Cirugías en 3D para bebés: científicos de Bariloche colaboran con médicos

Participan en una iniciativa del Hospital de Pediatría Garrahan. Son investigadores del Centro Atómico Bariloche y del Instituto Balseiro





Uno de cada 5.000 bebés tiene un tipo de cardiopatía congénita que es de mayor complejidad. Se llama síndrome de heterotaxia. El tratamiento para esos niños es un gran desafío para la medicina. Por eso, un equipo del Hospital de Pediatría Juan Garrahan de la ciudad de Buenos Aires está trabajando en colaboración con investigadores en física del Instituto Balseiro y del Centro Atómico Bariloche (CAB), que depende de la Comisión Nacional de Energía Atómica. Han implementado un sistema que sirve para planificar cirugías complejas en bebés a través del uso de imágenes 3D y la dinámica computacional de fluidos.

El sistema ya se usa en hospitales pediátricos de primer nivel, como es el caso del Hospital de Niños de Boston, Estados Unidos. El cirujano cardiovascular Ignacio Berra se capacitó en ese sistema allí y luego lo implementó en el Hospital Garrahan y la mejora con la colaboración de los expertos de Bariloche, el ingeniero nuclear Enzo Alberto Dari y el físico René Cejas Bolecek, del Departamento de Mecánica Computacional del CAB. En el proyecto, también participan Mauro Fermín, William Machaca y Mariano Cantero.

“Los bebés con diagnóstico de síndrome de heterotaia y con un ventrículo único tienen un riesgo de mortalidad del 30% antes de ser sometidos a los procedimientos quirúrgicos”, contó a RIO NEGRO el cirujano Berra.

Normalmente, el ventrículo derecho del corazón es el encargado de bombear sangre hacia los pulmones para que se cargue de oxígeno y el ventrículo izquierdo es el que bombea sangre rica en oxígeno hacia el resto del cuerpo.Al terner un solo ventriculo al nacer, se mezcla toda la sangre.

Entre los 3 y los 6 meses de vida del bebé, se desconecta la vena cava superior de la aurícula derecha y se la conecta a las ramas pulmonares. “Cuando crece el paciente, entre los dos y los tres años, se realiza la cirugía de Fontan, que consiste en la desconexión de la vena cava inferior de la aurícula derecha y se la conecta a las ramas pulmonares interponiendo un tubo que es una prótesis. Antes de realizar la cirugía de Fontan, evaluamos la geometría del paciente según su anatomía para no generar obstrucciones y no aumentar la resistencia al flujo de sangre”, afirmó Berra.

El cirujano y su equipo en el hospital adquieren imágenes del corazón del paciente por tomografía, los procesan, reconstruyen en 3D su anatomía y observan las diferentes geometrías. Luego con un diseñador de 3D realizan como sería el parche que vamos a utilizar para diagramar la cirugía. Una vez logrado el diseño de la cirugía que vamos a hacer lo mandamos a los investigadores de Bariloche para que simulen la dinámica de fluidos en un software. Finalmente ellos nos mandan los esquemas de cómo se distribuyen los flujos y presiones a lo largo de todo el sistema”, detalló.

Es decir, la colaboración entre el hospital y los investigadores en Bariloche -que empezó hace dos años- permite simular las características fisiológicas y el comportamiento del flujo sanguíneo de los pacientes antes de llevar a cabo cada cirugía cardíaca. Hasta ahora, con esa metodología se asistió en la planificación pre-quirúrgica de cinco pacientes. Las cirugías fueron realizadas con éxito. Recientemente, Berra brindó un coloquio en el Balseiro, que está disponible en el canal de YouTube de esa institución.

“Lo que hacemos es analizar la misma información médica desde otra óptica utilizando la reconstrucción 3D junto con la navegación virtual y la dinámica computacional de fluidos para el planeamiento prequirúrgico. Hemos operado 5 pacientes donde está información que es complementaria nos ayuda a los cirujanos a visualizar distintas estructuras anatómicas y medir geometrías que en el momento intraoperatorio cuesta mucho tiempo”, comentó Berra. Las etapas que nos faltan son realizar una validación experimental de la simulación preoperatoria de la dinámica de fluidos y realizar una resonancia magnética 4D en la que se podrá estudiar el flujo en el paciente ya operado que simulamos en el planeamiento prequirúrgico”.

Durante la pandemia de COVID-19, los investigadores colaboraron desde Bariloche a través de la virtualidad con el equipo de Berra para desarrollar la técnica de planificación de cirugías complejas a partir de modelos en 3D de la fisiología de los pacientes. Dari, quien es también investigador del Conicet, comentó en qué consiste el aporte: realizan cálculos de fluidodinámica computacional a partir de la combinación de los datos fisiológicos del paciente. “Los cálculos permiten representar el comportamiento hemodinámico en las distintas opciones quirúrgicas que se están evaluando”, dijo.

Entre los desafíos de la iniciativa, se encuentran la aplicación a pacientes concretos, la interpretación de las imágenes para traducir a un modelo físico–matemático y la validación de los resultados, según Dari y Cejas. Algunas dificultades que se presentan tienen que ver con la complejidad del comportamiento fisiológico del cuerpo humano y la especificidad de cada paciente y cada cirugía. Ante la falta de datos precisos para un caso particular, se puede utilizar la información de manera comparativa para descartar ciertas opciones quirúrgicas.

Cejas destacó la colaboración: “Lo valioso del proyecto es la colaboración del ámbito científico con el sector de la salud pública para abordar una problemática real. En nuestro caso fue fundamental la generosidad del doctor Berra y de su equipo en brindarnos el espacio para poder participar y tratar de entender algunas de las problemáticas que ellos enfrentan a diario en el hospital. A partir de esto, cada uno aporta desde su especialidad diferentes saberes y formas de abordar el problema”.

En tanto, Dari afirmó: “En esta etapa de la colaboración, todavía es necesaria la participación experta para la preparación, ejecución y análisis de las simulaciones. Una vez mejor ajustadas la cadena de herramientas a utilizar, se pueden estandarizar procedimientos, automatizarlos y pensar en la generación de software que sea transferible al ámbito médico, sin requerir una extensa capacitación para su uso”

El Garrahan: centro público de referencia en cardiopatías

La mayoría de los defectos cardíacos congénitos de los bebés se pueden detectar mediante las ecografías durante el embarazo. Se pueden detectar también luego del nacimiento. Alrededor de la mitad de los casos requiere cirugía en el primer año de vida, y 2 de cada 3 casos son solucionables con diagnóstico oportuno y tratamiento.

En la Argentina nacen al año 7.000 niños y niñas con una cardiopatía. El 90% de las cardiopatías pueden solucionarse.

El Hospital de Pediatría Juan Garrahan recibe 12 mil consultas anuales por esas cardiopatías. Realiza 550 intervenciones quirúrgicas al año y, a través del Servicio de Hemodinamia, realiza más de 400 procedimientos por año, de los cuales casi un 70% son terapéuticos. El retraso de crecimiento con poco progreso de peso puede ser indicador de una cardiopatía congénita. Ante esos signos y síntomas se debe consultar primero al pediatra.


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