Salud

Los modelos realistas de corazones en 3D se unen a la batalla contra las enfermedades cardíacas

Los investigadores utilizan simulaciones de corazones de vanguardia en 3D para crear una “biblioteca de corazones” que pueda ayudar a mejorar los cuidados de precisión en la lucha contra las enfermedades cardiovasculares.

Los modelos de plástico color sangre con secciones que muestran cámaras interconectadas son excelentes para comprender la anatomía humana, pero actualmente resultan anticuados en comparación con los modelos de corazón realistas en 3D que se pueden obtener con supercomputadoras y que Dassault Systèmes pone a disposición.

Diseñado por un grupo interdisciplinario compuesto por expertos en tecnología, medicina y salud, el modelo realista de corazón simula la función de un corazón real. Podría convertirse en una herramienta estándar para diagnosticar y tratar las enfermedades del corazón. Incluso podría dar paso a muchas aplicaciones científicas para las ciencias de la salud, señalo el doctor Steve Levine, director ejecutivo de Living Heart Project para Dassault Systèmes, la compañía 3DEXPERIENCE.

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También señalo que el modelo podría dar paso a un cuidado más personalizado y a la creación de modelos distintos que simulen otros órganos. Por último, Steve imagina un futuro en el que cada persona cuente con un modelo 3D personalizado de todo su cuerpo.

“Creo que a todos nos encantaría contar con una representación digital de nosotros mismos para poder hacer cualquier cosa, desde probarnos ropa cuando compremos en línea hasta comprender nuestra salud, como saber qué alimentos nos ayudarían a llevar vidas más saludables o qué medicamentos específicos nos serían efectivos”, señaló.

Durante los próximos cinco años, se espera que casi 100 millones de personas mueran a causa de enfermedades cardiovasculares. A pesar de los grandes avances del siglo XX, como la electrocardiografía, los medicamentos potentes, los marcapasos, los angiogramas e incluso los trasplantes de corazón, las enfermedades cardiovasculares aún son la principal causa de muertes del mundo, con 17 millones de muertes anuales, según la Organización Mundial de la Salud.

El objetivo del Living Heart Project, lanzado hace dos años, es entregar a doctores, investigadores, fabricantes de dispositivos médicos y autoridades reguladoras las mismas herramientas altamente eficaces de simulación digital que han transformado las industrias automotriz y aeronáutica.

Crear algo como el modelo realista de corazón es increíblemente complicado, pero ya es comprobadamente posible, señaló Steve Levine.

“De cierta forma, la convergencia de tecnologías para el mundo virtual de los videojuegos es lo que está proporcionando nuevos estímulos a la ciencia y la medicina”, añadió.

Levine señaló que este producto, el primero de su tipo, está cambiando la forma de pensar de las personas respecto del futuro de la atención médica. Antes de llegar a manos de los proveedores de salud, el modelo deberá cumplir con las regulaciones de salud y aprobar más pruebas.

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Levine señaló que el sistema de creación de modelos del corazón seguirá evolucionando hasta incluir más capacidad, como la compleja ciencia genómica, además de incorporar datos de los pacientes para alcanzar el máximo potencial.

“Tiene un verdadero potencial para mejorar los cuidados de los pacientes con patologías cardíacas más graves”, señaló el doctor John Sotos, cardiólogo y médico en jefe del grupo de ventas y marketing de Intel.

Sotos agregó que los avances en computación, computación en la nube, inteligencia artificial y aprendizaje automático de alto desempeño se implementarán en la batalla contra las enfermedades del corazón.

Simular el corazón vivo de un determinado paciente permite a los médicos comprender más acerca del paciente. Un médico puede ver el estado de salud actual en tiempo real y luego proyectar cómo reaccionaría un paciente a un marcapasos u a otro tratamiento cardiológico.

“En cardiología, la decisión más difícil sucede cuando un médico y un paciente deben decidir entre dos tratamientos muy distintos que tienen resultados relativamente inciertos”, explicó Sotos.  “Cualquier cosa que disminuya la incertidumbre, como el simulador realista de corazón, será una innovación bien recibida”.

Para elaborar el modelo realista de corazón, Levine reunió a un equipo interdisciplinario de profesionales de servicios de salud, incluidos una gran cantidad de médicos de todo el mundo, unas 30 empresas, siete clínicos y representantes de la Dirección de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. (FDA).

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Levine comentó que el proyecto ha puesto en funcionamiento decenas de miles de corazones diferentes en la supercomputadora de Intel.

“Estamos creando una base de datos enorme y la primera de su tipo con todos los posibles comportamientos que puede experimentar un corazón humano”, añadió Levine.

El aprendizaje automático (forma de inteligencia artificial en la que las computadoras utilizan datos para conocer y anticipar los comportamientos) puede convertir los datos en herramientas de diagnóstico altamente eficaces: una biblioteca de corazones virtuales que los investigadores pueden utilizar cuando lo deseen.

“Con la utilización de la biblioteca virtual de corazones, en caso de que quieras realizar una cirugía virtual para seleccionar el dispositivo adecuado o llevar a cabo un procedimiento difícil, puedes regresar y decir: ‘Deme el modelo completo del corazón que se encontraba en la base de datos, porque ahora quiero intentar poner una válvula en él y ver qué sucede'”, señaló Levine.

Una autoridad reguladora como la FDA podría utilizar los datos virtuales del paciente generados a partir del modelo realista de corazón para probar medicamentos o dispositivos médicos, lo que ahorraría millones de dólares u ofrecería nuevos tratamientos para los pacientes y de forma más rápida. A fin de ayudar, Levine quiere alimentar el modelo con datos reales de corazones humanos a partir de millones de sensores (como Fitbit, Apple Watch y otros rastreadores de salud que se pueden llevar puestos) y ver qué se puede aprender.

“El camino entre entender un corazón y ser capaz de entender una población es bastante interesante”, señaló Levine.  Por ejemplo, el Living Heart Project puede ayudar a los investigadores a entender de mejor manera las diferencias entre los corazones de las mujeres y los hombres y desarrollar tratamientos más eficaces.

El Living Heart Project también está reuniendo conocimiento profundo para elaborar futuros chips de computadoras.

“Simular nuestros diseños con estas cargas de trabajo de la vida real nos acerca a diseñar tecnologías que el mercado desea”, señaló Sotos. “Es una vía de doble sentido”.

Los latidos del corazón en humanos reales son los principales beneficiarios del Living Heart Project. Los pacientes que se sientan en los consultorios de los médicos, enfrentados a incógnitas intimidantes, tendrán una mejor comprensión de su propia fisiología y la medicina diseñada para sanarlos.

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