PROSTACTO: Desarrollo de un dispositivo para el cribado del cáncer de próstata
27 diciembre 2024.
Autor/es: Víctor J. Primo Capella, Adrián Morales Casas, Carlos M. Atienza Vicente, José Luis Peris Serra, Juan López Pascual.
Instituto de Biomecánica (IBV)
El cáncer es la principal causa de morbimortalidad en España, y el cáncer de próstata representa el tipo más frecuente en hombres, con más de 30.000 casos diagnosticados anualmente. Aunque la detección precoz ha mejorado significativamente, los métodos tradicionales, como el tacto rectal, presentan limitaciones relacionadas con su subjetividad y falta de precisión, lo que subraya la necesidad de herramientas más objetivas y accesibles. En respuesta a este desafío, surge la iniciativa PROSTACTO, en la que se propone el desarrollo de un dispositivo innovador que permite el cribado del cáncer de próstata mediante la evaluación objetiva de la rigidez del tejido prostático con sensores avanzados y ultrasonidos, en un formato portátil y económico.
En esta iniciativa participan el Instituto de Biomecánica (IBV), el Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IIS La Fe), la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), el Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (I3M), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el vehículo de inversión REDIT Ventures, con el apoyo financiero de la Agencia Valenciana de la Innovación (AVI), ahora IVACE+i. Este esfuerzo conjunto culminará en la comercialización del dispositivo por la startup RI MEDICAL.
INTRODUCCIÓN
El cáncer sigue siendo una de las principales causas de morbimortalidad en el mundo y en España. En 2020 se diagnosticaron aproximadamente 18,1 millones nuevos casos de cáncer en el mundo (excluyendo los tumores cutáneos no melanoma) y el núoK GRACIASmero de nuevos diagnósticos aumentará a 28 millones de casos nuevos al año para 2040[1].
Tal y cómo se recoge en el informe anual de la Sociedad Española de Oncología Médica, en España, se estima que en 2024 se alcanzarán los 286.664 casos, lo que supone un ligero incremento con respecto al año 2023. Este aumento se atribuye a diversos factores como el crecimiento poblacional, el envejecimiento, la exposición a factores de riesgo (el tabaco, el alcohol, la obesidad y el sedentarismo) y, en algunos tipos de cáncer como el colorrectal y los de mama, cérvix o próstata, al aumento de la detección precoz[2].
Según este mismo informe, los cánceres más frecuentemente diagnosticados en España en 2024 serán los de colon y recto (44.294 nuevos casos), mama (36.395), pulmón (32.768), próstata (30.316) y vejiga urinaria (22.097). En el caso de los hombres, el cáncer de próstata será el más frecuentemente diagnosticado, seguido por el de colon y recto, pulmón y vejiga urinaria[3].
En la Comunitat Valenciana las tendencias son similares. El cáncer de próstata es el tercero más frecuente a nivel global, y el más frecuente en hombre junto al cáncer de colon, representando el 30% de todos los tumores que afectan a los hombres[4].
Respecto a la tasa de incidencia, en CV se ha detectado un descenso de la misma según las cifras registradas desde 2007, llegando a una incidencia de 130,3 casos por cada 100.000 habitantes, una tasa inferior a la tasa europea y española. Estas cifras se traducen en que 1 de cada 14 hombres en CV podría desarrollar un cáncer de próstata[5].
El tacto rectal como método de cribado
Como se ha comentado anteriormente, el aumento del número de pacientes diagnosticados de cáncer está relacionado con un aumento en la detección precoz de los mismos, gracias a los programas de detección existentes, como en el caso del cáncer de mama o en el cáncer de próstata. En este último tipo un aspecto del cribado que permanece sin resolver es el procedimiento del tacto rectal. El tacto rectal fue el componente fundamental de los regímenes de detección del cáncer de próstata antes de la utilización generalizada de la prueba de sangre para detectar el antígeno prostático específico (PSA). Como inconveniente, es una técnica que no gusta ni al examinador ni al paciente.
