Proy. Coord.: Modelo computacional mecano-eléctrico de corazón humano para el diseño de terapias personalizadas

Proy. CI2B-UPV: Modelo multiescala de patologías cardíacas y optimización de terapias personalizadas


as arritmias y la disfunción contráctil cardiacas están estrechamente relacionadas y representan un problema crítico de salud pública, siendo una de las causas principales de morbilidad y mortalidad en los países industrializados, además de tener un gran impacto

económico sobre el sistema español de salud. Las arritmias ventriculares son potencialmente mortales y pueden desencadenar fibrilación ventricular y causar muerte súbita, responsable del 20% de muertes. La muerte súbita cardiaca está asociada a supervivientes de infarto de miocardio, enfermedades genéticas y a otros factores de riesgo. Por otra parte, la fibrilación auricular es la arritmia más común y aparece con más frecuencia a mayor edad. Es crucial usar técnicas avanzadas para evaluar el riesgo cardiaco y ayudar a identificar futuros eventos cardiacos. El desarrollo de terapias personalizadas se convierte en una prioridad nacional de salud. Los modelos computacionales cardiacos electrofisiológicos y mecánicos realistas se usan para entender mecanismos patológicos y evaluar la eficiencia de terapias. La combinación de modelos multifísicos sigue siendo un reto en investigación computacional. Los objetivos principales del presente proyecto son (i) desarrollar y validar clínicamente una familia de modelos multiescala y electromecánicos personalizados del corazón completo humano, incluyendo características específicas del paciente (género, anatomía y electrofisiología, y condiciones patológicas específicas) y (ii) desarrollar nuevos biomarcadores e índices de estratificación de riesgo, usando procesado de señal, machine learning y técnicas de inteligencia artificial para guiar el diagnóstico clínico y predecir y optimizar los tratamientos de arritmias cardiacas seleccionando el tratamiento adecuado para el paciente adecuado.

Los modelos personalizados se basarán en imágenes, medidas eléctricas y mecánicas no invasivas proporcionadas por los socios clínicos. Se mejorarán las metodologías semiautomáticas implementadas por el consorcio. Las condiciones patológicas del paciente

relacionadas con la fibrilación auricular, infarto de miocardio, insuficiencia cardíaca y patologías hereditarias se incluirán en el modelo cardíaco. La experiencia de los socios en la optimización computacional permitirá realizar simulaciones eficientes. Las simulaciones

mecanoeléctricas arrojarán luz sobre los mecanismos que conducen a arritmias cardíacas en fibrilación auricular, insuficiencia cardíaca, infarto de miocardio y enfermedades hereditarias. Las imágenes cardíacas y los datos eléctricos y mecánicos obtenidos de pacientes enfermos ayudarán a la construcción del modelo, y se utilizarán para definir nuevos biomarcadores para la estratificación del riesgo. Los biomarcadores virtuales obtenidos de las simulaciones también se tendrán en cuenta. La eficacia y seguridad de las terapias eléctricas se evaluarán mediante los resultados de la simulación y con biomarcadores específicos y técnicas de inteligencia artificial. El consorcio reúne a líderes científicos en modelado cardíaco «in silico», en computación de altas prestaciones, en inteligencia artificial y en el tratamiento de arritmias que aseguran la ejecución del proyecto. Los resultados del uso de la medicina computacional personalizada supondrán un progreso importante en el diagnóstico, prevención y tratamiento de enfermedades cardíacas, reduciendo significativamente los costes en el diseño de dispositivos eléctricos para su tratamiento.

En curso. Concesión provisional (Junio 2020)

  • Equipo de trabajo Beatriz Trénor, Javier Saiz, José María Ferrero, Eduardo Castellanos, Lucía Romero, Julio Gomis-Tena, Juan Francisco Gómez, Joaquín Osca, Antonio Berruezo, Omer Berenfeld
  • Duración: Desde 01-06-20 hasta 31-05-23
  • Entidad Financiadora Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades
  • Colaboraciones: Fundación De Investigación, Hm Hospitales, Fundación para la Investigación Hospital Universitario la Fe, Fundación Teknon, University of Michigan, Fundació de la Comunidad Valenciana, Universidad Internacional de Valencia
  • Se ofrece un contrato FPI (3 a 4 años) para realizar la Tesis Doctoral en el proyecto. La convocatoria saldrá en octubre 2020. Interesados contactar con Beatriz Trénor: btrenor@ci2b.upv.es https://www.ciencia.gob.es/portal/site/MICINN/menuitem.d20caeda35a0c5dc7c68b11001432ea0/?vgnextoid=115222e988f75610VgnVCM1000001d04140aRCRD