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Lunes 2 de diciembre de 2019

Cómo se realizó el simulador cardíaco en el IdeI

El objetivo de los investigadores era proveer al servicio de tomografía de un hospital público un simulador cardíaco dinámico para investigación en medicina nuclear. Un simulador o fantoma emula la anatomía de órganos o partes del cuerpo humano para obtener con dispositivos de diagnóstico imágenes análogas a las que se obtienen en casos reales con pacientes. Los simuladores sirven para analizar el software con que se producen las imágenes y, así, poder calibrar los equipos. Con ello se tiende a asegurar la calidad de las imágenes que se obtienen y a partir de las cuales se formula un diagnóstico.

En el caso del simulador cardíaco desarrollado en el IDEI, se necesitaba simular el comportamiento del ventrículo izquierdo del corazón por ser esta cámara la que más intensamente interviene en la función cardíaca de bombeo de sangre al sistema arterial. El simulador emula el movimiento del ventrículo en ciclos de diástole – sístole, y presenta al tomógrafo valores precisos de los volúmenes al final de la diástole y de la sístole, ambos necesarios para determinar la fracción de eyección del ventrículo.

El dispositivo consta de dos cámaras elásticas que delimitan el volumen ventricular. Este volumen se controla con una bomba de aire accionada con un sistema mecatrónico basado en una placa Arduino que comanda un motor paso a paso y además genera un electrocardiograma para sincronizar las operaciones del tomógrafo.

Entre los resultados obtenidos, los investigadores destacaron la observación de una muy buena calidad de la reproducción del ciclo cardíaco real. En ese sentido, el desarrollo se distingue de otros que se ven reseñados en trabajos publicados que solo usan fantomas con variaciones del volumen en forma sinusoidal. En cambio, el fantoma generado en el IDEI reproduce fielmente la curva de volumen ventricular, con el aspecto distintivo de presentar el efecto del impulso auricular que recibe el ventrículo de la aurícula izquierda al final de la fase diastólica, además de los estados breves de casi reposo intermedio y final típicos de esta fase. Con todo esto, el fantoma presentado simula con realismo el cambio de volumen ventricular en un ciclo cardíaco.

El simulador cardíaco produce imágenes adecuadas para simular estados de un “corazón sano”. El uso de moldes para la fabricación de las membranas permite la reproducción de formas y tamaños. Mediante un cambio de escala del diseño 3D de los moldes se habilita el acceso a la obtención de fantomas de otras dimensiones, con la posibilidad extra de incluir variaciones morfológicas para representar la presencia de alguna cardiopatía, como signos de isquemia, infarto o necrosis.

También está abierta la posibilidad de definir otras formas de variación del volumen ventricular, como ocurre en casos de arritmias, gracias a la elección del motor paso a paso controlado con la placa Arduino.

El desarrollo de un simulador cardíaco fue resultado de la colaboración multidisciplinaria entre miembros del Instituto de Industria de la Universidad Nacional General Sarmiento y el Instituto de Oncología Ángel H. Roffo. Los investigadores docentes del IDEI que participaron del mismo son Pablo Calla, Nicolás Vargas y Eduardo Rodríguez.

Un trabajo como el presentado ha llevado al área de investigación Ciencias y Tecnologías Básicas y Aplicadas (CyTByA) a vincularse con demandantes y adoptantes del sistema de salud a través de colaboraciones multidisciplinarias en las que convergen profesionales de la Física, la Ingeniería y la Medicina; entre estos últimos, médicos y técnicos en diagnóstico por imágenes. Estas colaboraciones también han sido propicias para la formación de estudiantes de Ingeniería, de Tecnicatura y de Maestría en Física Médica.

Con estos desarrollos, el área CyTByA ha podido responder a demandas concretas y brindar soluciones de mediana tecnología para complementar investigaciones con equipos de alta tecnología, como lo son tomógrafos SPECT y PET.

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