En un estudio de prueba de concepto, los científicos de Johns Hopkins informan que han realizado con éxito simulaciones virtuales personalizadas en 3D del corazón para identificar con precisión dónde los especialistas cardíacos deben destruir eléctricamente el tejido cardíaco para detener latidos cardíacos irregulares y rápidos potencialmente fatales en pacientes con cicatrices en elEl análisis retrospectivo de 21 pacientes y el estudio prospectivo de cinco pacientes con taquicardia ventricular, según los investigadores, demuestran que los procedimientos guiados por simulación 3D son dignos de ensayos clínicos ampliados.
Los resultados del estudio se describen en la edición del 3 de septiembre de Nature Biomedical Engineering.
"La ablación cardíaca, o la destrucción del tejido para detener los impulsos eléctricos errantes, ha sido un tanto exitosa pero obstaculizada por muchas conjeturas y variabilidad en la forma en que los médicos determinan qué lugares zapear con un catéter", dice Natalia Trayanova,Ph.D., profesor de Murray B. Sachs en el Departamento de Ingeniería Biomédica de las Escuelas de Ingeniería y Medicina de la Universidad Johns Hopkins. "Los resultados de nuestro nuevo estudio sugieren que podemos eliminar muchas conjeturas, estandarizar el tratamiento y disminuir la variabilidad enresultados, para que los pacientes permanezcan libres de arritmia a largo plazo ", agrega.
Cuando un corazón normal se contrae para bombear sangre por todo el cuerpo, una onda de señales eléctricas fluye a través del corazón, estimulando a cada célula cardíaca a contraerse, una tras otra, en un ritmo normal. Después de que el corazón se contrae, se relajay se rellena con sangre.
En personas con taquicardia ventricular, las señales eléctricas en las cámaras inferiores del corazón fallan y se atascan dentro del órgano del tamaño de un puño, paralizando el proceso de relajación y llenado y produciendo pulsos rápidos o irregulares, o arritmias, vinculados a un estimado de 300,000muertes cardíacas repentinas en los Estados Unidos cada año.
Existen numerosos medicamentos disponibles para tratar y manejar la llamada taquicardia ventricular relacionada con el infarto, pero los efectos secundarios y las limitaciones de los medicamentos han aumentado el enfoque en otras intervenciones, especialmente el potencial de ablación cardíaca que esencialmente "reconecta" la señalización eléctrica que proporcionaTrayanova dice que las estimaciones actuales indican que la ablación cardíaca es exitosa entre el 50 y el 88 por ciento de las veces, pero los resultados son difíciles de predecir.
Para realizar una ablación tradicional, los médicos introducen un catéter a través de los vasos sanguíneos para llegar al corazón y usan ondas de radiofrecuencia para destruir regiones en el tejido cardíaco que se cree que sostienen y propagan ondas eléctricas erráticas. El mapeo del funcionamiento eléctrico del corazón con un catéter esse utiliza para localizar áreas problemáticas probables, pero como señala Trayanova, la identificación precisa de esos tejidos ha sido un desafío.
En un intento por localizar las arritmias con mayor precisión, Trayanova y su equipo de investigación desarrollaron modelos computacionales personalizados en 3D de los corazones de los pacientes basados en imágenes de resonancia magnética clínica con contraste. Cada célula de tejido cardíaco en el modelo genera señales eléctricas con la ayuda de ecuaciones matemáticasrepresentando cómo se comportan las células del corazón cuando están sanas, o cuando son semivisibles cuando están cerca de la cicatriz. Al tocar el corazón virtual del paciente con pequeñas señales eléctricas en diferentes lugares, el programa de computadora determina si el corazón desarrolla una arritmia y la ubicación de latejido que lo perpetúa. Usando el modelo, Trayanova simula una ablación en esa área del corazón y ejecuta el programa de la computadora una y otra vez para encontrar múltiples ubicaciones que los médicos deben extirpar al paciente real.
