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Los modelos de computadora cardíaca personalizada allanan el camino para terapias personalizadas: el riesgo de arritmias cardíacas, como el aleteo auricular, ahora se puede evaluar individualmente.
Article courtesy by KIT: Las simulaciones digitales de órganos humanos permiten explorar el desarrollo de enfermedades y terapias personalizadas para pacientes. En el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), los investigadores están desarrollando modelos realistas de computadora del corazón en varios niveles: desde el canal de iones a través de células y tejidos hasta el órgano completo. Simulan procesos fisiológicos y patológicos básicos, pero también desarrollan modelos personalizados para evaluar individualmente el riesgo de arritmias cardíacas, como el aleteo auricular y los efectos de las terapias, como se informó en una revista.
No se ha evaluado de manera confiable el riesgo de que un paciente desarrolle aleteo auricular atípico. Investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe, la Clínica Médica IV, la Clínica Municipal de Karlsruhe y la Facultad de Medicina de la Universidad de Friburgo y el Centro Cardíaco de la Universidad de Friburgo – Bad Krozingen han desarrollado un método para evaluar el riesgo de aleteo auricular individualmente: Los científicos de The Frontiers of Physiology informan que los modelos informáticos personalizados nos permiten identificar todas las formas en que pueden producirse impulsos eléctricos atípicos y circulantes. “Nuestros modelos incluyen criterios anatómicos, electrofisiológicos y farmacológicos”, explica el Dr. Axel Loewe, Jefe del grupo de trabajo de Modelado del corazón en el Instituto KIT de Ingeniería Biomédica. Por lo tanto, el efecto de terapias como la ablación con catéter o la medicación puede evaluarse individualmente de antemano.
El trabajo demuestra las ventajas de los órganos matemáticamente simulados para la medicina: “Los modelos informáticos proporcionan un entorno experimental perfectamente controlable”, explica Loewe. “De esta manera, se pueden simular cambios individuales y calcular sus consecuencias para todo el sistema”. Los modelos complementan los métodos clásicos, como los experimentos con células y animales, y permiten probar nuevas terapias sin riesgo para los humanos.
Ya en su disertación, Loewe simuló las causas de la fibrilación auricular con la computadora. El grupo de trabajo KIT de Heart Modeling, dirigido por Loewe, desarrolla modelos realistas del corazón en todos los niveles, desde el canal iónico a través de las células y los tejidos hasta el órgano completo. De esta manera, pueden simular cómo se desarrolla una excitación eléctrica, se propaga a través de las aurículas y por todo el corazón y, en el caso de un corazón que late sano, se apaga o, en el caso de ciertas arritmias cardíacas, se mantiene de forma permanente.
Además de simular tales procesos fisiológicos y patológicos básicos, el grupo también trabaja con modelos personalizados para determinar individualmente el riesgo de enfermedad y el efecto de los tratamientos. Para capturar la anatomía personal, como el tamaño y la forma de las aurículas de un paciente, los investigadores utilizan técnicas de imagen como la resonancia magnética. Al integrar la actividad eléctrica del electrocardiograma (ECG) del corazón, el grupo trabaja en estrecha colaboración con el Instituto KIT de Ingeniería Biomédica, dirigido por el profesor Olaf Dössel. El trabajo que se mueve entre ingeniería, informática, ciencia y medicina,
Un aleteo auricular es una arritmia cardíaca en la cual los patrones de excitación eléctrica inusualmente rápidos hacen que las aurículas se contraigan rápidamente. A diferencia de la fibrilación auricular más común, la excitación eléctrica se coordina en el aleteo auricular. Pero, al igual que la fibrilación auricular, la vibración auricular conduce a palpitaciones, disnea y debilidad; El riesgo de accidente cerebrovascular también aumenta. Un tratamiento típico de la fibrilación es la ablación, que es la escleroterapia asistida por catéter de fuentes eléctricas de excitación mórbidas en el tejido miocárdico. Sin embargo, con frecuencia, los pacientes desarrollan después del tratamiento el llamado aleteo auricular atípico, en el que puede producirse excitación circular en la aurícula izquierda y la aurícula derecha.
Publicación original (acceso abierto):
Axel Loewe, Emanuel Poremba, Tobias Oesterlein, Armin Luik, Claus Schmitt, Gunnar Seemann y Olaf Dössel: identificación específica del paciente de la vulnerabilidad del aleteo auricular: un enfoque computacional para revelar caminos de reingreso latente. Frontiers in Physiology, 2019. DOI: 10.3389 / fphys.2018.01910 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2018.01910/full
Leyenda en la foto arriba: modelo anatómico de la aurícula izquierda de una paciente de 70 años. Negro: cicatrices de ablación existentes del tratamiento previo. Gris: ruta identificada por el algoritmo a lo largo de la cual puede surgir la vibración auricular. C código de color: tiempo de activación medido clínicamente del aleteo auricular (Figura: Axel Loewe, KIT)
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