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– Modelos de computador personalizados do coração preparam o caminho para terapias personalizadas – o risco de arritmias cardíacas, como o flutter atrial, agora pode ser avaliado individualmente
Article courtesy by KIT: Simulações digitais de órgãos humanos possibilitam explorar o desenvolvimento de doenças e terapias personalizadas para os pacientes. No Instituto de Tecnologia Karlsruhe (KIT), os pesquisadores estão desenvolvendo modelos de computador realistas do coração em vários níveis: do canal iônico via células e tecidos ao órgão inteiro. Eles simulam processos fisiológicos e patológicos básicos, mas também desenvolvem modelos personalizados para avaliar individualmente o risco de arritmias cardíacas, como flutter atrial e os efeitos das terapias, conforme relatado em um periódico.
Quão alto o risco de um paciente desenvolver flutter atrial atípico não foi avaliado com confiabilidade. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia Karlsruhe, da Clínica Médica IV da Clínica Municipal Karlsruhe e da Faculdade de Medicina da Universidade de Freiburg e do Centro Cardíaco da Universidade de Freiburg – Bad Krozingen agora desenvolveram um método para avaliar o risco de flutter atrial individualmente: como os cientistas da revista As fronteiras da fisiologia relatam que modelos de computador personalizados nos permitem identificar todos os caminhos pelos quais os impulsos elétricos atípicos e circulantes podem ocorrer. “Nossos modelos incluem critérios anatômicos, eletrofisiológicos e farmacológicos”, explica o Dr. Axel Loewe, Chefe do grupo de trabalho Modelagem do Coração no Instituto de Engenharia Biomédica do KIT. O efeito de terapias como ablação por cateter ou medicação pode, portanto, ser avaliado individualmente com antecedência.
O trabalho demonstra as vantagens dos órgãos matematicamente simulados para a medicina: “Os modelos de computador oferecem um ambiente perfeitamente controlável para experimentos”, explica Loewe. “Dessa maneira, mudanças individuais podem ser simuladas e suas conseqüências calculadas para todo o sistema.” Os modelos complementam métodos clássicos, como experimentos com células e animais, e possibilitam testar novas terapias sem risco para os seres humanos.
Já em sua dissertação, Loewe simulou as causas da fibrilação atrial com o computador. O grupo de trabalho KIT do Heart Modeling, liderado por Loewe, desenvolve modelos realistas do coração em todos os níveis, desde o canal iônico através das células e tecidos até todo o órgão. Dessa forma, eles podem simular como uma excitação elétrica se desenvolve, se espalha pelos átrios e por todo o coração e – no caso de um coração batendo saudável – apaga-se ou – no caso de certas arritmias cardíacas – se sustenta permanentemente.
Além da simulação de tais processos fisiológicos e patológicos básicos, o grupo também trabalha com modelos personalizados para determinar individualmente o risco de doença e o efeito dos tratamentos. Para capturar anatomia pessoal, como o tamanho e a forma dos átrios de um paciente, os pesquisadores usam técnicas de imagem como ressonância magnética. Ao integrar a atividade elétrica do eletrocardiograma (ECG) do coração, o grupo trabalha em estreita colaboração com o Instituto de Engenharia Biomédica do KIT, liderado pelo professor Olaf Dössel. Os trabalhos que se deslocam entre engenharia, ciência da computação, ciência e medicina,
O flutter atrial é uma arritmia cardíaca na qual padrões de excitação elétrica invulgarmente rápidos fazem com que os átrios se contraiam rapidamente. Ao contrário da fibrilação atrial mais comum, a excitação elétrica é coordenada no flutter atrial. Mas, como a fibrilação atrial, a vibração atrial leva a palpitações, falta de ar e fraqueza; O risco de derrame também é aumentado. Um tratamento típico da fibrilação é a ablação, que é uma escleroterapia assistida por cateter de fontes elétricas mórbidas de excitação no tecido do miocárdio. Freqüentemente, no entanto, os pacientes desenvolvem após o tratamento o chamado flutter atrial atípico, no qual uma excitação circular pode ocorrer no átrio esquerdo e no átrio direito.
Publicação original (Acesso Aberto):
Axel Loewe, Emanuel Poremba, Tobias Oesterlein, Armin Luik, Claus Schmitt, Gunnar Seemann e Olaf Dössel: Identificação Específica do Paciente da Vulnerabilidade de Flutter Atrial – Uma Abordagem Computacional para Revelar Caminhos de Reentrada Latente.
Fronteiras em Fisiologia, 2019. DOI: 10.3389 / fphys.2018.01910 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2018.01910/full
Legenda na foto : Modelo anatômico do átrio esquerdo de uma paciente de 70 anos. Preto: cicatrizes de ablação existentes de tratamento anterior. Cinza: Caminho identificado pelo algoritmo ao longo do qual a vibração atrial pode surgir. Código de cores: tempo de ativação clinicamente medido do flutter atrial (Figura: Axel Loewe, KIT)
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