Entre los experimentos en el estudio actual, Trayanova y su equipo utilizaron imágenes de resonancia magnética para crear modelos cardíacos personalizados de 21 personas que previamente tuvieron procedimientos exitosos de ablación cardíaca para taquicardia ventricular relacionada con infarto en el Hospital Johns Hopkins entre 2006 y 2017. El 3Del modelado de estos pacientes identificó y predijo correctamente las ubicaciones donde los médicos extirparon el tejido cardíaco. En cinco pacientes, la cantidad de tejido extirpado identificada por el modelo 3D fue menor en general, en algunos casos, más de 10 veces menor que el área quefue destruido durante los procedimientos de los pacientes.
Luego, el equipo de investigación probó la simulación 3D para guiar los tratamientos de ablación cardíaca para tres pacientes con taquicardia ventricular en la Universidad de Utah y dos pacientes en la Universidad de Pensilvania. Dos pacientes que recibieron el procedimiento de ablación guiada por simulación se han mantenido libres detaquicardia durante los períodos de seguimiento de 23 y 21 meses. Un paciente que se sometió al procedimiento de simulación permaneció libre de taquicardia después de dos meses de seguimiento. En dos pacientes, el enfoque de corazón virtual predijo que las taquicardias no serían inducibles - esto se confirmódurante el procedimiento clínico, por lo que no se realizó la ablación cardíaca.
Con esta prueba prospectiva, el equipo de investigación demostró la viabilidad de integrar una predicción simulada por computadora en la rutina clínica. El paciente se escanea aproximadamente 24 horas o menos antes del procedimiento. Luego, se crea la simulación y se hace una predicción dedonde los médicos deben realizar la ablación. Finalmente, el conjunto predicho de objetivos de ablación se importa al sistema de mapeo antes del procedimiento del paciente para que el catéter de ablación se navegue directamente a los objetivos predichos.
El estudio representa el primer intento de incorporar predicciones de simulación personalizadas como parte del tratamiento antiarritmia. Los investigadores creen que implementar estas predicciones reducirá el largo e invasivo proceso de mapeo cardíaco y reducirá las complicaciones experimentadas por los pacientes. La tecnología también podría reducirla necesidad de repetir los procedimientos a través de su capacidad para hacer que el corazón infartado no pueda crear nuevas arritmias.
"Es una mezcla emocionante de ingeniería y medicina", dice Trayanova.
"Uno de los principales desafíos de la ablación con catéter es que estamos realizando procedimientos en pacientes muy enfermos con enfermedad cardíaca avanzada que tienen múltiples áreas en su corazón que podrían sufrir arritmias", dice Jonathan Chrispin, MD, Profesor Asistente Robert E. Meyerhoffde Medicina en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, que dirigirá los ensayos clínicos de esta tecnología. "Estamos entusiasmados de comenzar a probar el enfoque de Trayanova en un ensayo clínico prospectivo. Esperamos que pueda ayudarnos a lograr nuestro objetivo general de mejorarcalidad de vida para pacientes con taquicardia ventricular resistente al tratamiento ".
Trayanova dice que los resultados de un ensayo clínico son necesarios para validar la promesa de una guía de simulación personalizada para los tratamientos de ablación relacionados con el infarto. Un estudio clínico adicional planeado en el Hospital Johns Hopkins fue aprobado recientemente por la Administración de Drogas y Alimentos bajo una exención de dispositivo de investigación.
Además de Trayanova, otros científicos que realizaron los experimentos y estudios clínicos y contribuyeron a la investigación incluyen a Adityo Prakosa, Hermenegild Arévalo, Dongdong Deng, Patrick Boyle, Plamen Nikolov, Hiroshi Ashikaga, Carolyn Park, Henry Halperin, Robert Blake III yJonathan Chrispin de Johns Hopkins; Joshua Blauer, Elyar Ghafoori, Rob MacLeod, Frederick Han y Ravi Ranjan de la Universidad de Utah; y David Callans y Saman Nazarian de la Universidad de Pennsylvania.
La investigación fue financiada por el Premio Pionero del Director de los Institutos Nacionales de Salud DP1-HL123271.
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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