Ingeniero creó corazón virtual para salvar a su hija y revolucionó diagnósticos cardíacos

Mi hija tenía dos años cuando le pusieron su primer marcapasos. Lo necesitaba por una enfermedad congénita que había invertido las cavidades inferiores de su corazón. El resultado eran problemas eléctricos que hacían que su corazón circulara con menos eficacia y acortaban considerablemente su esperanza de vida.

Los médicos que trataban su enfermedad no disponían de mucha orientación, pues era tan poco frecuente que no había forma de predecir cómo reaccionaría a los tratamientos. Los corazones son órganos complejos con muchas partes móviles, y el de cada persona es único. Hay innumerables formas de que surjan problemas insospechados, sobre todo en los niños. Eso significa que a menudo no se dispone de información suficiente para tomar decisiones basadas en datos sobre trastornos poco habituales.

Como ingeniero, sabía que tenía que haber una solución. Había visto cómo los modelos tridimensionales avanzados -conocidos como “gemelos virtuales”- ayudan a los fabricantes de aviones y automóviles a probar máquinas nuevas y complejas en simulaciones digitales. Pensé: el corazón está diseñado como una máquina. Bombea sangre siguiendo un patrón regular. Funciona con electricidad. Quizá yo pueda ayudar.

Esa idea me llevó a poner en marcha el Proyecto Corazón Vivo hace más de una década. Aunque es posible captar las características específicas del corazón de una persona con herramientas de imagen médica como la tomografía computarizada y la resonancia magnética, esa imagen sigue siendo incompleta.

Así que reunimos a un equipo de expertos para obtener una imagen mejor. Juntos, nuestra coalición de ingenieros y médicos desarrolló una forma de crear simulaciones de los corazones de personas vivas, primero creando un corazón genérico “medio” y, más recientemente, modelando los corazones de individuos concretos, con precisión hasta en los detalles más pequeños y singulares.

La enfermedad de mi hija era una entre un millón, pero su situación no lo era. Las cardiopatías son sistemáticamente la principal causa de muerte en Estados Unidos y suponen un gasto médico mayor que cualquier otra enfermedad. Para 2035, la Asociación Americana del Corazón prevé que el 45% de los estadounidenses sufrirá algún tipo de cardiopatía.

A pesar de ser tan comunes, las cardiopatías son difíciles de diagnosticar porque los síntomas son similares a los de otras enfermedades como las respiratorias. Los pacientes con insuficiencia cardíaca son diagnosticados erróneamente en un 16% en los hospitales y casi en un 70% cuando los médicos de cabecera remiten a los pacientes a los especialistas, según un estudio publicado en el Journal of Cardiac Failure.

Ver el interior del corazón

Pero con un gemelo virtual de por medio, el panorama del diagnóstico cambia. El gemelo puede mostrarse en una pantalla o en realidad virtual como un modelo tridimensional que un equipo de expertos puede ampliar, girar y examinar. Los médicos pueden “ver” el interior del corazón de un paciente, bombeando en distintas condiciones para localizar problemas. Pueden oír los latidos del corazón y ver cómo fluye la sangre y el oxígeno, todo ello sin necesidad de cortar al paciente.

Dado que los gemelos virtuales incluyen las características necesarias del corazón de cada paciente, permiten a los médicos diseñar reconstrucciones complejas e incluso probar fármacos y dispositivos como stents coronarios de forma segura en el gemelo. En resumen, ayudan a determinar el mejor tratamiento mediante simulaciones.

En un caso, el Dr. David Hoganson, del Hospital Infantil de Boston, se encontró con un niño con un problema desconcertante: El oxígeno de la sangre fluía del corazón a uno solo de sus pulmones. Utilizando un gemelo virtual del corazón, Hoganson y su equipo identificaron el problema, diseñaron y probaron un procedimiento quirúrgico y lo utilizaron para salvar la vida del niño. Desde entonces han realizado cientos de operaciones más con gemelos virtuales.

Los gemelos virtuales son también una valiosa herramienta didáctica que ayuda a los estudiantes a aprender sobre el corazón y otros órganos. Permiten a los pacientes y sus familias ver de cerca lo que está ocurriendo, fomentando la comprensión y la esperanza durante una experiencia que, de otro modo, sería aterradora. Y gracias a la inteligencia artificial y los servicios en la nube, los conocimientos de un médico pueden servir de base para el trabajo de otros en todo el mundo.

Hoy en día, las posibilidades siguen creciendo. Estamos empezando a comprender cómo simular otros órganos, como pulmones y cerebros. Algún día podremos crear gemelos virtuales de todo nuestro cuerpo, lo que transformará la forma en que gestionamos nuestra salud. Ya estamos trabajando con la FDA en la creación de sujetos humanos virtuales para los primeros ensayos clínicos, lo que ayudará a que los tratamientos lleguen más rápido que nunca a las personas que los necesitan. Un gemelo virtual permite a los investigadores realizar en días pruebas que antes requerían años de ensayos con pacientes.

Cuando empecé a trabajar en esto, la gente se preguntaba si confiaría la vida de mi hija a esta nueva tecnología. Cuando le diagnosticaron la enfermedad, los médicos tenían poca confianza en las posibilidades de mantener su corazón en funcionamiento. Pensaban que su corazón duraría solo 30 años. Ahora tiene 34, y no se está ralentizando. Es neurocientífica pediátrica en uno de los mejores programas del país, donde trabaja para descubrir tratamientos para niños con trastornos cerebrales. Su futuro es aún incierto, pero con un plan de atención sanitaria personalizada y su gemela virtual, tiene la mejor oportunidad de todas.

La tecnología de los gemelos virtuales ya ha mejorado la vida de innumerables pacientes. En los próximos años, cambiará el mundo.