Los pacientes en cuidadosintensivos o aquellos que se han sometido a una cirugía mayor pueden presentar problemas de presiónarterial, ya sea porque es demasiado alta como porque es demasiado baja. Esto podría llegar a provocarles una disfunción orgánica grave. Además, es importante señalar que no es suficiente con que el equipo médico sepa que se trata de presión anormal, ya que los médicos deben saber por qué ha cambiado esto para poder elegir correctamente el medicamento que trate el problema. En este contexto, un nuevo estudio del MIT presenta el marco matemático necesario para obtener esa información crucial con precisión y en tiempo real.
Dicho método matemático, descrito recientemente en un estudio de acceso abierto en IEEE Transactions on Biomedical Engineering, produce estimaciones proporcionales de los factores críticos subyacentes a los cambios de la presión arterial: la frecuencia cardiaca de salida de sangre y la resistencia del sistema arterial a ese flujo sanguíneo. En cuanto el método se aplica a datos recopilados previamente de modelos animales, los investigadores indican que sus estimaciones coinciden con las realizadas empleando información adicional de una sonda de flujo invasiva colocada en la aorta.
Las estimaciones también rastrearon con precisión los cambios inducidos en los animales por los distintos medicamentos que los médicos emplean para corregir la presión arterial aberrante. “Las estimaciones de resistencia y gasto cardíaco obtenidas a partir de nuestro método proporcionan información que puede utilizarse fácilmente para orientar las decisiones de gestión hemodinámica en tiempo real”, comentan los autores del estudio. Con más pruebas que conduzcan a la aprobación regulatoria, el método podría llegar a ser aplicable durante cirugías cardiacas, trasplantes de hígado, tratamientos en unidades de cuidados intensivos y muchos otros procedimientos que afecten la función cardiovascular o el volumen sanguíneo.
“Las estimaciones de resistencia y gasto cardíaco obtenidas a partir de nuestro método proporcionan información que puede utilizarse para orientar las decisiones de gestión hemodinámica en tiempo real”
El trabajo parte del modelo de dos elementos de Windkessel. Sin embargo, no es la primera investigación que emplea el modelo para estimar componentes como el gasto cardiaco y la resistencia sistémica, claves en la presión arterial. El problema es que los intentos anteriores se enfrentaron a un dilema entre las actualizaciones rápidas de las estimaciones y la precisión de las estimaciones. Los métodos podrían proporcionar estimaciones más erróneas en cada latido o estimaciones más fiables que se actualizan en escalas de tiempo de minutos.
Ahora, el equipo del MIT ha superado el dilema gracias a un nuevo enfoque de aplicación de técnicas estadísticas y de procesamiento de señales, como el modelado de ‘espacio de estados’. “Nuestras estimaciones, que se actualizan en cada momento, no solo se basan en el momento actual, sino que también incorporan cómo estaban las cosas en momentos anteriores”, afirma el autor principal del estudio, Emery N. Brown, profesor de Ingeniería Médica y Neurociencia Computacional en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria. “Es esa combinación de la historia pasada y las observaciones actuales lo que produce una estimación más confiable, aunque se mantenga en una escala temporal de momento a momento”.
También es importante destacar que las estimaciones resultantes del gasto cardiaco y la resistencia sistémica son ‘proporcionales’. Esto quiere decir que cada una de ellas está vinculada en el cálculo con otro cofactor, en lugar de estimarse por sí sola. Sin embargo, la aplicación del nuevo método a los datos recopilados en un estudio anterior de seis animales mostró que las estimaciones proporcionales de los registros realizados con catéteres mínimamente invasivos proporcionan información comparable para el manejo del sistema cardiovascular.
"Es esa combinación de la historia pasada y las observaciones actuales lo que produce una estimación más confiable"
Otro de los hallazgos importantes fue que las estimaciones proporcionales realizadas en base a las lecturas de presión arterial de los catéteres insertados en varios lugares alejados del corazón, como pueden ser la pierna o el brazo, reflejaban las estimaciones derivadas de catéteres más invasivos colocados dentro de la aorta. La importancia del hallazgo radica en que un sistema que utilice el nuevo método de estimación podría, en ciertos casos, depender de un catéter mínimamente invasivo en varias arterias periféricas. Así se evitaría tener que colocar de forma arriesgada un catéter en la arteria central o un catéter en la arteria pulmonar directamente en el corazón.
Por otro lado, otro momento importante de la investigación fue cuando los animales recibieron cada uno de los cinco medicamentos que los médicos emplean para regular la resistencia vascular sistémica o el gasto cardiaco. En este momento, las estimaciones proporcionales siguieron los cambios resultantes de forma adecuada. Por ello, el hallazgo sugiere que las estimaciones proporcionales de cada factor reflejan con precisión sus cambios fisiológicos.
Los resultados evidencian que el método actual se puede implementar fácilmente en entornos clínicos, para informar a los equipos de atención perioperatoria sobre las causas subyacentes de los cambios críticos de la presión arterial. Ahora, los investigadores están buscando la aprobación regulatoria para el uso de este método en un dispositivo clínico. Además, trabajan en más estudios en animales para validar un enfoque avanzado de control de presión arterial que utiliza este método. En este aspecto, han desarrollado un sistema de circuito cerrado, basado en este marco de estimación, para regular con precisión la presión arterial en un modelo animal. Una vez completados los estudios en animales, solicitarán la autorización reglamentaria para probar el sistema en humanos.