Un equipo interdisciplinario de cirujanos y científicos argentinos ha desarrollado un sistema de modelado en 3D para planear por anticipado cirugías complejas, simulando los parámetros fisiológicos críticos de un paciente. De esta manera, los médicos pueden ensayar previamente la operación quirúrgica que realizarán, lo que minimiza los riesgos propios de este tipo de cirugías.
El sistema consiste en simular, con tecnología 3D, características fisiológicas y el comportamiento del flujo sanguíneo de los pacientes antes de una cirugía cardíaca.
Además del Balseiro, participan profesionales del Centro Atómico Bariloche y del Hospital Garrahan de Buenos Aires. Uniendo medicina y física, la propuesta es similar a la que se utiliza en hospitales pediátricos de primer nivel, como es el caso del Hospital de Niños de Boston, en Estados Unidos. En esta institución se capacitó Ignacio Berra, cirujano cardiovascular del Garrahan, quien trajo la técnica a Argentina con la intención de implementarla y mejorarla.
Trabajo conjunto
Para ello, trabaja desde hace poco menos de dos años junto a dos docentes del Balseiro: el ingeniero nuclear Enzo Dari y el físico René Cejas Bolecek, del Departamento de Mecánica Computacional (Mecom) del Centro Atómico Bariloche (CAB). En el proyecto, participan otros tres integrantes del mismo grupo: Mauro Fermín, William Machaca y Mariano Cantero.
Enzo Dari y René Cejas, profesionales del Balseiro que participan de la iniciativa. Foto gentileza Instituto Balseiro
Uno de los logros que han tenido es, por ejemplo, haber recreado en 3D las conexiones de la vena cava inferior con las ramas pulmonares del cuerpo de un recién nacido que debía ser sometido a una compleja cirugía cardiovascular.
Tras el modelado que realizan en el Garrahan, los físicos nucleares simulan cómo fluiría la sangre en las distintas alternativas de conexión de vasos sanguíneos. “Este último paso se realiza con un software de dinámica computacional de fluidos –describió Berra en el portal El Destape– que nos permite evaluar si los cambios geométricos que vamos a realizar en la cirugía no generan resistencia adicional, y ver en los cambios de presión si hay alguna obstrucción en el circuito. Si los cirujanos logramos reproducir lo que simulamos, el paciente tiene más chance de que el flujo de sangre pasivo hacia los pulmones sea efectivo y de adaptarse al cambio hemodinámico”. Con esta técnica, ya operaron a cuatro pacientes.
La geometría del paciente
Planificar estas complejas cirugías mediante tecnología 3D es un avance científico y sanitario notable. Significa un tratamiento personalizado que traza lo que los profesionales llaman “la geometría” del paciente.
Para ello, primero se le realiza una tomografía o resonancia, a partir de la cual se obtienen imágenes en formato Digital Imaging and Communications in Medicine (Dicom). Luego se hace una reconstrucción en 3D de su fisiología y, así, se obtiene un modelo tridimensional de su anatomía.
Enzo Dari comentó que el aporte de su grupo al proyecto impulsado por el equipo del Garrahan consistió en el desarrollo de cálculos de fluidodinámica computacional desde la combinación de los datos fisiológicos de pacientes. “Estos cálculos permiten representar el comportamiento hemodinámico en las distintas opciones quirúrgicas que se están evaluando”, dijo el ingeniero e investigador de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y del Conicet, además de docente de la UNCUYO. “A partir de estos resultados de simulación, se realizan cálculos del porcentaje de distribución de flujo hepático y de la pérdida de energía que se emplean como información complementaria en la planificación prequirúrgica”, detalló René Cejas, doctor en Física e investigador de la CNEA.
Según ambos expertos, cuando se encara un proyecto de estas características, se suelen presentar numerosos desafíos, como la aplicación a pacientes concretos, la interpretación de las imágenes para traducir a un modelo físico-matemático y la validación de los resultados obtenidos, entre otros. Aclararon que, además, su colaboración consiste en la simulación numérica de distintas alternativas para realizar una intervención.
Respecto de la fiabilidad de las simulaciones, los científicos afirmaron que, aun si la herramienta numérica no está del todo “calibrada” o validada, los resultados que esta arroje pueden brindar información comparativa. “La calibración o validación del proceso de modelado computacional en casos reales es muy difícil y es un tema actual de investigación”, señaló Cejas.
Sobre el estado actual del proyecto, Enzo Dari afirmó: “En esta etapa de la colaboración, todavía es necesaria la participación experta para la preparación, la ejecución y el análisis de las simulaciones”. “Una vez mejor ajustada la cadena de herramientas a utilizar, se pueden estandarizar procedimientos, automatizarlos y pensar en la generación de software que sea transferible al ámbito médico sin requerir una extensa capacitación para su uso”, concluyó el ingeniero nuclear del Balseiro, egresado de la carrera de Ingeniería Nuclear (1989) y doctorado en Ingeniería Nuclear (1994).
Fuente: Renzo Cuello Naranjo / Área de Comunicación y Prensa del Instituto Balseiro.