Además de ello, uno de los problemas de los que adolece el tacto rectal es su subjetividad. Es por ello que la existencia de una técnica complementaria capaz de objetivar el resultado de una exploración rectal podría suponer un avance considerable en la detección de cáncer de próstata en aquellos contextos de PSA normal y presencia de induraciones localizadas en regiones de difícil exploración.
En este contexto, y partiendo de esta necesidad desde el ámbito clínico, surgió la iniciativa PROSTACTO, fruto de la colaboración entre el Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IIS La Fe), el Instituto de Biomecánica (IBV), el Instituto de Instrumentación para Imagen molecular (I3M) y la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) . Esta iniciativa plantea el desarrollo de un dispositivo que permita, de manera sencilla y rápida, objetivar el examen rectal como método de cribado de cáncer de próstata en la atención primaria.
En este artículo se presentan el desarrollo y los principales hitos alcanzados en los últimos años fruto de esta colaboración, los cuales han concluido en la transferencia de una patente a la empresa de nueva creación, RI Medical, para su explotación comercial.
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DEL DISPOSITIVO
Primeros pasos
El inicio del diseño y desarrollo del dispositivo PROSTACTO se llevó a cabo en el marco de un proyecto de colaboración entre REDIT y La Fe (Servicio de Urología). En este primer proyecto, el consorcio estaba constituido por el equipo clínico adscrito al Hospital La Fe y el IBV. La propuesta contemplaba el desarrollo de un dispositivo que tuviese como finalidad prevista la ayuda al cribado de pacientes con cáncer de próstata. Este dispositivo debía de cumplir tres requisitos iniciales: debía ser un dispositivo portátil, económico y que permitiera su uso por personal médico no especialista en urología. Estas características facilitarían la incorporación del dispositivo a los recursos disponibles en atención primaria para el cribado o detección precoz del cáncer de próstata.
En base a estas premisas, el IBV trabajó en el diseño de un dispositivo basado en la realización de mediciones de la rigidez mediante la indentación del tejido prostático, con el objetivo de encontrar posibles alteraciones en la rigidez de dicho tejido causadas por la presencia de tejido canceroso.
Tras varias iteraciones de diseño en cooperación con el equipo clínico, se optó por un diseño dividido en dos partes principales. Por un lado, un mango que serviría para la manipulación del dispositivo durante la exploración, y en el cual se alojaría toda la electrónica necesaria para su uso. Por otro lado, y acoplado al mango, el vástago principal, en el cual se alojaría la punta de exploración para la valoración de la rigidez y los sensores correspondientes (Figura 1).
El principio de funcionamiento de la punta de exploración es la medición de la fuerza ejercida en dos sensores concéntricos, siendo la ratio entre las fuerzas registradas con ambos sensores el valor a partir del cual se determina si un tejido es más o menos rígido. Cuanto mayor es el ratio entre ambas fuerzas mayor es la rigidez del sistema, y por tanto, mayor es el riesgo de que de que ese tejido sea un tumor.
Figura 1. Diseño inicial del dispositivo PROSTACTO. Detalle de la punta de exploración.
Durante el desarrollo de los prototipos, se llevó a cabo la caracterización del funcionamiento del dispositivo con fantomas de silicona, mediante los cuales se intentaba reproducir tanto las características mecánicas de un tejido prostático sano como las de un tejido patológico, mediante la incorporación de materiales de rigidez elevada y diferente tamaño que simulan las induraciones propias de este tejido.
Además de los fantomas de silicona, se utilizaron también fantomas comerciales destinados al entrenamiento médico para la exploración rectal (Figura 2).
Figura 2. Ensayos en fantomas de silicona, fantomas comerciales y próstata explantadas.
