Réplicas en 3D de corazones adultos sanos muestran cómo la forma cardíaca se relaciona con la función



Investigadores del King’s College de Londres han creado réplicas en 3D de corazones adultos sanos de tamaño completo a partir de imágenes de tomografía computarizada (TC) y han analizado cómo la forma cardíaca se relaciona con la función.

Publicado hoy en PLOS Biología Computacional, el estudio también incluye 1000 nuevos corazones sintéticos que se han hecho de acceso abierto, lo que permite a los investigadores descargarlos y usarlos para probar nuevos algoritmos, probar terapias in-silico, ejecutar más análisis estadísticos o generar formas específicas a partir de los modelos promedio.

El análisis estadístico de la forma es una técnica que permite el estudio riguroso de los cambios anatómicos del corazón en diferentes sujetos. Usando esta técnica, de una cohorte de 20 corazones adultos sanos, los investigadores crearon un corazón promedio y luego lo ajustaron deformando este corazón promedio para obtener 1000 corazones completos 3D nuevos y sintéticos.

Al hacer que el corazón sintético se desvíe de la forma promedio, se pueden crear corazones más anormales o extremos, limitados por el rango de variación observado en la cohorte.

Incluso en las personas sanas, todo el mundo tiene una forma de corazón ligeramente diferente. Conocer estas diferencias y cómo afectan la función cardíaca es una tarea para la que las simulaciones por computadora son una herramienta ideal “.

Cristobal Rodero, investigador principal, Kings College London

Con los datos, los investigadores pueden ejecutar simulaciones electromecánicas en los 20 corazones más 38 casos extremos en los que algunas características, seleccionadas automáticamente, fueron exageradas, como corazones más grandes o más pequeños o con paredes más gruesas.

Rodero dijo que la investigación es el primer hito en nuestra comprensión de cómo los cambios anatómicos sutiles pueden afectar la función y allana el camino para que otros investigadores repliquen y amplíen los resultados del estudio.

“Esta investigación podría usarse como un diagnóstico temprano más adelante. Por ejemplo, encontramos que hay un área en el corazón justo antes de la aorta que cuando se vuelve más gruesa, tiene un gran impacto en la función predicha”.

“Este rasgo anatómico tiene fuertes vínculos con los últimos resultados de mi colega Maciej Marciniak en el estudio de patrones de hipertrofia local, también publicado en su reciente estudio en el Journal of Hypertension”.

El núcleo del estudio se basa en la capacidad de simular el latido del corazón por computadora, un proceso complejo que requiere supercomputadoras (más de 200.000 horas de cálculos que se ejecutan en paralelo y demoran alrededor de 5 días).

Entonces, el truco consiste en aprender los mecanismos que se simulan en los llamados emuladores que producen la salida de la simulación en una fracción de segundo.

La construcción de estos emuladores no solo acelera el proceso, sino también la forma de identificar cuáles son los factores importantes relacionados con la salud y la enfermedad cardíacas, y cómo este estudio aborda el complejo problema de cómo la forma cardíaca se relaciona con la función.

La visión en este campo de investigación es un futuro donde nuestros gemelos digitales, nuestras réplicas computacionales personalizadas, apoyen las decisiones en el manejo de la enfermedad cardiovascular, como describen los autores en un white paper en la European Heart Journal.

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