La mejor imagen del corazón

Un vídeo sobre la visualización del corazón ha sido premiado como el mejor vídeo científico del año en el mundo. La supercomputación y un equipo multidisciplinar lo han hecho posible.

Este artículo fue publicado el 14/05/2013 en Tercer Milenio, suplemento de ciencia de El Heraldo de Aragón.

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O si el corazón no es más que arcilla de otra clase.

Cormac McCarthy. Meridiano de sangre

¿Y qué te interesa en la vida, pues?
La observación de mi cuerpo, porque me resulta íntimamente ajeno.

Daniel Pennac. Diario de un cuerpo

 

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Un vídeo sobre la visualización del corazón ha sido premiado como el mejor vídeo científico del año en el mundo. La supercomputación y un equipo multidisciplinar lo han hecho posible.

Es posible que, cada día, su corazón lata unas cien mil veces y que bombee más de 7.000 litros de sangre por todo su cuerpo. A pesar de tan íntima actividad, difícilmente podrá usted imaginar su forma exacta, su movimiento preciso. Eso es justamente lo que un grupo de investigación del Barcelona Supercomputing Center se ha propuesto y está logrando ya: usar los parámetros adecuados y la potencia de los ordenadores actuales para llegar a representar y visualizar la estructura y el movimiento cardiaco particular. Parte de lo conseguido hasta ahora lo han condensado en un vídeo de poco más de cuatro minutos, y con él han ganado el premio al mejor vídeo científico del mundo en un concurso organizado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. y por la prestigiosa revista Science.

Lo principal es entender

Representación del impulso eléctrico en el corazón

Si bien el vídeo fue realizado por el equipo de visualización del propio centro, el proyecto en sí —denominado Alya Red— corre a cargo de un equipo
multidisciplinar de físicos, matemáticos e ingenieros en colaboración con el Centro de Visualización por Computador de la Universidad Autónoma de Barcelona y con médicos de Lleida y de la propia Barcelona. “O conseguíamos que se involucraran médicos o lo que íbamos a conseguir no iba a ser algo más allá de un juguete”, comenta Mariano Vázquez, físico y principal responsable de la investigación. Sin embargo, y antes de pensar en posibles aplicaciones, “lo principal es entender”. Porque aún existen vacíos en cuanto al conocimiento de cómo funciona un corazón, esa bomba compleja.
Cosas básicas que se saben son éstas: para que el corazón se contraiga es necesario que haya una señal nerviosa. Ésta se origina en un pequeño nodo, llamado sinusal, alojado en la aurícula derecha. De ahí la señal va bajando hacia los ventrículos mientras provoca la contracción de las aurículas hasta otro nodo, llamado auriculoventricular. Aquí se retrasa un poco, para dar tiempo a que los ventrículos se llenen, y después se expande por un fino entramado de pequeños nervios llamado red de Purkinje. En este momento los ventrículos se contraen y la sangre es lanzada con violencia para llegar a cada rincón corporal. Cosas que no se saben, a veces, es cómo ese corazón responde a un marcapasos, cómo se comporta una zona infartada o cómo actúa frente a un determinado fármaco.

Un corazón computacional

Representación de las fibras cardiacas

En el vídeo se combinan imágenes antiguas de la anatomía cardiaca junto con las más modernas técnicas de medida y visualización. Así hasta llegar a una recreación sorprendentemente verosímil de la estructura, la conducción eléctrica y el movimiento del corazón. Para lograrlo se ha operado de una forma en cierto modo inversa pero complementaria a la de la medicina. Si los cardiólogos aprenden del corazón a través fundamentalmente de la observación, el modelo computacional pretende usar el estudio en profundidad de su anatomía para inferir cómo debería funcionar. Los datos provienen fundamentalmente de imágenes de resonancia magnética, y en el futuro se espera que los algoritmos generados puedan ser fácilmente adaptables a cada individuo o paciente particular. Esta modelización permitiría jugar con distintas hipótesis y así predecir el comportamiento de distintas variables o terapias.

La supercomputación, una gran herramienta científica

El Barcelona Supercomputing Center, alojado en una antigua capilla de la ciudad, dispone actualmente de un supercomputador formado por 40.000 procesadores funcionando en paralelo, lo que permite calcular aproximadamente 100 billones de operaciones por segundo. Y en breve esta potencia será multiplicada por cinco. El centro funciona como soporte de un gran número de investigaciones externas que aprovechan esa capacidad, pero tiene también sus propios proyectos. Entre ellos está el conjunto de los llamados Alya (programas de visualización), proyectos que se retroalimentan entre sí y que incluyen, entre otros, el estudio de la formación de las nubes o la forma de dispersión de contaminantes.

Alya Red es sólo uno de ellos, pero el propio Vázquez confiesa que es especial.

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Y además
Un mundo de datos

Para conseguir una simulación veraz de la estructura y funcionamiento del corazón se necesita disponer de una gran cantidad de datos de diversas fuentes. Una herramienta fundamental es la llamada resonancia magnética con tensor de difusión, que permite estudiar el comportamiento del líquido dentro de un tejido y con ello la orientación de las fibras musculares. Además, se tienen en cuenta mediciones de viscosidad, presión e incluso información de modelos teóricos celulares. Para el estudio de la electricidad se pueden usar datos de electrocardiogramas, pero en general la conducción eléctrica se deduce del movimiento de las fibras, ya que es el estímulo eléctrico el que lo antecede y provoca. Recientemente se ha conseguido modelizar también el comportamiento de la sangre y se esperan poder incorporar incluso variables metabólicas.

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Publicado por Jesús Méndez

Escritor y periodista científico. MD, PhD

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