Actividad 1

El corazón virtual, ¿realidad o utopía?

¿Es posible tener un corazón que palpite de forma virtual? Este deseo de la comunidad científica, que podría tener aplicaciones médicas de gran utilidad, como ensayar tratamientos e intervenciones antes de practicarlas en un paciente real, parece cada vez más próximo. En Cataluña, un ambicioso proyecto para diseñar un corazón por ordenador, por primera vez basado en el concepto de la teoría de la banda miocárdica, va tomando cuerpo.

Mientras la utopía se va alejando, el primer prototipo podría ser una realidad en dos años, según los profesionales implicados.

El corazón virtual, es decir, aquel que reproduzca e integre la anatomía y la función cardiacas informáticamente, está cada vez más cerca. Un equipo multidisciplinar trabaja en Cataluña para lograrlo. Sus científicos son de la Universidad de Lérida, del Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), al que pertenece el supercomputador Mare Nostrum, del Hospital de San Pablo, en Barcelona, del Centro de Visión por Computador (CVC), de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), y de la Universidad Politécnica de Cataluña.

Hasta ahora los intentos de modelización cardiaca efectuados en el mundo han sido fallidos o incompletos, porque no han considerado un concepto fundamental: la teoría de la banda miocárdica ventricular.

Según ésta, la estructura cardiaca no es de dos ventrículos y dos aurículas, sino que se despliega y la compone una sola banda de fibras cardiacas.

El proyecto de modelización cardiaca de Cataluña es el primero que trabaja en un modelo de corazón virtual a partir de esta teoría del genio, incomprendido en vida, Francesc Torrent-Guasp.

"Nuestra colaboración en este proyecto se debe a que hemos bebido de la fuente inicial y hemos abierto entre 40 y 50 corazones en directo -junto a Francesc Torrent-Guasp, un mes que estuvo con nosotros en Lérida-, lo que nos ha dado una perspectiva fantástica.

Pocas personas en España -sólo dos o tres- han abierto corazones con él", ha explicado Manel Ballester, uno de sus discípulos y, hoy, catedrático de Cardiología de la Universidad de Lérida.
Su función en este megaproyecto es coordinar a los superespecialistas implicados en él: matemáticos, físicos, bioingenieros y médicos, entre otros.

Paso a pasoPara diseñar un corazón virtual, que funcione como el corazón real, "tendremos que modelizar todos los parámetros básicos de cómo funciona: la disposición de las fibras cardiacas y su actividad eléctrica", según Francesc Carreras, codirector de la Unidad de Imagen Cardiaca del San Pablo.

¿Cómo? Primero se adquieren los datos de corazones de pacientes, es decir, de su geometría exacta y de cómo varía ésta si el corazón está dañado. En el laboratorio, los fisiólogos trabajan con tejido cardiaco y transforman sus medidas y la propagación del impulso eléctrico a través de sus fibras en ecuaciones en derivadas parciales (EDP). Esas ecuaciones se resuelven después sobre la geometría de las imágenes médicas de corazones reales que capta el CVC.

Y, luego, en síntesis, con el supercomputador del BSC-CNS se convierte en dibujo toda esa información.

"Obtenemos una orientación promedio de cómo están dispuestas las fibras y las incorporamos a una ecuación física que simula la propagación del impuso eléctrico. Se reproduce la geometría cardiaca, la simulamos, la comparamos con lo observado por la resonancia magnética marcada en la realidad y, si no coincide, se reajustan los parámetros", explica Debora Gil, responsable de uno de los grupos del CVC.

¿Qué se ha logrado hasta hoy? Se ha finalizado la modelización eléctrica o propagación del impulso cardiaco y el modelo mecánico o contracción de las fibras cardiacas, según José María Cela, director del Departamento de Aplicaciones Computacionales en Ciencia e Ingeniería (CASE) del BSC-CNS. El próximo y difícil paso será simular la sangre, las presiones que ejerce este fluido en las paredes cardiacas y cómo éste se deforma.

Objetivos y aplicacionesEl objetivo final de este trabajo ingente es diseñar un software que permita simular el corazón de cada paciente y ensayar diversas terapias y cirugías en él. El abanico es amplio. Desde la simulación de terapias de resincronización cardiaca hasta cirugías de reducción miocárdica. El primer prototipo podría estar listo en un año y medio o dos. Es más, según Carreras, el propio modelo podría ayudar a completar los estudios de fisiología del corazón, que aún encierra misterios.