Personalizar la medicina cardíaca con modelos
Crédito: Universidad Tecnológica de Eindhoven
Los modelos computacionales del corazón podrían ser una herramienta valiosa para los cardiólogos durante el diagnóstico y la toma de decisiones. Pueden ayudar con la interpretación de las medidas clínicas de un paciente para descubrir la patología subyacente o para simular diferentes escenarios de intervención. Por lo general, el modelo requiere una etapa de personalización que incorpore la geometría cardíaca específica de una persona, pero idealmente también debería incluir la orientación de las fibras musculares. Doctor. El candidato Luca Barbarotta del Departamento de Ingeniería Biomédica de TU/e investigó el impacto de diferentes opciones de geometría y orientación de fibra en los resultados del modelo. Defendió con éxito su tesis el 13 de enero de 2021.
La personalización de modelos de mecánica cardíaca a menudo incluye información geométrica adquirida a partir de metodologías de imágenes y datos adicionales de otras métricas de pacientes. A menudo, también incluye deformaciones y tensiones vistas a través de imágenes no invasivas.
En este proceso de personalización, a menudo se pone gran atención en la personalización de la geometría, mientras que la orientación de la fibra se modela utilizando modelos genéricos basados en reglas. . Esto se debe principalmente a que la medición in vivo de la orientación de las fibras sigue siendo un desafío, mientras que la reconstrucción de la geometría específica del paciente es más fácil. Tanto la geometría como los datos de orientación de la fibra sufren la presencia de ruido de medición y errores de reconstrucción.
Primer paso
Barbarotta cuantificó el impacto que tienen las diferentes opciones para el modelado de la geometría y la orientación de la fibra en la predicción de la tensión resultante y dio un primer paso hacia la asimilación de datos mediante la estimación de la orientación de fibra específica del paciente a partir de la tensión sistólica final. También propuso una metodología para estimar cuán sensibles son las tensiones sistólicas finales a las variaciones fisiológicas.
Creó seis modelos de forma que describen la anatomía de 300 corazones sanos para representar una multitud de geometrías en la vecindad de una desviación estándar alrededor de la geometría promedio del paciente. Se utilizó información de dos atlas de orientación de fibras, obtenida a partir de imágenes de tensor de difusión ex vivo, para representar variaciones de una desviación estándar alrededor de una configuración promedio.
Personalización de modelos computacionales de mecánica cardíaca
Estos hallazgos muestran que la orientación de las fibras afecta las distribuciones de tensión telesistólica al menos dos veces más que la geometría. El ángulo transversal de las fibras es la principal contribución, aunque también importa su ángulo longitudinal. Cuando se compara con la influencia de la geometría del corazón, solo el tamaño del ventrículo izquierdo tiene un impacto comparable al de la orientación de las fibras.
Para ayudar a obtener los valiosos datos de orientación de las fibras, Barbarotta también propone una metodología para estimar esta orientación a partir de datos que se pueden medir en la clínica. Con esta metodología, se encontró que la diferencia entre la orientación estimada y real de la fibra estaba dentro del error de medición promedio de DT-MRI de 10 grados.
Juntos, la investigación de Barbarotta podría ser un paso importante hacia la personalización de modelos computacionales de la mecánica del corazón aún más, para una mejor interpretación de los datos del paciente y opciones más apropiadas de escenarios de tratamiento.
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