Nuevo modelo para predecir mejor el riesgo de aneurismas aórticos abdominales
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9 de Mar, 2021 . Un aneurisma aórtico abdominal (AAA) puede ser una bomba de relojería si no se descubre a tiempo. Sin embargo, los investigadores de la Universidad de Pittsburgh están desarrollando un nuevo modelo para predecir mejor a los pacientes en riesgo. Y las herramientas que utilizan aplican pruebas mecánicas al cuerpo humano, que en sí mismo es una máquina compleja.
Un AAA ocurre cuando la aorta se debilita y comienza a dilatarse irreversiblemente, como un globo que se infla lentamente. Si no se trata, el riesgo de ruptura aumenta y tiene una tasa de mortalidad del 90 por ciento, lo que convierte al AAA en la decimoquinta causa principal de muerte en los Estados Unidos con más de 15,000 muertes reportadas anualmente.
Una vez diagnosticada, los médicos deben determinar si la aorta requiere cirugía, utilizando el diámetro del AAA para decidir si un aneurisma es clínicamente relevante. Un diámetro de 5,5 centímetros o más suele requerir una intervención quirúrgica, salvo otras contraindicaciones, pero este enfoque único para todos pasa por alto a casi el 25 por ciento de los pacientes que experimentan una ruptura en un tamaño más pequeño.
El bioingeniero de Pitt, David A. Vorp, recibió un premio de los Institutos Nacionales de Salud para rastrear la evolución natural del AAA pequeño y desarrollar un modelo predictivo para mejorar el pronóstico del paciente. Su laboratorio de bioingeniería vascular en la Escuela de Ingeniería Swanson de la universidad se centra en encontrar diagnósticos y tratamientos novedosos para estos asesinos silenciosos.
"Es una bomba de tiempo", explicó Timothy Chung, asociado postdoctoral en el laboratorio de Vorp. "Una vez que se diagnostica un aneurisma aórtico abdominal, no se sabe cuándo o si se romperá.
"Imagina que estás inflando un globo y explota. Este evento involucra la mecánica y las fuerzas que interactúan con la pared del globo", continuó Chung, quien ayudará a liderar el proyecto. "Estamos interesados en la biomecánica de por qué una presión elevada o un debilitamiento de la pared del aneurisma pueden provocar una ruptura o un crecimiento acelerado".
El equipo de investigación espera que las tomografías computarizadas y otros datos de un ensayo clínico longitudinal poco común ("Ensayo clínico de tratamiento no invasivo del aneurisma aórtico abdominal") los ayuden a identificar los riesgos de una tasa de crecimiento elevada o una eventual ruptura.
El grupo de laboratorio de Vorp creará reconstrucciones geométricas en 3D y realizará simulaciones biomecánicas en conjuntos de datos de pacientes en cada intervalo de escaneo de imágenes (cada seis meses) para saber cómo progresa el AAA pequeño con el tiempo. Luego, utilizarán los escaneos y las herramientas de software únicas de su laboratorio para realizar análisis de formas que determinarán qué geometrías pueden conducir a resultados deficientes para los pacientes.
Actualmente, los médicos simplemente están aplicando un análisis de forma unidimensional, utilizando el diámetro como umbral para la intervención clínica. Las herramientas desarrolladas en el Laboratorio de Bioingeniería Vascular pueden ayudarnos a extraer más mediciones unidimensionales. Nos permiten crear índices de formas bidimensionales y tridimensionales derivados de reconstrucciones de superficies basadas en imágenes, lo que permite un análisis más sólido ".
"Al principio de mi carrera, el advenimiento del análisis de elementos finitos, un método computacional para predecir la distribución mecánica de la tensión de la pared en formas complejas tanto biológicas como artificiales, proporcionó una herramienta revolucionaria para comprender mejor el papel de la biomecánica en la enfermedad AAA". dijo Vorp, decano asociado de investigación y profesor de bioingeniería John A. Swanson. "Ahora, las tecnologías de aprendizaje automático no solo pueden ayudarnos a comprender mejor la combinación de factores que conducen a la ruptura o la intervención clínica, sino también a empaquetar ese conocimiento en una verdadera herramienta de salud personalizada para quienes padecen esta afección potencialmente letal".
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