Para finalizar la caracterización, se llevaron a cabo pruebas de verificación del dispositivo de medida sobre la próstata explantada de un paciente diagnosticado con cáncer (Figura 2). En la Figura 3 se muestran dos de los registros de medición realizados sobre esta. En estos registros, se representan en color azul la fuerza registrada con el sensor externo, y en naranja la fuerza registrada con el sensor interno. En la gráfica de la izquierda se observa una ratio entre las fuerzas registradas elevada, situación que se corresponde con una zona de rigidez elevada que podría indicar la presencia de un tumor. En la gráfica de la derecha se observa que esta ratio es menor es menor, lo que se corresponde con un tejido de rigidez normal.
Figura 3. Ejemplos de los registros obtenidos con el dispositivo durante las mediciones en próstata explantada.
Evolución del diseño
La evolución del diseño se llevó a cabo en el marco de un segundo proyecto, financiado por la Agencia Valenciana de la Innovación AVI), actualmente IVACE+i, a través de un proyecto de valorización. Al consorcio del proyecto anterior, se sumó un tercer integrante, el Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (I3M/UPV).
Este segundo proyecto tenía como objetivo continuar con el desarrollo del dispositivo, introduciendo las mejoras detectadas durante las primeras fases de desarrollo y de ensayo del mismo, así como realizar un estudio de investigación clínica en pacientes que permitiera validar clínicamente su funcionamiento. Así mismo, se gestionó una patente internacional que cubre los principales mercados objetivo.
Las mejoras del diseño se centraron en tres aspectos. El primero de ellos era la incorporación de un sistema retráctil que permitiera replegar y desplegar la punta de exploración. Este sistema permitiría prevenir al paciente de posibles daños durante la exploración, permitiendo que la punta de exploración sólo estuviera en posición desplegada durante la medición.
La segunda mejora del diseño que tuvo lugar fue la incorporación de una sonda de ultrasonidos. Tras la realización de las primeras pruebas en fantomas y en próstata explantada, se comprobó que la orientación del profesional médico durante la exploración y la localización de la zona de indentación eran dos aspectos críticos para garantizar un correcto procedimiento de análisis del tejido prostático. Este cambio en el diseño impactaba directamente con uno de los principales requisitos definidos al inicio del diseño, que el dispositivo fuera un dispositivo económico. Sin embargo, la importancia y la necesidad del cambio en el diseño justificaba el cambio de criterio. Para esta modificación, el consorcio original del proyecto incorporó al grupo de investigación del I3M, grupo especialista en el desarrollo de instrumentación y algoritmos de software en imagen médica.
La tercera y última modificación importante se centró en el diseño y fabricación del dispositivo en materiales biocompatibles. Como se ha comentado con anterioridad, el objetivo último del nuevo proyecto era llevar a cabo un estudio de investigación clínica enfocada a validar el funcionamiento del dispositivo en entorno clínico relevante. Es por ello que el dispositivo a ensayar, debía cumplir unos mínimos requisitos de fabricación para garantizar la seguridad en su uso con pacientes.
Además de estos cambios principales, se implementaron más cambios en el diseño, sobre todo a nivel del mecanismo de registro, por ejemplo, el cambio de sensores utilizados para el registro de fuerzas, pasando de utilizar un doble sensor de tinta resistiva a un sensor basado en el uso de flejes metálicos instrumentados con galgas extensométricas.
En la Figura 4 se muestra el diseño final del dispositivo tras la implementación de los cambios indicados.
Figura 4. Diseño final del dispositivo PROSTACTO utilizado en el estudio de investigación clínica.
Del mismo modo que en versiones preliminares, tras el diseño y la fabricación del prototipo funcional de dispositivo, se llevó a cabo la evaluación in vitro, en la cual se comprobó su funcionalidad de medición.
Posteriormente, se llevó a cabo un estudio de investigación clínica en próstatas explantadas de pacientes diagnosticados de cáncer de próstata con prostactectomía radical planificada. El estudio fue realizado en las instalaciones del Hospital Universitario y Politécnico de La Fe por el personal del servicio de urología participante en el proyecto, liderado por el Dr. César David Vera Donoso y el personal investigador del IBV.
