Hoy en día, las tecnologías de modelado y simulación avanzadas están permitiendo a los investigadores médicos crear modelos computacionales, incluso de los sistemas humanos más complejos, como el corazón y el cerebro. El uso de algoritmos matemáticos, los datos del paciente y las técnicas computacionales como SolidWorks hacen posible que ahora los investigadores puedan simular, predecir y comprender los subsistemas más intrincados de los órganos y los sistemas humanos. Proporcionando nuevas oportunidades para desarrollar mejores tratamientos.

COMPLEJIDAD

El profesor e investigador de Cirugía Cardiotorácica de la universidad de California, Dr. Julius Guccione en un principio creía que esta hazaña era muy difícil, pues si bien, veía la aplicación de estos sistemas en prótesis de rodilla o cadera creía que el corazón y otros sistemas eran un mayor reto.

Sin embargo el Dr. Guccione al conocer la aplicación de los modelos matemáticos aplicados a industrias como la aeronáutica y automotriz realmente hizo que cambiara de parecer y comenzara a creer en la posibilidad de la simulación de órganos tan complejos como el corazón.

Las fibras del Corazón se someten a deformaciones extremas con al menos 20% de alargamiento y contracción durante todo el ciclo cardiaco. "Es un problema mucho más lineal que el modelado de los huesos humanos, donde las deformaciones son difíciles de detectar". Hoy Guccione y sus colegas están utilizando técnicas de modelado y simulación matemática para probar la seguridad y eficacia de una inyección de gel biopolímero para fortalecer y estabilizar el corazón humano durante los episodios de insuficiencia cardiaca. El uso de estas técnicas para entender el mecanismo de los corazones de los pacientes permitirá a los investigadores adaptar la cantidad de gel y la ubicación administrada para lograr mayores beneficios en cada paciente.

GANANDO CREDIBILIDAD

Otra importante barrera para el uso de tecnologías de modelado y simulación humanos son las leyes reglamentarias. Down Bardot, Senior Manager del programa de simulación de la Medical Device Innovation Consortium (MDIC) una asociación público privada que tiene por objetivo avanzar en las regulaciones de la ciencia para la industria de los dispositivos médicos, dijo que los fabricantes de este sector utilizan el modelado y simulación para analizar los diseños de la competencia y examinar las fallas. Sin embargo no han ganado la credibilidad requerida por quienes regulan y toman decisiones en temas de seguridad y eficacia.

Para lograr el óptimo desarrollo de modelos y simulación se requieren más enfoques y esfuerzos para entender las propiedades de los materiales, la anatomía humana, condiciones fisiológicas y estados de la enfermedad establecidos por la asociación MDIC. Paralelamente el Dr. Guccione y su equipo se enfocan en el desarrollo de modelos de sistemas de alto nivel.

"Todavía no tenemos una buena cartografía de la variabilidad del cuerpo humano desde una perspectiva de la propiedad anatómica, fisiológica o material", dijo Bardot. "Pero cuando tengamos esos modelos a nivel de sistema y simulaciones, podremos alejarnos de pruebas que intentan asemejar alguna parte humana, como por ejemplo, eliminar las pruebas con animales, y reducir el número de ensayos clínicos y los pacientes que participan en ellos".

PROMESA TEMPRANA

Investigadores como Guccione y sus colegas están en la vanguardia de un nuevo intento para comprender mejor los procesos biológicos y los sistemas que los conectan y conducen los intrincados sistemas del cuerpo humano, dijo el Dr. Alan Louie, director de investigación de IDC Health Insights, con sede en Framingham , Massachusetts (EE.UU.). "Estamos muy temprano en la comprensión de las interacciones de las diferentes vías biológicas, sistemas y órganos del cuerpo humano - y ellos son muy diferentes de los sistemas físicos, como el hueso y el músculo esquelético", dijo Louie. "Pero estamos empezando a ser capaces de simular algunos de estos modelos".

Fuente: LIFE SCIENCES SIMULATING HUMANS: 3D modeling opens new research pathways in medicine