Científicos se enfocan en los "gemelos digitales" para anticipar deficiencias cardíacas

Una de las más prometedoras es la creación de “gemelos digitales”: réplicas virtuales, personalizadas y dinámicas de órganos específicos, como el corazón. Estos modelos permiten predecir riesgos a largo plazo, estudiar cómo responde el cuerpo ante determinados estímulos, tratamientos o cirugías, y planificar intervenciones sin poner en riesgo al paciente.

Un gemelo digital del corazón se construye a partir de datos reales: imágenes (TAC, resonancia), electrocardiogramas, historial clínico y parámetros eléctricos y mecánicos. Su objetivo es simular el funcionamiento del corazón en tiempo real. Así lo explica el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre (NHLBI, por sus siglas en inglés), organismo que ha dedicado tiempo y recursos a la construcción de estos modelos para el estudio de distintas patologías.

Uso práctico en quirófano

La Dra. Natalia Trayanova, pionera en cardiología computacional, dirige el Laboratorio de Cardiología Computacional en la Universidad Johns Hopkins. Es profesora en los departamentos de Ingeniería Biomédica y Medicina, y lidera la Alianza para la Innovación en Diagnóstico y Tratamiento Cardiovascular, que reúne expertos en medicina, radiología, matemáticas aplicadas e imagenología cardíaca.

En su laboratorio, los investigadores tomaron imágenes del corazón de un paciente una semana antes de someterse a un procedimiento por fibrilación auricular. A partir de esas imágenes, crearon una simulación computarizada para practicar el procedimiento, identificar las áreas del corazón que debían ser tratadas y diseñar un plan personalizado para aplicar en el quirófano. El objetivo es mejorar las tasas de éxito y reducir complicaciones.

Predicciones más precisas

Un equipo liderado por Trayanova demostró que un modelo creado con inteligencia artificial supera a los médicos en la identificación de pacientes con alto riesgo de sufrir un paro cardíaco.

Según un artículo publicado en Nature Cardiovascular Research, la clave está en la capacidad del sistema para analizar imágenes cardíacas poco utilizadas, junto con un espectro completo de registros médicos, revelando información previamente oculta sobre la salud del paciente.

Este trabajo, financiado con fondos federales, podría salvar vidas y evitar intervenciones innecesarias, como la implantación de desfibriladores en pacientes que no los necesitan.

“Actualmente, tenemos pacientes que mueren en la flor de la vida por falta de protección, y otros que soportan desfibriladores el resto de sus vidas sin obtener ningún beneficio”, afirmó Trayanova. “Podemos predecir con gran precisión si un paciente tiene un riesgo muy alto de muerte súbita cardíaca o no”.

Un sueño cercano

Según el NHLBI, un gemelo virtual puede parecer tan improbable como lo fueron en su día la cirugía robótica o los coches autónomos, pero los investigadores están trabajando para convertir esa visión en realidad.

"Espero verlo durante mi vida", dijo la Dra. Colleen E. Clancy, directora de medicina de precisión y ciencias de datos en la Universidad de California en Davis. Su trabajo busca desarrollar enfoques computacionales para comprender los mecanismos de enfermedades excitables en el corazón y el cerebro.

La creación de un gemelo digital comienza con un prototipo, su personalización y la sincronización periódica con la retroalimentación del cuerpo y el entorno del paciente. Esto incluye el mapeo de órganos, tejidos, células, genes y moléculas, así como la incorporación de estímulos externos: exposición a virus, cambios de temperatura y factores sociales como vivir cerca de zonas verdes o centros de salud.

"Todos estos elementos se encuentran en diferentes partes de un hospital, por así decirlo", explicó Clancy. "De repente, podemos empezar a integrarlos".

Este ambicioso objetivo requerirá la colaboración de gobiernos, organismos reguladores, investigadores, ingenieros, médicos, pacientes e industrias médicas y biotecnológicas. También plantea desafíos: ¿cómo crear modelos que aporten valor real a la atención médica? ¿Cómo impulsar réplicas digitales humanas a gran escala? ¿Qué medidas se necesitan para proteger la privacidad y seguridad de los pacientes?

Mientras se debaten estas cuestiones, los investigadores también estudian cómo los órganos virtuales —como los corazones— y las imágenes digitales en 3D de arterias podrían mejorar la atención médica.

Para reflexionar

La creación de gemelos digitales del corazón avanza con rapidez y se perfila como una de las herramientas más prometedoras para transformar la medicina cardiovascular. Aunque aún enfrenta desafíos técnicos, éticos y regulatorios, los resultados preliminares muestran que estos modelos pueden mejorar diagnósticos, personalizar tratamientos y anticipar riesgos con una precisión que supera los métodos tradicionales.

La combinación de inteligencia artificial, modelado computacional y datos clínicos abre la puerta a una medicina verdaderamente personalizada, en la que cada paciente pueda beneficiarse de una réplica virtual de su propio corazón. Lo que hace pocos años parecía ciencia ficción hoy se acerca a convertirse en una realidad clínica capaz de salvar vidas y redefinir la atención médica.

Referencias para la elaboración de este trabajo.

www.nhlbi.nih.gov
www.simio.com
www.nature.com
scholar.google.com
www.ahajournals.org
scholar.google.com/scholar?hl=es&as_sdt
www.kcl.ac.uk

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FUENTE: REDACCIÓN