacheco

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Técnico

Nombres: Lucia Carolina Eliana

Apellidos: Cuellar Díaz

Entidad:  Universidad Católica San Pablo

Nombres: Elizabeth Gladys

Apellidos: Fernandez Aranzamendi

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Asistente de investigación

Nombres: Josue Manuel

Apellido paterno: Pareja

Apellido paterno: Contreras

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.