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Big Data and models for personalized Head and Neck Cancer Decision support

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Datos masivos y análisis visuales para el diagnóstico y tratamiento de los carcinomas de cabeza y cuello

Los carcinomas de cabeza y cuello (CCC) tienen una alta tasa de mortalidad, principalmente debido a que el diagnóstico se produce cuando el cáncer ha alcanzada un estadio avanzado. El proyecto BD2Decide ha empleado la computación en nube y modelos novedosos para salvar vidas.

Salud

Los factores de riesgo relacionados con los CCC son el tabaquismo, el consumo excesivo de alcohol y, como se ha descubierto recientemente, la infección por el virus del papiloma humano (VPH). Dado que la mayoría de los pacientes son diagnosticados todavía en estadios avanzados (estadios III y IV), su manejo requiere por lo general varios tratamientos, incluida la cirugía seguida de radioterapia y quimiorradiación posoperatorias. El tratamiento actual de los CCC puede causar asimetrías faciales desfigurantes, efectos en el habla, la deglución y la alimentación y, debido a su toxicidad, una grave morbilidad, así como un deterioro considerable de la calidad de vida de los pacientes. Tito Poli del proyecto BD2Decide, coordinador y profesor asociado del Hospital Universitario de Parma, destaca: «Los médicos tienen que hacer frente, por tanto, a la necesidad de elegir el mejor tratamiento curativo y, al mismo tiempo, minimizar los efectos secundarios y las repercusiones sobre la calidad de vida de los pacientes».

Una tecnología integral basada en los datos masivos

BD2Decide ha desarrollado una tecnología para estas necesidades aún insatisfechas de los médicos: un sistema de apoyo a las decisiones clínicas (SADC) integral y validado. «Este marco vincula datos epidemiológicos, conductuales y ambientales específicos de la población, así como datos genómicos, patológicos, clínicos y de imagenología a múltiples escalas específicos del paciente con modelos de pronóstico a múltiples escalas disponibles y herramientas de visualización gráfica», comenta Poli. Los trabajos de investigación de BD2Decide han propiciado varias innovaciones. Los investigadores han introducido la radiómica y la genómica combinada en el proceso de diagnóstico y tratamiento y en los modelos de pronóstico. Teniendo en cuenta todos los factores a múltiples escalas relacionados con la evolución de los CCC y los datos poblacionales, el proyecto ha integrado y recalibrado diferentes modelos. El análisis de imágenes de tomografía axial computerizada y resonancia magnética ha proporcionado herramientas de extracción de características radiómicas que pueden utilizarse para la modelización combinada de pronóstico radiogenómico y el descubrimiento de nuevas firmas de pronóstico personalizadas. Para toda esta nueva riqueza de información, el proyecto aprovechó las técnicas de datos masivos para emplear la computación en nube y las técnicas de análisis a fin de descubrir indicadores de pronóstico inesperados. La creación de la infraestructura de datos masivos y en la nube para recopilar y homogeneizar los datos se hizo de conformidad con los estándares más avanzados.

La aportación del paciente es vital

En cuanto a la atención de los pacientes, la introducción de nuevos conceptos de colaboración aplicados a la toma de decisiones mediante el intercambio de datos, la elaboración de modelos de pronóstico y la investigación de datos constituyó una innovación relevante con la consiguiente ayuda interactiva de codecisión de los pacientes. Para el uso clínico, los socios de BD2Decide han puesto en práctica una presentación de datos «transparente» y un resultado de modelización de pronóstico personalizado. Además de la herramienta SADC, el equipo desarrolló asimismo un sistema de gestión del conocimiento. BD2Decide ha realizado progresos significativos más allá del estado de la técnica al desarrollar nuevos métodos precisos para la determinación del VPH en el cáncer bucofaríngeo. La identificación y validación de una nueva firma genómica para el cáncer bucal puede dar lugar a una patente.

Perspectivas de cara al futuro del plan de investigación

«Mediante predicciones de pronóstico y decisiones de tratamiento más precisas y personalizadas, congruentes con el conocimiento clínico actualizado y las preferencias de los pacientes, se espera que BD2Decide contribuya a reducir los costes sanitarios y sociales de los CCC», concluye Poli. Es más, se optimizará la prestación de asistencia y se evitarán medidas innecesarias. Con el futuro de la investigación de los CCC firmemente fijado en su mira, los socios clínicos de BD2Decide están negociando con las infraestructuras de investigación existentes en la Unión Europea: el nodo italiano de la red ELIXIR. El objetivo es depositar sistemáticamente el conjunto de datos de BD2Decide en un repositorio permanente, para compartirlo con la comunidad científica y fomentar nuevas investigaciones sobre los CCC, en consonancia con los principios de la Nube Europea de la Ciencia Abierta. Con ramificaciones en el ámbito académico y formativo, la Universidad de Parma tiene previsto incluir un curso sobre digitalización en el sector sanitario y análisis de datos masivos en entornos clínicos, cuyo contenido se basa en la experiencia y los resultados de BD2Decide.

Palabras clave

BD2Decide, datos masivos, nube, carcinomas de cabeza y cuello, VPH

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