Simulación con RM del flujo sanguíneo ayuda a planear cirugía cardiaca pediátrica

Los investigadores han desarrollado una herramienta para cirugía virtual que les permite a los cirujanos ver los efectos de diferentes métodos quirúrgicos.

Manipulando las imágenes de resonancia magnética (RM) cardiaca tridimensionales (3D) de la anatomía específica de un paciente, los médicos pueden comparar cómo los métodos alternativos afectan el flujo sanguíneo y los resultados esperados, y pueden seleccionar el mejor método para cada paciente antes de entrar a la sala de operaciones. "Esta herramienta nos ayuda a lograr el mejor resultado para cada paciente", dijo el coautor Mark A. Fogel, M.D., un profesor asociado de cardiología y radiología, y director de RM Cardiaca, del Hospital de Niños de Filadelfia". El equipo puede evaluar las diferentes opciones quirúrgicas para lograr el mejor flujo sanguíneo y la mezcla óptima de sangre, de modo que podemos maximizar la eficiencia de la energía del corazón".

En la edición de Agosto de 2009 de la revista Journal of the American College of Cardiology: Cardiovascular Imaging, los investigadores, del Instituto de Tecnología Georgia (Georgia Tech; Atlanta, EUA), colaborando con los cardiólogos pediátricos y los cirujanos del Hospital de Niños de Filadelfia (PA, EUA), describieron la estrategia de planeación quirúrgica, detallando cómo la herramienta les ayudó a planear la cirugía de una niña de cuatro años que nació con solo un ventrículo funcional, o aurícula bombeante, en vez de dos.

Dos de cada 1.000 bebés solo en los Estados Unidos nacen con este tipo de defecto cardiaco ventricular único. Esos niños típicamente sufren de niveles bajos de oxígeno en sus tejidos debido a su mezcla de la sangre rica en oxígeno y la pobre en oxígeno en su ventrículo funcional antes de ser redistribuida a sus pulmones y cuerpo.

Para corregir esto, los niños se someten a una serie de tres cirugías de corazón abierto—llamadas reconstrucción Fontan por etapas—para remodelar la circulación de una manera que permita que la sangre pobre en oxígeno fluya de las extremidades directamente a los pulmones sin pasar por el corazón. A pesar de que esas modificaciones vasculares pueden eliminar la mezcla de sangres y restablecer los niveles de oxigenación normal, los cirujanos y cardiólogos deben asegurar que los pulmones recibirán cantidades apropiadas de sangre y nutrientes después de la cirugía de modo que ocurra el desarrollo normal.

La paciente descrita en el artículo, una niña de cuatro años, de Staten Island, NY, EUA, se había sometido previamente a las tres etapas del procedimiento Fontan en el Hospital de Niños Filadelfia, pero desarrolló complicaciones severas. Su saturación de oxígeno era muy baja –solo 72%, en comparación con los niveles normales de al menos 95%--lo cual indicó la posibilidad de las conexiones anormales entre las venas y las arterias en uno de sus pulmones.

Para mejorar la distribución de esos factores hormonales a ambos pulmones, los cirujanos tuvieron que operar de nuevo y configurar la anatomía cardiovascular de la paciente. La plataforma de planeación quirúrgica del Georgia Tech ayudó a Thomas L. Spray, M.D., jefe de la división de cirugía cardiotorácica en el Hospital de Niños, a determinar la opción quirúrgica óptima.

La planeación quirúrgica basada en imagen constó de cinco pasos mayores: tomaron exámenes de RM del corazón de la niña durante tiempos diferentes en el ciclo cardiaco, modelando la anatomía cardiaca pre-operatoria y el flujo cardiaco, realizando cirugías virtuales, usando dinámica de fluidos computacional para modelar el flujo post-operatorio propuesto, y midiendo la distribución de factores hormonales derivados del hígado y otras parámetros relevantes clínicamente como retroalimentación al cirujano.

Los investigadores generaron un modelo 3D de la anatomía cardiovascular de la niña. Desde el modelo, construyeron los campos preoperatorios en 3D del flujo para entender las causas subyacentes de las malformaciones. Para facilitar el diseño de las opciones quirúrgicas que corregirían este problema, Jarek Rossignac, Ph.D., un profesor de la Escuela de Computación Interactiva del Georgia Tech, desarrolló Surgem, un ambiente de modelo geométrico interactivo que le permitió al cirujano usar ambas manos y gestos naturales en tres dimensiones para agarrar, halar, torcer, y doblar una representación en 3D de la anatomía de la paciente. Después de analizar la reconstrucción 3D de la geometría cardiovascular, en falla, el equipo consideró tres opciones quirúrgicas.

Cinco meses después de la cirugía, la pequeña niña mostró una mejora dramática en su condición clínica completa y en los niveles de saturación de oxígeno, que aumentaron de 72-94%. Respira más fácilmente y ahora puede jugar activamente como los otros niños, de acuerdo con su cardiólogo, Donald Putman, M.D., de Staten Island.

Enlaces relacionados:
Georgia Institute of Technology
Children's Hospital of Philadelphia