IA ayuda a los radiólogos a detectar más lesiones en las mamografías

La inteligencia artificial (IA) mejora la precisión de la detección del cáncer de mama para los radiólogos cuando interpretan mamografías de detección, ayudándolos a dedicar más atención a las áreas sospechosas, según un estudio publicado en Radiology.

Jessie JJ Gommers
Jessie JJ Gommers

Investigaciones previas han demostrado que la IA para el apoyo a la toma de decisiones mejora el rendimiento de los radiólogos al aumentar la sensibilidad para la detección del cáncer sin aumentar el tiempo de lectura. Sin embargo, el impacto de la IA en los patrones de búsqueda visual de los radiólogos aún no se ha explorado completamente.

Para obtener más información, los investigadores utilizaron un sistema de seguimiento ocular para comparar el rendimiento del radiólogo y los patrones de búsqueda visual al leer mamografías de cribado con y sin un sistema de apoyo a la toma de decisiones con IA. El sistema incluía un pequeño dispositivo con cámara colocado frente a la pantalla con dos luces infrarrojas y una cámara central. Las luces infrarrojas iluminan los ojos del radiólogo y la cámara captura los reflejos, lo que permite calcular las coordenadas exactas de sus ojos en la pantalla.

“Al analizar estos datos, podemos determinar en qué partes de las mamografías se centra el radiólogo y durante cuánto tiempo, lo que proporciona información valiosa sobre sus patrones de lectura”, afirmó la primera autora conjunta del estudio, Jessie JJ Gommers, M.Sc., del Departamento de Imágenes Médicas del Centro Médico Universitario Radboud en Nijmegen, Países Bajos.

En el estudio, 12 radiólogos interpretaron mamografías de 150 mujeres, incluidas 75 con cáncer de mama y 75 sin él.

La precisión en la detección del cáncer de mama entre los radiólogos fue mayor con la ayuda de IA que con la lectura sin ayuda. No se observaron diferencias en la sensibilidad media, la especificidad ni el tiempo de lectura.

Figura 1. (A) (Curvas características operativas del receptor promediadas por lector de radiólogos que leen con y sin soporte de IA y la curva característica operativa del receptor independiente del sistema de IA. Los puntos de colores indican las tasas medias de verdaderos y falsos positivos de los radiólogos. (B) El gráfico de burbujas muestra los cambios en la tasa de verdaderos positivos, la tasa de falsos positivos y el tiempo de lectura para cada radiólogo. El tamaño de los discos de colores es proporcional al tiempo medio de lectura de cada radiólogo. Las flechas apuntan desde el rendimiento al leer sin soporte de IA hasta la lectura con soporte de IA. Los círculos abiertos representan la media de todos los radiólogos. La lectura con soporte de IA resultó en un mayor rendimiento de lectura que cuando se lee sin ayuda.
Figura 1. (A) (Curvas características operativas del receptor promediadas por lector de radiólogos que leen con y sin soporte de IA y la curva característica operativa del receptor independiente del sistema de IA. Los puntos de colores indican las tasas medias de verdaderos y falsos positivos de los radiólogos. (B) El gráfico de burbujas muestra los cambios en la tasa de verdaderos positivos, la tasa de falsos positivos y el tiempo de lectura para cada radiólogo. El tamaño de los discos de colores es proporcional al tiempo medio de lectura de cada radiólogo. Las flechas apuntan desde el rendimiento al leer sin soporte de IA hasta la lectura con soporte de IA. Los círculos abiertos representan la media de todos los radiólogos. La lectura con soporte de IA resultó en un mayor rendimiento de lectura que cuando se lee sin ayuda.

“Los resultados son alentadores”, afirmó Gommers. “Con la disponibilidad de la información de IA, los radiólogos obtuvieron resultados significativamente mejores”.

Los datos de seguimiento ocular mostraron que los radiólogos pasaron más tiempo examinando regiones que contenían lesiones reales cuando el soporte de IA estaba disponible.

