Sello HR4RS
El trabajo de I+D realizado en el proyecto CARDIOS, liderado por el profesor Jesús Requena Carrión, investigador de la ETS de Ingeniería de Telecomunicación de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC), está acercando a la práctica clínica la tecnología software de simulación cardiovascular. Esta tecnología servirá de apoyo a las herramientas de diagnóstico cardiovascular, permitiendo al técnico clínico mayor precisión en el diagnóstico. Más aún, este sistema de simulación permitirá además al especialista médico prever con antelación las condiciones de una posible intervención quirúrgica. Además, estas técnicas serán una herramienta esencial para analizar el impacto sobre el sistema cardiovascular de dispositivos médicos intrusivos, tales como catéteres, stents, válvulas artificiales o bombas cardiacas artificiales, diseñados como tratamiento para algunas enfermedades cardiovasculares.
Las futuras tecnologías derivadas del proyecto CARDIOS para la asistencia al diagnóstico permitirán al equipo médico evaluar los beneficios y riesgos de una intervención ante una situación donde los parámetros clásicos mantienen un alto margen de incertidumbre. Uno de los aspectos más importantes, sin duda, es que estas tecnologías permitirán trabajar 'sin paciente' utilizando el sistema como herramienta de experimentación personalizada. No obstante, la complejidad y la demanda computacional de las técnicas de simulación del sistema cardiovascular obligan a que éstas sean aplicadas de manera off-line. El próximo reto será, por lo tanto, conseguir que la simulación del sistema cardiovascular pueda aplicarse a la práctica clínica de manera personalizada y en tiempo real.
El proyecto de I+D CARDIOS nace de la colaboración entre el equipo de investigadores de la URJC y Next Limit Technologies, empresa de desarrollo de software de simulación de sistemas físicos y poseedora de una fuerte componente I+D. En este proyecto, financiado por el subprograma INNPACTO del Ministerio de Economía y Competitividad, se ha adoptado un enfoque global en el que se integran en un mismo modelo computacional varios elementos del sistema cardiovascular. Una de las claves del éxito de este proyecto es la larga trayectoria en análisis, modelado y simulación de la actividad electromecánica del corazón del equipo de investigadores de la URJC, unida a la experiencia del equipo de Next Limit, experto en simulación y visualización de fluidos.
Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en los países desarrollados
Existen diversos tipos de enfermedades cardiovasculares, entre las que destacan las cardiopatías isquémicas, las valvulopatías, las enfermedades de las grandes arterias o las enfermedades cerebrovasculares, si bien, en general, todas ellas se caracterizan por afectar a las estructuras o a la función del corazón o de los vasos sanguíneos.
El diagnóstico de las enfermedades cardiovasculares parte del análisis de datos clínicos obtenidos mediante instrumentación médica, tales como las medidas de presión, los registros de la actividad eléctrica del corazón y las imágenes médicas registradas mediante radiografía o resonancia magnética. Dicho análisis permite valorar el estado de salud cardiovascular del paciente y emitir un diagnóstico. En los últimos años, el incremento en la capacidad de cómputo de los sistemas actuales, unidos a los grandes avances en técnicas de modelado numérico y procesamiento digital, están acercando a la práctica clínica nuevos planteamientos que han estado tradicionalmente confinados en entornos experimentales. Estos nuevos planteamientos parten de la simulación por ordenador de distintos elementos del sistema cardiovascular, tales como el tejido cardiaco, las válvulas, los vasos sanguíneos o la sangre. La simulación por ordenador del sistema cardiovascular se puede ver como otro tipo de experimentación a la que muchos científicos llaman 'experimentación in-silico', y proporciona un mayor control sobre los parámetros del sistema, ya que está implementado mediante software y carece de los riesgos que llevan asociadas muchas de las intervenciones que se realizan a los pacientes de enfermedades cardiovasculares.
No obstante, la aplicación de técnicas de modelado y simulación computacional supone un gran reto debido a su alta complejidad. Generalmente, elementos concretos del sistema cardiovascular se modelan de manera aislada, y por este motivo, los principales avances en técnicas de modelado y simulación del sistema cardiovascular se han producido en cada uno de estos ámbitos de manera independiente. Entre las principales aportaciones, destacan la simulación de arritmias cardiacas a nivel de tejido y de órgano, la simulación del registro mediante electrodos de la actividad eléctrica del corazón, la simulación de aneurismas intracraneales y aórticos y la simulación de dispositivos endovasculares, tales como válvulas y bombas artificiales.
Referencias bibliográficas
Requena-Carrion, J., F. A. Beltran-Molina, and A. G. Marques (2013). Relating the spectrum of cardiac sig- nals to the spatiotemporal dynamics of cardiac sources. Biomedical Signal Processing and Control 8(6), 935– 944.
Beltran-Molina, F., L. C. Salgado, and J. Requena-Carrion (2015). Analysis of the spectrum of cardiac signals during partially correlated spatiotemporal dynamics: A simulation approach. In: Computing in Cardiology (CinC), 2015. IEEE.
Beltran-Molina, F., E. Cruz-Salazar, and J. Requena-Carrion (2015). Dependence of cardiac spectrum on the spatial resolution of the electrode systems in a realistic model of the canine ventricles. In: 2015 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE.