Vés enrere Investigadors de la UPF creen bessons digitals del cor per fer simulacions prèvies d’operacions d’arrítmies que ajudin a minimitzar-ne els riscos

Investigadors de la UPF creen bessons digitals del cor per fer simulacions prèvies d’operacions d’arrítmies que ajudin a minimitzar-ne els riscos

La UPF, amb la col·laboració de l’Hospital de Bordeus, ha generat bessons digitals del cor de pacients amb el tipus arrítmia cardíaca més freqüent, la fibril·lació auricular. Amb aquests bessons digitals, es pot examinar la dinàmica del flux sanguini al cor de cada pacient, que fins ara no es coneixia amb precisió, element clau per reduir els riscos de l’operació.

13.11.2024

Imatge inicial - Simulacions de l’operació de fibril·lació auricular, l’arrítmia més freqüent, amb què es col·loca un dispositiu en una part específica del cor, dins de l’orelleta esquerra*.

Investigadors de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) i l’Hospital de Bordeus han creat bessons digitals del cor de pacients amb el tipus d’arrítmia cardíaca més freqüent, la fibril·lació auricular, que és un dels principals factors de risc de trombes i infarts. Amb aquests bessons digitals, no només es pot conèixer millor la morfologia i el flux sanguini del cor dels pacients, sinó també simular diferents escenaris possibles de l’operació que necessiten alguns d’ells, cosa que pot contribuir a reduir-ne significativament els riscos. L’operació consisteix en la implantació d’un dispositiu en una part específica del cor dels pacients, per evitar-hi la formació de trombes.

Els bessons digitals s’han creat amb un innovador mètode computacional, generat a partir de la combinació de diferents sistemes ja existents. Aquest mètode suposa un gran avenç per examinar i entendre millor el funcionament dels diferents tipus de dispositius que es poden implantar al cor del pacient, tenint en compte les dinàmiques del flux sanguini, que fins ara no es coneixien amb precisió, a més de la seva morfologia cardíaca.

Els resultats de la recerca s’han publicat recentment en un article científic difós per la revista Plos Computational Biology. La investigació l’ha liderada el grup de recerca PhySense de la Unitat BCN MedTech del Departament d’Enginyeria de la UPF, amb la col·laboració de l’Institut-Hospital Universitari de Malalties del Ritme Cardíac (IHU Liryc-CHU Bordeus) de la Universitat de Bordeus.

1 de cada 5 persones majors de 80 anys pateixen fibril·lació auricular

Tal com s’exposa a l’article, la fibril·lació auricular (FA) afecta prop de 33,5 milions de persones arreu del món i es calcula que un 5% corre el risc de patir un infart. La incidència de la FA és especialment elevada entre les persones majors de 80 anys, ja que 1 de cada 5 pateix aquesta malaltia.

El teixit cardíac dels pacients amb FA no fa els moviments i contraccions que serien normals en una persona sana perquè la sang no es concentri en una zona del cor on no s’hi hauria de dipositar: la denominada orelleta auricular esquerra. La sang que entra en aquesta zona del cor tendeix a formar trombes sanguinis, que poden provocar infarts o d’altres problemes greus de salut.

En alguns casos, aquest funcionament deficient del cor es pot corregir amb medicació. Però alguns pacients, sobretot persones grans, tenen contraindicats el tractaments farmacològics pels seus efectes anticoagulants. Per això, requereixen una operació quirúrgica, que consisteix en instal·lar un dispositiu que bloqueja el pas de sang a l’orelleta auricular esquerra. Per reduir els riscos d’aquesta operació, és fonamental triar el dispositiu amb la forma més adequada a l’anatomia cardíaca de cada pacient (els més habituals tenen forma de disc o d’endoll) i col·locar-lo en el punt més adient entre l’orelleta esquerra i la part contigua del cor (la cavitat de l’aurícula esquerra). També és fonamental tenir en compte les particularitats del flux sanguini de cada pacient.

En aquest sentit, “aquest mètode per generar bessons digitals del cor permetrà recrear amb més precisió que fins ara les condicions anatòmiques del cor de cada pacient i sobretot com circula la sang per l’aurícula i l’orelleta esquerra”- explica Carlos Albors, autor principal de l’article de recerca i investigador del grup PhySense de la UPF. Això podria ajudar metges i metgesses a millorar el seu pla preoperatori, definint quin és el tipus de dispositiu més adient per a cada pacient i el punt òptim per col·locar-lo. També es podrien reduir substancialment els riscos de la intervenció, sobretot l’associat a la formació de trombes per errors en la configuració del dispositiu.

S’han simulat 33 escenaris possibles de l’operació amb 20 pacients

L’equip de recerca ha realitzat els bessons digitals de 20 pacients amb fibril·lació auricular, amb què s’ha recreat l’estructura tridimensional del cor de cadascun d’ells tant abans com després de ser operats. Aquestes recreacions en 3D s’han fet a partir d’imatges 2D obtingudes amb tomografies computades (TC), que fan servir els raigs X, realitzades a pacients de l’Hospital de Bordeus abans i després de l’operació.

Mitjançant els bessons digitals del cor d’aquestes 20 persones (abans de ser intervingudes), s’han realitzat un total de 33 simulacions de l’operació, que han combinat diferents tipus de dispositiu i diferents col·locacions. Les reconstruccions 3D del cor després de l’operació han servit per comprovar fins a quin punt la col·locació real del dispositiu era o no l’òptima, comparativament amb les posicions ideals d’acord amb les simulacions realitzades.

Un gran pas endavant del grup de recerca PhySense de la UPF per millorar la planificació de les operacions de la fibril·lació auricular

El grup de recerca PhySense de la UPF, sota la direcció d’Oscar Cámara, també és l’artífex de la plataforma VIDAA, que permet generar còpies virtuals de l’aurícula esquerra dels pacients amb FA, útils per determinar la configuració del dispositiu òptima per a cadascun d’ells d’acord amb la seva morfologia cardíaca. De fet, VIDAA és un dels sistemes emprats pel mètode amb què s’han creat els nous bessons digitals, que representa una evolució d’aquesta plataforma. El mètode presentat ara és molt més precís per examinar el flux de la sang entre l’aurícula i l’orelleta esquerra.

Article de referència: 

Albors C, Mill J, Olivares AL, Iriart X, Cochet H, Camara O (2024). Impact of occluder device configurations in in-silico left atrial hemodynamics for the analysis of device-related thrombus. PLoS Comput Biol 20(9): e1011546. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1011546

 

*Informació addicional de la foto inicial: A la primera imatge, la col·locació del dispositiu no coincideix amb el límit entre l'interior de l’aurícula esquerra i l'interior de l'orelleta esquerra, sinó que es troba a la part més profunda de l’orelleta i més lluny de la vena pulmonar (és una posició UPR per les sigles en anglès d’Uncovered Pulmonary Ridge). A la segona imatge, sí que coincideix amb aquest límit i es troba més a prop de la vena pulmonar (posició CPR, per les sigles en anglès de Covered Pulmonary Ridge).