Figura 2. (A) Mamografías de cribado en una mujer de 67 años con una masa en el cuadrante superior externo de la mama derecha. La herramienta de IA clasificó este examen como de muy alto riesgo, con una puntuación máxima de la región de 80 o más en la ubicación del cáncer. (B) Mamografías de cribado en una mujer de 52 años sin cáncer de mama que fue recordada por siete de los 12 radiólogos al leer sin apoyo de IA. La herramienta de IA clasificó este examen como de bajo riesgo, con una puntuación máxima de la región por debajo de 40. (C) Mamografías de cribado en una mujer de 50 años con una masa mal definida en el cuadrante superior externo de la mama izquierda, diagnosticada como carcinoma ductal/lobulillar mixto invasivo. La herramienta de IA clasificó este examen como de riesgo intermedio, con una puntuación máxima de la región entre 40 y 59. (D) Mamografías de cribado en una mujer de 59 años sin cáncer de mama. La herramienta de IA clasificó este examen como de riesgo medio-alto, con un puntaje regional máximo entre 60 y 79. La categoría del examen de IA y las regiones marcadas por IA con puntajes regionales se muestran como en el estudio del lector, con diamantes que indican calcificaciones y círculos que indican lesiones de tejidos blandos.
Figura 2. (A) Mamografías de cribado en una mujer de 67 años con una masa en el cuadrante superior externo de la mama derecha. La herramienta de IA clasificó este examen como de muy alto riesgo, con una puntuación máxima de la región de 80 o más en la ubicación del cáncer. (B) Mamografías de cribado en una mujer de 52 años sin cáncer de mama que fue recordada por siete de los 12 radiólogos al leer sin apoyo de IA. La herramienta de IA clasificó este examen como de bajo riesgo, con una puntuación máxima de la región por debajo de 40. (C) Mamografías de cribado en una mujer de 50 años con una masa mal definida en el cuadrante superior externo de la mama izquierda, diagnosticada como carcinoma ductal/lobulillar mixto invasivo. La herramienta de IA clasificó este examen como de riesgo intermedio, con una puntuación máxima de la región entre 40 y 59. (D) Mamografías de cribado en una mujer de 59 años sin cáncer de mama. La herramienta de IA clasificó este examen como de riesgo medio-alto, con un puntaje regional máximo entre 60 y 79. La categoría del examen de IA y las regiones marcadas por IA con puntajes regionales se muestran como en el estudio del lector, con diamantes que indican calcificaciones y círculos que indican lesiones de tejidos blandos.

Los radiólogos parecían ajustar su comportamiento de lectura según el nivel de sospecha de la IA: cuando la IA daba una puntuación baja, probablemente los tranquilizaba, ayudándolos a avanzar con mayor rapidez en los casos claramente normales —dijo Gommers—. Por el contrario, las puntuaciones altas de la IA los impulsaban a realizar una segunda revisión, más cuidadosa, sobre todo en los casos más complejos o sutiles.

Figura 3. Los gráficos de violín muestran los tiempos de lectura promedio por examen de detección para radiólogos que leen sin y con apoyo de IA (A) para todos los exámenes y (B) por categoría de riesgo de IA.
Figura 3. Los gráficos de violín muestran los tiempos de lectura promedio por examen de detección para radiólogos que leen sin y con apoyo de IA (A) para todos los exámenes y (B) por categoría de riesgo de IA.

Las marcas regionales de la IA funcionaron como señales visuales, explicó Gommers, guiando la atención de los radiólogos hacia áreas potencialmente sospechosas. En esencia, añadió, la IA actuó como un par de ojos adicionales, proporcionando a los radiólogos información adicional que mejoró tanto la precisión como la eficiencia de la interpretación.

Figura 4. Los gráficos de violín muestran el porcentaje medio del área mamaria cubierta por fijaciones con el campo de visión útil estándar (A) para radiólogos que leen sin y con soporte de IA y (B) para radiólogos que utilizan soporte de IA, antes y después de activar los marcadores de IA.
Figura 4. Los gráficos de violín muestran el porcentaje medio del área mamaria cubierta por fijaciones con el campo de visión útil estándar (A) para radiólogos que leen sin y con soporte de IA y (B) para radiólogos que utilizan soporte de IA, antes y después de activar los marcadores de IA.

