La IA detecta el primer biomarcador de imagen del estrés crónico

Utilizando un modelo de inteligencia artificial de aprendizaje profundo, los investigadores identificaron el primer biomarcador de estrés crónico detectable a través de imágenes de rutina, según la investigación que se presentará la próxima semana en la reunión anual de la Sociedad Radiológica de Norteamérica (RSNA, de sus siglas en inglés).

El estrés crónico puede afectar tanto el bienestar físico como el psicológico, causando diversos problemas, como ansiedad, insomnio, dolor muscular, hipertensión y debilitamiento del sistema inmunitario, según la Asociación Americana de Psicología. Las investigaciones demuestran que el estrés crónico puede contribuir al desarrollo de enfermedades graves, como cardiopatías, depresión y obesidad.

La autora principal del nuevo estudio estudio, la Dra. Elena Ghotbi, investigadora postdoctoral de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, desarrolló y entrenó un modelo de aprendizaje profundo para medir el volumen de la glándula suprarrenal en tomografías computarizadas existentes. Sólo en EEUU se realizan cada año decenas de millones de tomografías computerizadas de tórax. 

Atención preventiva 

"Nuestro enfoque aprovecha datos de imagen ampliamente disponibles y abre la puerta a evaluaciones a gran escala del impacto biológico del estrés crónico en diversas afecciones mediante tomografías computarizadas de tórax existentes", ha afirmado Ghotbi en un comunicado. Y ha recordado: "Este biomarcador basado en IA tiene el potencial de mejorar la estratificación del riesgo cardiovascular y guiar la atención preventiva sin necesidad de pruebas ni radiación adicionales"

La coautora principal, Dra. Shadpour Demehri, profesora de radiología en Johns Hopkins, ha destacado que el estrés crónico es una condición o queja frecuente con la que muchos adultos lidian a diario.

Carga a largo plazo del estrés 

"Por primera vez, podemos ver la carga a largo plazo del estrés en el cuerpo mediante una exploración que ya se realiza a diario a pacientes en hospitales de todo el país. Hasta ahora, no habíamos tenido otra forma de medir y cuantificar los efectos acumulativos del estrés crónico, aparte de cuestionarios, marcadores séricos sustitutos como la inflamación crónica y la medición del cortisol, cuya obtención es muy engorrosa", ha informado Demehri.

A diferencia de las mediciones individuales de cortisol, que proporcionan una instantánea momentánea de los niveles de estrés, el volumen suprarrenal actúa como un barómetro biológico del estrés crónico.

En el estudio, los investigadores obtuvieron datos de 2.842 participantes (edad media de 69,3 años; 51% mujeres) del Estudio Multiétnico de Aterosclerosis, un ensayo exhaustivo que combina tomografías computarizadas de tórax, cuestionarios de estrés validados, mediciones de cortisol y marcadores de carga alostática (los efectos fisiológicos y psicológicos acumulativos del estrés crónico en el cuerpo). Esta excepcional integración de datos de imagen, bioquímicos y psicosociales la convirtió en la cohorte óptima, y ​​probablemente la única, para desarrollar un biomarcador de imagen del estrés crónico.

Muestras de cortisol en saliva 

Los investigadores aplicaron retrospectivamente su modelo de aprendizaje profundo a las tomografías computarizadas para segmentar y calcular el volumen de las glándulas suprarrenales. El índice de volumen suprarrenal (AVI) se definió como el volumen (cm³) dividido por la altura² (m²). Se recogieron muestras de cortisol salival ocho veces al día durante dos días. La carga alostática se basó en el índice de masa corporal, la creatinina, la hemoglobina, la albúmina, la glucosa, el recuento leucocitario, la frecuencia cardíaca y la presión arterial.

Se evaluaron las asociaciones estadísticas entre el AVI y el cortisol, la carga alostática y las medidas de estrés psicosocial, incluyendo cuestionarios de depresión y estrés percibido. Los investigadores descubrieron que el AVI derivado de IA se correlacionaba con cuestionarios de estrés validados, los niveles de cortisol circulante y futuros resultados cardiovasculares adversos.

Un AVI más alto se asoció con un mayor nivel de cortisol, cortisol máximo y carga alostática. Los participantes con alto estrés percibido presentaron un AVI más alto en comparación con aquellos con bajo estrés. El AVI también se asoció con un mayor índice de masa ventricular izquierda (IMV). Cada aumento de 1 cm³/m² en el AVI se relacionó con un mayor riesgo de insuficiencia cardíaca y mortalidad.

El primer marcador de imagen del estrés 

"Con datos de seguimiento de hasta 10 años de nuestros participantes, pudimos correlacionar el AVI derivado de IA con resultados clínicamente significativos y relevantes. Este es el primer marcador de imagen de estrés crónico que ha sido validado y ha demostrado tener un impacto independiente en un resultado cardiovascular, concretamente en la insuficiencia cardíaca", ha insistido la investigadora.

"Durante más de tres décadas, hemos sabido que el estrés crónico puede desgastar el cuerpo en múltiples sistemas", ha establecido ala Dra. Teresa E. Seeman, profesora de epidemiología en la UCLA, e investigadora pionera en estrés y salud, que también ha participado en el ensayo-

Segmentación 3D automatizada de las glándulas suprarrenales izquierda y derecha en TC de tórax. (Dra. Elena Ghotbi y RSNA)

"Lo que hace que este trabajo sea tan emocionante es que vincula una característica de imagen obtenida rutinariamente, el volumen suprarrenal, con medidas biológicas y psicológicas validadas del estrés, y demuestra que predice de forma independiente un resultado clínico importante. Es un verdadero avance en la operacionalización del impacto acumulativo del estrés en la salud”.

Para la Dra. Demehri al vincular una característica de imagen fácilmente medible con múltiples indicadores validados de estrés y enfermedades posteriores, esta investigación introduce una forma completamente nueva y práctica de cuantificar el estrés crónico.

“La importancia clave de este trabajo radica en que este biomarcador se puede obtener a partir de tomografías computarizadas (TC), que se realizan ampliamente en por diversas razones. En segundo lugar, es una medida fisiológicamente fiable del volumen suprarrenal, que forma parte de la cascada fisiológica del estrés crónico", ha recordado. 

Los investigadores dijeron que el biomarcador de imágenes podría usarse en una variedad de enfermedades que están asociadas con el estrés crónico en adultos de mediana edad y mayores.