Argentina: la Universidad Nacional de General Sarmiento desarrolla un simulador de corazón

Un corazón de látex y plástico

El corazón es el órgano responsable de bombear la sangre al cuerpo a través de las arterias. Se estima que, en promedio, un corazón humano late 80 veces por minuto, 115 mil veces al día, 42 millones de veces al año. Simular estos latidos, es el propósito del corazón de látex y plástico diseñado y desarrollado en la Universidad Nacional de la General Sarmiento (UNGS), en colaboración con el Servicio de Medicina Nuclear del Instituto de Oncología Ángel H. Roffo, que depende de la UBA y la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA).

Bautizado como sonqo, que significa corazón en quechua, este dispositivo recrea el funcionamiento del ventrículo izquierdo –de un corazón sano o con deterioro-, que es el que interviene más intensamente en el bombeo de sangre al sistema arterial. Este simulador o fantoma fue creado para ser utilizado en prácticas de medicina nuclear, más específicamente en tomografías que pueden detectar determinadas patologías cardíacas, como isquemia, necrosis o engrosamiento muscular.

Siguiendo los mismos pasos que debería seguir un paciente ante una tomografía, al fantoma se le inyecta un radioactivo y se lo introduce en un tomógrafo SPECT, luego se analizan las imágenes obtenidas. “En particular, este fantoma emula un estudio de perfusión de miocardio, que es un estudio con el que se analiza cómo está irrigado el miocardio, cómo se mueve este músculo y cuánta sangre eyecta el corazón a la aorta. Es bastante completo porque analiza el estado de la irrigación, la funcionalidad del órgano y la capacidad de bombeo”, detalla el físico Eduardo Rodríguez, director del proyecto e investigador docente del Área de Ciencias y Tecnologías Básicas del Instituto de Industria (IdeI) de la UNGS.

“En general, los fantomas en medicina nuclear se utilizan para calibrar los equipos y para medir la respuesta o desempeño de los mismos”, cuenta Pablo Sanabria, técnico en diagnóstico por imágenes del Servicio de Medicina Nuclear de la CNEA y agrega: “En particular, este dispositivo permite también evaluar la precisión con la cual los software de los equipos miden o calculan los parámetros fisiológicos (como volumen ventricular)”. El técnico afirma además que con el fantoma pretenden reproducir y modelar trastornos en el movimiento del ventrículo izquierdo.

La idea de crear este simulador cardíaco con movimiento surgió de una charla informal, cuenta Rodríguez, que recuerda que a fines de 2015 realizó, junto a su equipo del IdeI, un simulador de lesiones de mama para un tomógrafo por emisión de positrones (MAMMI-PET) de la CNEA, que fue instalado en el Instituto Roffo. “Lo que saltaba a la vista era la carencia de estos dispositivos para investigación y la falta de proveedores locales. Así que nos propusimos el desafío de poder producirlos en las condiciones necesarias para la investigación, de bajar los costos y ponerlos accesibles localmente”, dice el investigador de la UNGS.

Con esos objetivos, Rodríguez junto a los estudiantes avanzados Pablo Calla y Nicolás Vargas, en el marco del trabajo final de la carrera de Ingeniería Electromecánica que dicta la UNGS, emprendieron el recorrido. “Trabajamos en un contexto de ‘resolución de un problema inverso’, es decir, analizamos imágenes tomográficas y vemos cómo fabricar un dispositivo con las características necesarias para que, cuando se lo mida con el tomógrafo, produzca imágenes lo más parecidas posibles a la de los casos reales”, explica Rodríguez.

Para la fabricación de sonqo se utilizaron varias técnicas artesanales y digitales, entre ellas impresión 3D, y los materiales elegidos fueron látex, silicona y PLA, ya que ninguno de ellos atenúa significativamente la radiación que tienen que captar los detectores del tomógrafo.

Luego de seis meses de trabajo, el resultado fue un dispositivo rojo, elástico, parecido a un corazón y del tamaño de un puño cerrado que, a través del tomógrafo, aporta imágenes similares a la del órgano humano y que también representa con realismo su movimiento. El “corazón” se complementa con una parte mecánica que controla sus movimientos y los sincroniza con las mediciones del tomógrafo. Este desarrollo fue distinguido como trabajo destacado del área de mecatrónica y automatización del VI Congreso Argentino de Ingeniería Mecánica (CAIM 2018), realizado en Tucumán en octubre de 2018.

Actualmente el equipo trabaja en una segunda etapa del proyecto, que consiste en mejorar el aspecto del fantoma y en la simulación de patologías de isquemia y necrosis. “Al parecerse a un corazón real, con este fantoma se pueden obtener imágenes mucho más realistas, que permiten mejorar la investigación en el campo”, cuenta Victoria Bortulé, becaria del Instituto Balseiro con lugar de trabajo en la UNGS, que se sumó al equipo a mediados de 2018. “Estamos en una etapa de perfeccionamiento de algunas cosas y de ver si podemos usar el fantoma con tomógrafos que hacen otro tipo de estudios del corazón. De ser así, tendríamos un simulador multimodal que podría ser bien recibido para la investigación médica”, agrega Rodríguez.

El 2018 fue un buen año para el fantoma de corazón. Su desarrollo recibió una mención especial en el XXI Congreso Argentino de Medicina Nuclear, realizado en Buenos Aires a principios de diciembre, y además Bortulé obtuvo el Premio Omar Bernaola del Instituto Balseiro a la mejor tesis de la Maestría en Física Médica de la promoción.

Prensa y Comunicación
Universidad Nacional de General Sarmiento