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.
En esto están trabajando diferentes 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, encabezados por Esther Pueyo Paules.
En este proyecto, 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.
“Por explicarlo de una forma sencilla, 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 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.
“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 éstos mucha información de la que no se dispondría en experimentación animal, que además precisa de un laboratorio de investigación animal y muchos recursos”, concluye Javier Ramos.
Dos escenarios
Estos gemelos digitales se podrán aplicar en dos escenarios de la práctica clínica. Por un lado, 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 una mejora de la calidad de vida de los pacientes y reducir la mortalidad cardiaca y, al mismo tiempo, disminuir los costes sanitarios de su tratamiento.
Por otro lado, 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.
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 multi y transdisciplinar 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 una importante beca de 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 resilencia financiado por la Unión Europea.
En el proyecto participan, por parte de la Unidad de Arritmias del Hospital Clínico, cuatro cardiólogos y dos enfermeras, todos ellos especializados en arritmias, además de una ingeniera biomédica del I3A, que trabaja a diario en la consulta.
El objetivo del proyecto es hacer 100 gemelos digitales al año y podría llegar a beneficiar todos los pacientes con infarto de miocardio o cardiopatías hereditarias, que suponen el grueso de los pacientes de la Unidad de Arritmias.