“En general, la IA no solo ayudó a los radiólogos a centrarse en los casos adecuados, sino que también dirigió su atención a las regiones más relevantes dentro de esos casos, lo que sugiere un papel importante para la IA en la mejora tanto del rendimiento como de la eficiencia en la detección del cáncer de mama”, afirmó Gommers.

Figura 5. (A) Fijaciones (círculos rosas) de un radiólogo mientras leía sin y con apoyo de IA en una mamografía de cribado en una mujer de 72 años sin cáncer de mama. Los radiólogos no recordaron a la mujer en ninguna de las condiciones de lectura. La herramienta de IA clasificó este examen como de bajo riesgo, con una puntuación máxima de región inferior a 40. (B) Fijaciones de un radiólogo mientras leía sin y con apoyo de IA en una mamografía de cribado en una mujer de 50 años con carcinoma invasivo. El radiólogo recordó a esta mujer en ambas condiciones de lectura. La herramienta de IA clasificó este examen como de muy alto riesgo, con una puntuación máxima de región de 80 o superior (números rojos; el número amarillo representa un riesgo intermedio). Los rombos indican calcificaciones y los círculos, lesiones de tejidos blandos.
Figura 5. (A) Fijaciones (círculos rosas) de un radiólogo mientras leía sin y con apoyo de IA en una mamografía de cribado en una mujer de 72 años sin cáncer de mama. Los radiólogos no recordaron a la mujer en ninguna de las condiciones de lectura. La herramienta de IA clasificó este examen como de bajo riesgo, con una puntuación máxima de región inferior a 40. (B) Fijaciones de un radiólogo mientras leía sin y con apoyo de IA en una mamografía de cribado en una mujer de 50 años con carcinoma invasivo. El radiólogo recordó a esta mujer en ambas condiciones de lectura. La herramienta de IA clasificó este examen como de muy alto riesgo, con una puntuación máxima de región de 80 o superior (números rojos; el número amarillo representa un riesgo intermedio). Los rombos indican calcificaciones y los círculos, lesiones de tejidos blandos.

Gommers señaló que la dependencia excesiva de sugerencias erróneas de la IA podría provocar la omisión de cánceres o la repetición innecesaria de nuevas imágenes. Sin embargo, diversos estudios han demostrado que la IA puede tener un rendimiento tan bueno como el de los radiólogos en la interpretación de mamografías, lo que sugiere que el riesgo de información errónea de la IA es relativamente bajo.

Figura 6. Los gráficos de violín muestran (A) el tiempo medio de fijación dentro de la región de la lesión para radiólogos que leen sin y con apoyo de inteligencia artificial (IA); (B) el tiempo medio hasta la primera fijación (TTFF) dentro de la región de la lesión en comparación con los radiólogos que leen sin y con apoyo de IA; y (C) las tasas medias de búsqueda, reconocimiento y error de decisión entre los casos de falsos negativos en comparación con los radiólogos que leen sin y con apoyo de IA.
Figura 6. Los gráficos de violín muestran (A) el tiempo medio de fijación dentro de la región de la lesión para radiólogos que leen sin y con apoyo de inteligencia artificial (IA); (B) el tiempo medio hasta la primera fijación (TTFF) dentro de la región de la lesión en comparación con los radiólogos que leen sin y con apoyo de IA; y (C) las tasas medias de búsqueda, reconocimiento y error de decisión entre los casos de falsos negativos en comparación con los radiólogos que leen sin y con apoyo de IA.

Para mitigar los riesgos de errores, dijo Gommers, es importante que la IA sea muy precisa y que los radiólogos que la utilizan se sientan responsables de sus propias decisiones.

“Es fundamental capacitar a los radiólogos para interpretar críticamente la información de la IA”, afirmó.

Los investigadores están realizando estudios adicionales sobre lectores para explorar cuándo debería estar disponible la información de la IA, por ejemplo, inmediatamente después de abrir un caso o cuando se solicita. Además, están desarrollando métodos para predecir si la IA tiene dudas sobre sus decisiones.

“Esto permitiría un uso más selectivo del apoyo de la IA, aplicándolo solo cuando sea probable que proporcione un beneficio significativo”, dijo Gommers.

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