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.
