Un batido de frutas se prueba con dos pajitas diferentes. Una deja pasar solo los trozos grandes, la otra solo el líquido. Por separado, las sensaciones engañan, pero juntas dan la clave: aquí parece plátano, y aquí, fresa. Más o menos así funciona la tomografía computarizada de doble energía: atraviesa el cuerpo con rayos X a dos energías distintas para luego separar la señal en materiales concretos, por ejemplo, distinguir el hueso del músculo o encontrar una gota de medio de contraste en un vaso.
Esta separación es un problema inverso: a partir de la suma hay que recuperar los sumandos, y el más mínimo ruido en los datos se convierte en ondulaciones en las imágenes finales. Los métodos habituales o calculan lentamente, o requieren imágenes de referencia perfectas que casi nunca existen en una clínica real. Los autores del nuevo trabajo propusieron entrenar una red neuronal sin una sola respuesta preparada. En lugar de mostrarle pares de “señal cruda – imagen limpia”, incorporaron al entrenamiento el modelo físico del propio tomógrafo. La red hace una suposición sobre la composición de los tejidos, la pasa por un aparato de rayos X virtual y compara el resultado con las mediciones reales. Si la discrepancia es grande, corrige su conjetura, como un artista que se contrasta constantemente con el modelo, en lugar de copiar un dibujo ajeno.
El método se probó con los datos abiertos del desafío AAPM DL-Spectral CT. En la precisión de la reconstrucción de las proyecciones originales, superó a tres algoritmos modernos. Pero lo más interesante son las imágenes monoenergéticas virtuales. Es como si del mismo batido se pudiera obtener el sabor de cada fruta por separado, y además a diferentes “temperaturas”: a 30, 50 y 70 keV. En los tres niveles, el nuevo enfoque dio menos errores y una estructura de imagen más nítida que los competidores. Esto significa que el médico podrá distinguir con más confianza el borde de un tumor o un pequeño coágulo, y todo sin dosis adicional de radiación.
La tomografía de doble energía permite calcular la concentración de yodo en los tejidos, lo que es casi lo mismo que medir el flujo sanguíneo en un tumor sin inyectar un colorante adicional.
En la serie “The Expanse”, los escáneres médicos determinan al instante la composición de cualquier objeto por su firma espectral: nuestro método da un paso hacia ese tipo de diagnóstico sin muestras de referencia.