Enfermedades cardiovasculares: nuevo modelo informático mejora la terapia
Ilustración de un gemelo digital de un corazón humano. Crédito: Plank Med Uni Graz
Usando el procesamiento matemático de imágenes, los científicos de la cooperación de investigación BioTechMed-Graz han encontrado una manera de crear gemelos digitales a partir de corazones humanos. El método abre posibilidades completamente nuevas en el diagnóstico clínico.
Aunque las opciones de tratamiento mejoran constantemente, las enfermedades cardiovasculares siguen siendo una de las causas de muerte más frecuentes en Europa. El éxito del tratamiento varía de un paciente a otro y depende del cuadro clínico individual, como explica con un ejemplo Gernot Plank, investigador del Instituto de Biofísica de la Universidad Médica de Graz: «Por ejemplo, la terapia con marcapasos no tiene éxito en aproximadamente el 30 por ciento de los pacientes cardíacos a los que se les ha implantado un marcapasos para la resincronización mecánica del latido del corazón».
Para poder descartar tales intervenciones de antemano, Plank ha desarrollado un modelo informático junto con los matemáticos Gundolf Haase y Kristian Bredies de la Universidad de Graz y el informático Thomas Pock del Instituto de Representación y Visión por Computador de la Universidad Tecnológica de Graz, respectivamente, con los que los médicos pueden presimular la terapia óptima y mejorar drásticamente el éxito del tratamiento.
Modelos digitales uno a uno
Los investigadores utilizan datos de diagnóstico de MRI, ECG y otros exámenes cardíacos de la persona a tratar edición Los algoritmos de imagen crean una imagen digital del corazón del paciente a partir de este material de datos. En última instancia, este modelo personalizado proporciona una gran cantidad de información que ayuda a comprender el cuadro clínico individual y a analizar varios escenarios terapéuticos.
Thomas Pock explica el desafío detrás de esto: «Para simular tal latido en la computadora, debe calcular millones de variables. Esto requiere procedimientos matemáticos complejos, algoritmos especiales y hardware especial que puede realizar miles de millones de acciones informáticas por segundo». .»
El método está listo para usarse
El método desarrollado es tan sofisticado y automatizado que ya se pueden producir de forma rutinaria gemelos digitales anatómicamente correctos de corazones de pacientes en un entorno clínico. En el próximo paso, los investigadores quieren mejorar aún más la tecnología y permitir el ajuste completamente automático de todos los aspectos funcionales del latido del corazón. «Esto requiere mayores esfuerzos en la investigación básica, especialmente en aquellas áreas de aprendizaje automático e inteligencia artificial (IA) que permiten un alto grado de personalización», explica Pock.
Enfocarse en un mayor desarrollo
Un enfoque muy prometedor se basa en los últimos métodos de IA para un control óptimo y se centra en la propagación de ondas en el corazón, que está controlada por la alineación de las fibras del músculo cardíaco. El consorcio quiere implementar este enfoque en cooperación con Cardiocentro Ticinio (centro de cardiología asistida por computadora, Lugano) en un nuevo proyecto de investigación e intentar incorporar los elementos de control en el modelo utilizando técnicas de aprendizaje automático de tal manera que el latido del corazón simulado llegue lo más cerca posible del latido del corazón real.
Los primeros estudios de validación clínica están en preparación para 2021 en cooperación con Daniel Scherr de la División de Cardiología de la Universidad Médica de Graz. Plank y Pock suponen que los prototipos clínicamente utilizables de un corazón gemelo digital completamente automatizado pueden probarse a partir de 2022. La tecnología de simulación en la que se basa el método ya está siendo distribuida por la empresa emergente NumeriCor con sede en Graz y es utilizada por líderes empresas de tecnologías médicas del sector I+D+i.
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Sistema de detección para el análisis del sonido pulmonar Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Graz Cita: Enfermedades cardiovasculares: un nuevo modelo informático mejora la terapia (22 de enero de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 en https ://medicalxpress.com/news/2021-01-cardiovascular-diseases-therapy.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.