Una maqueta de tu coraz¨®n en apenas cuatro horas

Los corazones humanos, al igual que sus due?os, no son iguales. Y si hablamos de ¨®rganos de ni?os con defectos cong¨¦nitos, tambi¨¦n pueden presentar caracter¨ªsticas ¨²nicas e impredecibles que complicar¨ªan una cirug¨ªa salvadora. Para verlos y preparar una intervenci¨®n, los m¨¦dicos utilizan t¨¦cnicas de imagen, como los rayos X o la resonancia magn¨¦tica. Sin embargo, llegado el momento, solo tienen una oportunidad de tener el coraz¨®n entre sus manos. Pero, ?y si se pudiera hacer una maqueta de ese coraz¨®n?

Ese es el objetivo de una tecnolog¨ªa desarrollada por m¨¦dicos del Boston Children¡¯s Hospital e ingenieros del Instituto Tecnol¨®gico de Massachusetts (MIT) que permite crear una especie de maqueta o modelo tangible del coraz¨®n de cada paciente en unas pocas horas gracias a una combinaci¨®n de t¨¦cnicas de visi¨®n por ordenador, resonancia magn¨¦tica e impresi¨®n 3D.

No es la primera vez que se utiliza la impresi¨®n 3D para fabricar modelos de coraz¨®n personalizados, pero, gracias a este nuevo enfoque, es posible realizar todo el proceso en apenas tres o cuatro horas y de manera casi autom¨¢tica. As¨ª, los cirujanos pueden disponer de una r¨¦plica del coraz¨®n en el que van a intervenir de forma casi inmediata, lo que les puede ayudar a familiarizarse con las particularidades anat¨®micas del mismo y practicar los movimientos que van a realizar durante la operaci¨®n.

Los investigadores combinan visi¨®n por ordenador, resonancia magn¨¦tica e impresi¨®n 3D

"Desde luego que un modelo 3D nos ayuda", ha explicado Sitaram Emani, cirujano cardiaco en el Boston Children's Hospital. "Hemos utilizado este tipo de modelos con algunos pacientes en los que hemos realizado una cirug¨ªa virtual para simular las condiciones reales. Hacer esto nos ha ayudado en la cirug¨ªa real al permitirnos reducir el tiempo dedicado a examinar el coraz¨®n y reparar el mismo".

Para crear estos modelos, un programa de ordenador interpreta los datos de las resonancias magn¨¦ticas y los convierte en una serie de instrucciones destinadas a una impresora 3D. Los datos de una resonancia consisten en varios cientos de secciones similares a fotograf¨ªas en blanco y negro que representan el objeto real. Las transiciones entre zonas oscuras y brillantes en las im¨¢genes indican los bordes de las estructuras anat¨®micas.

Pero convertir esta informaci¨®n en instrucciones fiables para la impresi¨®n 3D presenta una serie dificultades. Por una parte, los sistemas actuales de visi¨®n por ordenador no son muy precisos y tienen problemas a la hora de determinar los l¨ªmites entre distintos objetos. Por otra, en las resonancias, no todas las transiciones entre claro y oscuro representan los bordes de un objeto y hace falta el criterio de un experto humano para interpretarlas. Para suplir ambas carencias, hasta ahora era necesario segmentar las im¨¢genes, es decir, revisar a mano cada una de las doscientas o m¨¢s tomas que componen una resonancia, indicando manualmente al ordenador la forma real del coraz¨®n. Obviamente, se trata de un proceso lento que suele superar las diez horas de trabajo.

Aqu¨ª es donde entra en juego la soluci¨®n ofrecida por los ingenieros del MIT. En ella se pide al experto humano que identifique los l¨ªmites del coraz¨®n solo en algunas de las im¨¢genes y el ordenador se figura el resto usando algoritmos de reconocimiento de imagen. De esta manera, identificando manualmente los l¨ªmites ¨²nicamente en un diez por ciento de las im¨¢genes, se ha conseguido una conformidad superior al 90% comparado con el m¨¦todo manual.

Nuestros colaboradores est¨¢n convencidos de que disponer de esta tecnolog¨ªa va a marcar una diferencia¡±

"Nuestros colaboradores est¨¢n convencidos de que disponer de esta tecnolog¨ªa va a marcar una diferencia", sostiene la profesora de ingenier¨ªa el¨¦ctrica e inform¨¢tica en el MIT y responsable del proyecto, Pollina Golland. ¡°Ha sido una gran sorpresa. Creo que si me hubieran dicho que lograr¨ªamos segmentar todo el coraz¨®n a partir de ¨²nicamente ocho o diez im¨¢genes no me lo hubiera cre¨ªdo¡±, a?ade. En total, el proceso de segmentaci¨®n y la generaci¨®n por ordenador del dise?o en 3D lleva alrededor de una hora. La impresi¨®n 3D del objeto tarda unas dos horas m¨¢s.

Para determinar si esta tecnolog¨ªa ofrece realmente una ventaja m¨¦dica, a finales de este a?o siete cirujanos cardiacos del Boston Children?s Hospital participar¨¢n en un estudio destinado a evaluar la utilidad de la misma. Para ello usar¨¢n los datos de resonancias magn¨¦ticas de diez pacientes reales para crear maquetas de sus corazones que utilizar¨¢n para planear cirug¨ªas hipot¨¦ticas de los mismos. Luego, comparar¨¢n esos planes con los casos reales para determinar si las cosas se hubieran hecho de otro modo de haber contado con los modelos 3D.

Disponer de estas maquetas ayudar¨¢ adem¨¢s tanto a pacientes como a familias a comprender mejor las intervenciones que se les van a realizar. "Tener estas maquetas simplifica inmensamente las conversaciones con las familias, quienes a menudo se sienten confusas en materia de anatom¨ªa", comenta Emani y a?ade: "esto les da una referencia visual y muchos pacientes y familias han expresado que esto les permite comprender mejor sus enfermedades".