El tamaño y la forma del corazón pueden variar dependiendo de la persona: el sexo, la edad o si padece alguna enfermedad. Concretamente, las diferencias pueden ser particularmente pronunciadas para las personas que viven con patologías cardíacas, ya que sus corazones y vasos principales trabajan más para superar cualquier situación comprometida. Por lo tanto, no hay dos corazones que latan igual.
En este contexto, ingenieros del Massachusetts Institute of Technology (MIT) esperan ayudar a los médicos a adaptar los tratamientos a la forma y función específicas de este órgano de forma personalizada. Es decir, con un corazón robótico adaptado a cada paciente. Para ello, el equipo ha desarrollado un procedimiento para imprimir en 3D una réplica blanda y flexible del corazón. Con esto, se podrá imitar la capacidad de bombeo de sangre respecto a este órgano vivo.
En un principio, los investigadores utilizaron exploraciones médicas de 15 pacientes diagnosticados con estenosis aórtica. Los investigadores convirtieron las imágenes de cada paciente en un modelo informático tridimensional del ventrículo izquierdo (la principal cámara de bombeo del corazón) y la aorta. Introdujeron este modelo en una impresora 3D para generar una cubierta suave y anatómicamente precisa tanto del ventrículo como del vaso, y la imprimieron utilizando tintas de polímeros.
"Diseñar de manera inclusiva para una amplia gama de anatomías puede aumentar la población objetivo direccionable para procedimientos mínimamente invasivos"
El equipo también adaptó los bolsillos de cada manga, de tal manera que, cuando se envuelven alrededor de sus respectivas formas y se conectan a un pequeño sistema de bombeo de aire, las mangas se pueden ajustar por separado para contraer y constreñir de manera realista los modelos impresos. La parte inferior de cada manga se asemeja a un plástico de burbujas con un patrón preciso y cuando la manga está conectada a un sistema neumático, se puede ajusta el aire que sale para inflar rítmicamente las burbujas de la manga y contraer el corazón, imitando su acción de bombeo.
A su vez, también se puede inflar la manga separada que rodea una aorta impresa para contraer el vaso. Esta constricción, también se puede ajustar para imitar la estenosis aórtica, una condición en la que la válvula aórtica se estrecha, lo que hace que el corazón trabaje más para forzar la sangre a través del cuerpo.
RÉPLICA DE INTERVENCIONES
Los investigadores demostraron que para cada modelo de corazón, podían recrear con precisión las mismas presiones y flujos de bombeo del corazón que se midieron previamente en cada paciente respectivo.
“Poder igualar los flujos y las presiones de los pacientes fue muy alentador”, detallaba Ellen Roche, profesora de ingeniería mecánica. “No solo estamos imprimiendo la anatomía del corazón, sino también replicando su mecánica y fisiología. Esa es la parte que nos emociona”.
Yendo un paso más allá, el equipo pretendía replicar algunas de las intervenciones a las que se sometieron un puñado de pacientes, para ver si el corazón y el vaso impresos respondían de la misma manera. Algunos pacientes habían recibido implantes de válvulas diseñados para ensanchar la aorta. Roche y sus colegas implantaron válvulas similares en las aortas impresas siguiendo el modelo de cada paciente. Cuando activaron el corazón impreso para bombear, observaron que la válvula implantada producía flujos mejorados similares a los de los pacientes reales después de sus implantes quirúrgicos.
EL FUTURO DEL CORAZÓN ARTIFICIAL
En la actualidad, los médicos tratan la estenosis aórtica implantando quirúrgicamente una válvula sintética diseñada para ensanchar la válvula natural de la aorta. En el futuro, según los ingenieros, los médicos podrían usar este nuevo procedimiento para imprimir el corazón y la aorta de un paciente para luego implantar una variedad de válvulas en el modelo impreso para ver qué diseño es el más adecuado para cada paciente.
Por su parte, los laboratorios de investigación y la industria de dispositivos médicos también podrían utilizar las réplicas del corazón como plataformas realistas para probar terapiaspara varios tipos de enfermedades cardíacas.
Los laboratorios de investigación y la industria de dispositivos médicos también podrían utilizar las réplicas del corazón como plataformas realistas para probar terapias
“Todos los corazones son diferentes”, explicaba Luca Rosalía, estudiante de posgrado en el Programa de Ciencias y Tecnología de la Salud del MIT-Harvard. “Hay variaciones masivas, especialmente cuando los pacientes están enfermos. La ventaja de nuestro sistema es que podemos recrear no solo la forma del corazón de un paciente, sino también su función tanto en la fisiología como en la enfermedad”.
“Diseñar de manera inclusiva para una amplia gama de anatomías y probar intervenciones en este rango puede aumentar la población objetivo direccionable para procedimientos mínimamente invasivos”, dice Roche.