Opinión: Model Organ
NATALIA TRAYANOVANo hay duda de que el modelado por computadora está destinado a transformar la medicina, aunque sus efectos en los resultados de salud aún están por verse.
Durante la última década, el modelado por computadora ha ayudado a los investigadores a generar órganos virtuales cada vez más sofisticados. Por ejemplo, los corazones virtuales que modelan interacciones complejas dentro de los órganos, desde moléculas hasta células y tejidos y viceversa, están preparados para ofrecer avances al lado de la cama del paciente.
Construir un corazón virtual personalizado implica construir una representación geométrica del órgano utilizando imágenes por resonancia magnética (IRM) o tomografías computarizadas. A partir de ahí, se superpone a esta estructura un modelo computacional del funcionamiento interno del corazón.
¿Cómo podría usarse en la clínica un modelo de corazón específico para el paciente? Mis colegas y yo estamos probando si tales modelos pueden ayudar a los médicos a tomar mejores decisiones de tratamiento para pacientes con un ritmo cardíaco rápido que amenaza la vida llamado taquicardia ventricular. La ablación cardíaca, un tratamiento que elimina de forma permanente la arritmia,…
Una segunda aplicación tiene como objetivo identificar mejor qué pacientes con corazón infartado tienen riesgo de desarrollar arritmias y, por tanto, se beneficiarían de la implantación de un desfibrilador. En la desfibrilación, una descarga eléctrica restablece el ritmo del corazón. Actualmente, esa decisión se toma sobre la base de la fracción de eyección del paciente, una medida de la porción de sangre que sale del corazón con cada bombeo. Si este número está por debajo del 35 por ciento, entonces se implementa un desfibrilador. Este criterio, sin embargo, es insensible y pasa por alto a muchos pacientes en riesgo. Mis colegas y yo estamos probando ahora si los modelos cardíacos específicos de cada paciente se pueden usar para predecir el riesgo de arritmia.
Y existen otras aplicaciones potenciales para modelar el corazón con computadoras.
Auricular la fibrilación es la arritmia más común y crea un alto riesgo de accidente cerebrovascular. En pacientes con remodelación fibrótica en sus aurículas (las cavidades superiores del corazón), la ablación tiene un nivel de éxito muy bajo. Mis colegas y yo estamos probando ahora si los modelos informáticos de las aurículas de pacientes fibróticos pueden predecir los objetivos de ablación óptimos en estos pacientes.
En pacientes con tamaño y anatomía del corazón normales, el desfibrilador se implanta en una configuración estándar: una batería debajo de la clavícula, además de un catéter transvenoso en la cámara del corazón. Pero en niños con corazones malformados o muy pequeños, el dispositivo debe colocarse fuera del órgano, y la posición ideal es difícil de precisar. Una configuración imperfecta puede hacer que el desfibrilador se descargue innecesariamente o, lo que es peor, no suministre una descarga cuando sea necesario. Mis colegas y yo hemos utilizado un modelo virtual de corazón y torso que representa la anatomía única del corazón del niño para determinar la posición óptima del dispositivo. Si los estudios muestran que el modelo tiene valor en los niños, podría evitarles la repetición de los procedimientos necesarios para cambiar la posición del dispositivo.
Los investigadores, los profesionales médicos, los pacientes y las familias pueden sentirse alentados por las mejoras que ofrece el modelado por computadora. traerá la tecnología al cuidado cardíaco, especialmente para los corazones de los pacientes más jóvenes.
Natalia Trayanova es la profesora Murray B. Sachs en el departamento de ingeniería biomédica y el Instituto de Medicina Computacional en la Universidad Johns Hopkins. Trayanova discutirá más a fondo la revolución computacional en medicina, ingeniería y ciencia como orador principal en The Academy of Medicine, Engineering & Conferencia anual de Ciencias de Texas este mes.
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