Un gemelo digital cardiaco es una réplica virtual del corazón de un paciente que se construye digitalmente a partir de señales de electrocardiogramas de alta resolución, imágenes de resonancia magnética o mapas electroanatómicos de pacientes que han sido sometidos a una intervención de una arritmia.
Profesionales de la Unidad de Arritmias del Servicio de Cardiología del Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa, liderados por Javier Ramos Maqueda, y del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón-I3A de la Universidad de Zaragoza, con la investigadora Esther Pueyo Paules a la cabeza, están llevando a cabo un proyecto de investigación para crear gemelos digitales del corazón en pacientes con miocardiopatías e infarto.
El objetivo es la construcción de gemelos digitales del corazón humano específicos para pacientes con enfermedades hereditarias del corazón o para pacientes que han sufrido un infarto. Las simulaciones computacionales realizadas permitirán identificar marcadores de riesgo de presentar una muerte súbita al trasladarlos al resto de pacientes que padecen estas enfermedades cardiacas.
Desde el grupo de investigación
BSiCoS del I3A, "lo que haremos será
recoger las imágenes y las señales que hayan conseguido en el hospital y
las integraremos en nuestros modelos matemáticos, que nos permitirán simular cómo es la actividad del corazón en un ordenador, es decir, vamos a tener una réplica virtual de cada uno de esos pacientes que se están tratando en el Clínico", explica la investigadora Esther Pueyo.
"Sería
crear corazones artificiales digitales a través de los datos de las pruebas de imagen e intervenciones realizadas a pacientes con enfermedades del corazón", apunta el doctor Javier Ramos. Posteriormente, sobre esos corazones se estudiarían qué cambios pueden producir arritmias que conduzcan a una muerte súbita o qué cambios se podrían realizar para mejorar el pronóstico o la calidad de vida del paciente. Y, finalmente, esta información se extrapolaría a toda la población que sufra de esa enfermedad de corazón para dirigir sobre ella un tratamiento específico o prevenir un episodio de muerte súbita.
En esas réplicas virtuales, "seremos capaces de identificar a esos pacientes que tengan más propensión de sufrir arritmias y optimizar sus tratamientos y terapias", añade Ana Mincholé Lapuente, otra de las investigadoras del grupo BSiCoS que forma parte de este equipo.
"Es algo parecido a los experimentos en animales en una fase preclínica, pero en este caso se trataría de experimentar sobre gemelos cardiacos digitales, pudiendo extrapolar e investigar en ellos mucha información de la que no se dispondría en experimentación animal que, además, precisa de un laboratorio de investigación animal y muchos recursos", concluye el doctor Ramos.
Dónde se aplicará
Estos gemelos digitales se podrán aplicar en dos escenarios de la práctica clínica:
- Para optimizar nuevos enfoques en la terapia de resincronización cardíaca a través del sistema de conducción (estimulación de rama izquierda) en pacientes con insuficiencia cardíaca (técnica en la que la Unidad de Arritmias del Clínico es pionera a nivel nacional), con lo que se pretende mejora de la calidad de vida de los pacientes y reducir la mortalidad cardiaca y, al mismo tiempo, reducir los costes sanitarios de su tratamiento.
- Para mejorar la selección de pacientes a los que tras un infarto de miocardio o con una miocardiopatía hereditaria se les tiene que implantar un desfibrilador dado que tienen riesgo de arritmias ventriculares malignas y por tanto de muerte súbita cardiaca. La idea es encontrar marcadores de riesgo que permitan implantar dispositivos a pacientes a los que ahora no se les implanta y también encontrar factores predictores que permitan evitar el implante de desfibrilador en pacientes que no lo necesiten.
Dado que el infarto es la primera causa de muerte súbita cardiaca en pacientes mayores de 40 años y las miocardiopatías hereditarias la primera en pacientes menores de 40 años, los resultados de este proyecto de investigación podrían tener un gran impacto científico, social y económico.
Se trata de proponer y desarrollar soluciones digitales innovadoras, impulsadas por el análisis de los datos recogidos de forma rutinaria en la práctica clínica. Los logros previstos serán posibles gracias a la interacción multidisciplinar entre expertos en ingeniería, matemáticas, biología, fisiología y cardiología, que integran un equipo de investigación en el que llevan trabajando de forma conjunta en varias líneas de investigación en relación con las arritmias cardiacas desde el año 2021.
Para desarrollar este proyecto, este equipo ha recibido financiación pública a través de la convocatoria de financiación competitiva de 2021: Proyectos estratégicos orientados a la transición digital, del Plan Estatal de Investigación Científica, en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia financiado por la Unión Europea.
