Atlas en 3D: impresionantes imágenes de un corazón humano sano y enfermo

Investigadores de la University College London (UCL) y del Centro Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF) han logrado capturar imágenes de dos corazones humanos adultos completos, uno sano y otro enfermo, con un nivel de detalle con pocos precedentes. Este avance representa un recurso inestimable para la comprensión de las enfermedades cardiovasculares, según los expertos.

El estudio, publicado en la revista Radiology, generó un atlas del corazón humano que captura la estructura anatómica del órgano con una precisión de 20 micrómetros, equivalente a la mitad del ancho de un cabello humano. En áreas específicas, las imágenes alcanzan incluso el nivel celular y proporcionan una visión minuciosa de la anatomía cardíaca.

Para obtener estas imágenes detalladas, los científicos utilizaron una técnica avanzada de rayos X conocida como Tomografía de Contraste de Fase Jerárquica (HiP-CT). Esta metodología permitió a los investigadores observar y documentar dos corazones humanos completos, con una escala de 20 micrómetros, en una vista tridimensional completa.

Uno de los corazones examinados provenía de un donante de 63 años sin cardiopatía conocida, mientras que el otro pertenecía a una mujer de 87 años con antecedentes de cardiopatía isquémica, hipertensión y fibrilación auricular. Esta comparación directa entre un corazón sano y uno enfermo buscó profundizar la comprensión de las enfermedades cardíacas, de acuerdo a lo revelado por los autores.

El profesor Peter Lee, uno de los expertos a cargo del trabajo, explicó: “El atlas que hemos creado en este estudio es como tener Google Earth para el corazón humano. Nos permite ver todo el órgano a escala global y luego ampliarlo a nivel de calle para observar las características cardiovasculares con un detalle sin precedentes”.

Una de las principales ventajas de la técnica HiP-CT es su capacidad para proporcionar una visión 3D completa del órgano con una resolución mejor que otros dispositivos, según los científicos. Además, permite hacer zoom a nivel celular en zonas seleccionadas, logrando un detalle 250 veces superior, comparable al de un microscopio, pero sin necesidad de cortar la muestra.

El impacto de esta técnica en la medicina cardiovascular podría ser significativo. Para el profesor Lee, “poder obtener imágenes de órganos completos de esta manera revela detalles y conexiones que antes eran desconocidos”. Esto podría llevar a avances en el tratamiento de la arritmia y en la creación de modelos más realistas para el entrenamiento quirúrgico, plantearon en el estudio.

El desafío técnico de capturar estas imágenes no fue menor, ya que de cada corazón generaron 10 terabytes de datos, un volumen un millón de veces mayor que una tomografía computarizada estándar, según los científicos.

El doctor Joseph Brunet, primer autor del estudio de Ingeniería Mecánica de la UCL, comentó: “La primera vez que se ve el corazón con HiP-CT es bastante sorprendente, ya que muestra claramente tejido blando que normalmente no es visible con imágenes de rayos X convencionales”.

La obtención de imágenes detalladas del sistema de conducción cardíaca es un ejemplo de cómo este estudio impactará en la medicina cardiovascular. Este sistema genera y transmite las señales eléctricas que impulsan la acción de bombeo del músculo cardíaco, y entender su estructura con mayor detalle puede inspirar nuevos tratamientos.

Por su parte, el profesor Andrew Cook, autor del estudio y anatomista cardíaco del Instituto de Ciencias Cardiovasculares de la UCL, destacó: “Con la tecnología actual, es muy difícil interpretar con precisión la anatomía subyacente a afecciones como la arritmia. Por lo tanto, existe un enorme potencial para inspirar nuevos tratamientos utilizando la técnica de imágenes que hemos demostrado aquí”.

Mientras que Cook añadió: “Creemos que nuestros hallazgos ayudarán a los investigadores a comprender el inicio de las anomalías del ritmo cardíaco y también la eficacia de las estrategias de ablación para curarlas”,

Sin embargo, aún no están exentos de desafíos. Según Paul Tafforeau, uno de los autores del estudio y creador de la técnica HiP-CT, “la instalación de la línea de luz del ESRF es actualmente el único lugar del mundo en el que se pueden obtener imágenes de órganos humanos adultos completos con un nivel de contraste tan alto, y todavía estamos muy lejos de los límites de la tecnología”.

El trabajo de los investigadores de la UCL y el ESRF contribuye al proyecto Atlas de Órganos Humanos, que tiene como objetivo establecer una base de datos de imágenes científicas abiertas de todos los órganos humanos en estado de salud y enfermedad. Este atlas ya está disponible en línea.

En ese sentido, el Dr. Brunet subrayó la importancia de este proyecto: “El atlas de órganos humanos es una fuente invaluable de información que permitirá a los investigadores de todo el mundo acceder a datos detallados y comparables para sus estudios.”

Los investigadores planean continuar con esta línea de trabajo y buscan obtener imágenes de más corazones para entender mejor la variación entre individuos, teniendo en cuenta factores como la edad, el sexo, la etnia y la progresión de la enfermedad.