Este estudio incluyó la exploración ex vivo de un total de 8 próstatas explantadas, las cuales fueron, previamente, exploradas por los profesionales médicos y, posteriormente, exploradas con el dispositivo. Este estudio permitió ajustar los parámetros de medida del dispositivo de manera más adecuada a las características reales del tejido a explorar.
Validación clínica del dispositivo
Tras la caracterización in vivo y ex vivo, se procedió a la elaboración y recopilación de toda la documentación técnica relativa al diseño, fabricación y seguridad, necesaria para la solicitud de revisión del estudio de investigación en pacientes por parte del Comité de Ética de la Investigación con medicamentos del ISS La Fe, y por parte de la AEMPS.
Tras la aprobación por parte de ambos organismos, y tras dos meses de reclutamiento y medidas, a inicios de 2024 concluyó el estudio de investigación clínica con pacientes. En este estudio se demostró que la exploración del tejido prostático con el dispositivo de estudio, no causaba ningún daño al paciente, y que, por lo tanto, se trataba de un método de exploración seguro.
Durante las exploraciones realizadas con el dispositivo PROSTACTO, se identificaron potenciales mejoras, principalmente relacionadas con la integración de la sonda ecográfica en el dispositivo de medida y su colocación en relación con la punta de exploración. Esta y otras mejoras se abordaron en fases posteriores de rediseño.
CONCLUSIONES
Tras la finalización de dos proyectos en colaboración, financiados con fondos regionales, el Instituto de Biomecánica (IBV), el Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IIS La Fe), la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), junto con el vehículo de inversión REDIT Ventures, han crean la nueva compañía de base tecnológica RI MEDICAL, que fabricará y comercializará el dispositivo PROSTACTO. Se espera que durante 2025 se finalice el segundo ensayo con pacientes, monitorizado desde La Fe, de forma que en 2026 se pueda poner en el mercado el producto y empezar por su implementación en la propia La FE y en clínicas privadas de la Comunitat Valenciana, para en una segunda fase poder entrar en el mercado nacional e internacional.
Este desarrollo marca un hito para el IBV y REDIT, ya que RI Medical es la primera start-up generada a partir de la colaboración entre REDIT y los centros tecnológicos de la Comunitat Valenciana, con la participación de La Fe, la UPV y el CSIC. Asimismo, demuestra que a través de sinergias entre diferentes instituciones se puede hacer crecer el sector de empresas de tecnología sanitaria en la Comunidat Valenciana.
En la actualidad, alineado con el Plan Europeo de Lucha Contra el Cáncer, en lo referido a la intensificación del cribado para uno de los cánceres con mayor prevalencia del mundo, la colaboración se mantiene, y se están abordando las mejoras en el diseño detectadas durante la fase de investigación clínica. Nuestro objetivo último es identificar a nivel ambulatorio el 18% de los cánceres de próstata con valores PSA normales realizando un cribado rápido de los pacientes que disminuya las tasas de mortalidad de este tipo de cánceres y mejore la calidad de vida de los pacientes diagnosticados.
BIBLIOGRAFIA y REFERENCIAS
[1] Freddie Bray et al., «Global Cancer Statistics 2022: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries», CA: A Cancer Journal for Clinicians 74, n.o 3 (2024): 229-63, https://doi.org/10.3322/caac.21834.
[2] «Las cifras del cáncer en España 2024», Informe anual (Sociedad española de Oncología Médica (SEOM), 2024), https://seom.org/prensa/el-cancer-en-cifras.
[3] «Las cifras del cáncer en España 2024».
[4] «Estrategia contra el cáncer de la Comunitat Valenciana 2019-2022» (Generalitat. Consellería de Sanitat Universal i salut Pública, 2019).
[5] «Estrategia contra el cáncer de la Comunitat Valenciana 2019-2022».
AFILIACIÓN DE LOS AUTORES
Instituto de Biomecánica de Valencia
Universitat Politècnica de València
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(46022) Valencia. Spain
