La bioingeniera del BSC Jazmín Aguado Sierra es la primera científica que crea un modelo virtual a gran escala de su propio corazón para simular las interacciones entre los impulsos eléctricos, la contracción muscular y el flujo sanguíneo.
La simulación se generó en el superordenador MareNostrum del BSC para resolver 5.000 millones de variables que describen la función cardiaca obtenidas a partir de fuentes como electrocardiógrafos y resonancias magnéticas de los tejidos de su corazón
El corazón virtual, y la investigación en medicina digital en general, tienen enormes implicaciones para el futuro de la medicina predictiva y personalizada y el seguimiento de las enfermedades, transformando la forma en que podremos tratarlas en el futuro
Una compleja e impresionante simulación de un corazón humano latiendo creada por investigadores del Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) se ha presentado en el Science Museum de Londres (Reino Unido), uno de los museos de ciencia más importantes del mundo. Creado por la bioingeniera del BSC Jazmín Aguado-Sierra a partir de imágenes de escáner de su propio corazón, el corazón virtual muestra las complejas interacciones entre los impulsos eléctricos, la contracción muscular y el flujo sanguíneo en este órgano vital, una hazaña solo posible utilizando la potencia de un superordenador.
Aguado-Sierra utilizó sus propios datos, obtenidos a partir de electrocardiógrafos que medían sus impulsos eléctricos y resonancias magnéticas de los tejidos de su corazón. Las descripciones anatómicas del corazón se incluyeron en ecuaciones matemáticas que describían su funcionamiento y el superordenador MareNostrum del BSC dio vida a su corazón virtual para reproducirlo con todo detalle utilizando Alya Red, el código de elementos finitos desarrollado en el BSC. Las visualizaciones del corazón han sido elaboradas por el grupo de Visualización de Datos del BSC.
La simulación contiene 5.000 millones de variables y cada instantánea de su corazón virtual cambia cada cienmilésima de segundo. Si un ser humano intentara calcular todas estas variables tardaría casi 57.000 millones de años en completar y analizar o interpretar los resultados. Pero con el superordenador MareNostrum y Alya Red solo se tarda 9 horas en resolverlo.
La Dra. Jazmín Aguado Sierra, del BSC, ha declarado: "¡La primera vez que vi el corazón bombeando fue fascinante! El hecho de que puedas verlo en directo en tu pantalla siendo resuelto por un ordenador... eres tú, y cada característica te está describiendo a ti mismo. La supercomputación está cambiando la forma de modelizar y el hecho de tener acceso a mis propios datos enriquece el modelo mucho más rápido. Cuanto más aprenda sobre mi corazón, más podré elaborar nuevos protocolos o pruebas, lo cual es apasionante para el futuro de la medicina predictiva y personalizada".
El nuevo modelo se basa en investigaciones anteriores y permite comprender mejor este órgano vital que late 100.000 veces al día para suministrar oxígeno a todo el cuerpo. Los cálculos pueden ajustarse para simular distintas afecciones cardiacas, mostrando por qué un corazón late demasiado rápido, demasiado lento o de forma irregular. Los médicos e investigadores también pueden probar tratamientos antes de aplicarlos a los pacientes y, en el futuro, podrían fabricarse gemelos digitales de cuerpos enteros, lo que transformaría la forma de predecir, diagnosticar y tratar enfermedades.
Las aplicaciones de esta simulación en el mundo real abarcan desde la investigación clínica hasta el diagnóstico de problemas cardiacos y el ensayo de nuevos fármacos, cirugías y tratamientos. En un futuro próximo, los algoritmos de aprendizaje también podrían analizar el funcionamiento del corazón a medida que envejecemos y así reconocer patrones inusuales que pueden indicar la necesidad de un tratamiento mucho antes de que seamos conscientes de ello, avanzando el pronóstico de enfermedades.
Roger Highfield, Director Científico del Science Museum Group, ha declarado: "En la actualidad se están desarrollando todo tipo de órganos virtuales, siendo el corazón el más sofisticado y personalizado de todos. Podemos hacer pruebas virtuales de nuevos fármacos, recrear el flujo sanguíneo por el cuerpo, planificar delicadas operaciones de epilepsia en el cerebro e incluso crear respiraciones y estornudos virtuales, así como ayudar a sustituir el uso de animales en la investigación. Este trabajo sobre la tecnología de gemelos digitales marca el inicio de una medicina verdaderamente personalizada y predictiva".
El Corazón Virtual, de tamaño natural, formará parte de la sección Bodies de la galería Engineers del Museo de Ciencias de Londres. Esta sección examina la colaboración entre médicos, ingenieros médicos y pacientes, y muestra soluciones reales que sitúan a las personas y sus cuerpos en el centro de la práctica de la ingeniería de precisión.
